化工研究部由宋应星兼任部长，负责研究焦化产品以及三酸两碱。
焦化产品主要研究炼焦产生的煤焦油、煤气、蜡油、汽油、柴油等化学产品。
煤焦油是煤炭干馏时生成的具有刺激性臭味的黑色或黑褐色粘稠状液体。煤焦油一般作为原料制取各种化工产品，也可直接利用。
煤焦油与水在高温下融化后可制成尼龙纤维。
尼龙纤维广泛应用于民用、工业、国防方面，可制作布料、针织品、缆绳、帐篷、渔网、降落伞、军服等。采用尼龙纤维制作的衣物结实耐磨，尼龙丝袜曾引起了袜业革命。
尼龙纤维又名锦纶，与涤纶、腈纶并称三大合成纤维。
涤纶又名的确良，具有出色的抗皱性和保形性，制作的衣物挺括不皱。主要从石油、煤和天然气中取得。一般用来做外套服装、各类箱包和帐篷等户外用品。
腈纶有人造羊毛之称。具有弹性好、柔软、膨松、易染、不怕虫蛀等优点，可制成毛料、毛线、毛毯、人造毛皮、长毛绒、运动服、水龙带等。
以煤焦油为原料可制取合成树脂。
合成树脂可用于制造各种胶水、胶带等粘合材料。可用于制造各种塑料袋、塑料瓶、塑料容器等塑料制品。还可以用于制造各种轮胎、橡胶密封圈、橡胶管等橡胶制品。
早期的合成树脂以煤焦油产品为主，后期以石油和天然气的产品为主。在1940年以前，以煤焦油为原料的合成树脂，一直居各种合成树脂产量之首。
合成树脂与合成纤维、合成橡胶并称世界三大合成材料。合成树脂是产量和消费量最高的合成材料。
合成橡胶的主要原料为石油、天然气。天然橡胶是经过硫化后的橡胶材料。二战后，合成橡胶的总产量开始大大超过天然橡胶。
煤气作为民用燃料使用，成立中华煤气，研究煤气的提取、液化以及罐装和管道输送技术，研制煤气灶、热水器等产品。
1812年，英国伦敦建造了世界上第一个炼焦煤气厂，生产出的煤气最初主要用于照明，被称为照明燃气。
1865年，英国人在上海建立第一家煤气厂“大英自来火房”，这是上海也是中国的第一家公用事业单位。煤气路灯取代了原先的煤油灯，在马路上大放光明。上海因此成为亚洲第一个使用煤气的都市。
三酸两碱即硫酸、盐酸、硝酸和烧碱、纯碱。三酸两碱是最重要的通用基础化工原料，几乎全部的化工细分都要用到。
三酸两碱的制作其实很简单，但在明代要大规模生产还需要时间研究实验。
硫酸在中国隋唐时候就有了，生产硫酸最古老的方法是用绿矾或黄铁矿石为原料，放在蒸馏釜中煅烧制取。
绿矾为含硫酸亚铁的矿石。将绿矾矿石打碎，加水加热溶化，继续加热蒸发部分水分，放冷待自然结晶，取出结晶块即得绿矾。
盐酸是一种酸性溶液，将食盐和浓硫酸放人蒸馏釜中加热，可制取硫酸钠，将逸出的刺激性气体用水吸收，就得到盐酸。
硝酸在宋应星《天工开物》的制取方法，将硝石放在密闭的容器里煅烧，得到二氧化氮，将二氧化氮溶于水得到硝酸。
纯碱也叫苏打，化学名碳酸钠。在中国有很长的历史，将各种草木植物烧成草木灰，再把草木灰放在干净的纱布上，用水冲淋，就得到含有纯碱的碱水。
云南的程海湖是中国唯一的碱水湖，从碱水湖中蒸发结晶，也可以得到纯碱。
以食盐和石灰石为原料，把食盐制成饱和食盐水，吸收氨气成氨盐水；再把石灰石煅烧释出的二氧化碳通入氨盐水中碳化得碳酸氢钠，过滤后煅烧便得纯碱。过滤的母液含氯化氨，加入石灰乳并蒸馏可回收氨气循环使用。此法可连续生产，规模大，产品质量高，成本低。
烧碱化学名氢氧化钠。烧碱是将纯碱溶液和熟石灰混合，进行苛化反应，经澄清、蒸发浓缩后制得。
机械研究部合并铁器部，由王徵担任部长，负责研制各种机械零件、机械设备、机床，研制制造机器的机器。
朱由校在程冲斗、曹化淳、徐霞客、王富贵、宋应星等一大群人的陪同下，来到香山脚下北辛村。
经过一番考察，朱由校小手一挥，北辛村片区，西至香山脚下静翠湖、碧云寺一线，南北长约1200米，东西长约1200米，占地约2100余亩土地，全部征收，作为未来几年发展的总部基地。
随着朱由校一声令下，王富贵、徐霞客、茅元仪三人成立建设指挥部，全面负责总部基地的征地拆迁以及建设事宜。
在朱由校的安排下，临时工棚、食堂、澡堂、厕所以及工人制服、千层底布鞋、棉衣棉裤棉帽、粮食等衣食住行等设备物资开始筹备。
随着总部基地的立项，建筑研究部成立。建筑研究部负责进行建筑勘察、规划设计、砖瓦石木等建筑材料、建筑机具设备、建筑工艺的研究。
水泥下水管道等水泥制品、水泥砌筑、素混凝土、钢筋混凝土开始研究。
来青轩的厨房、厕所、澡堂全部铺装瓷砖，厕所安装陶瓷蹲便器、水泥下水管道。来青轩的硬件设施再次提档升级。
北辛村建立过渡性、实验性的钢铁厂、水泥厂、玻璃厂、陶瓷厂、红砖厂。
钢铁厂冶炼生产螺纹钢、圆钢、钢板、型钢、无缝钢管等普通钢材产品。
玻璃厂研制生产钢化玻璃、中空玻璃、夹层玻璃、光学玻璃等特殊玻璃，以及平板玻璃、玻璃杯、镜子等生活、生产、实验用玻璃器皿、玻璃制品等。
玻璃杯研制饮酒用的分酒器、醒酒器、高脚杯、四方杯等产品。镜子研制小化妆镜、大穿衣镜。
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