第378章汽轮球和裂解炉
临上船前，赵与芮又道，当下蒙鞑对我大宋虎视眈眈，百姓的家园和亲人都需在大宋的兵马来保护，你们回去后，一定要用好宣传的武器，多多宣传，让百姓能踊跃自我报名，毕竟强行征招，容易引起反对。
当然，一旦被抽中之后，至少五十年内，同一个家庭，不可能再被抽中。
因为赵与芮是用五十户抽一的方式，且不重复。
比如四川某地一大保是一百户，分成两波，各五十户，然后抽签。
抽中的出丁，明年就是另四十九户再抽。
这样谁家出了兵，就得等五十年才能再次参与。
百姓们知道了这个机率，大部份人肯定愿意接受的。
当然，赵与芮上有政策，百姓们也下有对策。
郭正孙到四川后，当地豪强官员们为避兵役，纷纷想出办法。
有钱人则给钱让别人主动报名。
比如某官员找到同组五十户中的某普通百姓家中，给予银子或粮食让其自动出丁，以防自己儿子被抽中。
没几年拿钱出丁，变成四川赚钱的好事情。
很多普通百姓都乐意主动报名，可以为家里小捞一笔，这是后话，暂且不提。
郭正孙的大船很快开走了，带着皇帝赵与芮的新政，到四川继续征召新兵，明年四川要为大宋贡献五万新兵。
赵与芮看着郭正孙的船离去，心中也是感慨万千，这个时代，还得重用川军啊。
郭正孙的船走了没多久，赵与芮和全勇牛宝三人在码头上聊着天，他们四周有皇城司少量护卫，好像一起在等什么。
约过了半刻钟，又开进来一大排船，其中一艘两千料左右的海船来到岸边。
船一靠岸，上面就有官员和护卫下来迎接，赵与芮也跟着上了船。
这是朝廷新造的水师战船，载重两千石，采用三角帆与方帆相结合的工艺，底部是尖底，可进行远洋航行，船上左右各有六门三千斤重炮，船尾和船头还有两门三千斤重炮。
相关的工匠官员，在赵与芮上船后就向他解说。
这艘船上个月试航了临安到温州，今天皇帝看过之后，就要正式加入水师。
这艘船与以前水师战船的最大不同，就是火力强横，防御力强，当然速度也就不会太慢。
赵与芮当年第一次到水师船上，定海水师的船上有五花八门各种武器，绝大多数都是中看不中用。
赵与芮前几年的火炮也一直用在守城和野战上。
直到现在开始，有余力装备水师了。
而且水师船上的全是重型火炮，用的十五斤的炮弹，这要打中现在船，几乎能把一些中小型船只直接打散掉。
工匠说，船上的火炮最好不要同时开，开炮时先后轮流射。
整艘船上满员是一百二十六人，以后有了燧发枪，会有四十到五二名燧发枪手。
这样一艘船的战斗力，估计能横扫现在其他战船几十艘。
可蒙古现在没有水师啊，赵与芮看着一船的重炮，心中百味杂阵，有种无敌非常寂寞的感觉。
这么好的水师战船，现在于四海中没有对手。
“陛下请看。”很快在船的内部，有工匠官员请赵与芮蹲下，看船缝。
古代造船防水主要就是板缝漏水。
古人先将麻纤维剁碎塞入船缝“作筋”，然后再用桐油-石灰制成腻子抹缝，腻子固化后在板缝中就形成了牢固的防水粘接密封层，这种工艺完全符合现代的粘接密封理论。
还有更详细的描述:“凡灰用以固舟缝，则桐油、鱼油调厚绢、细罗和油杵千下塞舟念。用以砌石墙，则筛去石块，水调粘合。秋墁则仍用油灰。用以垩墙壁，则澄过入纸筋涂墁。用以襄墓及贮水池，则灰一分，入河沙、黄土二分，用糯粳米、羊桃藤汁和匀，轻筑坚固，永不隳坏，名曰三合土。”
这里讲的密封剂基料不仅有桐油，还有鱼油、糯米汁、植物汁。密封的范围则包括砌墙、修井、刷墙、造墓等等，可见古时候密封技术用的已相当广泛了。古代的桐油-石灰腻子，其性能虽不如现代合成密封胶好，但其价格低廉、配制方便，因而和三合土一样到现在还有人在使用。
但波斯人和大食人不是这么干的，他们那边有用到沥青。
包括成书号称公元前一千五百年的《创世纪》里，也有写到用沥青来捻合船缝。
赵与芮在成功分离石油之后，已经开始用沥青试着铺路和防水。
但现在没有搅拌机，铺路还是比较麻烦，工匠们则喜欢用来防水捻缝。
有了沥青之后，上面的很多材料可以减少或不用，工序也简单了很多。
当然，沥青也有不耐高温的问题，所以赵与芮这边基本用在船的内部，严防爆晒。
接着赵与芮下令开船出海，驶出十几里后，让水师试了几炮。
重炮打响时，船体略有不稳，但影响不是很大。
重炮最远距离可以打到两里多，实际在一里内命中威力最强。
但海上命中难度有点大，通常海战时双方打了几个时辰，都未必能打中几炮。
好在现在其他国家都没有宋军这样的火炮，宋军水师可以贴近了打，提升命中率。
赵与芮看了会水师的新船和新炮，心想如果解决了蒙古，就可以开启海上殖民了。
从战船上岸后，赵与芮对战船相当满意，就是没有对手可用。
他召来几个重要工匠，向他们道：“下一步你们得往这方面研究。”
“船体要更高，分成几层，比如第一层有十门炮，第二层有十门炮，第三层有十门炮，或者更多的炮。”
一艘船分三四层，火炮能超过五六十门，甚至七八十门。
工匠们认真听着，不时点头，有人情不自禁看向四周，这船要放几层火炮，这船还得了？打谁用的着啊？连工匠们都觉得，大宋现在的战船已经无敌了。
下午从海上回到临安城，赵与芮马不停蹄，直接去了凤凰山北。
这边火器局、匠作局、机械司等各级工匠官员都在这里等着皇帝。
去年七月赵与芮确定了枪管和构造，然后让匠作局和火器局开始打造燧发枪管和枪机。
枪管早就打造好了，按赵与芮的要求，分为卷筒式和钻孔式，因为钻孔式人力经济成功太高，赵与芮最后先选择了卷筒式。
但枪管后面的枪机部份进展困难，还有不少难题经常需要赵与芮来解决。
最近工匠们又遇到难题，只能请示皇帝陛下。
等赵与芮到了现场，看到工厂里的桌上放了两部枪机。
一部是木制的，一部是金属制的，而且木制的全部放大了，约等于正常枪机的三倍。
放这么大，就是让所有工匠能看清楚枪机零件和运作。
赵与芮自己也是半吊子水平，脑海中的经验和记忆都是前世看历史网文学来的，讲了个大概给工匠们，然后由工匠们自己琢磨。
“陛下请看。”火器局侍郎唐波这时向赵与芮解说。
“这是扳机，这是燧石夹，这是药池，咱们填好药后，扣动扳机――”
现场有人用金属枪机直接在试，前面都没有枪管。
点火率有点低，打击了十下，点火成功两下，简直效率低到发指。
然后唐波向赵与芮解释，而且这枪都不能竖起来，药池里的药会掉。
赵与芮看着有些发呆，总觉得哪里不对劲。
片刻之后，“叭”赵与芮一拍脑袋：“朕忘记和你们说了，药池上面和下面都得有其他零件。”
“？”工匠们面面相觑。
“这上面有个东西啊-――让朕想想――”赵与芮在原地走来走去，突然问道：“们这燧石撞什么起火的？”
“火镰啊，陛下说的。”
“对对，火镰盖，上面得有火镰盖，可以防风，防漏，防水，下面得有火镰簧――”
“还有这火镰得用火钢做大点，一定要大--”赵与芮向他们解释。
通常燧发枪在发射前，燧石夹被枪内阻铁卡住，火镰被火镰簧控制固定，紧紧盖住药池。
“当扣动扳机释放阻铁，燧石夹向前快速运动，与火镰的钢制表面摩擦，撞击力使火镰向后运动，同时打开药池盖露出引燃药――”
燧石和火镰撞击形成的火花落入药池点燃引燃烧，引燃药发出的火焰通过枪管侧面的火门进入枪管，点燃枪管内的发射药。
火器局的枪机打火率极低，一是火镰太小，高度和宽度皆不够，燧石从上划下时，有效接触面积和时间都不够，且不够防风。
想想以前用的火柴，如果火柴盒侧面只有黄豆大小，是不是比较难点起来？
工匠们听的似懂非懂，但皇帝说出来后，他们可以向这方面改进。
而药池下面的火镰簧也是个难点，具体的构造，连赵与芮也不知道。
但赵与芮说火镰簧的功能，主要是控制火镰的开关，对药池的保护，这就比较好理解，朝这方向研究，就很容易打造出来。
这已经是赵与芮最近一个月内第三次来火器局。
他和众人说完后，感觉经过这次改进，成功会越来越近。
从火器局出来，赵与芮又带着人转往另一侧。
这边有片工厂区和火器局一样看守严密，正是波斯人艾西尔他们处理石油的工业局。
这是赵与芮新成立的工业局，和火器局、匠作局等类似，表面上隶属于工部，实际直接归皇帝亲自管。
在厂区的西面，有条大河，往西北方向直接连接钱塘江，大河边上全是堡垒似的厂房，差不多有十五个。
厂房从砖石结构造成，然后在外围又用装满的沙土袋围了两米厚的一圈。
这样保证即便是一个厂房爆炸，也很难影响到边上的其他厂房。
当然，因为赵与芮非常小心，艾西尔他们温度控制得力，目前也没有发生过爆炸的事。
提炼石油这事，只要温度控制好，工作人员按操作规程小心处理，发生爆炸的可能性还是比较小。
而且因为现场每个厂房石油数量有限，就算爆炸威力也不大。
赵与芮来到一个厂房前后，艾西尔已经带人等在外面，牛宝先带人进去看了看，发现里面连火都没有点燃，然后检查一遍，这才过来请皇帝进去。
进去后就能看到一个巨大的分馏塔和分馏器，很多部件都是玻璃制品，基本代表了大宋玻璃工艺的最高水平。
目前国内最顶尖的玻璃师傅全都在在临安，且拥有官吏的身份。
而在石油分馏塔的右边，另有一座以红砖和钢铁等制成的新炉子。
四周很多官员工匠都是第一次看到这玩意，好像以前提炼石油时都没看到过，大伙下意识知道皇帝又有新东西出来了。
“这个叫裂解炉。”赵与芮这时向他们解释。
根据裂解所用原料及其提供裂解所需热量方法的不同，分有蓄热式裂解炉、砂子炉和管式裂解炉等，其中应用最广泛、技术最成熟的是管式裂解炉。
但管式裂解炉制造点难，赵与芮现在用的是蓄热式裂解炉。
蓄热式裂解炉比较简易，外围用钢制圆筒，里面用耐火砖和红砖即可。
然后在耐火砖和红砖中间加入保温材料，后世保温材料五花八门，这会就比较少见，赵与芮用的是大宋目前最好找的石棉毡。
在蓄热式裂解炉边上还有个大锅子，里面装满了水，一会会烧起来，把水烧开。
这厂房比较大，里面各种炉子、分馏塔，还有大锅子，看的众人目不转睛，很多官员和火器局等工匠也不知道这工业局里这么多东西是干什么用的。
赵与芮左右看了看，本来不想和这些人解释的，但想想，得让他们知道，这是大宋英明神武的大聪明皇帝，我赵与芮发明的，你们这些没经过九年制义务教育的渣渣，是不是对朕佩服的五体投地？
这必须要显摆一下啊。
“走，先去看看汽轮球。”
艾西尔笑笑，赶紧转身往右侧偏门走去，皇帝赵与芮紧跟其后，其他人也纷纷跟上。
这边有个小房间，里面有个很简单的玩意，叫‘汽轮球’。
汽转球是已知最早以蒸气转变成动力的机器，在西元100年时由亚历山大里亚的希罗发明。
这东西出来几千年了，但真正关注到和利用到，又是等了上千年，他可以说是产生了蒸气机的概念。
汽转球主要是由一个空心的球和一个装有水的密闭锅子以两个空心管子连接在一起，接着在锅底加热使的水沸腾，产生水蒸气，水蒸气再由管子进入到球中，最后水蒸气会由球体的两旁喷出并使得球体转动。
当时的汽转球只是单纯是一种新奇的玩物，并未予以任何实际应用，发明者希罗自己弄出来后，很快也抛之脑后，并不知道有什么用处。
赵与芮现在建了个放在房间里，等这些官员工匠们进来后，你用理论和他们说蒸气原理，很难说的明了，但现在简单明了，一眼能看懂。
大伙进来之后，很快被眼前的画面吸引住了。
面前一个锅子在烧水，汽转球则在上面转个不停，非常好玩。
有人左看右看，不明白为什么那球一直转，明明没有人手动，房间里也没风。
匠作局刘福第一次过来，看到球体两旁喷出水蒸气，还觉的挺好玩的，下意识伸手去摸了下。
“当心，别。”赵与芮惊叫。
“嘶”刘福反应也快，赶紧收回来，当场吱牙咧嘴，这水蒸气挺烫的啊。
“这个叫汽轮球，用水蒸气驱动球在转。”
“水蒸气大伙可能没听过，但几乎所有人都见过。”
“你们家蒸馒头，洗澡时，煮饭时，都能看到水蒸气--”
赵与芮前面解释大伙还能听懂，毕竟很多人确实能看到水蒸气，但后面就完全听不懂了。
“为什么咱们要用密闭的锅子，然后这水蒸气能让球转动呢？因为产生了压力，那为什么有压力呢？”
“因为水的沸点受气压影响，气压越高，沸点越高。在高山、高原上，气压不到1个标准大气压，水的沸点低于100c，所以不到100c水就能沸腾，鸡蛋用普通锅具是煮不熟的。在气压大于1个大气压时，水就要在温度高于100c时才会沸腾。”
“咱们把锅子密封起来，就想当于是高压锅，先把水相当紧密地封闭起来，水受热蒸发产生的水蒸气不能扩散到空气中，只能保留在锅内，就使锅内部的气压高于1个大气压，产生了压力，当然，高压锅内的压力不会没有限制，要不然就会爆炸。”
赵与芮说完了，四周一片沉默，大部人和听天书似的。
但有些参与汽轮球设计打造的工匠们还是能听懂，纷纷点头，表示认同皇帝陛下的英明神武。
赵与芮也不管他们能不能听懂，肯定要卖弄一下自己九年制义务优秀教育。
“这玩意将来经过不停的改进和发明，如果能造出蒸气机，那咱们大宋就无敌了。”
四周终于反应过来，马上就是一片奉承之声，大家争着说皇帝英明神武之类。
赵与芮扰扰头，感觉有点对牛弹琴，但没办法，他正兴头上呢，自己也沾沾自喜。
汽轮球在上千年前就发明出来了，但没有人传播利用，现在他先用出来，以后就是他赵与芮发明的，历史只会记住他赵与芮的名字。
看完汽轮球后，他带着人回到刚刚的房间里。
继续向他们讲解这房间里的各种器具炉子是干嘛用的。
赵与芮说，他的蓄热式裂解炉是想制造乙烯。
乙烯有什么用？
他可以制造塑料，合成橡胶，纤维，生产聚乙烯，还能制植物催熟剂，合成乙醇等，在工业和农业上有重要的应用。
但赵与芮目前主要是想往橡胶和塑料上发展。
“咱们分从石油中提出石脑油，这步的温度要控制好，馏程为终馏点220c左右。作为生产乙烯的裂解原料时，采用70c~145c馏分。
“接着继续加工，蓄热炉中先用燃烧油或气燃烧，当炉内温度达到操怍温度时，停止燃烧，通入水蒸气吹扫烟道气，然后加入石脑油进行裂解。裂解所需的热量由耐火砖所储蓄的热量供给，裂解进行时炉内温度相继下降，当降到一定温度时，停止进料，通入水蒸气吹扫裂解气，然后再通入空气和燃料加热。这样加热裂解反复交替进行。
在裂解过程中炉内耐火砖上还将沉积一部分炭黑，但在下一次通入空气和燃料时又将其烧尽，并加热耐火砖。蓄热炉炉体一般采用格子砖，使气体分为细的气流，有利于裂解反应进行。”
赵与芮说了一大堆当然能听懂的人也不多，只有波斯人艾西尔和几个跟着他的宋人工匠学徒能大概明白。
因为赵与芮之前提炼汽油时，很多燃气被浪费掉，所以以赵与芮想到分解乙烯，正好可以利用。
前期用那燃气当燃料燃烧，接着加入提炼物石脑油，用水蒸气一起裂解。
为此赵与芮用羊皮制了几个大大的袋子用来装乙烯。
随着赵与芮的解说，艾西尔那边开始进行裂解。
在南侧的靠窗的附近，两工人举着一个大大的羊皮袋，套在一个玻璃管子上。
中间牛宝试图劝皇帝陛下退出去。
赵与芮想了想，艾西尔之前已经多次试验，没什么危险，只要控制好温度和时间就行。
他们这会也没测量温度的，所以全靠熟练度和过程中的不同反应，包括产生炭黑，燃料多少来确定。
误差会有，但没什么危险，也不会爆炸。
其中最危险的是两个阶段交替时均要用蒸气吹扫，制气后吹扫的目的是回收裂解气，并可避免残余裂解气与燃烧加热时的空气相混发半爆炸。
这种半爆炸，威力也是不大，基本危险。