一种硝酸铵水溶液的创新应用装置——硝酸铵水溶液自动配置储存保温给料系统

2022-09-10

引言

长期以来, 我国的工业炸药生产一直使用固体硝酸铵为生产原料。硝酸铵生产厂家一般使用稀硝酸和氨中和获得硝酸铵溶液, 经过蒸发浓缩控制浓度, 再减压结晶、定量、包装、入库, 最后运输至工业炸药生产企业硝酸铵仓库。生产企业在生产工业炸药时, 根据需要再将硝酸铵中转至生产工序使用, 采取将商品固体硝酸铵粉碎后加水加温配成一定浓度的水溶液, 再加入油相材料等组分制成工业炸药。

上述“硝酸铵水溶液→固体硝酸铵→硝酸铵水溶液”的生产方式造成了能源的浪费, 《工业和信息化部关于民用爆炸物品行业技术进步的指导意见》中支持采用硝酸铵水溶液代替固体硝酸铵制备工业炸药的工艺方法。基于上述情况, 国内企业积极探索如何将硝酸铵水溶液直接应用于工业炸药生产的工艺方法。

一、硝酸铵水溶液应用存在的技术问题

采用硝酸铵水溶液替代固体硝酸铵制备工业炸药在国外已经使用多年, 但国内仅在2009年才有文献资料记载。国内福建海峡科化有限公司、梅州振声科技有限公司、湖北凯龙集团相继对硝酸铵水溶液应用技术提出了自己的解决方法, 在考察他们应用技术的基础上, 发现现有硝酸铵水溶液应用技术还存在如下问题:

1. 如何使硝酸铵水溶液浓度达到生产中使用浓度 (86.7%、保温温度在85-95℃) 的要求, 以消除高浓度硝酸铵水溶液 (浓度在93%左右, 需105℃以上保温, 易析晶, 且此时水处于气化状态) 带来的安全隐患;

2. 罐体外输送管道内经输送液体硝酸铵后无结晶堵塞管道现象;

3. 如何实现液位、液温实时显示、监测及温度自动控制;

4. 硝酸铵水溶液自动配置储存保温给料系统各部功能结构的自动调控;

5. 硝酸铵水溶液自动配置储存保温给料系统与原有生产设备的自动衔接。

二、硝酸铵水溶液应用技术方案

针对上述存在的技术问题, 江西抚州国泰特种化工有限责任公司成立了科研小组, 积极组织相关技术人员参与项目各环节的技术研究工作并进行项目的工艺参数制定和控制系统设计工作;经过了多次的实验和研究, 于2011年7月处开始安装硝酸铵水溶液储料保温罐及其各系统。2011年7月底投入试生产运行, 并于2011年9月通过了由北京安联国科科技咨询有限公司进行的《江西国泰民爆器材股份有限公司抚州生产点乳化炸药生产线扩能技术改造项目安全验收评价报告》 (含硝酸铵水溶液贮罐) 。

(1) 工作原理

本系统采用自动定量配水系统, 使硝酸铵水溶液浓度达到生产中使用浓度的要求;采用PLC单元控制, 通过温度传感器来自动控制蒸汽阀门通断, 使硝酸铵水溶液保持在95-105℃的温度范围内, 通过控制按钮启动液铵输送泵, 定时循环溶液, 使之不出现分层现象, PLC通讯电缆把本系统引入监控室, 可通过监控实现溶液自硝酸铵水溶液储罐至水相罐的流通及关闭。

(2) 系统组成

硝酸铵水溶液自动配置储存保温给料系统主要包括:定量配水、给料及吹扫系统1、机械密封冷却系统2、循环射流及吹扫系统3、料位控制系统4、沉淀物排除系统5、自重力给料及吹扫系统6、盘管加热与温度控制系统7、雨淋报警系统8、保温系统9、不锈钢罐体10、应急喷洗系统11和自动控制系统12等组成。其结构示意图如下图1所示。

(3) 创新点: (1) 采用自动定量配水系统, 使硝酸铵水溶液达到生产中使用浓度的要求; (2) 采用PLC单元控制, 通过温度传感器自动控制蒸汽阀门通断来保温, 自动控制系统显示罐体溶液的温度和液位; (3) 采用循环射流技术防止硝酸铵水溶液结晶, 蒸汽吹扫方法防止管道结晶堵塞。

三、硝酸铵水溶液自动配置储存保温给料系统应用效果

本系统在公司乳化炸药生产线上应用后, 将原有的水相配制工艺流程从固体硝酸铵一次运输、一次装卸入库、二次装车出库、二次运输、二次卸车、破碎、螺旋输送、溶解等8个环节简化为硝酸铵水溶液一次运输、卸车入罐、管道输送、配制等4个环节。每吨炸药可节约成本97.68元大大降低了能源消耗, 取得了较好的经济效益, 改善了生产环境, 消除了破碎产生的噪音及粉尘排放, 现已在江西吉安国泰特种化工有限责任公司和江西赣州国泰化工有限责任公司推广应用。

结论

采用硝酸铵水溶液生产工艺是一种多赢的生产模式, 对硝酸铵生产厂商而言可节约包装材料, 降低结晶包装人工成本及能耗;炸药生产企业可以减去原来使用固体硝酸铵作原料的破碎、输送工序, 减少生产线定员, 消除破碎产生的噪音及粉尘排放, 大大降低生产线能耗并减少了由此产生的温室气体排放, 提高清洁生产水平和配料速度。符合节约型社会的要求, 必将在工业炸药生产厂家中普及推广应用。本公司自主研发的硝酸铵水溶液自动配置储存保温给料系统具有一定的先进性, 有较好的竞争优势。

摘要：文章简要分析了硝酸铵水溶液应用于工业炸药生产中存在的问题, 介绍了解决问题的一种创新应用装置-硝酸铵水溶液自动配置储存保温给料系统及该装置实际应用于江西抚州国泰特种化工有限责任公司的乳化炸药生产线上的效果。

关键词：硝酸铵水溶液,自动配置,给料系统