其实原本周鹏是不打算这么早就开始进行一些略专业的化工生产的,因为这会耗费大量的时间精力,最后还不一定成功。但是之前菲妮拉说的方法提醒了周鹏,战争可不是一天两天就可以打完的,为什么不一边作战一边生产?二战主要拼的不就是工业能力和战争潜力吗?总不可能好几年的战争,一开始就把所有东西都准备好了,边打边生产才是最佳途径。
现在周鹏缺的就是硫酸和硝酸,硝酸可以用硝石和硫酸制得而硝石从来不缺,所以周鹏需要想办法做出硫酸来。只是用绿矾来做,效率低下而且产量不高。看了看手头的原材料,周鹏就想到了从前学习的硝化法制硫酸。
硝化法制硫酸主要有两种生产方式,一种是铅室法,这是最早的工业生产硫酸的办法。然后就是由铅室法改良而来的塔式法,虽然原理一模一样,但是这种方法成功淘汰了产物杂质多,设备寿命短的铅室法。当然,以上两种方法在二十一世纪都被淘汰了。毕竟硝化法只能生产出76%浓度的硫酸,这对于现代化学来说是远远不够的。高中老师讲个课都要93%浓度的次级浓硫酸,更别提大学里浓度超高的发烟硫酸了。
然而,在这个原始社会一样的世界,想要那么高级的生产工艺,除非你是至高神的亲儿子。周鹏区区一个大学生,他可搞不出来太离谱的玩意儿,所以他准备用塔式法生产硫酸,然后人工精馏浓缩。
所谓塔式法,就是使高温的含二氧化硫气体分别进入两个相同的填充塔,其中一部分气体进入脱硝塔,此塔的淋洒酸量较少,可制得含硝很少的产品硫酸,另一部分气体进入第一成酸塔。从脱硝塔及第一成酸塔出来的气体汇合后进入第二成酸塔。在两个成酸塔里二氧化硫被氧化成三氧化硫并进一步生成硫酸。
离开成酸塔的气体中所含的氮氧化物,多半为一氧化氮,经过中空的氧化塔,适度氧化成三氧化二氮(注:一氧化氮的氧化是自主进行的,详见高中化学课本),在其后的三个吸硝塔内再为硫酸所吸收,生成的含硝硫酸用于淋洒脱硝塔和成酸塔。吸硝后的气体再通过高压静电除雾器,经捕集酸雾后排入大气。
最后一步的捕集酸雾防止大气污染,课本上是这么说的,但是周鹏肯定做不到。尼玛这个时代哪去找高压静电呀?幸运的是这个世界也不存在环保局,周鹏可以放心大胆的“节约成本”而不用担心被查水表。
想当年,解放战争的先辈们就是在这样的环境下,做出了硝化炸药。自己一个受过高等教育的大学生,难道还做不出来了吗?周鹏现在还勉强记得硝化法原理以及装置图,但是原材料的硫磺三大诸侯几乎没有储备,有也都掺进黑火药里了。
所以周鹏另想了一个方法,毕竟真正参与反应的不是硫而是二氧化硫。雄黄燃烧也会生成二氧化硫,不过这个东西还生成副产品:气态的三氧化二砷,俗名砒霜。这对于周鹏来说很好解决,通气体时加一个冷凝管就OK啦,不过冷凝管要经常清理,防止被砒霜堵住了。
最后就是温度的掌控,通入反应釜的二氧化硫气体,温度应该在300~500摄氏度之间。这么大的一个范围,用热度魔法阵就完全可以满足,只是怎么向魔法师表述这个温度就成了问题。好在周鹏灵机一动,直接向那些炼金师们说就是铅融化的温度,可以略高,不能低。
结果第一次实验周鹏就失败了,也许是加热硝放出的氮氧化合物不够多,出来的东西几乎就是亚硫酸和很多杂质。那股难闻的味道差点把周鹏呛死。所以之后几次实验,周鹏让工匠们都戴上夹层里放有熟石灰和木炭的“防毒口罩”,夹层里的东西一个时辰一换。
周鹏和那帮炼金术士们足足忙活了四天多,才得到了表现出稀硫酸性质的酸液。实验记录有人在做,成功一次以后就好说了。
周鹏原本想要得到的是70%以上的油状浓硫酸,但是理想很丰满,现实很骨感。他得到的硫酸浓度充其量也只有40%左右。但这一切都不是问题。想要得到浓硫酸还有一招:蒸馏
硫酸难挥发,一般敞开放置的稀硫酸,浓度都会因为水分的挥发而增加。但是这个增加是有临界点的,自然挥发条件下,硫酸浓度不会超过67%。因为过浓的硫酸会有吸水性,让水分挥发不出来。
到了这个时候就要用到精馏,所谓精馏就是在精确温度下的蒸馏。硫酸和水的共沸点为338摄氏度,此时的硫酸溶液浓度为98.3%,一般来讲,商品用硫酸不会比这个更浓了。所以只要有硫酸溶液,理论上周鹏都可以精蒸出98.3%的浓硫酸,不过理论和现实一直充满了差距,周鹏估计自己最多可以浓缩出95%左右的东西来。
铅的熔点是328度,和之前说的共沸点非常接近,所以浓缩硫酸这一步依然由魔法师完成。蒸出来的气体经过冷凝滴在一块石灰石上,如果石灰石上冒出气泡就降低温度,防止硫酸的不必要损失。石灰石冒泡的地方要刮削,防止生成的硫酸钙沉淀阻止反应进行。
在想出了许多歪主意,又经历了很多次失败后,周鹏总算摸清了浓硫酸的整套生产步骤,并把这些步骤统统传授给了与他一起工作的炼金师们。那个会热度魔法的炼金师,在温度的掌控这一方面显然曾经下过不少苦功夫,这也让周鹏省了不少事。
最后的最后,就是传授硝化炸药的制作方法了。这个东西周鹏自己已经制作了很多次,经验什么的已经积攒了不少。加上兽人国的炼金师和工匠有着前世界人类无法媲美的优势,周鹏很快就让这群人学会了生产方法。等到硝化纤维的手工制作开始走上正轨,秋天的粮食也开始收获了。