連續(xù)膨化工藝的安全性分析和安全技術(shù).doc

連續(xù)膨化工藝的安全性分析和安全技術(shù)連續(xù)膨化硝酸銨工藝，從原材料硝酸銨的破碎、計(jì)量、溶解、到螺旋輸送等工序都是現(xiàn)行工業(yè)炸藥生產(chǎn)中，比較成熟可靠的工藝技術(shù)，硝酸銨的膨化與現(xiàn)行工業(yè)粉狀硝酸銨生產(chǎn)中真空干燥結(jié)晶工藝，就其化工原理沒有本質(zhì)的區(qū)別，我國(guó)至今還有多家硝酸銨生產(chǎn)企業(yè)仍然沿用此種工藝生產(chǎn)工業(yè)硝酸銨，實(shí)踐證明是安全可靠的；民爆行業(yè)各廠家就硝酸銨的破碎、溶解及輸送方式基本相同，只是膨化方式有所不同。1連續(xù)膨化方案的確定膨化硝酸銨炸藥連續(xù)膨化生產(chǎn)工藝的關(guān)鍵：是硝酸銨的連續(xù)膨化，而連續(xù)膨化方案的確定至關(guān)重要。通過對(duì)硝酸銨現(xiàn)行生產(chǎn)企業(yè)的制備方法、間斷法制備膨化硝酸銨以及對(duì)膨化硝酸銨特性的分析，對(duì)各種可能實(shí)現(xiàn)連續(xù)膨化的途徑進(jìn)行詳細(xì)的論證、研究，最終確定了“動(dòng)態(tài)進(jìn)料、靜態(tài)膨化”的連續(xù)膨化方案。該方案主要由連續(xù)膨化結(jié)晶機(jī)、冷凝器、真空泵等組成一個(gè)完整的連續(xù)真空膨化結(jié)晶系統(tǒng)。2連續(xù)膨化結(jié)晶機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理膨化結(jié)晶機(jī)是由外殼為不銹鋼材料制成、垂直放置的外圓柱體，其中部是一個(gè)固定、帶蒸汽夾層起保溫作用、橫截面為矩形的環(huán)面。即為硝酸銨膨化的結(jié)晶盤，它將膨化結(jié)晶機(jī)內(nèi)部沿上、下方向分成膨化空間和儲(chǔ)料(倉)空間。膨化結(jié)晶機(jī)中心貫穿一條由上、下兩段軸組成、其上軸中心有一通孔的傳動(dòng)主軸，它即是膨化結(jié)晶機(jī)的傳動(dòng)軸、同時(shí)中心通孔又是硝酸銨溶液進(jìn)入膨化結(jié)晶機(jī)的通道，該通道一直接到結(jié)晶盤上方，稱為膨化結(jié)晶機(jī)的吸料管：同時(shí)在結(jié)晶盤上方、與吸料管相鄰布置了一個(gè)與傳動(dòng)主軸相聯(lián)并一起旋轉(zhuǎn)的刮料板，其具有“鏟、翻、掀”功能類似于農(nóng)村犁田的“犁頭”，另外在儲(chǔ)料空間的盤面上均勻分布一組出料刮板，吸料管、刮料板、出料刮板均固定在傳動(dòng)主軸上，并跟隨傳動(dòng)主軸一起做圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的路程為結(jié)晶盤的周長(zhǎng)。連續(xù)膨化是以加入了膨化劑的硝酸銨溶液在真空度低于-0.092MPa作用下，通過跟隨傳動(dòng)主軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)的吸料管，連續(xù)均勻吸人結(jié)晶盤面與刮料板后面形成的空間內(nèi)，從而形成了動(dòng)態(tài)進(jìn)料，由于結(jié)晶盤是固定不動(dòng)的，進(jìn)入結(jié)晶盤的硝酸銨溶液瞬間蒸發(fā)、膨化，即形成了靜態(tài)膨化。然后待傳動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)一周，結(jié)晶盤上的膨化硝銨被與傳動(dòng)主軸相聯(lián)、并與吸料管相鄰、具有多功能的刮料板鏟松。從結(jié)晶盤的中央翻落入儲(chǔ)料空間。由于刮料板和吸料管跟隨傳動(dòng)主軸一起做圓周運(yùn)動(dòng)，因此膨化好的硝酸銨剛一被刮料板鏟出結(jié)晶盤，硝酸銨溶液又被迅速吸入結(jié)晶盤瞬間膨化，這樣就形成了硝酸銨的連續(xù)膨化：另外，膨化硝銨在結(jié)晶盤上的干燥時(shí)間，就是傳動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)一周所需要的時(shí)間，約為1分45秒。從結(jié)晶盤落人儲(chǔ)料倉的膨化硝銨繼續(xù)得到了進(jìn)一步的干燥。十分鐘后膨化結(jié)晶機(jī)的儲(chǔ)存?zhèn)}已滿.停止進(jìn)料。破真空、開啟出料門，一組出料刮板將膨化硝酸銨通過出料口排出機(jī)外的螺旋內(nèi)。由兩臺(tái)膨化結(jié)晶機(jī)交替吸料、膨化、出料等工作，從而實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化生產(chǎn)膨化硝酸銨。而硝酸銨溶液在真空蒸發(fā)中，真空度的形成靠蒸發(fā)蒸汽的冷凝作用和真空泵的抽吸而產(chǎn)生的，蒸發(fā)蒸汽的成分絕大多數(shù)是硝銨溶液中水分汽化時(shí)產(chǎn)生的蒸汽，只含有少量空氣等不冷凝氣體。當(dāng)它們從膨化結(jié)晶機(jī)抽出進(jìn)入冷凝器后，立即被冷凝成液體。體積迅速縮小，從而形成真空，冷凝液及冷卻水混合沿排水管流入地面的水封池，不冷凝氣體則被真空泵吸入而排空，從而得到較高的真空度。3連續(xù)膨化和間斷膨化工藝技術(shù)的差異間斷膨化是硝酸銨溶液在完全進(jìn)入膨化結(jié)晶機(jī)之后、待機(jī)內(nèi)壓力下降到一0.085MPa時(shí)才開始膨化.因此整個(gè)膨化的過程是沸騰蒸發(fā)、結(jié)晶、膨化等比較分明、明顯的過程。而連續(xù)膨化是硝酸銨溶液進(jìn)入膨化結(jié)晶機(jī)的瞬間，在恒定壓力-0.094MPa下就立即蒸發(fā)、膨化，整個(gè)膨化中溶液的沸騰蒸發(fā)、結(jié)晶、膨化是同時(shí)進(jìn)行的。間斷膨化是在硝酸銨溶液從溶解罐吸人膨化結(jié)晶機(jī)、蒸發(fā)、膨化到出料的整個(gè)過程中.由于進(jìn)料量大(吸料管公稱通徑約為65mm左右)，在一定的真空條件下產(chǎn)生大量的蒸發(fā)蒸汽，真空系統(tǒng)單位時(shí)間的抽氣量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于蒸發(fā)蒸汽量，真空系統(tǒng)無法從根本上保證硝酸銨瞬間膨化結(jié)晶工藝所提出的真空度(-0.092MPa)技術(shù)要求，真空系統(tǒng)的壓力低于硝酸銨溶液的飽和蒸氣壓，溶液沸騰，而表面活性劑的存在降低了硝酸銨溶液的表面張力，增加了沸騰的劇烈狀態(tài)，有利于水分的逸出，因此整個(gè)進(jìn)料的過程只是一個(gè)以水分蒸發(fā)為主的過程，待進(jìn)料完成之后、真空度達(dá)到-0.080MPa以下，隨著水分的不斷蒸發(fā)。體系硝酸銨的濃度增加，溶液的表面張力增加，體系的沸騰狀態(tài)減弱硝酸銨由不飽和狀態(tài)達(dá)到飽和狀態(tài).硝酸銨溶液開始迅速結(jié)晶，之后膨化，硝酸銨膨化的過程是開始由進(jìn)料時(shí)的以蒸發(fā)為主轉(zhuǎn)入以結(jié)晶、膨化為主、兼有蒸發(fā)的過程。因此在整個(gè)膨化的過程中，表現(xiàn)在壓力上就是真空系統(tǒng)的壓力由進(jìn)料前的-0.094MPa，隨著進(jìn)料的進(jìn)行壓力逐漸上升到-0.03MPa，隨著進(jìn)料的結(jié)束，壓力又由一0.03MPa逐漸下降到-0.094MPa，因此硝酸銨在結(jié)晶機(jī)內(nèi)所處的壓力是由低到突然上升、由上升再逐漸下降的變化過程，另外吸入膨化結(jié)晶機(jī)之后的硝酸銨溶液的膨化過程，也是首先由液面開始膨化，然后再逐漸到液面下面結(jié)束，明顯存在一個(gè)梯度問題，因此間斷膨化硝銨的質(zhì)量均勻度相對(duì)較差。連續(xù)膨化是在-0.094Mpa真空作用下.由于在單位時(shí)間內(nèi)的進(jìn)料量少(顯著低于間斷膨化的進(jìn)料量)，單位時(shí)間產(chǎn)生的蒸發(fā)蒸汽量小于真空系統(tǒng)的抽氣量，真空系統(tǒng)壓力始終可以保持在-0.094MPa.以下，使進(jìn)入膨化結(jié)晶機(jī)的硝酸銨溶液始終處于一個(gè)穩(wěn)定的高真空(-0.092MPa0.094MPa)狀態(tài)，因此硝酸銨溶液進(jìn)入膨化結(jié)晶機(jī)的同時(shí)，就立即瞬間激烈地蒸發(fā)、膨化，整個(gè)膨化結(jié)晶機(jī)進(jìn)料的過程就是一個(gè)連續(xù)、均勻膨化結(jié)晶的過程，從而保證了膨化硝銨的均勻性及質(zhì)量的穩(wěn)定性，因此我廠從開始生產(chǎn)膨化硝銨炸藥以來，就從根本上取消了敏化劑TNT，這種“動(dòng)態(tài)進(jìn)料，靜態(tài)膨化”的連續(xù)膨化工藝技術(shù)就決定了其具有安全可靠、性能穩(wěn)定、耗能低、效率高、工藝條件較寬松等顯著特點(diǎn)。4連續(xù)膨化技術(shù)及膨化結(jié)晶機(jī)結(jié)構(gòu)的安全性分析連續(xù)膨化是在沒有外力的作用下，膨化劑含量在0.120.15%的硝酸銨溶液在真空靜態(tài)連續(xù)瞬間蒸發(fā)、膨化、結(jié)晶，形成膨松、多孔的膨化硝酸銨，其密度為0.30.35%左右，無雷管感度，在這個(gè)過程中同時(shí)釋放出大量的結(jié)晶熱，從而使得膨化硝銨自身的溫度下降約350C，所以硝酸銨的膨化過程不需要外界提供能量支持，因此在生產(chǎn)過程中硝酸銨膨化不用加熱。由于膨化硝銨的多孔性、疏松性、易碎性，膨化好的硝酸銨很容易被具有“鏟、翻、掀”功能的刮料板從結(jié)晶盤面上鏟起、翻動(dòng)、掀落人結(jié)晶機(jī)的儲(chǔ)料倉中。儲(chǔ)料倉中的一組出料刮板在圓周方向上將物料分成若干等分，帶著物料隨傳動(dòng)主軸一起作圓周運(yùn)動(dòng).運(yùn)動(dòng)到出料口處利用其自身重量自由落下排出機(jī)外.因此出料的過程是不受任何外力的作用的，膨化的過程是在低壓、降溫、基本上不受外力作用下完成的。因此從工藝設(shè)計(jì)上保證了連續(xù)膨化的本質(zhì)安全性。連續(xù)膨化結(jié)晶機(jī)的刮料板與結(jié)晶盤、出料刮板與儲(chǔ)料倉盤面這些有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)靜部件之間的安全間隙達(dá)4毫米以上，機(jī)體、結(jié)晶盤、刮料板、出料板等均采用不發(fā)火材料制造，以減小膨化硝酸銨與機(jī)體內(nèi)壁的附著力，避免設(shè)備結(jié)構(gòu)之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦而發(fā)生火花。電機(jī)功率3kw、傳動(dòng)主軸轉(zhuǎn)速為0.57轉(zhuǎn)/分.線速度只有60毫米/秒，在整個(gè)進(jìn)料、膨化、鏟料、出料的過程中，由于速度慢，運(yùn)動(dòng)和受力均勻、平穩(wěn)，轉(zhuǎn)動(dòng)部分沒有機(jī)械摩擦和沖擊，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有效地保證了膨化結(jié)晶機(jī)的本質(zhì)安全性。與普通硝酸銨相比，在一定的條件下，膨化硝酸銨除了雷管感度稍高外，其它感度均較低，這是由于“微氣泡”敏化的必然結(jié)果。膨化硝酸銨只有在膨化劑用量、溫度以及膨化硝酸銨的堆積密度達(dá)到一定程度才具有雷管感度，因此在實(shí)際生產(chǎn)過程中，可以通過采取嚴(yán)格控制膨化劑用量、通過螺旋夾套冷卻以降低膨化硝酸銨的溫度等方法來防止膨化硝酸銨在生產(chǎn)過程中具有雷管感度，以提高生產(chǎn)的安全性。5生產(chǎn)安全操作注意事項(xiàng)：(1)加強(qiáng)膨化結(jié)晶機(jī)的日常維護(hù)、保養(yǎng)，特別是保證設(shè)備的氣密性以確保真空系統(tǒng)的真空度和運(yùn)動(dòng)部件的正常運(yùn)行，使刮料板與結(jié)晶盤、出料刮板與底盤之間不產(chǎn)生機(jī)械摩擦等。(2)為防止硝酸銨溶液進(jìn)入膨化機(jī)時(shí)，由于膨化機(jī)溫度過低而提前析晶，因此早班生產(chǎn)前，膨化結(jié)晶機(jī)的結(jié)晶盤及進(jìn)料管夾層，必須通蒸汽預(yù)熱，由于硝酸銨膨化結(jié)晶的過程就是一個(gè)放熱的過程，因此，結(jié)晶盤加熱溫度也不能夠過高，以防膨化硝酸銨溫度過高、發(fā)生火災(zāi)，因此