王阿法：我国松脂加工技术进步的点滴回忆
松脂，是我国储量十分丰富的重要林业资源之一。开发、加工、利用好这一资源是国家经济建设的一个必要组成部分，也是我校设立林产化工专业、培养这一领域高级技术人才的初始目的。我有幸加入到这一行业中来，先后学习、工作、奋斗了五十余年。我见证并参与了我们的松脂加工技术在这几十年中不断进步、不断提高的全过程。它保证了我国的脂松香产量数十年来始终保持世界第一的水平，每年的出口贸易量更是占到全球贸易总量的40%以上。
我国的松脂加工技术发展历史，大致经历了四个阶段：
第一阶段，1953年之前，包括当时我国最大松香厂——广西梧州松脂厂在内的所有松脂加工厂，全部都是用最简单、最原始的直接火加热、滴水蒸油的土法工艺。这种最原始的生产方法，与石油工业的原始初期加工方法完全一样。缺点是生产效率低下、生产过程极不安全、产品质量差且不稳定。还要砍伐薪柴作燃料，严重破坏了林业资源。
第二阶段，在我国全面学习前苏联的建设方针下，苏联林产化工专家魏尔格拉道夫指导梧州松脂厂率先进行技术改造。由直接火加热改为蒸汽加热，由滴水法蒸馏改为水蒸汽蒸馏工艺。这就大大提高了生产过程的安全性和产品质量。这一较为先进的工艺很快得到推广。当时国内几个较大的松脂加工厂，如桂林化工厂、玉林松脂厂等纷纷改用这种工艺生产。这一阶段中还出现了小蒸汽法工艺及间歇真空真馏工艺。尤其是后者，对降低蒸馏温度提高产品质量大有好处。
第三阶段，全面掀起连续化工艺改造时期。这阶段中，松脂加工技术又提高了一大步。连续化生产工艺的出现是始于国家林业部在上世纪六十年代拟订过一个“林业部十年科技发展规划”。规划中所列出的均是林业系统中急需解决的重大科技项目。其中课题之一便是“松脂连续化加工技术研究”。此课题落实到由南京林化所、南京林学院、林业部林产工业设计院及梧州松脂厂等四家单位执行，具体研究工作的场所依托梧州松脂厂内进行。这个研究项目始于1965年下半年至1966年的七、八月份,因文化大革命的干扰而被迫中断。我校参加过此项目研究人员先后有程芝、赵觉声、马自超等老师以及本人(后期加入)。当时，我国高等教育的教育方针是：“教育为无产阶级政治服务，教育与生产劳动相结合。”所以我校也派了许多林化专业本科毕业班的学生参加了此项研究，既完成了毕业实习，又参加了专业的实践活动，对学生的锻炼很有好处。在以后的多年毕业实践活动中我们都采用了这种安排。在这次梧州的连续化工艺研究活动中参加的是1966年林化本科毕业班学生。经四个单位的通力协作共同攻关，取得了比较好的进展。证明了松脂加工过程完全可以实现连续化生产，彻底摆脱了分批操作的间歇生产工艺，使生产效率大为提高，也减轻了部分操作岗位工人的劳动强度。这次合作研究，虽然还没有把连续化工艺、设备等方方面面的问题全部研究清楚，但这次初步研究的结果却为我国的松香生产技改或新建厂时工艺路线的选择指明了方向。因此，全国各地许多原来使用间歇蒸汽法工艺的厂家纷纷相互参观学习，开始掀起一个连续化技改的热潮。实际上，松脂加工连续化工艺并没有一个固定模式或概念，都会因为各厂的具体情况不同而不同。比如，原料的品种、生产规模等等，也与各厂的工程技术人员对连续化工艺的理解不同而不同。所以在这次连续化技改中，出现的工艺流程花色繁多，生产设备更是五花八门，各吹各的号是这一阶段技改运动的最大特点。比如，仅连续化蒸馏工艺就出现了一塔三段、一塔二段、二塔二段、蒸发蒸馏工艺，而连续化生产设备蒸馏塔的形式也是多种多样，如有浮阀塔、浮喷塔、筛板塔、导向筛板塔等等。到底哪一种工艺更合理，哪种设备效率更高更好操作等等诸多重大技术问题均无定论。这一发展趋势，使大家感到对松香生产的技改运动需要有一个统一认识、统一管理，要求有一套规范化的工程设计图纸供全国松脂加工企业参考使用。于是，一个由林业部北京林产工业设计院负责，有南京林学院、南京林化所、福建林业勘察设计院及广东省林产工业处参加的“林业部松香生产技改调查组”成立，我和余文琳老师代表我校参加了调查组的工作，调查由十多人组成。1973年的六、七月份，调查组深入到湖南、广东、广西、福建等数省30多家具有各种不同工艺和设备的松香生产厂家进行调研。在取得了大量素材的基础上，最后调查组在广东蕉岭县松香厂集中一段时间讨论我国松香生产现状及技术发展趋势。最后，集中大家意见，搞出了一个比较详细的连续化生产工艺及设备的设计方案来。这也是我国的松脂加工技术的第一个“定型设计”方案。这个定型设计将首先被福建永定林化厂接受和实施。按这个定型设计方案,在永定投产取得成功后，其它老厂的技改或新厂的建设皆由北京林产设计院提供成套图纸，从而免去重复设计避免重复劳动。1976年，永定林化厂试车成功。当时设计的生产规模是年产松香3千吨，但实际生产能力可达5千吨。但是，自从八十年代改革开放后，我国的经济发展速度也促进了松香工业的快速发展，老厂的技改和新厂的建设，要求的生产能力很多已经远远超出年产5千吨的规模。很显然，北京林产设计院的这个年产能最高仅5千吨的定型设计已经跟不上时代发展的步伐了。此后，北京林产设计院再也没有做过第二个松香厂的定型设计。
第四阶段，进入了一个各自为战的松脂加工技术进步的阶段。这段时间大概自上世纪八十年代开始一直延续到现在。由于六十年代的“连续化生产工艺的研究”有始无终，七十年代的“定型设计”也不了了之，因为它们都无法适应经济快速发展的需要。这就为基层企业的工程技术人员和高校中的专业课老师创造了条件，使他们有机会为我国的松脂加工技术进步贡献自己的一点力量，如我校化工学院、福建林学院等高校师生都接受过不少松香厂要我们帮助技改的要求。由于早先在梧州松脂厂进行的研究工作并未最后完成。比如，最优化的工艺条件，最科学的设备形式及其结构等等许多重要的设计参数都没有作过深入研究和提出。也就是说，对连续工艺和设备的研究还不够深入，还停留在以经验指导设计的基础上。当然，设计中的各种尝试也是允许的，它有利于推动设计水平的提高。实践是检验设计水平高低的唯一标准。所以不同的设计方案，最后经过生产实践的检验，还是完全能够判断出设计水平的高低来的。
对连续化工艺和设备的基础研究方面，1980年8月张晋康、余文琳老师、本人及王仕英等人曾赴安徽省宁国林化厂，对它的连续蒸馏塔进行过性能测试，以期取得更科学更可靠的工艺设计参数。类似这样的研究活动在业界是很少进行的。这次去宁国的测试和研究结果在我以后的设计工作中有很重要的参考价值。又比如，我为云南景谷林化公司设计的蒸馏塔，在塔身的每块塔板上都设置了投产以后做测试用的取样口，以便在正常生产情况下观察和研究塔内各层塔板里脂液的组成变化。从而得知蒸馏塔板数设计和蒸汽通道面积的大小计算结果，不仅有理论计算而且有生产实践的印证，从而使蒸馏塔的设计更科学也更有实用价值。
总之，我校林化学科的老师们为把我国的松脂加工水平不断提高作出了自己的贡献。我认为，这个最基本的历史事实是应该肯定的。下表是我的不完全回忆中整理出来的(注:如有遗漏，请告知本人更正，仅限松脂加工设计)。我们所做的设计项目均已成功投产、无一失败，并且都取得了良好的经济效益和社会效益。
我国的松香生产厂家大大小小有数百家，年产能在万吨以上约有25家左右，大多只有数千吨的规模，全国松香厂的总产能约100万吨左右，实际松香年产量最高达80-90万吨。从列表数字可知，我校为社会设计的松香厂总产能已占全国总产能的20%以上。我校为企业设计的全部都是最先进的连续化生产工艺,技术水平处在全国前列。
在由我主持设计的所有工厂里，留给我印象最为深刻的是广西岑溪松香厂。该厂也是由土法加工小厂发展而来，产量逐年提高已达万吨/年，原有的生产工艺及设备早就不能满足生产的需要了。厂方要求我首先解决蒸馏这一瓶颈工序，然后作全厂新建设计。1986年我交出蒸馏塔的设计图纸，由厂方自行去找化工设备厂家定制。1988年3月初蒸馏塔运回厂里安装。厂方在没有通知我到场的情况下就自行试车了，结果是以失败而告终，该设备根本无法操作。于是急电召我火速去厂指导，于是我立即赶赴广西。我要求厂方再次投料试车以供我观察和思考。再次试车的结果仍如前次情形一样：放香时大量200多度的高温蒸汽和液体松香的混合流体从塔底的放香口高速喷射而出，而且还差一点造成重大人身伤害事故。这与他们自己试车时发生的状况完全相同。这时,在现场观看再次试车的厂领导们、技术人员、工人师傅们的目光全部集中在我身上了,他们的脸上有一种说不出的表情。
我当时也有点懞了,怎么会出现这种不可思议的情况？人们散去后我一人留在车间内仔细观察，与塔体相连的大量管道安装正确，操作阀门也都在正常位置。从外部观察，发现不了什么问题。当时我思考的另一个重要问题是：如果确实是我设计上的失误，学校的声誉必将一扫涂地，后果的严重性不难想象，同时还要造成经济上的重大损失，我告诫自己头脑要冷静、察要仔细。既然塔的外部安装没问题，那么问题一定是出在塔的内部了。第二天我向厂长提出了拆塔检查的要求，他们听到我的这一要求后感到有点意外，因为蒸馏塔不是一个小件化工设备,它的直径有1米多、高度十米余、重达3吨左右，由数百个零件装配而成，内部结构复杂，安装和拆卸此设备都是一件费时费力的事情，如果拆开塔件后还是找不出原因又该怎么办？所以厂长们没有当即表态拆还是不拆。他们也十分犹豫,此事如果没有明确的结论，如何向全厂职工交代？如何向上级领导交代？经济上的巨大损失要谁担责？而我，也极想知道试车失败的真正原因，我也不能不明不白地含冤回宁，如何向同事和领导交代？至此，前来岑溪的这次试车几乎成了一场学校和我个人的声誉保卫战。此刻，我想要知道事实真相的心情比他们更为强烈。我要亮明自己的态度，我几乎以“通知”的口吻对他们说：我在此不能久留，学校里也有教学工作要做，我给你们二天的时间考虑作出决定：拆还是不拆？如果不想拆，我将立即回宁，因为我待在这里也帮不了你们的忙。这次失败仅是试车失败，它并不代表设计失败，请速作出决定。
两天后厂长对我说，就照你的意见办吧！蒸馏塔拆开后，我和厂方工程师对照我设计的图纸作了仔细的检查和测量。发现多处未按图纸的技术要求制造，部分零件安装错误，做工十分粗糙。此时，真相已经大白，该厂工程师只好承认，由于轻信同行大厂的设备制造能力，把塔运回厂里时并未按图纸纸上所列技术要求严格检查。由于这一工作上的疏忽才酿成试车失败。我要求他严格按图纸的要求全部改正过来。经过改正后的蒸馏塔重新安装、试车、一举成功！蒸馏塔连续正常地运转了五天五夜，直到把原料贮池中的数百吨松脂全部吃光才停下来，至于产品质量，厂方也十分满意，技改成功后，又经过全厂上下努力，终于该厂的“雁牌脂松香”获得林业部颁发的产品质量银奖。获奖后，按当时国家的政策，该厂由国家三级企业升格为二级企业，产品出口外销享受免检待遇，产品内销允许加价销售。结果是地方政府(上世纪八十年代,岑溪县政府财政收入的30-40%依赖于岑溪松香厂上交的税收和利润)、企业职工及采脂农民皆大欢喜。该厂于1990年底召开获奖庆祝大会，特邀我校派人参加。我校参加人员有程志文书记、张晋康、程芝教授及本人。这次为岑溪松香厂所作的设计获得了圆满成功，同时产生了很大影响。他们对南林大的林产化工专业水平自此也就刮目相看了。接着就引来了一系列合作项目：①试产成功的当年,就立即与我校签订了“长期科技合作协议”,我校的签约人是张晋康教授。该协议签约期长达五年，该厂承诺每年为我校化工学院提供研究经费7万元(在上世纪八十年代,这7万元也是一笔不小数字了)。②松节油分馏工程设计。由彭淑静、伍忠萌、余文琳等老师负责。③废品松香(严重结晶的松香)的利用研究，由本人负责。④天然香料桂油提取工艺改进研究,也由本人负责。
自从试车成功之后，连续蒸馏设备就正式投入使用。经过二年多生产实践考验，岑溪松香厂的工程技术人员就这套工艺和设备的运行情况进行了全面的测试和总结。他们从设备的分离效率、产能的弹性范围、产品质量的提升及稳定性、节能效益、蒸馏操作的劳动强度大大降低，全员劳动生产率的提高等诸多方面进行了全面比较和总结，结论是明确的，在此就不多作赘述了。
1991年，我为广西上思松香厂作的设计亦十分有趣。当年，该厂厂长和工程师二人不远千里，从广西的十万大山专程来到南京，带着一大捆图纸请我审阅。原来这是他们厂打算新建松香车间的工艺和设备图纸，这些图纸是由广西壮族自治区化工设计院设计。该院过去从未做过松脂加工工程设计，虽然接受了上思松香厂的委托完成了设计，但上思厂拿到图纸后又感到心里没底，于是跑来找我。审阅中发现确实存在不少问题，设计人员对松脂、松香、松节油、中层脂液、残渣等工艺中的主要物料的性质并不熟悉，所以设计中必然问题多多。他们二人当即决定：放弃区化工院为他们厂作的设计，改为委托我重新设计，我随后与广西区化工院负责该项目的设计室主任沟通，他表示，由我们南林大化工院设计更合适，同意放弃原先的设计。我接手设计完成后向厂方交付图纸时特别嘱咐：所有按图新造设备运到厂后，一定要通知我来厂检查是否合格。后来我去厂里检查时果真又发现蒸馏塔不符设计要求，退回设备制造厂修改。要是没有事先告知，很有可能再次出现岑溪松香厂发生过的情况。
1992年，我为宁明松香厂的年产3万吨松香生产工艺和设备设计中，大胆改革了澄清工艺和设备以往的传统设计，过去设计时澄清工艺中采用的都是圆形喇叭罩澄清锅。这种设备效率低、体积大，占地面积也大。这次为宁明的设计中选用长方形槽体内设斜板的澄清槽，在国内大型松香厂中均未见使用，小厂中仅见福建宁化松香厂试用过，试用时发现并不理想而放弃。我在这次设计中作了多处改进。通过设计方案比较，在相同生产能力情况下，澄清槽的数量由8只改为2只，设备总重量减轻35%(也就节省了不锈钢板材6.2吨)，设备占地面积节省50%,投资节省37%。这种新型澄清设备使用效果很好，脂液中的含水量远低于工艺要求。自此以后，又在我设计过的四个大型松香厂中推广使用这种澄清设备，都取得了很好的效果。从此以后，我就把传统圆形喇叭罩澄清锅彻底淘汰了。自从1993年投产以来，通过不断加强管理和操作技术的掌握，产品质量及经济效益逐年提高，1995年该厂生产的“卡山牌”脂松香评获“中国大西南优质品牌产品”的称号。岑溪和宁明这二个厂的松香产品大部分都进入了国际市场，受到外商的普遍欢迎。宁明当年上交国家的税收、利润之和在全国所有的林产化工企业中名列第一。
1998年，我为景谷林业股份公司松香厂的设计中，因日本客户的特殊需要，在正常的连续生产工艺中又加进了除铝工艺，大大降低了松香产品中铝的含量，满足了客户的需要，这种产品也称低铝松香，国内也未见有同类产品生产。
2007年，我为景谷林化股份公司设计了一座年产四万吨的大型松香厂。其生产能力可达每天160吨松香，或每2分钟就可以生产1桶(225公斤装)松香产品。这也是目前我国最大加工能力的脂松香厂家了(大概全世界也没有第二家)。这次设计中的最大特点是将连续化工艺中的优油冷凝冷却工艺由一步改为二步。把优油的冷凝冷却工艺改为先冷凝后冷却的二步工艺，这样可以回收大量废热，节省了煤耗，也节约了大量冷却用水，降低了成本。该公司的松香产品优级品率也一直保持在较高水平。极大的加工能力大大提高了生产效率，它的全员劳动生产率(以吨产品/人·年计)约为普通间歇蒸汽法或小型连续化工艺化工艺厂家的10倍以上。
2012年，为云南美森源化工有限公司设计的2万吨/年生产工艺中，第一次采用了连续真空蒸馏工艺。自从上世纪七十年代出现过间歇真空蒸馏工艺(广西梧州松脂厂、福建建阳化工厂)以来的40多年中，尽管连续蒸馏工艺不断得到推广和发展，但全部还是常压蒸馏，在这次设计中，我和设计合作者黄桂兴高工决定将脂液的蒸馏工艺水平再提高一步。因此，云南美森源公司是我国第一个实现真空连续蒸馏工艺的松香生产厂家。这种工艺在国内尚未见到报道，在各种林产化工类的专业学术著作中也未见提及。因此,这次连续真空蒸馏工艺的设计成功也算是在松脂加工技术不断创新的百花园中又坛添了一朵小花!
目前，在我们现有的松脂加工厂中，不管采用的是什么工艺，共同存在的问题是生产过程中产生的大量含酸、含油、含脂废水无法满意地处理，对环境会产生很大危害。要解决松脂加工行业中普遍存在的这一老大难问题，我认为只有二条路子走：一是请环保专家协助解决。我院林产化工重点学科既然已经衍生出了好几个分支学科，其中环境保护专业的创办大概也有近二十年的历史了吧？何不利用他们的专业技能来帮助解决我国林产工业中长期存在的环保问题呢？所以我建议，目前我院众多的环保专家们不要舍近就远，你们要找的研究课题和要解决的环保问题就在你们眼皮底下，如果解决了林产化工行业中长期存在的环保问题，就能做到永远的青山绿水，不也是一件功德无量的好事吗？第二条路，与其产生了有害废水以后再来治理污染问题，不如花点力气，研究出一种在生产过程中不产生有害废水的松脂加工新技术来。这岂不是一种更好的办法？但是，松脂加工过程中不加水，不用汽的工艺(即松脂干法加工技术)能实现吗？我个人认为,这种全新的松脂加工技术是有可能实现的。科学技术是第一生产力，科技的发展永无止境，任何一种松脂加工技术也不是一成不变，它应该适应社会发展的需求而变化，它应该变得更好，但永远不会是最好。所以我相信，一种无污染或低污染的松脂加工新技术、新工艺一定会出现。我把这个美好的愿望留给年轻一代林化学科接班人去实现，谁有兴趣接班和攻难？
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