ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭМУЛЬСИИ
PROCESS LINE FOR PRODUCTION OF EMULSION

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области механизированного изготовления водоустойчивых эмульсионных взрывчатых веществ (ЭВВ). В частности, рассматривается технология изготовления обратных водомасляных эмульсий, используемых в качестве сырья (полуфабриката) при производстве водоэмульсионных взрывчатых веществ.
Уровень техники
Известна технологическая линия для производства эмульсии (RU 137551 U1, опубл. 20.02.2014), содержащая блок приготовления топливной смеси и блок приготовления раствора окислителя, включающий в себя емкость с устройством подогрева паром содержимого в ее внутренней полости, устройство подачи исходного продукта окислителя в эту емкость, устройство подачи воды в эту емкость, устройство взвешивания этой емкости для контроля за наполнением ее исходным продуктом окислителя и водой, емкость блока приготовления раствора окислителя сообщена через регулируемое запорное устройство с магистралью, содержащей фильтр и насос, выход которого через регулируемый трубный тройник сообщен с теплообменником, имеющим магистраль возврата раствора окислителя в емкость этого блока, и отдельным трубопроводом с емкостью для хранения раствора окислителя, оснащенной устройством подогрева паром содержимого в ее внутренней полости и устройством взвешивания этой емкости для контроля за наполнением ее раствором окислителя, через регулируемое запорное устройство отдельный трубопровод сообщен с устройством предварительного смешения раствора окислителя с топливной смесью, на входе в который установлен тройник, сообщенный через регулируемое запорное устройство с емкостью для хранения раствора окислителя, блок приготовления топливной смеси содержит емкость с устройством теплообмена для подогрева или охлаждения среды внутри емкости, устройство подачи исходного продукта топливной смеси в эту емкость, устройство перемешивания среды внутри емкости и весоизмерительное устройство для контроля за массой среды в указанной емкости, при этом емкость оснащена закрываемым входом для подачи эмульгатора и выходом, сообщенным через фильтр и насос с отдельным теплообменником, выход которого сообщен с устройством предварительного смешения раствора окислителя с топливной смесью, выход которого сообщен с насосом выдачи готового продукта в виде эмульсии и через регулируемое запорное устройство с магистралью возврата топливной смеси в емкость блок приготовления топливной смеси.
Недостатком указанного наиболее близкого аналога является поточная технологическая схема эмульгирования и, как следствие, получение большого количества неисправимого брака эмульсии в проточном аппарате эмульгирования при несогласованной работе дозирующих насосов горячего раствора окислителя (ГРО) и топливной смеси (ТС).
Раскрытие изобретения
Технический результат заключается в уменьшении неисправимого брака эмульсии. Указанный результат достигается за счет применения цикличной технологической схемы эмульгирования, так как эмульсия первоначально образовывается (завязывается) в избытке ТС, что гарантирует принципиальное получение эмульсии.
Согласно изобретению технологическая линия для производства эмульсии содержит последовательно сообщенные аппарат растворения с весоизмерительным устройством, восьмой кран, первый эластичный компенсатор, первый фильтр, девятый кран, первый насос, десятый кран, второй фильтр, одиннадцатый кран, первый штуцер с краном, первый проточный электронагреватель, третий кран, второй эластичный компенсатор, причем аппарат растворения с весоизмерительным устройством подсоединен к дозирующему устройству, а третий кран и первый проточный электронагреватель сообщены с первым и вторым краном для подачи воды, которые сообщены последовательно с первым винтовым насосом, с дренажным краном, выполненным с возможностью полной промывки первого винтового насоса от остатков горячего раствора окислителя, первым обратным клапаном, выполненным с возможностью препятствования затеканию топливной смеси в трубопровод подачи горячего раствора окислителя, насосом-гомогенизатором, выполненным с возможностью работы на высоких оборотах, причем на входе и выходе из насоса-гомогенизатора установлены третий и четвертый эластичный компенсатор, вторым штуцером с краном, трехходовым краном, бункером-накопителем готовой эмульсии, седьмым краном, вторым винтовым насосом, причем трехходовой кран дополнительно сообщен последовательно с пятым эластичным компенсатором, аппаратом, снабженным рамной мешалкой и весоизмерительным устройством, четвертым краном, шестым эластичным компенсатором, шестым краном, третьим винтовым насосом, вторым обратным клапаном, третьим эластичным компенсатором насоса-гомогенизатора, а шестой эластичный компенсатор дополнительно сообщен последовательно с пятым краном и третьим эластичным компенсатором насоса-гомогенизатора, причем второй обратный клапан выполнен с возможностью препятствия затекания горячего раствора окислителя в трубопровод подачи топливной смеси и последовательно сообщен со вторым проточным электронагревателем, вторым насосом, на входе и выходе которого установлены двенадцатый кран и тринадцатый кран, седьмым эластичным компенсатором, аппаратом с весоизмерительным устройством и пропеллерной мешалкой, а трубные ввод и вывод из аппарата с весоизмерительным устройством и пропеллерной мешалкой организованы через гибкий рукав и седьмой эластичный компенсатор, причем гибкий рукав подсоединен к по меньшей мере одной бочке эмульгатора с бочковым насосом.
Краткое описание чертежей
Сущность изобретения поясняется фиг. 1, на которой приведена цикличная технологическая схема эмульгирования предпочтительного варианта осуществления заявленного изобретения.
Осуществление изобретения
Вся технологическая линия для производства эмульсии может быть выполнена в одном блоке или общем корпусе.
Далее приведен частный пример осуществления процесса работы цикличной технологической схемы эмульгирования.
В начале процесса все краны закрыты (фиг. 1).
Готовят горячий раствор окислителя (ГРО), для чего, открыв краны 1, 2, 3, в аппарат растворения 4 дозируют воду, контролируя ее количество по весоизмерительному устройству 5. Для корректной работы весоизмерительного устройства 5 трубные ввод и вывод из аппарата 4 организованы через первый и второй эластичные компенсаторы 6 и 7.
После дозирования расчетного количества воды краны 1 и 2 закрыть. Открыть краны 8, 9, 10, 11. Включить первый насос 12, обеспечив циркуляцию воды в аппарате 4 через барботажное устройство 13. Включить первый проточный электрообогреватель 14 и подогреть циркулирующую воду.
Гранулированная аммиачная селитра растаривается в приемный бункер дозирующего устройства 15, откуда ее расчетное количество дозируется в аппарат растворения 4. Количество загружаемой аммиачной селитры контролируется по весоизмерительному устройству 5. После дозирования расчетного количества аммиачной селитры, подачу гранулированной аммиачной селитры из устройства 15 прекращают, отключая питание электропривода подающего шнека 16.
Гранулы аммиачной селитры, сдозированные в аппарат растворения 4, находятся в состоянии так называемого псевдокипящего слоя: когда сила тяжести гранулы аммиачной селитры уравновешена силой гидродинамического потока жидкости, исходящей из барботажного устройства 13. Обтекающая в таком состоянии гранулы аммиачной селитры жидкость, представляющая собой раствор аммиачной селитры в воде, имеющая повышенную температуру за счет тепла, полученного в первом проточном электрообогревателе 14, вызывает растворение аммиачной селитры из гранул и переход аммиачной селитры в раствор. Получаемое жидкостью в проточном электрообогревателе тепло расходуется на растворение аммиачной селитры, происходящее с поглощением тепла.
В процессе циркуляции жидкости из аппарата 4 через кран 8, первый эластичный компенсатор 7, первый фильтр 17 (например, сетчатый, кассетного типа) кран 9, на вход первого насоса 12, через выход первого насоса 12 на кран 10, второй фильтр 18 (например, сетчатый, кассетного типа), кран 11, через первый проточный электронагреватель 14, кран 3, второй эластичный компенсатор 6 на вход барботажного устройства 13 аппарата 4, происходит ее очищение от механических примесей.
Причем, первый фильтр 17 улавливает грубые механические примеси (например, с условным диаметром частиц более 1 мм). А второй фильтр 18 улавливает мелкие механические примеси (например, с условным диаметром частиц менее 1 мм).
Процесс в аппарате 4 проводят до полного растворения аммиачной селитры. Полноту растворения определяют визуально, по отсутствию следов гранулированной аммиачной селитры в отобранных из аппарата 4 пробах ГРО, а также по инструментально контролируемым показателям «плотность», «температура начала помутнения раствора» и значение водородного показателя рН - в отобранных из аппарата 4 пробах ГРО. Пробы отбирают из первого штуцера 19, открыв кран 20. При необходимости, проводят корректировку состава ГРО в аппарате 4, добавляя воду или гранулированную аммиачную селитру. Возможно введение технологических добавок в ГРО, находящийся в аппарате 4 (например: кислота, уротропин, тиомочевина и т.п.). Избегая перегрева циркулирующего ГРО, выключают питание первого проточного электронагревателя 14, оставляя работающим первый насос 12.
Готовят топливную смесь (ТС), для чего в аппарат 21, снабженный пропеллерной мешалкой 22, дозируют расчетное количество жидкого нефтепродукта (например, минерального масла, дизельного топлива или их смесь в различных соотношениях) из внешних хранилищ (не показано), контролируя количество вводимых компонентов по показаниям весоизмерительного устройства 23. Для корректной работы весоизмерительного устройства 23 трубные ввод и вывод из аппарата 21 организованы через гибкий рукав 24 и седьмой эластичный компенсатор 25.
Включают пропеллерную мешалку 22 и при перемешивании нефтепродукта вводят в него расчетное количество эмульгатора из бочек 26 при помощи бочкового насоса 27. Количество вводимого эмульгатора определяют по показаниям весоизмерительного устройства 23. При достижении массы дозируемого эмульгатора расчетного значения бочковой насос 27 отключают.
Равномерность смешения нефтепродукта и эмульгатора определяют по плотности отбираемых из аппарата 21 проб (пробоотборником - не показано - из верхнего загрузочного люка аппарата 21).
При необходимости, производят корректировку состава ТС в аппарате 21: добавляя необходимое количество нефтепродукта или эмульгатора - до достижения требуемой плотности.
Процесс эмульгирования проводят в следующей последовательности.
Первым в аппарат 28, снабженный рамной мешалкой 29, дозируют расчетное количество ТС из аппарата 21. При этом количество дозируемой ТС определяют по показаниям весоизмерительного устройства 30. Для корректной работы весоизмерительного устройства 30, трубные ввод и вывод из аппарата 28 организованы через пятый и шестой эластичные компенсаторы 31 и 32.
Трехходовой кран 33 открывают в положение открыто в сторону аппарата 28. Открывают двенадцатый кран 34 и тринадцатый краны 35, включают второй насос 36, включают второй проточный электронагреватель 37 и, ориентируясь по показаниям весоизмерительного устройства 30, дозируют расчетное количество ТС. После чего выключают второй проточный электронагреватель 37, второй насос 36, закрывают двенадцатый кран 34 и тринадцатый кран 35.
Затеканию ТС в трубопровод подачи ГРО препятствует первый обратный клапан 38.
Затеканию ГРО в трубопровод подачи ТС препятствует второй обратный клапан 39. Это позволяет использовать для изготовления аппарата 21, двенадцатого крана 34 и тринадцатого крана 35, второго насоса 36, второго проточного электронагревателя 37 не легированную сталь, что снижает стоимость комплекта применяемого оборудования.
Открывают четвертый кран 40 и пятый кран 41. Включают насос-гомогенизатор 42. Обеспечивают циркуляцию ТС по контуру из аппарата 28, через четвертый кран 40 и пятый кран 41 на вход в насос гомогенизатор 42, через трехходовой кран 33 в аппарат 28.
Насос-гомогенизатор 42 работает на высоких оборотах и для локализации возможной при этом вибрации на входе и выходе из насоса установлены третий эластичный компенсатор 43 и четвертый эластичный компенсатор 44, препятствующие передаче вибрации на подводящий и отводящий трубопроводы, что снижает шум и устраняет вибрации остального оборудования.
Начинают подачу ГРО, для чего открывают кран 2 и включают насос 45. Насос 45 - винтовой (героторный), имеющий прямопропорциональную зависимость между количеством оборотов ротора насоса и объемом перекачиваемой жидкости, что позволяет использовать этот тип насосов в качестве дозировочных.
Таким образом, на входе в насос-гомогенизатор 42 оказываются потоки ТС и ГРО. Насос-гомогенизатор 42 смешивает эти потоки, разбивая поток ГРО на мелкие капли, в результате чего образуется эмульсия, сплошная фаза которой состоит из ТС, а диспергированная представляет собой ГРО. Образовавшаяся в насосе-гомогенизаторе 42 эмульсия поступающими потоками ТС и ГРО проталкивается по трубопроводу через трехходовой кран 33 в аппарат 28. Рамной мешалкой 29 поступившая эмульсия размешивается и разбавляется находящейся в аппарате 28 топливной смесью (ТС).
Разбавленная эмульсия (РЭ) через нижний штуцер аппарата 28 через четвертый кран 40 и пятый кран 41 засасывается разряжением, создающимся при работе насоса-гомогенизатора 42 на вход насоса-гомогенизатора 42. У входа в насос-гомогенизатор 42 поток разбавленной эмульсии встречается с потоком ГРО из дозирующего винтового насоса 45. Потоки смешиваются в насосе-гомогенизаторе 42, образуется эмульсия, которая поступающими потоками РЭ и ГРО проталкивается по трубопроводу и попадает через трехходовой кран 33 в аппарат 28. Рамной мешалкой 29 поступившая эмульсия размешивается и разбавляется находящейся в аппарате 28 ранее поступившей туда разбавленной эмульсией (РЭ).
Концентрация эмульсии (удельное содержание в ней ГРО по отношению к ТС) повышается. По достижении дозируемого количества ГРО заданного значения, измеренного по весоизмерительному устройству 30, открывают кран 1, закрывают кран 2 и осуществляют разбавление небольшим количеством воды горячего раствора окислителя (ГРО), находящегося в винтовом насосе 45, предотвращая тем самым кристаллизацию ГРО в винтовом насосе 45 и участках трубопроводов до и после него. После чего винтовой насос 45 выключают. Кран 46 - дренажный, служит для более полной промывки винтового насоса 45 от остатков ГРО.
Описанные выше циклы повторяются многократно, в результате чего эмульсия становится концентрированной (соотношение ГРО к ТС может достигать значений 93:7 и даже 95:5=ГРО:ТС), при этом вязкость эмульсии многократно возрастает (от 10 сП для ТС до 100000 сП и выше - для эмульсии состава 93:7=ГРО:ТС) и насос-гомогенизатор уже не в состоянии втянуть в себя эмульсию. Тогда открывают шестой кран 47 и включают третий винтовой (героторный) насос 48. Пятый кран 41 закрывают. Третий винтовой насос 48 - тихоходный (малооборотный) и способен втянуть в себя вязкую эмульсию из аппарата 28 и протолкнуть ее в гомогенизатор 42.
Пробу эмульсии берут из второго штуцера 49, открыв кран 50. Инструментально измеряют вязкость и плотность изготовленной эмульсии. При достижении значениями вязкости и плотности требуемых норм осуществляют перекачивание готовой эмульсии в бункер-накопитель 51, для чего трехходовой кран 33 переводят в положение «открыто» на бункер накопитель 51. После перекачивания всей эмульсии из аппарата 28 в бункер-накопитель 51, насос-гомогенизатор 42 и третий винтовой насос 48 выключают.
В аппарат 28 закачивают новую дозу ТС и процесс эмульгирования повторят как это описано выше.
После того, как в аппарате 4 закончится ГРО, в него незамедлительно заливают расчетное количество воды для изготовления следующей партии ГРО и при работающем первом насосе 12 осуществляют разбавление ГРО, предотвращая его кристаллизацию. Далее, при неообходимости, приступают к изготовлению новой партии ГРО в аппарате 4, как описано выше.
Готовая эмульсия хранится в бункере-накопителе 51, откуда по мере необходимости, загружается в смесительно-зарядные машины (не показано), или в доставщики (не показано), или затаривается в малотоннажную тару (не показано) для отправки потребителям.
Выгрузка эмульсии из бункера накопителя осуществляется вторым винтовым (героторным) насосом 52 при открытом седьмом кране 53. Отсчитывая тахометрическим устройством (не показано) обороты ротора второго винтового насоса 52, можно дозировать расчетное количество эмульсии в смесительно-зарядные машины (не показано), или в доставщики (не показано), или затаривать в малотоннажную тару (не показано) для отправки потребителям. Седьмой кран 53 повышает ремонтопригодность системы и позволяет проводить ремонт или замену второго винтового насоса 52 без опорожнения от эмульсии бункера-накопителя 51.
Краны 8 и 9 позволяют производить очистку или замену первого фильтра 17 без опорожнения аппарата 4. Краны 9 и 10 позволяют производить очистку или замену первого насоса 12 без опорожнения аппарата 4.
Краны 10 и 11 позволяют производить очистку или замену второго фильтра 18 без опорожнения аппарата 4.
Двенадцатый кран 34 и тринадцатый кран 35 позволяют производить очистку или замену второго насоса 36 без опорожнения аппарата 21.