要大规模制造无烟火药,就得大规模制造浓硫酸、浓硝酸两大原材料。浓硫酸沸点高于浓硝酸,可以用浓硫酸制造浓硝酸。
因此,工业制造无烟火药的关键,在于工业制造浓硫酸。幸运的是,华夏早在东汉时就已会制造硫酸,西方更已掌握了工业制造硫酸的工艺。
这就是大名鼎鼎的铅室法。
铅室法制造硫酸,源于18世纪初。1746年,英国人j.·罗巴克创建了世界上第一个铅室法制造硫酸的工厂。至十九世纪五十年代,铅室法生产硫硫酸的工艺已经臻于完善。
硫酸具有很强的腐蚀性,所需设备需要铅制,故称为铅室法。
铅室法下,工人需在铅室内加入硫磺和硝石,再加少量水,然后点火反应生成硫酸。不断重复这个过程,最终获得一定浓度的硫酸。
从工业角度看,铅室法是一种间歇性的生产过程。工人点燃硫磺与硝石后,已经开始生产硫酸。但与此同时,又得不停地投加硫磺与硝石、点火、转移硫酸制品。
这些操作浪费时间,增加人工劳动,设备产能还低。早期的铅室法动辄几百个铅室,但产量却并不高。
各国都在积极改进铅室法,到十九世纪中期,铅室法已经相当完善。一百多年来,铅室法都是唯一的工业生产硫酸的方法。
但到十九世纪中期,西方第一次工业革命进入尾声,各国工业发展遇到瓶颈。
硫酸堪称是最重要的化工产品,生产效率一直提高不上去。欧洲科技界、工业界都在积极探索改进铅室法,发明更为有效的硫酸生产办法。
法国科学家盖尹·吕萨克最先提出在铅室上加装一个吸收塔,又被称为盖尹·吕萨克塔。塔内填料可以提供一个巨大表面,气体和液体得以充分接触,强化扩散和吸收过程,使得硫酸生产效率大大提高,也大大减少了铅室数量。
这就是大名鼎鼎的塔式法。
但盖尹·吕萨克塔没有解决氮氧化物的吸收问题,而氮氧化物正是生产硫酸的催化剂。要想源源不断地生产硫酸,必须解决氮氧化物的吸收问题,使氮氧化物循环存在于硫酸反应塔内,成为事实上的催化剂。
1850年,盖尹·吕萨克去世。1859年,英国管道工人科洛弗改进了盖尹·吕萨克塔,解决了氮氧化物的吸收问题。这种改进后的反应塔又被称为科洛弗塔。而科洛弗塔并不复杂,只是更为巧妙而已。
至此,硫酸工业生产工艺实现突破,生产效率大大提高。到十九世纪末期,欧洲硫酸年产量已经高达数百万吨。
华夏第一座铅室法硫酸生产线诞生于1874年的江南制造总局,每日产量两吨。1918年,汉阳兵工厂第一次开始使用塔式法生产硫酸。
但铅室法一直是华夏生产硫酸的重要办法。直至新中国一五计划期间,苏联大规模援建华夏工业,铅室法才最终从华夏大地上销声匿迹。
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