连续膨化工艺的安全性分析和安全技术

连续膨化工艺的安全性分析和安全连续膨化工艺的安全性分析和安全 技术技术 连续膨化硝酸铵工艺 从原材料硝酸铵的破碎 计量 溶 解 到螺旋输送等工序都是现行工业炸药生产中 比较成熟可 靠的工艺技术 硝酸铵的膨化与现行工业粉状硝酸铵生产中真 空干燥结晶工艺 就其化工原理没有本质的区别 我国至今还 有多家硝酸铵生产企业仍然沿用此种工艺生产工业硝酸铵 实 践证明是安全可靠的 民爆行业各厂家就硝酸铵的破碎 溶解 及输送方式基本相同 只是膨化方式有所不同 1 连续膨化方案的确定连续膨化方案的确定 膨化硝酸铵炸药连续膨化生产工艺的关键 是硝酸铵的连 续膨化 而连续膨化方案的确定至关重要 通过对硝酸铵现行 生产企业的制备方法 间断法制备膨化硝酸铵以及对膨化硝酸 铵特性的分析 对各种可能实现连续膨化的途径进行详细的论 证 研究 最终确定了 动态进料 静态膨化 的连续膨化方案 该方案主要由连续膨化结晶机 冷凝器 真空泵等组成一个完 整的连续真空膨化结晶系统 2 连续膨化结晶机结构及工作原理连续膨化结晶机结构及工作原理 膨化结晶机是由外壳为不锈钢材料制成 垂直放置的外圆 柱体 其中部是一个固定 带蒸汽夹层起保温作用 横截面为 矩形的环面 即为硝酸铵膨化的结晶盘 它将膨化结晶机内部 沿上 下方向分成膨化空间和储料 仓 空间 膨化结晶机中心贯 穿一条由上 下两段轴组成 其上轴中心有一通孔的传动主轴 它即是膨化结晶机的传动轴 同时中心通孔又是 硝酸铵溶液进入膨化结晶机的通道 该通道一直接到结晶 盘上方 称为膨化结晶机的吸料管 同时在结晶盘上方 与吸 料管相邻布置了一个与传动主轴相联并一起旋转的刮料板 其 具有 铲 翻 掀 功能类似于农村犁田的 犁头 另外在储料空 间的盘面上均匀分布一组出料刮板 吸料管 刮料板 出料刮 板均固定在传动主轴上 并跟随传动主轴一起做圆周运动 运 动的路程为结晶盘的周长 连续膨化是以加入了膨化剂的硝酸铵溶液在真空度低于 0 092mpa 作用下 通过跟随传动主轴一起转动的吸料管 连续 均匀吸人结晶盘面与刮料板后面形成的空间内 从而形成了动 态进料 由于结晶盘是固定不动的 进入结晶盘的硝酸铵溶液 瞬间蒸发 膨化 即形成了静态膨化 然后待传动主轴旋转一 周 结晶盘上的膨化硝铵被与传动主轴相联 并与吸料管相邻 具有多功能的刮料板铲松 从结晶盘的中央翻落入储料空间 由于刮料板和吸料管跟随传动主轴一起做圆周运动 因此膨化 好的硝酸铵刚一被刮料板铲出结晶盘 硝酸铵溶液又被迅速吸 入结晶盘瞬间膨化 这样就形成了硝酸铵的连续膨化 另外 膨化硝铵在结晶盘上的干燥时间 就是传动主轴旋转一周所需 要的时间 约为 1 分 45 秒 从结晶盘落人储料仓的膨化硝铵继 续得到了进一步的干燥 十分钟后膨化结晶机的储存仓已满 停 止进料 破真空 开启出料门 一组出料刮板将膨化硝酸铵通 过出料口排出机外的螺旋内 由两台膨化结晶机交替吸料 膨 化 出料等工作 从而实现了连续化生产膨化硝酸铵 而硝酸铵溶液在真空蒸发中 真空度的形成靠蒸发蒸汽的 冷凝作用和真空泵的抽吸而产生的 蒸发蒸汽的成分绝大多数 是硝铵溶液中水分汽化时产生的蒸汽 只含有少量空气等不冷 凝气体 当它们从膨化结晶机抽出进入冷凝器后 立即被冷凝 成液体 体积迅速缩小 从而形成真空 冷凝液及冷却水混合 沿排水管流入地面的水封池 不冷凝气体则被真空泵吸入而排 空 从而得到较高的真空度 3 连续膨化和间断膨化工艺技术的差异连续膨化和间断膨化工艺技术的差异 间断膨化是硝酸铵溶液在完全进入膨化结晶机之后 待机 内压力下降到一 0 085mpa 时才开始膨化 因此整个膨化的过程 是沸腾蒸发 结晶 膨化等比较分明 明显的过程 而连续膨 化是硝酸铵溶液进入膨化结晶机的瞬间 在恒定压力 0 094mpa 下就立即蒸发 膨化 整个膨化中溶液的沸腾蒸发 结晶 膨 化是同时进行的 间断膨化是在硝酸铵溶液从溶解罐吸人膨化结晶机 蒸发 膨化到出料的整个过程中 由于进料量大 吸料管公称通径约为 65mm 左右 在一定的真空条件下产生大量的蒸发蒸汽 真空 系统单位时间的抽气量远远小于蒸发蒸汽量 真空系统无法从 根本上保证硝酸铵瞬间膨化结晶工艺所提出的真空度 0 092mpa 技术要求 真空系统的压力低于硝酸铵溶液的饱和蒸 气压 溶液沸腾 而表面活性剂的存在降低了硝酸铵溶液的表 面张力 增加了沸腾的剧烈状态 有利于水分的逸出 因此整 个进料的过程只是一个以水分蒸发为主的过程 待进料完成之 后 真空度达到 0 080mpa 以下 随着水分的不断蒸发 体系硝 酸铵的浓度增加 溶液的表面张力增加 体系的沸腾状态减弱 硝酸铵由不饱和状态达到饱和状态 硝酸铵溶液开始迅速结晶 之后膨化 硝酸铵膨化的过程是开始由进料时的以蒸发为主转 入以结晶 膨化为主 兼有蒸发的过程 因此在整个膨化的过 程中 表现在压力上就是真空系统的压力由进料前的 0 094mpa 随着进料的进行压力逐渐上升到 0 03mpa 随着进 料的结束 压力又由一 0 03mpa 逐渐下降到 0 094mpa 因此硝 酸铵在结晶机内所处的压力是由低到突然上升 由上升再逐渐 下降的变化过程 另外吸入膨化结晶机之后的硝酸铵溶液的膨 化过程 也是首先由液面开始膨化 然后再逐渐到液面下面结 束 明显存在一个梯度问题 因此间断膨化硝铵的质量均匀度 相对较差 连续膨化是在 0 094mpa 真空作用下 由于在单位时间内的 进料量少 显著低于间断膨化的进料量 单位时间产生的蒸发蒸 汽量小于真空系统的抽气量 真空系统压力始终可以保持在 0 094mpa 以下 使进入膨化结晶机的硝酸铵溶液始终处于一个 稳定的高真空 0 092mpa 0 094mpa 状态 因此硝酸铵溶液进 入膨化结晶机的同时 就立即瞬间激烈地蒸发 膨化 整个膨 化结晶机进料的过程就是一个连续 均匀膨化结晶的过程 从 而保证了膨化硝铵的均匀性及质量的稳定性 因此我厂从开始 生产膨化硝铵炸药以来 就从根本上取消了敏化剂 tnt 这种 动态进料 静态膨化 的连续膨化工艺技术就决定了其具有安 全可靠 性能稳定 耗能低 效率高 工艺条件较宽松等显著 特点 4 连续膨化技术及膨化结晶机结构的安全性分析连续膨化技术及膨化结晶机结构的安全性分析 连续膨化是在没有外力的作用下 膨化剂含量在 0 12 0 15 的硝酸铵溶液在真空静态连续瞬间蒸发 膨化 结 晶 形成膨松 多孔的膨化硝酸铵 其密度为 0 3 0 35 左右 无雷管感度 在这个过程中同时释放出大量的结晶热 从而使 得膨化硝铵自身的温度下降约 350c 所以硝酸铵的膨化过程不 需要外界提供能量支持 因此在生产过程中硝酸铵膨化不用加 热 由于膨化硝铵的多孔性 疏松性 易碎性 膨化好的硝酸 铵很容易被具有 铲 翻 掀 功能的刮料板从结晶盘面上铲起 翻动 掀落人结晶机的储料仓中 储料仓中的一组出料刮板在 圆周方向上将物料分成若干等分 带着物料随传动主轴一起作 圆周运动 运动到出料口处利用其自身重量自由落下排出机外 因 此出料的过程是不受任何外力的作用的 膨化的过程是在低压 降温 基本上不受外力作用下完成的 因此从工艺设计上保证 了连续膨化的本质安全性 连续膨化结晶机的刮料板与结晶盘 出料刮板与储料仓盘 面这些有相对运动的动静部件之间的安全间隙达 4 毫米以上 机体 结晶盘 刮料板 出料板等均采用不发火材料制造 以 减小膨化硝酸铵与机体内壁的附着力 避免设备结构之间相对 运动产生摩擦而发生火花 电机功率 3kw 传动主轴转速为 0 57 转 分 线速度只有 60 毫米 秒 在整个进料 膨化 铲料 出料的过程中 由于速度慢 运动和受力均匀 平稳 转动部 分没有机械摩擦和冲击 从结构设计上有效地保证了膨化结晶 机的本质安全性 与普通硝酸铵相比 在一定的条件下 膨化硝酸铵除了雷 管感度稍高外 其它感度均较低 这是由于 微气泡 敏化的必 然结果 膨化硝酸铵只有在膨化剂用量 温度以及膨化硝酸铵 的堆积密度达到一定程度才具有雷管感度 因此在实际生产过 程中 可以通过采取严格控制膨化剂用量 通过螺旋夹套冷却 以降低膨化硝酸铵的温度等方法来防止膨化硝酸铵在生产过程 中具有雷管感度 以提高生产的安全性 5 生产安全操作注意事项 生产安全操作注意事项 1 加强膨化结晶机的日常维护 保养 特别是保证设备的 气密性以确保真空系统的真空度和运动部件的正常运行 使刮 料板与结晶盘 出料刮板与底盘之间不产生机械摩擦等 2 为防止硝酸铵溶液进入膨化机时 由于膨化机温度过低 而提前析晶 因此早班生产前 膨化结晶机的结晶盘及进料管 夹层 必须通蒸汽预热 由于硝酸铵膨化结晶的过程就是一个 放热的过程 因此 结晶盘加热温度也不能够过高 以防膨化 硝酸