只是这所有美好的设想,都如同那空中楼阁,必须建立在能够成功大量制出煤焦油和沥青的基础之上才行。此刻,横亘在王珏他们面前的,是重重叠叠的难关,时间紧迫得如同那催命的鼓点,一刻不停;技术难题和安全问题更是多得像一团乱麻,错综复杂。
然而,王珏却没有丝毫退缩之意,只因他们深知,这看似简单的煤焦油和沥青研制,背后牵扯的可是千千万万老百姓的生计和大明的化工业发展,关乎着大明江山的安稳与繁荣。
虽说心里急得如同热锅上的蚂蚁,但王珏也明白,着急无济于事,只能强行压下心头那如杂草般丛生的胡思乱想,一门心思地着手投入到煤焦油的研制工作当中。
接下来的日子里,王珏带着二狗以及两个学生,就此开启了煤焦油和沥青制作尝试之旅。
其实,制作煤焦油的工艺原理倒算不上太过复杂,只是当下的条件实在是简陋,缺乏那些精密的仪表和专业的反应器具。好在有赵老四按照王珏的设想,帮忙烧制出了陶土容器,这才勉强算是有了开展试验的基础。
可即便如此,想要直观地知晓干馏时的温度,却依旧是个无法解决的难题。没办法,王珏只能带着二狗和两个学生,凭借着一次次的尝试去慢慢积累经验,宛如在黑暗中摸索着前行的旅人,虽不知前方到底何处是光亮,但心中那股子坚定的信念,始终支撑着他们继续走下去。
王珏寻了一处相对空旷且通风良好的场地,这里既能保证试验过程中的空气流通,又有足够的空间来放置各种设备。
他先是吩咐二狗和两个学生去准备好足量的沙土,以备不时之需,毕竟这干馏过程中万一出现意外,有沙土在手,也好及时灭火,防止火势蔓延酿成大祸。
随后又找来了手艺娴熟的匠人,在众人齐心协力之下,将赵老四早就送过来的陶土反应釜、冷凝管、收集器以及炉灶等设备一一搭建好。
经历过数次失败,王珏也找到了一些经验和门路,又开始了下一次的实验。
王珏带着几人来到了从西山运过来的那堆煤前,开始精心挑选起来。在王珏的指导下,大家都仔细地甄别着,挑选那些质地相对较硬、所含杂质相对少一些的煤炭。他们用手将那些明显的石块、泥土等杂质一一去除,力求让煤炭原料的纯度尽可能高一些,毕竟这纯度高了,后续的干馏反应才能更加稳定、顺利地进行。
接着,王珏又和二狗一起,把准备好的煤炭用工具慢慢敲碎,破碎成如同鸡蛋大小般均匀的块状。看着那些原本完整的石炭被一点点敲碎,地上留下了不少煤粉,二狗不禁觉得有些可惜,忍不住开口说道:“珏哥,这么好的石炭,就这么都敲碎了,还留下这么多渣滓,怪浪费的!”
王珏听了,只是微微一笑,随后叫来杨蒙和付恩卿,让他们把煤粉和碎渣收集起来,这才转头对二狗耐心解释道:“有啥好可惜的,咱们现在做的可是研发工作,在这个过程中损耗一些原材料那本就是不可避免的事儿。再说了,它们也不是一点儿用处都没有,往后还能派上用场。你就别操心这些了,先把心思都放在怎么弄出煤焦油上吧。”
几人把处理好的煤块小心翼翼地慢慢装入陶土反应釜之中,王珏还不忘在一旁叮嘱着,装填量可千万不能超过反应釜容积的三分之二,得留出一定的空间来,这样在后续反应时,产生的蒸汽等物质才有足够的流动余地,不至于因为空间狭小而出现意外情况。
装填完毕后,王珏几人又拿起和好的陶土泥,仔仔细细地将反应釜的开口处与冷凝导管的一端密封连接好,王珏边操作边嘱咐几人,连接处一定得确保不漏气,只有这样,反应产生的气体才能顺顺利利地进入冷凝导管。
眼见着前期的准备工作进行得十分顺利,王珏的信心不由得大增,当下便决定开始加热。他先是在炉灶内放入了焦炭和柴草等引燃物,然后轻轻地点燃,那火苗“噌”的一下就蹿了起来,开始对陶土反应釜缓缓地进行加热。
为了稳妥起见,王珏决定在初期的时候,先用小火慢慢地加热,让煤炭可以逐步升温,这样就能避免温度急剧变化,防止陶土反应釜因为受不了突如其来的高温而破裂了。
随着加热过程的持续,再一点点地逐渐加大火力,好让煤炭能够充分地进行干馏反应。
只是,没有温度计在手,王珏实在没办法准确判断温度到底有多高。无奈之下,他特地去请来了正忙碌得不可开交的董宁,以及赵老四作坊里一个经验丰富的烧陶匠人,让他们帮忙指导。这些匠人凭借着多年的经验,能通过观察火焰的颜色、反应釜的外观等各种细节来判断温度情况。整个加热过程持续了将近三个时辰,
王珏一直守在旁边, 他心里十分清楚,在这加热的过程中,煤炭在反应釜里发生着复杂的干馏变化,产生了气态的煤焦油、沥青蒸汽以及煤气等各种各样的物质。这些蒸汽顺着冷凝导管缓缓流动,在经过导管时,热量慢慢散发出去,它们便逐渐冷凝成液态,一滴一滴地顺着导管流入到下方的收集容器之中。
王珏还让二狗带着两个学生,在收集容器的外部也放置了湿布,如此一来,湿布可以吸收周围的热量,进一步帮助降温,从而加快冷凝收集的速度。
终于,等那加热的过程结束,反应釜也慢慢冷却下来之后,王珏怀着忐忑又期待的心情,打开了收集容器。几人凑上前去一看,只见收集容器内呈现出了不同分层的物质,杨蒙顿时好奇地开口问道:“老师,这就是煤焦油么?”
王珏看着几人那好奇又懵懂的模样,不禁笑了笑,耐心地解释道:“还不全是,你们瞧,这底部相对比较粘稠、颜色看上去也比较深的部分主要就是沥青了,而上部相对流动性稍好一些、颜色偏黑褐色的液体,才是咱们初步制得的粗制煤焦油。你们去拿些合适的东西来,把这些东西小心弄出来,然后分别存放好。”
几人听了,赶忙跑去拿来勺子和陶罐,小心翼翼地将分层的粗制煤焦油和沥青分离出来,再分别盛装在不同的陶罐之中,那副认真又谨慎的模样,仿佛在对待世间最珍贵的宝物一般。
王珏看着他们弄好之后,又接着说道:“对于这粗制的煤焦油,如果咱们想要进一步提纯它,还可以再次进行加热蒸馏等操作。不过,这后面这一步操作的难度可就更大了,而且对器具的要求也更高,需要更加精细地把控火候、温度这些条件才行。但不管怎么说,咱们眼下能做到这一步,已经算是相当成功了!”
二狗一听,顿时兴奋得满脸通红,大声说道:“这就成功了呀?珏哥,你之前不是还说这事儿挺难的嘛,我怎么感觉比咱们之前蒸馏酒精和大蒜素还简单啊!”
王珏没好气地白了他一眼,说道:“今时不同往日,咱们现在好歹有了些银子,人手方面也比之前充足了些,自然是方便了不少。而且,咱们这也就是一次小小的试验,只要过程中不出差错,按部就班地来,确实能得到这些东西。可你别忘了,咱们的目标可不是只弄出这么一点儿来,想要大规模地制作,那还得通过不断地尝试,去摸索出产出率最高的生产方式才行,还有很长的路要走。而且这也只是粗制品,想要将他继续分馏,更好的发挥它的用处,至少在现在,我是没办法做到了”
二狗听了,若有所思地点了点头,随后便和杨蒙、付恩卿一起,围着那装着煤焦油的陶罐,眼睛一眨不眨地盯着看。二狗忍不住嘟囔道:“就这么个黑乎乎的东西,真有珏哥你说的那些用处么?”
说着,好奇心作祟的二狗就想伸手去蘸一点儿煤焦油出来看一看。 王珏见状,脑子里突然想起一件事,顿时大惊失色,赶忙高声喊道:“住手!离那儿远点!”
二狗三人被这突如其来的喊声吓了一跳,二狗更是一脸茫然,不明所以地问道:“珏哥,我就是想弄一点出来看一看,你这是怎么了,吓我一跳。”
王珏一脸后怕的神情,脸上浮现出懊悔之色,赶忙解释道:“哎呀,是我这一忙活给忘了,这煤焦油可碰不得,也千万别凑近了去闻,它可是有毒的,而且是剧毒!一旦中毒了,那可是无药可解的!”
二狗三人一听,吓得脸色煞白,立马往后跑出老远,二狗惊恐地喊道:“那珏哥,我们现在中毒了么?我可还没活够呢啊,这好不容易才过上好日子,我还没娶陈妍进门生儿子呢!”
王珏被二狗这副模样给逗乐了,赶忙开口安慰道:“你别慌,这东西虽然有毒,但它算是一种慢性毒药,得吸食一定量才会致命。咱们今天就吸了这么一点儿,没什么大影响。不过要是吸多了,那可就不行了,虽说不一定会要了性命,但肯定会影响你以后和陈妍生孩子,所以以后可得千万小心了。”
二狗听了,仍是一脸后怕的模样,忍不住吐槽道:“这东西就算真有你说的那么多用处,可也是个害人之物,咱们为啥非得弄这玩意儿呢!”
王珏听了,无奈地叹了一口气,对二狗说道:“万事万物都有它的两面性,关键还是看咱们怎么去用它。别说这煤焦油了,就算是平日里咱们离不开的水,人要是喝过量了,那也会中毒的。咱们之前弄的酒精,也是有毒的。你别太担心了,等以后再做这事儿的时候,咱们先弄几个活性炭口罩戴上,这样就能把风险降低不少,问题不大。”
安抚好了二狗和两个学生之后,王珏先是去将这些装有煤焦油的陶罐密封好,放置在安全的地方,随后便开始静下心来思考起如何扩大生产和优化工艺的问题。
他回想起煤干馏的产物组成情况,随着干馏终温的不同,所得到的产品也是大不相同的。
比如说,在低温(500~600c)干馏的时候,固体产物是结构疏松的黑色半焦,煤气的产率比较低,但是焦油的产率却挺高的。
而要是进行高温(900~1100c)干馏,固体产物就变成了结构致密的银灰色焦炭,这时候煤气产率高了,可焦油产率就低下去了。
至于中温(700~900c)干馏产物的收率,则正好介于低温干馏和高温干馏之间。
王珏一边思索着,一边喃喃自语道:“煤气眼下就算弄出来了,一时半会儿也没办法储存利用起来,主要还是奔着煤焦油和沥青的,这么看来,其实用低温干馏就可以了。而且这五六百度的温度,用双金属温度计的话,应该也可以勉强测一测温度了。虽然误差很大,而且那么高的温度耐用性也不行,但是最起码有了个参考啊,等以后弄出耐高温的合金就好了!要不,先试着弄个双金属温度计来试试看呢?”
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第122章 煤焦油
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