工业从1937开始 第263节

  中温变换(350-450℃),采用Fe-Cr系催化剂。

  此催化剂耐硫性好,活性温度范围宽,操作稳定。

  催化剂的配方和关键组分由燧火平台提供,根据地按配方烧结成型。

  采用热碳酸钾法。

  该法吸收效率高,溶液可再生循环,且吸收的CO纯度较高,适合后续制碱。

  虽然需要不锈钢设备,但核心吸收塔、再生塔的填料、溶液泵、阀门的耐腐蚀部件由燧火平台提供,塔体可用碳钢内衬平台提供的特种防腐涂层。

  采用甲烷化法去除微量CO和CO。

  催化剂为Ni/AlO,由平台提供。此法比铜洗、液氮洗简单,适合中小规模。

  第三步合成氨。

  技术选择中压法(150atm)哈伯-博世工艺。

  相比传统300atm高压法,对设备材料要求降低,动力消耗增加有限,更适合根据地条件。

  压缩机为六段往复式压缩机,将精制后的氢氮气压缩至150atm。

  气缸、活塞杆、密封环、气阀等关键摩擦和高压部件由燧火平台用特种合金钢制造。

  合成塔为整个系统的核心。

  塔体外壳可由根据地钢铁厂用多层卷板焊接或锻造,但内件必须由燧火平台用耐高温高压合金制造。

  塔内件结构可参考当时先进的“径向塔”或“轴径向塔”,以提高转化率和降低阻力。

  催化剂采用先进的Fe-K-Ca-Al-O多元催化剂,由燧火平台提供。

  其活性温度低(380-450℃),寿命长(3-5年),抗毒化能力强,可大幅降低操作难度和能耗。

  合成系统需连续运行,对操作工要求高。

  但通过平台提供的可靠仪表和精心编写的操作规程,熟练工经培训后可掌握操作。设置多级安全阀和报警装置,核心阀门由平台制造。

  第四步,氨氧化制硝酸。

  技术选择常压氧化、加压吸收法。

  此法设备要求相对较低,可生产45-55%的稀硝酸,满足制造硝铵炸药和硝化棉的需要。

  核心设备为氧化炉。

  炉体用普通钢板焊接,内衬耐火砖,但铂铑合金催化网由燧火平台制造。

  平台可利用根据地从敌占区收购的铂、铑首饰或矿石提纯后加工,制成高效、耐用的催化网。为节约铂金,采用双层网结构。

  吸收塔为填料塔,用耐酸陶瓷环填充。酸泵和管道阀门由平台提供耐酸合金部件。

  流程上是氨-空气混合气经净化后,通过灼热的铂铑网,生成NO,经余热锅炉回收热量,冷却后与空气氧化为NO,在吸收塔内被水吸收生成稀硝酸。

  尾气用碱液吸收后排放。

  第五步为侯氏联合制碱法(纯碱+氯化铵)。

  技术选择侯德榜博士开发的联合制碱法。

  该法将合成氨与纯碱生产耦合,原料为盐、氨和二氧化碳(来自变换气脱碳),产品为纯碱和氯化铵(优质氮肥),无大量废液(CaCl)。

  盐水精制,去除钙镁离子。精制盐水吸收氨,制成氨盐水。氨盐水吸收二氧化碳(来自变换气脱碳工序),生成碳酸氢钠沉淀和氯化铵溶液。

  过滤得到碳酸氢钠和母液。碳酸氢钠煅烧得纯碱(轻碱),二氧化碳返回碳化工序。

  母液冷却,加入盐析出氯化铵,过滤、干燥得氯化铵产品,母液循环。

  该法对设备腐蚀严重。

  核心设备如碳化塔、吸氨塔、结晶器、过滤机、母液泵等与腐蚀介质接触的部分,由燧火平台提供特种耐蚀材料的衬里、内件或整体部件。外筒体可用普通钢材。

  此法成功关键在于温度、浓度和加料速度的控制。

  需培训专门的技术员,通过分析化验指导生产。

  第六步,烧碱(氢氧化钠)生产。

  采用纯碱苛化法。

  此法技术简单,无需复杂电解和氯气处理,适合小规模、对烧碱需求不特别巨大的情况。反应:NaCO+ Ca(OH)→ 2NaOH + CaCO↓。

  流程纯碱溶于水,与石灰乳反应,生成烧碱溶液和碳酸钙沉淀。

  沉淀过滤洗涤后可用于制水泥,溶液蒸发浓缩得固体烧碱。

  设备中的反应釜、过滤器、蒸发锅可用普通钢材,但蒸发工序对钢材有腐蚀,可衬以石墨或采用平台提供的耐碱材料部件。

  燧火平台核心制造清单:

  空分有膨胀机转子、板翅式换热器芯体、低温阀门。

  合成需要合成塔内件、压缩机关键部件、高温高压管道和阀门、先进催化剂。

  硝酸需要铂铑合金网、耐酸泵和阀门芯。

  制碱需要耐蚀合金内件、衬里、密封件。

  仪表需要关键的压力表、温度计、流量计的精密传感元件。

  还要制造和维修所需的高硬度合金刀具、模具。

  根据地自制大部分钢结构、储罐、普通管道、厂房。

  非关键部位的阀门、法兰、基础。

  耐火砖、保温材料、普通陶瓷填料。

  依托平台提供的工具,制造非核心的辅助设备。

  平台建设预计第一期(1年)。

  建设空分、煤气化、合成氨、硝酸装置。先解决炸药原料(硝酸)和部分化肥(氨水)的急需。规模可定为年产合成氨5000吨,稀硝酸3000吨。

  第二期建设周期为1.5年。

  建设联合制碱装置,形成年产纯碱10000吨、氯化铵10000吨能力。同时扩建合成氨至10000吨/年。

  此方案实施后,晋冀豫根据地将建立起当时中国乃至亚洲都堪称先进的综合化工基地,不仅能生产大量炸药、化肥支持抗战和农业,还能生产基础化工原料,为根据地的机械、纺织、造纸等工业打下坚实基础,极大增强根据地的自持能力和战争潜力。

  燧火平台幽蓝的基座光芒在黑暗中脉动,发出低沉的嗡鸣。

  陈远站在控制台前,全息屏幕上显示着刚刚由平台生成的《晋冀豫根据地合成氨、硝酸、纯碱/烧碱联合生产方案(煤路线)》。

  方案详尽,逻辑清晰,从煤到氨,从氨到硝酸和纯碱,形成一个近乎完美的闭环。技术路线选择务实而先进,既利用了平台的超越性制造能力,又充分考虑了根据地现有工业基础和人才短板。

  “真是个漂亮的方案。”陈远轻声道,眼中闪着兴奋的光芒。

  如果能建成,根据地将彻底摆脱炸药和化肥依赖外购的困境,还能产出纯碱、烧碱这些基础化工原料,带动纺织、造纸、肥皂、金属处理等一系列轻工业发展。

  这不仅仅是军事上的突破,更是根据地经济和社会发展的基石。

  “但是,能建起来吗?”这个念头像一盆冷水,浇在了他心头的热火上。

  他深吸一口气,对着控制台沉声道:“平台,基于此方案,进行详细物料、能源、人力和时间消耗估算。我要具体数字:钢材总用量、特种合金用量、电力峰值需求、年耗煤量、年耗盐量、所需各工种工人数量、工程师及技术人员最低需求、建设周期。给出最优和最低两个配置方案。”

  “指令接收。开始全要素模拟测算……”平台柔和的合成音响起。全息屏幕上的方案文本如水波般漾开,取而代之的是飞速滚动的数据流、三维模型和复杂的计算公式。

  线条、数字、图表不断生成、组合、优化。

  陈远静静地等待着,手指无意识地敲击着控制台边缘。

  洞内只有平台运转的低鸣和远处地下河隐隐的水声。十分钟后,计算结果赫然呈现。

  《“太行”级联合化工厂(全规模方案)资源需求估算》

  规模:年产合成氨10,000吨,稀硝酸7,000吨,纯碱20,000吨,氯化铵20,000吨,烧碱5,000吨。

  主要物料消耗(年):

  原料煤约 80,000吨。

  工业盐约 35,000吨。

  石灰石约 20,000吨。

  普通钢材(碳钢)约 12,000吨。

  特种合金及耐蚀材料约 600吨。

  耐火砖、保温材料、陶瓷填料等约 8,000吨。

  电力峰值负荷约8-10兆瓦(MW)

  年耗电量约5000万度(kWh)

  蒸汽约 50吨/小时

  小时耗水量约 200吨

  建设期(2.5年)高峰期需投入劳力约5000人。

  运行期熟练操作工约800-1000人。

  技术员(工长、分析员、维修技师)约 200人。

  工程师至少 50人。

  如此大规模的工厂群,占地面积巨大,烟囱林立,蒸汽升腾,在当时的条件下,极难完全隐蔽,存在被敌机侦察和轰炸的较高风险。

  陈远看着这些数字,眉头越皱越紧。

  一万两千吨钢材!整个晋冀鲁豫边区,现在所有的钢铁厂加起来,年产量也不过几万吨。

  这几乎要掏空根据地半年左右的钢铁积蓄,还有大量的稀有金属储备,这是要影响武器、农具的生产。

  八百到一千熟练工,两百技术员,五十工程师?整个八路军里,识字的战士都算宝贝,懂数理化的更是凤毛麟角。

  上哪儿找这么多产业工人和技术人才?培训?时间呢?

  八到十兆瓦的电力!就需要专门为它建设一个电厂。

  而且要大量支持它的运行和建设,需要平台抽调大量电力和时间,其他急需的技术装备升级、武器核心部件生产将受到严重影响。

  至于那每年八万吨煤、三万五千吨盐的消耗,以及巨大的目标……陈远苦笑了一下。这已经不是“工厂”了,这分明是要在太行山里建一个“化工城”。

  “平台,”陈远揉了揉太阳穴,“如果我不追求一次性解决全部需求,而是先建立一个‘示范性’、‘教学性’的工厂,规模缩小到能满足根据地最急迫需求,并为未来扩产培训人员、验证技术、积累经验,最优的缩减方案是什么?

  重新计算,核心原则是:确保核心工艺流程完整,但产量大幅降低;最大限度利用根据地可自产的普通材料;显著缩短建设和平台制造时间;降低运行人力、技术和能源门槛。”

  “指令确认。启动优化演算,以‘最小可行化工厂’为目标……”

  全息屏幕上的数据再次飞速流动。这一次,模型在核心工艺流程不变的前提下,开始“瘦身”:巨大的储罐变小,冗余的备用生产线被删除,设备尺寸和容量参数被谨慎地下调,一些非关键的自动控制被替换为手动或半手动操作……

  又过了十分钟,一份新的方案诞生了。

  《示范化工厂方案》

  规模为年产合成氨 3,000吨,稀硝酸 2,000吨,纯碱与氯化铵各 3,000吨,烧碱1,000吨。

  主要物料消耗(年):

  原料煤约 25,000吨。

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