孙师白


孙师白,硫酸工业技术专家。1907年出生在安徽省安庆市。10岁前父母双亡,胞舅周叔韬接他们弟兄到天津抚育。1920年人天津南开中学读理科。长期从事硫酸工艺和设备的研究开发工作且卓有成绩。从1975年到1979年他先后撰写了《复喷复档》等专论5篇,他率先采用文氏管取代经典型炉气净化设备,开发成功适合当时国情的“三文一器”水洗流程,并得到推广,对发展中国硫酸工业作出了贡献。

孙师白 - 简介

孙师白,原名浔,字师白,出校后以字行。他于1907年出生在安徽省安庆市。10岁前父母双亡,胞舅周叔韬接他们弟兄到天津抚育。1920年人天津南开中学读理科。在著名教育家张伯苓校长的薰陶下,从小培植起“爱国、勤学、实干”的南开精神,这对他以后事业的发展起了很大作用。1926年考人上海交通大学电机系,1930年毕业,获学士学位。

毕业后,孙师白到清华大学技术科任职。这期间,由于强烈的求知欲,使他有机会旁听了吴有训教授的近代物理学课程。不久,他患病咯血,退职休养。1936年,孙师白受南京国民政府资源委员会委派,去英国引进电缆厂设备。在伦敦半年,旧病复发,去德国边城阿亨疗养。

“七七事变”后,中国半壁江山沦陷,很多建设停止。孙师白回国,仍疾病缠身。1942年,他和表哥周伯鼎在上海创办了中国电化厂,生产碳化钙(即电石),产品质优价廉,可同日货竞争。当时在国际上英国、德国已有碳化钙技术专著,国内尚属空白。他怀着强烈的民族自尊感,发奋编写了《碳化钙工业概论》。抗日战争胜利后,美国战时剩余物资(包括电石)大量低价倾销中国,电化厂被迫停产。

1946年,孙师白的舅舅周志俊从美国化学建设公司引进一套技术先进的接触法硫磺制酸设备,委托孙师白建厂,定名为新业制酸厂。孙师白这时面临改行的抉择。当时中国硫酸产量不过三四万吨,较之国外上百万吨,微乎其微。随着国内工业的发展,对作为“工业之母”的硫酸需求量越来越大。他毅然改行,献身硫酸工业。为了不辱使命,他白天在图书馆博览资料,晚上挑灯夜战,孜孜不倦地钻研硫酸制造理论。美国设备运抵中国后,设备安装、试车仍需外汇,代价昂贵。他决定在国内组织技术力量,自行安装、试车。于是邀请了上海交通大学、圣约翰大学、厦门大学等校的高材生前来参与,并与曾在内地兵工厂硫酸车间工作过的技术人员李兆禧、卫呈祥、王玉亨和土建工程师黄钟沂等通力合作施工安装。试车时又请东吴大学教授吴志高临场指导。一时人材济济,安装、试车一举成功,就连美国化学建设公司也感到惊异,他们说“没想到中国自己会出色地完成设备的安装和试车”。此后孙师白更有信心,并和硫酸结下“良缘”,踏上了技术改革、创新的征途。

中华人民共和国成立不久,新业制酸厂实现公私合营,孙师白摆脱了经理职务,以全部精力投身于硫酸工艺和设备的研究开发工作。1956年他首先采用文氏管,取代庞大的电除尘器和经典型中空洗涤塔,得到了化工部的肯定和前苏联专家的赞同。1958年他开发成功了适合国情的独特的接触法硫酸“三文一器”水洗流程新工艺。1964年5月,侯德榜副部长主持“三文一器”鉴定会,肯定了这一成果。1965年2月10日国家科学技术委员会主任聂荣臻颂发“三文一器”水洗流程发明证书,并奖给发明者孙师白人民币5万元。孙师白将该款捐赠给上海硫酸厂建立科技图书馆。70年代初,孙师白又开发了具有高效、传动、传质、传热功能的“复喷复档”新工艺,这一技术革新成果在中国得到迅速推广。大连、四川、上海、苏州等地不少硫酸厂均采取“复喷复档”工艺,用氨来吸收硫酸尾气中的低微浓度二氧化硫,然后排放,使之达到国家规定的环保指标。

60年代初,为了解决固定床催化剂层的压差增长和催化剂结疤问题,孙师白就着手试验沸腾转化,后因“文化大革命”而被迫中断。进入80年代,孙师白已年过七旬,但仍以极大的热情钻研接触法制酸沸腾转化新技术。1982年,在化工部科技局的支持下,他进行了沸腾转化中间试验,确立了生产模式并取得了设计数据。1985—1988年,他在上海硫酸厂、江苏吴县化肥厂和广东茂名化肥厂分别进行了3000吨、5000吨和2.5万吨的中间试验和生产规模试验。测定的大量数据,验证并显示了沸腾转化具有温度和压力稳定、换热面积小、催化剂用量少、能低浓转化、自热生产等优点。为了实现沸腾转化的工业化,孙师白总结了经验,撰述了自创模式的沸腾转化理论与实践,为今后继续开发这项技术提出了自己独特的见解。

孙师白对于帮助青年技术人员的成长十分热忱。50年代后期,中国开始创建合成洗涤剂工业,按照轻工业部的部署,决定将上海永星肥皂厂改建为中国第一座合成洗涤剂厂。这项工程需要建设一套液体二氧化硫—硫酸联合生产装置,承担这一项目的是北京轻工业设计院的一批青年工程技术人员。由于他们缺乏这方面的经验,便慕名向孙师白请教。尽管当时孙师白正忙于第一套“三文一器”水洗流程试车,但他却一口答应担任“义务顾问”。多少个夜晚,每当孙师白精疲力尽地踏进家门,见轻工业设计院的青年技术人员正在等着他,便脸也不洗,饭也顾不上吃就和他们一起研究图纸,回答提出的问题,一干就是几个小时,直到问题解决。经过半年多时间的合作,1959年5月,中国第一批合成洗衣粉投入市场,这里面饱含了孙师白不可磨灭的功劳。

1987年,孙师白退休了,他将10年定息存款8.6万元上交,由上海硫酸厂补足10万元作为基金,成立了“孙师白硫酸技术发展奖励基金会”,奖励对中国硫酸工业作出贡献的集体和个人,以不负他暮年的殷切期望。

孙师白是九三学社成员,中国化工学会第一届无机酸碱盐学会理事,《硫酸工业》编委会第一副主任,中国人民代表大会第三届代表,中国政治协商委员会第四届委员。

孙师白 - 硫酸水洗流程

早在中华人民共和国成立初期,孙师白就立志要对硫酸工艺进行技术改革。首先碰到的问题是如何以廉价的硫铁矿代替昂贵的硫磺作为制酸原料。矿石制酸要经过炉气净化工序,经典的净化设备“两电两塔”(即:静电除尘器、静电除雾器、中空冷却塔、填充洗涤塔)非常复杂庞大,改革并非易事。他查阅了大量国外资料,想把高大笨重的设备化为短小轻巧的装置,以求减少投资,上马快,适合当时的国情。他了解到美国化学建设公司发明了一种“文丘里”洗涤器,用于造纸工业,除尘效果很好,便想在硫酸制造工艺上采用这种技术。凭着新业制酸厂以往与美国化学建设公司的协作关系,他写信索要有关资料,然而回信却是无可奉告。面对西方国家的技术封锁,他出于民族自尊心,发誓不搞出“文丘里”绝不罢休。寒冬腊月,他伏案疾书,三伏酷暑,他冥思苦索,经过无数个不眠之夜,“文丘里”设计参数、结构蓝图终于搞出来了。1955年新业制酸厂改建一个年产5000吨的矿石制酸车间,他大胆地用“文丘里”取代了经典型电除尘器和中空塔。试车时,从文氏管出口测定尘浓,不见矿尘的痕迹;同时,400℃高温炉气瞬间降温到50℃。除尘、降温的效率惊人。而“文氏管”体积仅为所取代设备的1/100。

“文丘里”试验成功后,下一段还存在庞大的填充洗涤塔和电除雾器。孙师白发展自己的关联式,设想用三个“文氏管”串联,逐级除雾;同时采用间接冷凝器,用冷水间接冷却炉气,使其中的饱和水汽冷凝,减少了原用填充塔水洗所产生的大量污水。由此形成“一文”、“二文”、“间冷”、“三文”串连的流程,取代全部庞大的设备,最后炉气再经水洗,污水经中和、排放。

1957年,孙师白同王福德、高瑞栋在化工部开会时,提出了“三文一器”水洗流程的设想,得到了重视。化工部派遣基本化学工业设计院的虞钰初、孙宗海到新业制酸厂同孙师白共同做单一文氏管除雾试验,结果证明在一定条件下文氏管可以除雾。这一试验增强了孙师白的信心。他利用在试验中取得的参数,并到图书馆参考有关专著和资料,对比理论依据,着手制订“三文一器”工艺的设计方案。

1958年,新业制酸厂改为国营上海硫酸厂,孙师白任总工程师。为了解决当时上海急需硫酸的问题,上海市计划委员会确定在上海吴淞地区新建一座年产5万吨的硫酸车间,采用“三文一器”水洗流程。同年4月,工程破土动工。首先碰到的难题是所需高压鼓风机国内不能制造,进口又有困难。孙师白挑起了这副重担,决定自己设计,自己制造。他和王福德、张勋辉、陆兆麟合作,四次试制均告失败。他面对困难和挫折并不气馁,以知难而进的精神寻找其中的原因。最后找到了关键问题在叶轮材料。孙师白就和汽轮机厂联系,利用他们报废的叶轮毛坯经过自己加工改造,虽然叶轮直径偏小,达不到所需压强,对风量也略有影响,但关键问题一经解决,其他问题就迎刃而解。经过6个月的奋战,10月1日工程竣工投产,耗资420万元,比原标准设计投资节约了380万元,建设速度加快了1倍。经过大量技术测定,很多指标均已达到要求,但产量仅为4万吨,未达到5万吨设计要求。他先让职工对新的工艺摸熟摸透,稳定生产半年,再采取增产措施。其后,又制造了一台低压耐中温的鼓风机,装在三氧化硫冷却器出口,和前面主机串联,以增压加大风量,产量立即超过5万吨。至此,“三文一器”水洗流程技术均已过关。1959年,孙师白和副厂长蒋福海应邀到北京参加中国群英大会。

当时的国情是工农业均迫切需要大量的硫酸,尤其农村急需以硫酸为原料的化肥,如硫酸铵和普通过磷酸钙。如果采用经典酸洗法,中小型厂无此财力,时间也等不及。而文氏管水洗流程却能适应这种形势,因而很快在中国得到推广。孙师白从设计到生产一竿子插到底,协助各地建立文氏管水洗硫酸厂,不辞辛劳地奔波于中国各地。北起哈尔滨,南至广东湛江,东起福州、厦门,西至新疆,先后于12个省市自治区建起了20余家示范工厂。至1988年,中国硫酸产量高达1110万吨,居世界第三位。在近480家硫酸厂中,采用文氏管水洗的中小型厂近400家。这表明文氏管水洗流程在当时对发展中国硫酸工业起了重大作用。

1965年上海黑色冶金设计院采纳孙师白的建议,将文氏管水洗工艺推广到上海第一钢铁厂应用于纯氧顶吹转炉烟气除尘。孙师白为上海第一钢铁厂设计了一套调径型文氏管,一试成功,为该厂消除了褐色烟尘。

孙师白 - 复喷复档工艺

“文化大革命”时期,孙师白虽身处逆境,但仍不断探索硫酸工艺设备的革新。一次,他在草棚里正伏案绘制旋风器中粒子轨迹(即抛物线行程),点烟不慎,将燃余的火柴棒落在下面的图纸上,恰好截断了抛物线行程,他却从中悟出了复档的原理。

“复喷”是在一根大直径管内装置多排水管,管上装配多个喷嘴,喷射出的液体同管内逆向气流冲击进行三传(动量、热量、质量的传递)。复喷管有两个基本特点不同于经典型中空塔:一是排管与排管之间距离很近;二是每排管上都装有很多小口径喷嘴,这样可使液滴分布密而均匀,以利三传。用这种复喷设备取代庞大的中空塔、填充塔、干燥器和吸收塔,可大大缩小设备的体积,减少投资,而且可免除年度清洗,节约大量劳动力。“复档”是一种高效低阻除沫设备,复档除沫器中有若干块导向板,可使抛物线缩短,尘粉与液滴易于落在壁上,档板愈多,效果愈佳。“复喷复档”新工艺的开发,受到不少学者、专家的重视。

1970年,在上海硫酸厂进行了2万吨规模锌精矿炉气净化生产试验。用3个复喷管串联,以取代当时的净化工段。结果,除尘、除雾、降温3项指标均达到要求,且不增加污水量。同年,在上海硫酸厂三车间还做了4万吨规模炉气干燥生产试验,结果表明干燥效率和原有填充塔相同,体积为原设备的1/30。由于复喷传质效率高,同样可以用于氨水吸收二氧化硫的尾气处理,经用于上海硫酸厂14万吨规模制酸设备上,以代替泡沫塔尾气吸收,体积仅为原来的几十分之一,至今已运转20多年,效率恒定。目前,国内各大厂的尾气处理均已采用复喷。这一工艺也被成功地推广到钢铁企业。1970年,上海第三钢铁厂决定建设30吨纯氧顶吹转炉炼钢,孙师白提议采用复喷除尘。当时有功无赏,有过重罚,有些好心人劝他不要搞了。但他还是毅然同冶金设计人员一起研究、试验,直至成功。这充分反映了他的自信和对科技事业的执著追求。他注重理论联系实际,从1975年到1979年他先后撰写了《复喷复档》等专论5篇,从实践提高到理论,旁征博引,阐述了自己独特的见解。

孙师白 - 个人简历

1907年1月13日出生于安徽省安庆市。

1920—1926年就读于天津南开中学理科。

1926—1930年就读于上海交通大学电机系,获学士学位。

1930—1932年在北京清华大学技术科任职。

1942—1946年任上海中国电化厂经理。

1946—1952年任上海新业制酸厂经理。

1952—1958年任上海公私合营新业制酸厂厂长。

1958—1987年任国营上海硫酸厂总工程师。

1987年退休。

1998年1月8日病逝于上海。

孙师白 - 主要论著

1孙师白.碳化钙工业概论.上海:永祥印书馆,1944

2孙师白.关于接硫文氏管水洗流程的技术总结.硫酸工业(分册),1963

3黄以恪,孙师白.硫酸工业中黄铁矿的流态化焙烧:中国流态化会议报告选集.北京:科学出版社,1964

4孙师白.复喷复档理论与实践.硫酸工业,1975(5),1977(2)(4),1978(6),1979(5)

5孙师白.沸腾转化.硫酸工业,1983(2)

6孙师白.沸腾转化流化床中自由空间初步设计.硫酸工业,1988(5)

7孙师白.两次沸腾转化流程可行性及有关技术问题的探讨.硫酸工业,1991(2)

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