СПОСОБ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ СУШКИ СФЕРИЧЕСКОГО ПОРОХА
METHOD OF SPHERICAL POWDER PRE-DRYING

Изобретение относится к области получения сферических порохов (СФП) для стрелкового оружия.
В литературе [1] известны способы сушки различных материалов, в том числе сыпучих в кипящем, фонтанирующем режимах. Однако известные способы сушки неприемлемы для сушки СФП из-за большой чувствительности к температурным воздействиям.
В качестве прототипа [2] авторами выбран способ получения СФП, по которому в порох после отжима от воды вводится графитовая суспензия с последующей подачей пороха с графитом в пневмотранспортную линию под давлением сжатого воздуха, где в процессе движения СФП с графитом в потоке нагретого воздуха в режиме кипения при температуре 80…95°C происходит сушка и графитовка пороха.
Недостатком данного способа является то, что в процессе движения пороха по пневмотранспортной линии происходит незначительное удаление поверхностной влаги и поступающий на сушку СФП имеет общую влажность от 18 до 22 мас.%.
Целью изобретения является удаление поверхностной влаги из сферического пороха в потоке горячего воздуха до подачи его на окончательную сушку.
3
3
Поставленная цель достигается в способе предварительной сушки сферического пороха, включающем подачу сферического пороха с графитом в пневмотранспортную линию, а затем через циклон-осадитель на сушку, при котором сферический порох с влажностью 18…22 мас.% с графитом при температуре от 50 до 100°C подают через пневмотранспортную линию в аппарат предварительной сушки, представляющий собой трубу диаметром 300 мм и общей рабочей длиной 10,4 метра, выполненную из 2 ступеней, где в первую ступень подают из пневмотранспортной линии 250…300 кг/час сферического пороха и дополнительно в вихревом потоке нагретый воздух до температуры 95…105°C, с расходом 4000 м/час, с напором 50…100 мм вод. ст. и скоростью движения потока воздуха от 9 до 11 м/сек, во вторую ступень дополнительно подают в вихревом потоке нагретый воздух до температуры 95…105°С с расходом 1000 м/час, высушенный сферический порох с влажностью от 8 до 10 мас.% подают на окончательную сушку.
Аппарат предварительной сушки, представленный на чертеже, предназначен для удаления свободной влаги из СФП в турбулентном потоке горячего воздуха. Аппарат предварительной сушки СФП работает в комплексе с основным аппаратом сушки пороха.
Аппарат предварительной сушки состоит из двух ступеней. В первую ступень через патрубок с осевыми спиральными потоками поз.1 подается горячий воздух с напором 50…100 мм вод. ст. и скоростью 9…11 м/с. В струю закрученного потока воздуха тангенциально из пневмотранспорта подают взвесь пороха с воздухом. Высушиваемый порох захватывается потоком горячего воздуха и через калач верхний поз.2 и вертикальный сжижающий трубопровод поступает во вторую ступень. Во вторую ступень через входной патрубок поз.3 дополнительно подается горячий воздух с температурой 95…105°С. Высушиваемый порох из 2 ступени поступает через циклон-осадитель в аппарат окончательной сушки.
При поступлении воздуха в 1 и 2 ступени аппарата предварительной сушки под действием потока горячего воздуха, собственного веса и вертикального расположения трубопроводов аппарата предварительной сушки происходит интенсивное удаление поверхностной влаги из пороха, а также частичная его графитовка и полировка.
С целью обеспечения значительных относительных скоростей пороха и воздуха, для улучшения условий теплообмена в конструкции аппарата предварительной сушки предусмотрен тангенциальный ввод пороха, так как порох в этом случае не имеет осевой составляющей, и под действием потока горячего воздуха, закрученного от завихрителей поз.1, порох совершает внутри аппарата 1…1.5 витка по спирали и тем самым увеличивается время пребывания пороха внутри аппарата.
Горячий воздух в аппарат предварительной сушки подается под напором от 50 до 100 мм вод. ст. Уменьшение напора воздуха менее 50 мм вод. ст. приводит к осаждению продукта в аппарате, а увеличение напора воздуха более 100 мм вод. ст. уменьшает время пребывания в аппарате. Снижение температуры горячего воздуха менее 95°С приводит к неполному удалению поверхностной влаги из СФП, а увеличение температуры теплоносителя более 105°С связано с опасностью ведения процесса предварительной сушки пороха.
3
3
Производительность аппарата предварительной сушки составляет 250…300 кг/час. Расход горячего воздуха для первой ступени 4000 м/час, для второй ступени 1000 м/час.
Рабочая длина аппарата предварительной сушки первой ступени - 4,6 м, второй ступени - 5,8 м, общая рабочая длина аппарата предварительной сушки - 10,4 м. Влажность СФП: начальная 18…22 мас.%, конечная 8…10 мас.%. Внутренний диаметр аппарата предварительной сушки 300 мм. Производительность аппарата предварительной сушки рассчитана из расчета производительности основного аппарата сушки.
3
3
Уменьшение расхода горячего воздуха в первой ступени менее 4000 м/час приведет к уменьшению внутреннего диаметра аппарата, а увеличение расхода воздуха более 4000 м/час приведет к увеличению диаметра аппарата.
3
3
Уменьшение рабочей длины аппарата менее 10,4 м не обеспечивает полного удаления поверхностной влаги, а увеличение рабочей длины аппарата предварительной сушки пороха более 10,4 м нецелесообразно. Также и для второй ступени - уменьшение расхода воздуха менее 1000 м/час связано с уменьшением внутреннего диаметра аппарата предварительной сушки, а увеличение расхода горячего воздуха более 1000 м/час связано с увеличением диаметра аппарата.
Аппарат предварительной сушки позволяет удалять поверхностную влагу, при этом внутренняя влага в процессе окончательной сушки СФП удаляется за 1…1,5 часа до влажности 0,3…0,9 мас.%. Без использования аппарата предварительной сушки окончательная сушка пороха проводилась в течение 2,5…3,5 часов.
Технологические режимы и физико-химические характеристики пороха по разработанному авторами способу предварительной сушки сферического пороха в пределах граничных условий (примеры 1…3) и за пределами граничных условий (примеры 4, 5) приведены в таблице.
Таблица
Технологические режимы и физико-химические характеристики сферического пороха
Наименование показателя
Пример (Пр. №1)
Пр. №2
Пр. №3
Пр. №4
Пр. №5
Влажность СФП, подаваемого на сушку, мас.%
18
20
22
18
30
Температура воздуха в линии пневмотранспорта, °С
50
80
100
40
105
Общее время сушки пороха в сушилке без предварительной подсушки, час
-
-
-
2,5
3,5
Диаметр аппарата предварительной сушки, мм
300
300
300
300
300
Длина 1 ступени, м
4,6
4,6
4,6
4,6
4,6
Длина 2 ступени, м
5,8
5,8
5,8
5,8
5,8
Общая длина аппарата предварительной сушки, м
10,4
10,4
10,4
10,4
10,4
Производительность аппарата предварительной сушки
250
270
300
230
330
Температура нагретого воздуха, подаваемого в аппарат предварительной сушки, °С
95
100
105
80
105
Расход воздуха в первой ступени, м<sup>3</sup>/час
4000
4000
4000
4000
4000
Расход воздуха во второй  ступени, м<sup>3</sup>/час
1000
1000
1000
1000
1000
Напор воздуха в сушилке, мм вод.ст.
50
70
100
40
110
Скорость движения потока, м/с
9
10
11
8
12
Влажность сферического пороха после аппарата предварительной сушки, мас.%
10
9
8
12
11
Время сушки пороха в основной сушилке, час
1,5
1,2
1,0
1,6
1,8
Влажность пороха после окончательной сушки, мас.%
0,9
0,6
0,3
1,0
1,2
Химическая стойкость СФП, мм рт.ст.
40
41
43
42
41
Из приведенных данных таблицы видно, что по разработанному авторами способу предварительной сушки СФП в пределах граничных условий (примеры 1…3) поверхностная влага удаляется полностью. В порохе остается внутренняя влага в пределах 8…10 мас.%, которая удаляется при основной сушке за 1…1,5 часа до влажности 0,3…0,9 мас.%. В то время как при сушке пороха без предварительной подсушки время общей сушки сферического пороха составляет 2,5…3,5 часа. В процессе предварительной сушки происходит дополнительная графитовка и полировка СФП. За пределами граничных условий (примеры 4, 5) цикл сушки пороха удлиняется.
Предварительная сушка СФП не снижает химическую стойкость пороха.
Следовательно, разработанный авторами способ предварительной сушки СФП позволяет:
- полностью удалить поверхностную влагу;
- сократить общий цикл сушки пороха до 1…1,5 часов;
- снизить влажность сферического пороха в процессе предварительной сушки с 18…22 мас.% до 8…10 мас.%.
Литература
1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1973. - 750 с.
2. «Способ получения сферического пороха», патент RU 2183604, C06B 21/00, опубл. 20.06.20002, 6 с.