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第二十三章 深固根本(九)
更新時間:2015-09-11 作者:孤獨麥客
穿越1630之崛起南美 第二十三章 深固根本(九)
十二月份的平安鎮天氣已經開始逐漸轉暖了，平安縣城（平安鎮）北方的桔樹鄉（原桔樹村）內一座新的工廠已經初見雛形。由于北方火藥廠和新規劃中的這座極為重要的第一化工廠的相繼落戶，這個原本以農業為主、工業只有一座小小的水果罐頭加工廠的北方鄉村地區陡然間涌進了數百常住人口，以及數量更為龐大的南非建筑隊勞務工。 人口激增后，平安縣縣長錢浩干脆向政務院申請將桔樹村撤村設鄉，日前已經獲得批準。桔樹鄉成功設立后，平安縣的轄下已經囊括了平安鎮、煤河鄉、桔樹鄉這一鎮兩鄉三塊地區，在坐穩了北方第一重鎮的同時，平安縣無論是人口規模還是工農業產值都開始直追位于南方的東方縣，而其在執委會心目中所占據的分量也越來越足。 眼下桔樹鄉這間新設立的第一化工廠廠長由自然科學研究院化學所的所長宋強兼任，該廠現階段的生產產品主要是硫酸。是的，你沒看錯，在遷延多日、并解決了一系列的前置問題后，硫酸這種極端重要的化工基礎原料的生產終于可以進入實質性操作階段了。 從去年開始，隨著國內工業化進程的逐步加深，各行各業（如造紙、印染、紡織等）對硫酸產生了不小的需求。為此，自然科學研究院的幾名&長&風&文學{}穿越眾化學老師帶著一幫學生開始了工業化生產硫酸的嘗試。 雖然早已在實驗室的情況下成功制備了大量濃硫酸，但是工業化生產與實驗室制備卻是完全不同的兩個概念。這幫人首先開始研究的是耐酸材料，即耐酸磚和耐酸水泥。耐酸水泥的研究目前還沒有太大進展。不過耐酸磚卻已經成功燒制了。河南玻璃廠、建筑材料廠的技術員們經過大半年的研究與試制。已經在數月前成功燒制出了一批二氧化硅含量高達70的耐酸磚。經試驗對各種無機強酸的耐性都很強，完全可以應用在硫酸的工業化生產之中。 工廠的主要設備、生產線和廠房都是由宋強設計的。而政務院為了表示自己的重視程度，更是指令交通部技術力量最雄厚、經驗最豐富的建設一局（目前一共五個局）承建，就是為了保障整個廠區建設和設備安裝的質量。 宋強本人從未從事過硫酸生產行業，對于早期的生產硫酸方法的印象也只存在于以前在某份雜志上看到過的土法生產硫酸的文章。不過這并不妨礙他和幾名同事們群策群力，通過討論、實驗逐步還原出了工業制取硫酸的生產步驟。 第一化工廠的主要生產設備是七座生產塔，分別是第一至第四生成塔、氧化塔和第一、第二吸收塔，此外還有一些衛生塔、捕霧器之類的尾氣清潔裝置。 制取硫酸的原料是硫磺和一些實驗室制備出來的含硝硫酸。單質硫磺（也可是金屬硫化物。如黃鐵礦等）在焚燒爐內燃燒，所產生的爐氣（其中二氧化硫約占7）經過除塵室后進入第一生成塔底部，與從頂部淋灑下來的含硝硫酸（含有亞硝基硫酸HNSO5）相遇。亞硝基硫酸在爐氣的高溫作用下水解脫硝，生成硫酸（H2SO4）和許多氮的氧化物（三氧化二氮N2O3）。 這些氮的氧化物具有強氧化性，可將二氧化硫（SO2）氧化成三氧化硫（SO3），三氧化硫可與水反應生成硫酸，同時放出大量的熱。 而氧化過程中再次產生了大量的氮的氧化物（NO），而NO可以與氧氣反應再次生成二氧化氮（NO2）。從此可以看出，一氧化氮、二氧化氮這些氮的氧化物其實只是起一種催化劑的作用，在消耗的同時又不斷生成新的。可以被循環利用。而在此過程中，硫酸也在不斷生成。 從第一生成塔出來的爐氣（大約反應掉了40的二氧化硫）依次通過后面三個同樣的硫酸生成塔后。進入氧化塔，此時二氧化硫已大部分被反應掉，剩下的氣體主要成分為NO。NO被部分氧化，然后進入后面的第一、第二吸收塔，被塔頂淋灑下來的硫酸吸收生成亞硝基硫酸，從而實現的了氧化氮類的回收利用。最后的尾氣則經由衛生塔、捕霧器后進入煙囪，排放于大氣之中。 整個生產流程設計巧妙，可實現循環生產、重復利用。其中，第一生成塔出來的硫酸已經脫硝，冷卻后經由管線導出，部分作為成品，部分作為后面兩個塔（第一、第二吸收塔）的淋灑酸。而第一、第二吸收塔出來的酸（含硝基硫酸），又可作為前面幾個塔（第一、第二、第三、第四生成塔）的淋灑酸，氧化塔因無填充物而不進行酸的淋灑，整個過程實現了循環生產。 在這條生產線中，宋強等人充分發揮了自己的聰明才智，沒有照搬歷史上18、19世紀的歐洲鉛室法、塔式法制取硫酸的套路，而是依據實際情況進行了大膽的改進，整體技術已經達到了20世紀初的水準。比如除塵室就是歐洲本來沒有的設計，再比如加熱爐氣的管道（以保持爐氣溫度）也是原來沒有的設計。 生產線的核心設備“塔”是用耐酸磚粉料在窯中整體燒制而成的，呈圓筒狀，安放在地面上。底部有填充料，為耐酸的玻璃球、石英塊、焦炭等，這是為了增大反應面積。塔的頂部是一個裝淋灑酸的淋酸盆，同樣用耐酸材料制成。淋酸盆底部是一些小孔，以便讓淋灑酸下漏到塔內。 在歐洲人早期生產過程中，他們都是讓工人提著一個裝滿淋灑酸的大桶往淋酸盆內傾倒硫酸，在這個過程中酸液很容易濺出，從而造成事故。而在宋強的設計中，他大膽采用了虹吸原理設計了一個自動加酸裝置。 即在淋酸盆旁邊高處放置了一個底部有管道直通淋酸盆內的、裝滿酸液的大酸瓶，大酸瓶的頂部還另有一根管道垂下來。當加酸的工人提著酸桶過來后，他只需將酸瓶頂部垂下來的管道接入酸桶內酸液液面下方，然后將酸瓶通往淋酸盆的管道打開。酸瓶內的酸液進入淋灑盆后，酸瓶內酸液液面下降，此時大氣壓便開始將酸桶內的酸液開始壓入酸瓶內，使酸瓶內的酸液液面始終保持一定高度，從而實現自動加酸。 而衛生塔和捕霧器的設計就更是獨一無二了。要知道，早期歐洲的硫酸生產作坊那可真是一種極為嚴重的污染源，經常遭到廠區附近居民抗議從而被迫四處搬遷，其主要原因就是那時候的生產商并不會對生產過程中產生的尾氣（少量二氧化硫、一氧化氮以及酸霧）進行處理。而在宋強的設計中，尾氣在被排放進大氣之前要先進入衛生塔，衛生塔內放置有濃硫酸，可將尾氣中的二氧化硫、一氧化氮吸收掉；剩下的尾氣再進入捕霧器（一個密閉容器，內部放滿焦炭）吸收掉酸霧，最后的氣體經由煙囪排入大氣。此處的煙囪要造得盡量高，以便抽氣。 而在衛生塔之前，化學所內有人提出是否可加裝一個蒸汽抽風機，以使前面幾個塔內部保持負壓，從而讓氣體順利按照次序通過各個塔，最后進入衛生塔、捕霧器后排入大氣。宋強想了想后覺得這個主意還是不錯的，因此果斷從善如流，又加上了這個設計。 六個圓柱形“塔”的直徑為1.2米，高度為1米，建造完成并投入實際生產后，預計每日可出成品硫酸1噸左右，而純度則大約在70以上。如果整個生產工藝流程控制得比較出色的情況下，大約可制得純度為75左右的硫酸。這些硫酸到時候還要拿到隔壁的蒸濃車間內進行蒸煮，以制得能夠為工業生產所使用的濃硫酸。 整個硫酸的生產工藝、流程全部依托現有的技術和工業水平，而且兼顧到了經濟效益，即放棄了昂貴的鉛室法（而且鉛室法會產生很多雜質），全部設備幾乎全是由不怎么值錢的紅磚耐火磚（焚燒爐）、耐酸粉料（反應塔）、玻璃（酸瓶）等制成，成本低廉到不可思議。 有了濃硫酸后，華夏東岸共和國的化工工業才能算是真正打開了局面。此后，鹽化工（氯化鈉與濃硫酸反應制取鹽酸和硫酸鈉）可以逐步發展起來了，而小規模工業化制取硝酸（硝酸鉀與濃硫酸反應）的可行性也逐步進入了化學所一幫技術員的眼簾內。 總而言之，第一化工廠硫酸生產線的順利投產與否對于華夏東岸共和國工業發展的影響是深遠的，對于國家產業升級和工業進步的促進作用也是不言而喻的。畢竟，只有重工業的發展進步才能代表一個國家工業水平的進步，而三酸兩堿這樣的基礎化工又是重工業的根本之一，發展好這些產業，是深固國家工業根本的大事。( 穿越1630之崛起南美 第二十三章 深固根本(九)
十二月份的平安鎮天氣已經開始逐漸轉暖了，平安縣城（平安鎮）北方的桔樹鄉（原桔樹村）內一座新的工廠已經初見雛形。由于北方火藥廠和新規劃中的這座極為重要的第一化工廠的相繼落戶，這個原本以農業為主、工業只有一座小小的水果罐頭加工廠的北方鄉村地區陡然間涌進了數百常住人口，以及數量更為龐大的南非建筑隊勞務工。 人口激增后，平安縣縣長錢浩干脆向政務院申請將桔樹村撤村設鄉，日前已經獲得批準。桔樹鄉成功設立后，平安縣的轄下已經囊括了平安鎮、煤河鄉、桔樹鄉這一鎮兩鄉三塊地區，在坐穩了北方第一重鎮的同時，平安縣無論是人口規模還是工農業產值都開始直追位于南方的東方縣，而其在執委會心目中所占據的分量也越來越足。 眼下桔樹鄉這間新設立的第一化工廠廠長由自然科學研究院化學所的所長宋強兼任，該廠現階段的生產產品主要是硫酸。是的，你沒看錯，在遷延多日、并解決了一系列的前置問題后，硫酸這種極端重要的化工基礎原料的生產終于可以進入實質性操作階段了。 從去年開始，隨著國內工業化進程的逐步加深，各行各業（如造紙、印染、紡織等）對硫酸產生了不小的需求。為此，自然科學研究院的幾名&長&風&文學{}穿越眾化學老師帶著一幫學生開始了工業化生產硫酸的嘗試。 雖然早已在實驗室的情況下成功制備了大量濃硫酸，但是工業化生產與實驗室制備卻是完全不同的兩個概念。這幫人首先開始研究的是耐酸材料，即耐酸磚和耐酸水泥。耐酸水泥的研究目前還沒有太大進展。不過耐酸磚卻已經成功燒制了。河南玻璃廠、建筑材料廠的技術員們經過大半年的研究與試制。已經在數月前成功燒制出了一批二氧化硅含量高達70的耐酸磚。經試驗對各種無機強酸的耐性都很強，完全可以應用在硫酸的工業化生產之中。 工廠的主要設備、生產線和廠房都是由宋強設計的。而政務院為了表示自己的重視程度，更是指令交通部技術力量最雄厚、經驗最豐富的建設一局（目前一共五個局）承建，就是為了保障整個廠區建設和設備安裝的質量。 宋強本人從未從事過硫酸生產行業，對于早期的生產硫酸方法的印象也只存在于以前在某份雜志上看到過的土法生產硫酸的文章。不過這并不妨礙他和幾名同事們群策群力，通過討論、實驗逐步還原出了工業制取硫酸的生產步驟。 第一化工廠的主要生產設備是七座生產塔，分別是第一至第四生成塔、氧化塔和第一、第二吸收塔，此外還有一些衛生塔、捕霧器之類的尾氣清潔裝置。 制取硫酸的原料是硫磺和一些實驗室制備出來的含硝硫酸。單質硫磺（也可是金屬硫化物。如黃鐵礦等）在焚燒爐內燃燒，所產生的爐氣（其中二氧化硫約占7）經過除塵室后進入第一生成塔底部，與從頂部淋灑下來的含硝硫酸（含有亞硝基硫酸HNSO5）相遇。亞硝基硫酸在爐氣的高溫作用下水解脫硝，生成硫酸（H2SO4）和許多氮的氧化物（三氧化二氮N2O3）。 這些氮的氧化物具有強氧化性，可將二氧化硫（SO2）氧化成三氧化硫（SO3），三氧化硫可與水反應生成硫酸，同時放出大量的熱。 而氧化過程中再次產生了大量的氮的氧化物（NO），而NO可以與氧氣反應再次生成二氧化氮（NO2）。從此可以看出，一氧化氮、二氧化氮這些氮的氧化物其實只是起一種催化劑的作用，在消耗的同時又不斷生成新的。可以被循環利用。而在此過程中，硫酸也在不斷生成。 從第一生成塔出來的爐氣（大約反應掉了40的二氧化硫）依次通過后面三個同樣的硫酸生成塔后。進入氧化塔，此時二氧化硫已大部分被反應掉，剩下的氣體主要成分為NO。NO被部分氧化，然后進入后面的第一、第二吸收塔，被塔頂淋灑下來的硫酸吸收生成亞硝基硫酸，從而實現的了氧化氮類的回收利用。最后的尾氣則經由衛生塔、捕霧器后進入煙囪，排放于大氣之中。 整個生產流程設計巧妙，可實現循環生產、重復利用。其中，第一生成塔出來的硫酸已經脫硝，冷卻后經由管線導出，部分作為成品，部分作為后面兩個塔（第一、第二吸收塔）的淋灑酸。而第一、第二吸收塔出來的酸（含硝基硫酸），又可作為前面幾個塔（第一、第二、第三、第四生成塔）的淋灑酸，氧化塔因無填充物而不進行酸的淋灑，整個過程實現了循環生產。 在這條生產線中，宋強等人充分發揮了自己的聰明才智，沒有照搬歷史上18、19世紀的歐洲鉛室法、塔式法制取硫酸的套路，而是依據實際情況進行了大膽的改進，整體技術已經達到了20世紀初的水準。比如除塵室就是歐洲本來沒有的設計，再比如加熱爐氣的管道（以保持爐氣溫度）也是原來沒有的設計。 生產線的核心設備“塔”是用耐酸磚粉料在窯中整體燒制而成的，呈圓筒狀，安放在地面上。底部有填充料，為耐酸的玻璃球、石英塊、焦炭等，這是為了增大反應面積。塔的頂部是一個裝淋灑酸的淋酸盆，同樣用耐酸材料制成。淋酸盆底部是一些小孔，以便讓淋灑酸下漏到塔內。 在歐洲人早期生產過程中，他們都是讓工人提著一個裝滿淋灑酸的大桶往淋酸盆內傾倒硫酸，在這個過程中酸液很容易濺出，從而造成事故。而在宋強的設計中，他大膽采用了虹吸原理設計了一個自動加酸裝置。 即在淋酸盆旁邊高處放置了一個底部有管道直通淋酸盆內的、裝滿酸液的大酸瓶，大酸瓶的頂部還另有一根管道垂下來。當加酸的工人提著酸桶過來后，他只需將酸瓶頂部垂下來的管道接入酸桶內酸液液面下方，然后將酸瓶通往淋酸盆的管道打開。酸瓶內的酸液進入淋灑盆后，酸瓶內酸液液面下降，此時大氣壓便開始將酸桶內的酸液開始壓入酸瓶內，使酸瓶內的酸液液面始終保持一定高度，從而實現自動加酸。 而衛生塔和捕霧器的設計就更是獨一無二了。要知道，早期歐洲的硫酸生產作坊那可真是一種極為嚴重的污染源，經常遭到廠區附近居民抗議從而被迫四處搬遷，其主要原因就是那時候的生產商并不會對生產過程中產生的尾氣（少量二氧化硫、一氧化氮以及酸霧）進行處理。而在宋強的設計中，尾氣在被排放進大氣之前要先進入衛生塔，衛生塔內放置有濃硫酸，可將尾氣中的二氧化硫、一氧化氮吸收掉；剩下的尾氣再進入捕霧器（一個密閉容器，內部放滿焦炭）吸收掉酸霧，最后的氣體經由煙囪排入大氣。此處的煙囪要造得盡量高，以便抽氣。 而在衛生塔之前，化學所內有人提出是否可加裝一個蒸汽抽風機，以使前面幾個塔內部保持負壓，從而讓氣體順利按照次序通過各個塔，最后進入衛生塔、捕霧器后排入大氣。宋強想了想后覺得這個主意還是不錯的，因此果斷從善如流，又加上了這個設計。 六個圓柱形“塔”的直徑為1.2米，高度為1米，建造完成并投入實際生產后，預計每日可出成品硫酸1噸左右，而純度則大約在70以上。如果整個生產工藝流程控制得比較出色的情況下，大約可制得純度為75左右的硫酸。這些硫酸到時候還要拿到隔壁的蒸濃車間內進行蒸煮，以制得能夠為工業生產所使用的濃硫酸。 整個硫酸的生產工藝、流程全部依托現有的技術和工業水平，而且兼顧到了經濟效益，即放棄了昂貴的鉛室法（而且鉛室法會產生很多雜質），全部設備幾乎全是由不怎么值錢的紅磚耐火磚（焚燒爐）、耐酸粉料（反應塔）、玻璃（酸瓶）等制成，成本低廉到不可思議。 有了濃硫酸后，華夏東岸共和國的化工工業才能算是真正打開了局面。此后，鹽化工（氯化鈉與濃硫酸反應制取鹽酸和硫酸鈉）可以逐步發展起來了，而小規模工業化制取硝酸（硝酸鉀與濃硫酸反應）的可行性也逐步進入了化學所一幫技術員的眼簾內。 總而言之，第一化工廠硫酸生產線的順利投產與否對于華夏東岸共和國工業發展的影響是深遠的，對于國家產業升級和工業進步的促進作用也是不言而喻的。畢竟，只有重工業的發展進步才能代表一個國家工業水平的進步，而三酸兩堿這樣的基礎化工又是重工業的根本之一，發展好這些產業，是深固國家工業根本的大事。( 穿越1630之崛起南美 第二十三章 深固根本(九)
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