第47章 化工廠
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隨著工業學院教學危機解除,十院的建設規劃工作也步入尾聲,隻剩下核心之一的化工廠沒有眉頭,現在的無煙火藥也是小作坊式的生產模式,根本不足以如今的軍備需求。
另一方麵,隨著徐洲的收複,也引起了白虎國對青龍國實力的重新評估,因此留給姒啟的時間愈發緊迫了,他必須在最短的時間內規劃好化工廠的布局,將青龍國的工業基礎徹底鋪開,如此才能建設一支真正具備強大火力的國家。
一時間,姒啟前世的火力不足恐懼症開始蔓延,他開始更加急迫的工作。
一大早姒啟就帶著圖紙,策馬趕到青龍城西南處的偏遠山區。為何選擇此地呢?主要是這兒人煙稀少,群山環繞,即便發生任何泄露事故,也不至於迅速擴散至帝都。
經過一個小時的疾馳,姒啟和花汐抵達了山區。在上一次向青龍王提議後,青龍王已安排人手在此處開工建設。
此次建設分為四個板塊,其一為生產廠區,其二是實驗室,其三是汙水處理區,其四是生活區。
其中,生產廠區采用框架結構,也就是用鋼筋澆築房屋的框架與房頂,每層都未鋪設地板。為何不鋪設鋼筋混凝土地板呢?原因有二:其一,混凝土尚未實現大規模生產,現在主要還在建築部門建設工業之城下地基使用,所以產量著實有限,難以支撐大規模廠區建設;其二,也是最為關鍵的一點,整體設計還沒有完善。例如姒啟倘若要在三樓放置一個陶瓷反應罐,並用管道連接至一樓,那就得鑽開地板才能讓管道穿過。即便預留了管道孔,可一旦升級管子變粗或工藝有所變動,依舊得再次打穿地板。
倒不如直接將地板換成鋼板,用鉚釘鉚接鋪就,再在上麵刷一層地坪防腐漆。這般操作的好處在於,鋼鐵地板能夠隨時打孔,原先的孔洞也能焊接修補,契合快節奏的生產需求。
因而,看上去每一層化工廠房雖僅有3層,但整體建築高度已然達到六層樓那般雄偉。
隨著工業快速發展,姒啟經過徐洲的資源補給下,隻要把化工廠建成,那麽青龍國當前的科技水平大致處於前世18到19世紀的蒸汽時代,能製作有限的化學品,可以生產一些較為簡單的品類。
姒啟手持小鐵錘子,敲了敲混凝土承重柱,瞧見裏麵的暴露出的結實的螺紋鋼筋後,又拿出尺子丈量了一下間距,接著便著手將這片區域劃分成若幹個園區,為每個園區對應的化學品規劃生產線。
姒啟對這座化學工廠進行了三個片區規劃,整體占地麵積達到十萬畝,一共分為三個工業園……
分別是三酸兩堿工業園:主要生產硝酸、硫酸、鹽酸、氫氧化鈉、碳酸鈉等基礎的工業試劑,沒有三酸兩堿,所有的工業都無法更進一步。
接著是火藥工業園:設有顆粒精火藥生產線、硝化棉生產線、敏感火藥生產線、延時火藥生產線、高爆炸藥生產線等多個生產線。
最後是輔料工業園:已經在布局乙炔生產線、鎂粉生產線、以及汞、糖、無水乙醇等化學輔助試劑專用生產線;
姒啟依據當下需求以及已有的化學品生產經驗,規劃了這三座化學工業園,往後倘若有需要,還會拓展更多化學品生產線。
而且因為每個工業園相隔不遠,完全能夠相互配合使用。例如,生產硝酸的產線自然會提純出高純度的硝粉以及氧氣,火藥廠便可直接從此處獲取高純度硝粉原料。如此可以極大的提高生產效率,使他們能夠遙相呼應,再管理上也可以進行統一管理。
最重要的三酸兩堿工業園,其中硝酸依照硝石幹餾法設計一套大型生產線,硫酸則依據硫磺礦石提純製作,不過要將瓶子換成防腐的搪瓷玻璃反應釜,把玻璃管換成內置搪瓷玻璃的鋼管,冷卻裝置製成箱式盤旋冷卻箱,各設備與管子之間直接用法蘭連接進行固定,這種連接方式方便更換管道。
接下來便是未曾嚐試過的鹽酸,鹽酸主要用於提純鋅、銅等金屬,溶解金屬礦石中的雜質,或是浸出礦石中的有用金屬成分。比如,在濕法煉鋅時,鋅礦石中的氧化鋅可與鹽酸反應生成氯化鋅溶液,經過一係列後續處理便能得到金屬鋅。而且在未來生產聚乙烯塑料製品時需要鹽酸,石油開采中疏通管道、精煉石油同樣離不開它,在紡織業裏,鹽酸還能用於去除織物上的雜質,像一些金屬離子等,讓織物更加潔白、柔軟,提升印染效果。
那麽鹽酸是如何製作的呢?
既然已經有了硫酸,製作鹽酸便容易許多。
首先,準備高濃度的精鹽與濃硫酸,以 1:2 的比例加入反應釜中。接著,對反應釜均勻加熱,在此過程中,氯化鈉和硫酸會發生反應,生成氯化氫氣體。隨後,借助蒸汽增壓機將氣體抽至噴淋塔底部,噴淋塔上方的小孔會噴出極細的蒸餾水,水與氯化氫氣體在噴淋塔中相遇融合,便能得到稀鹽酸。
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姒啟設立的噴淋塔由陶瓷打造,足有十米高,內部每三十厘米設有一層陶瓷篩網,用以減緩霧氣上升速度與水下落速度,促使二者充分反應。通過反應,最終沉澱下來的即為稀鹽酸。那麽最後一道工序便是提純稀鹽酸,獲取高濃度鹽酸。
由於鹽酸中的氯化氫與水沸點相近,所以它的提純難度遠超硫酸。
姒啟為此專門設計了一套負壓蒸餾冷凝提純設備。先將鹽酸倒入設備,接著利用小型蒸汽機通過離合器獲取超快轉速,再以反向增壓的方式抽走蒸餾釜中的空氣,使得蒸餾反應釜中的氣壓降低,氣壓降低後鹽酸的沸點也會隨之下降。此時加熱,無需達到一百度鹽酸便可沸騰蒸發,蒸發後鹽酸分離為氯化氫和水蒸氣。它們會進入上方的導管,導管連接著一套蜿蜒的冷凝裝置。這套裝置與眾不同之處在於,它的上部分和下部分都設有分流出水口。
當氯化氫和水都經過冷凝裝置時,氯化氫在減壓環境下會更快凝結成液體,因而冷凝器最上方的分流出水管流出的便是高濃度鹽酸。冷凝器最下方的出水管流出的則是超低濃度的稀鹽酸,姒啟正是通過負壓溫差的方式成功製得高濃度鹽酸。
至此,姒啟的三酸工廠流水線基本搭建完成!接下來便是碳酸鈉和氫氧化鈉。
碳酸鈉俗稱純堿、蘇打,是製作化工零件搪瓷玻璃的關鍵原料之一,倘若沒有它,化工廠的搪瓷反應釜和管道便無從製作。
它的製作流程與鹽酸開頭部分相仿,同樣要將高濃度硫酸和高濃度鹽混合加熱,產生的氣體氯化氫用於製作鹽酸,而液體則是製作燒堿的主要原料硫酸鈉。
隨後,將木炭粉加入硫酸鈉溶液中,加熱至八百度左右高溫,加熱後的硫酸鈉與木炭反應生成硫化鈉和一氧化碳。接著再向裏麵加入石灰石繼續加熱反應,此時溶液中生成碳酸鈉和硫化鈣。最後燒幹,會得到一堆黑灰色粉末物質,分別是白灰色的硫化鈣和黑色的碳酸鈉。因為硫化鈣難溶於水,而碳酸鈉易溶於水。屆時,依據黑色粉末的量加入適量的水攪拌,待沉澱後將水溶液吸出,此時得到的水便是碳酸鈉溶液,殘渣即為硫化鈣。
為了獲取高濃度的碳酸鈉,姒啟將溶液加熱蒸發掉水分,再加蒸餾水,如此反複蒸發過濾提純。
最後是燒堿氫氧化鈉,它可用於處理沸水、清洗武器,造紙、紡織印染、石油開采、精煉等行業都少不了它!
製作方法是先將石灰石在八百度以上的高溫中煆燒,得到生石灰,然後加水攪拌製成石灰乳。
接著製作草木灰提取液,先把秸稈燒成草木灰,再按15110左右的比例加水,隨後用木棒或攪拌器充分攪拌,讓草木灰中的可溶成分盡可能溶解在水中。此過程最好持續攪拌1530分鍾,使溶解更充分,攪拌完成後,讓溶液靜置一段時間,讓其中較大的固體顆粒沉澱到容器底部。之後,可用濾紙、濾布或濾網等過濾工具進行過濾,如此便能得到草木灰提取液。
接著將石灰乳加入草木灰提取液攪拌,二者發生反應生成碳酸鈣和氫氧化鈉溶液。反應結束後,底部的殘渣是碳酸鈣,液體便是氫氧化鈉溶液。
接下來便是提純,鑒於氫氧化鈉的沸點高於水,所以可直接煮沸氫氧化鈉溶液,待水蒸發後得到的晶體便是高濃度氫氧化鈉。
至此,姒啟采用古法工藝搭建起三酸兩堿的生產線,而做完這一切,時間悄然過去一個月。冰雪已經將青龍城渲染成一片銀裝,無數百姓難民除了工作,就是躲在工棚中圍繞在火爐旁取暖。
自此,化工廠三酸兩堿的根基算是穩固下來,火藥工業園也能夠開啟工大批量生產了!
姒啟在安排妥當一切工藝流程後,便著手製作培訓手冊、傻瓜式流程操作手冊、應急措施。與魯大師敲定了人員安排事宜的同時尋覓對化學有天賦的管理人才,還將之前在小作坊中工作的工人全部拉到園區中,分配到各個崗位做班長工段長,還對每一座園區都配備一位安全員;
而且在這個過程中,他除了與眾人商討人員安排事宜的同時,閑暇時就在延時火藥生產線的實驗室泡著。
延時火藥十分重要,姒啟之前製作的簡易的延時火藥就是將黑火藥中碳粉含量提高,硝石含量降低,但是因為小作坊製作導致質量不一,十個手榴彈差不多就有一個啞火,因此這也是姒啟打算著重優化的方向。
原則上製作延時火藥並不是很難,姒啟選擇其中安全性更高的黑火藥做延時火藥,使用當前的最為優質黑火藥進行比例調整。當前的黑火藥比例是硝酸鉀75、硫磺10、木炭15。硝酸鉀在火藥中的作用是氧化劑,它在火藥燃燒反應中氧含量越高,燃燒反應越快越激烈。所以姒啟采用降低硝酸鉀的比例的方式,使燃燒速度減慢。
經過一番測試,姒啟將硝酸鉀比例降低到60左右,同時適當增加木炭的比例增加到25,硫磺仍保持10左右。這樣一來,由於氧化劑相對減少,燃燒反應的劇烈程度可能會降低,從而使燃燒速度有所減慢。
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但是光是這樣還不行,姒啟又把木炭換成密度較大、燃燒速度相對較慢的硬木炭品種。同時還對木炭進行預處理,在炭窯較低溫度下進行碳化,使其結構更加致密,也可能會使燃燒速度變慢。
最後姒啟根據實驗得到了真正優質的延時火藥,擁有了延時火藥,可以通過它卷成引線,以後炸礦山采礦更方便,挖掘地基修建工業之城的進度也更加迅速。
由於化工廠位於青龍城外東南的偏僻山區,姒啟打算將所有化工工藝完善之後,便安排人手開始製造化工設備。
同時建築部的人員踏雪而來,開始進場大興土木,按照姒啟提供的圖紙修建三座化工園區。
動工典禮這天,姒啟,挖下第一鋤地基土,隨即站起身鄭重宣講道:
“化工部作為十院之中的第十個新部門,是十院中最為危險的部門。所以咱們每一位在此工作的同仁,都得打起十二萬分的精神。化工生產容不得半點馬虎,我們每一個人在這裏工作的人,無不是半隻腳踏進棺材的人。不過我保證你們也將享受十院中最優厚的待遇,子女的教育、父母的醫療等方方麵麵,都會妥善安排!因而為了大家的生命安全,所有工人務必熟讀工藝流程,嚴格按照既定流程操作,進行標準化作業。”
宣講完畢,台下頓時響起雷鳴般的掌聲。
隨後整座化工城鎮由朝廷派遣的軍隊接管,進行軍事化管理,除工人及其家屬之外,任何外人進入此地都需持有通行證。
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