CN107523351A - 生产炸药钝感蜡的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生产炸药钝感蜡的方法。该方法在普通发汗工艺的基础上，在发汗过程中利用气流通过蜡层携带出液态的油以强制分离蜡和油，同时优选将原料蜡与两种以上可反应生成气体的物质的水溶液分别乳化后进行发汗，也有利于油的快速排出，从而使发汗脱油方法可以生产出低含油量的炸药钝感蜡产品。本发明方法具有设备投资低、生产过程简单且操作费用低、安全、节能且无溶剂污染等优点。

Description

生产炸药钝感蜡的方法

技术领域

本发明属于专用蜡生产技术领域，特别是涉及一种生产炸药钝感蜡的方法。

背景技术

炸药是可以快速地燃烧或分解的物质，在一定的外界能量作用下，能在极短时间内剧烈燃烧（即爆炸）产生大量的热量和气体，对外界进行稳定的爆轰式做功。目前常用的炸药是TNT、高能炸药黑索今（RDX，环三次甲基三硝铵）和奥克托今（HMX，环四甲撑四硝胺）等。

在特定的条件下，炸药的各种感度与装药使用的安全性有着密切的关系，在一定范围内各种感度越低，使用安全性越好。根据不同的起爆冲量感度可表示为：热感度、火焰感度、机械感度（包括撞击感度、摩擦感度）、冲击波感度、爆轰感度等。

有些高能炸药，如RDX和HMX等，其爆炸性能很好或者具有某种特殊需要的性能，只是安全性差，不能同时满足高威力和高安全性的使用要求，必须考虑将感度用不同的方法予以钝感化或钝感处理。

炸药钝感剂是指用以降低炸药感度的物质。常用于降低炸药机械感度的钝感剂有蜡类、高聚物等。蜡作为炸药钝感剂在国内外已沿用了半个多世纪，它的高效钝感作用已为人们所公认。炸药钝感蜡对炸药的钝感化有着十分重要的作用，是确保炸药在储存、运输、使用的全寿命过程中安全性的重要因素。一些专用的炸药钝感蜡要求熔点在70℃～80℃之间、含油量小于0.5%、无机械杂质。

石油蜡是原油经过炼制加工后从含蜡馏分油中制得的各类蜡产品的总称，包括液体石蜡、皂用蜡、石蜡和微晶蜡。石蜡是原油中润滑油馏分经脱蜡、脱油、精制和成型等步骤生产的，一般含有C₂₀～C₅₀的正构烷烃、异构烷烃和少量环烷烃等组分，通常熔点为50℃～74℃。微晶蜡是减压渣油经丙烷等溶剂脱沥青后再经脱蜡、脱油、精制和成型等步骤生产的，一般由C₃₀～C₆₀的异构烷烃和少量正构烷烃、环烷烃组成，通常滴熔点为65℃～92℃，固态下具有比石蜡更细小的针状结晶结构。目前国内生产的熔点在70℃～80℃之间的石蜡的含油量通常在0.8%～2.0%之间，熔点在70℃～80℃之间的微晶蜡的含油量通常在1.5%～3.5%之间，不能满足某些专用炸药钝感蜡的要求。

石油蜡生产过程中，脱蜡是以原油馏分为原料制备含油量为10～30%左右的蜡膏的过程。脱油是以蜡膏为原料制备含油量2%以下的粗石油蜡的过程，脱油工艺主要有溶剂脱油和发汗脱油。粗石油蜡再经白土精制或加氢精制及成型、包装等步骤，即可得到商品石油蜡。

溶剂脱油方法是根据蜡与油在选择性溶剂（丙酮、苯和甲苯混合物；或丙酮、甲苯；或甲乙酮、甲苯）中溶解度不同的性质进行分离的。溶剂脱油工艺具有生产过程连续、蜡收率高、成品蜡含油量可以很低、生产成本较低等优点，是目前大规模生产石油蜡产品的主流脱油工艺。但溶剂脱油工艺生产设备投资大；生产过程中需要大量使用溶剂，回收溶剂需要消耗大量的能量；溶剂中含有苯系物，会对环境造成影响；溶剂易燃，容易造成生产事故。

发汗脱油方法是利用蜡和油熔点不同的性质进行分离的。石油蜡中各种组分的分子量和结构的不同都会使其熔点不同。同为正构烷烃结构时，分子量较大的正构烷烃的熔点较高，而分子量较小的正构烷烃的熔点较低；分子量相同时，异构烷烃和环烷烃的熔点要低于正构烷烃，且异构程度越高熔点就越低，甚至在常温下就呈液体状态，即通常所说的油。发汗脱油方法在生产过程中不使用溶剂，所以发汗方法安全、节能且对环境无影响。

普通的发汗工艺主要包括以下步骤：（1）准备工作：垫水（用水充满发汗装置皿板下部空间）后装料（原料加热至熔点以上呈液态时装入发汗装置）；（2）结晶：将原料以不大于4℃/h的降温速率缓慢冷却到其熔点以下10℃～20℃。在冷却过程中，各种组分按熔点由高到低的顺序依次结晶形成固体；（3）发汗：当蜡层温度达到预设的降温终止温度之后，放掉垫水；再将原料缓慢地加热到预设的发汗终止温度。在发汗过程中，各种组分按熔点由低到高的顺序先后熔化成液态并流出（蜡下），最后得到的蜡层剩余物（蜡上）就是高熔点、低含油的蜡；（4）精制：收集粗产品（发汗过程结束后继续升高温度，以熔化取出蜡上，即为粗产品），经白土精制（将粗产品熔化后升温至预定温度，加入白土并恒温搅拌至预定时间后过滤）后，再成型、包装即为目的产品。

普通发汗分离工艺可以生产熔点在40℃～60℃的固态下具有粗大片状结晶结构的皂用蜡和低熔点石蜡，不适宜生产熔点在70℃～80℃的炸药钝感蜡产品。有试验表明，普通发汗脱油工艺生产熔点在70℃左右的高熔点石油蜡产品时，即使采用延长发汗时间（降低升温速度）并提高发汗终止温度的方法，发汗后期蜡上的含油量与收率无关，即蜡上的含油量不随收率的下降而下降，所以普通发汗脱油工艺不适宜生产熔点在70℃～80℃的炸药钝感蜡产品，尤其是含油量指标不能满足技术指标要求。

与溶剂脱油相比，发汗脱油工艺是间歇操作，且产品收率较低、生产周期较长，但是发汗脱油工艺具有投资少、生产过程简单、操作费用低、生产过程安全、节能且对环境无污染等优点，目前仍有部分厂家在使用该方法生产皂用蜡产品。

多年来，发汗方法在生产设备和工艺方面得到了一些发展，如CN89214332（立式方形多段隔板发汗罐）、CN94223980.6（皿式发汗装置）、CN98233254.8（石蜡发汗罐）、CN200920033500.X（新型石蜡发汗罐）、CN201210508905.0（一种高效石蜡发汗装置）、CN201320127680.4（管式石蜡脱油装置）等，在发汗脱油生产设备上作了改进；CN91206202（一种高效石蜡发汗罐）在发汗脱油工艺上作了改进。但这些方法仍不能生产熔点在70℃～80℃的炸药钝感蜡产品。

发汗脱油工艺是目前已知用于工业规模生产石油蜡产品的唯一无溶剂脱油方法，在提倡绿色低碳、环保节能的今天，采用发汗脱油工艺生产炸药钝感蜡的需求更加迫切。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种生产炸药钝感蜡的方法。具体地说是以普通石蜡为原料，在普通发汗工艺的基础上，优选将原料蜡与两种以上可反应生成气体的物质的水溶液分别乳化后进行发汗，利用水溶液和反应生成的气体在蜡层中形成微小空间，有利于发汗阶段液态油的排出；同时在发汗过程中利用气流通过蜡层以强制分离蜡和油，增强了分离效果并加快了分离速度；并增加结晶和发汗过程的恒温阶段，使发汗这种无溶剂脱油方法可以生产炸药钝感蜡产品。本发明方法具有设备投资低、生产过程简单且操作费用低、安全节能且无溶剂污染等优点。

本发明的一种生产炸药钝感蜡的方法，包括以下内容：

A：乳化

（A1）油相材料制备：以熔点为60℃～74℃、含油量不大于2.0质量%的石蜡为原料，加热熔化；加入油溶性乳化剂，搅拌均匀，形成油材料相；

（A2）水相材料制备：将组分（Ⅰ）和组分（Ⅱ）分别溶于水并加热，形成组分（Ⅰ）的水相材料和组分（Ⅱ）的水相材料；

（A3）乳化液制备：将组分（Ⅰ）的水相材料和组分（Ⅱ）的水相材料分别在搅拌条件下加入到油相材料中，继续搅拌5～60分钟，以形成组分（Ⅰ）的乳化液和组分（Ⅱ）的乳化液；

B：发汗

（B1）准备工作：将（A3）过程制备的组分（Ⅰ）的乳化液和组分（Ⅱ）的乳化液在压力条件下混合均匀，再将混合乳化液装入发汗装置；

（B2）结晶：在压力条件下先以2.0℃/h～40.0℃/h的速率将混合乳化液冷却至原料蜡熔点+4℃～熔点+15℃，再以1.0℃/h～3.0℃/h的速率将蜡层降温至适当温度，高温恒温一段时间；再以0.5℃/h～2.5℃/h的速率降温至原料熔点以下5℃～20℃的终止温度；

（B3）低温恒温：在结晶终止温度恒温一段时间，同时降低压力至常压；

（B4）发汗：以0.5℃/h～2.5℃/h的速率升温；蜡层达到预定温度并恒温一段时间后停止发汗；在发汗过程中强制气流通过蜡层；

（B5）精制：蜡上经精制后即为炸药钝感蜡产品。

本发明的方法中，所述发汗原料用石蜡的含油量（以质量计）小于2.0%；熔点一般为60℃～74℃，优选为64℃～70℃。

本发明的方法中，将原料蜡在油溶性乳化剂存在下分别与组分（Ⅰ）的水溶液和组分（Ⅱ）的水溶液乳化制备成组分（Ⅰ）乳化液和组分（Ⅱ）乳化液，再在压力下混合后作为发汗原料。

所述的油溶性乳化剂选自非离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性型表面活性剂中的一种或几种。油溶性乳化剂的HLB值为1～10，优选为3～8；所述表面活性剂的凝固点或熔点低于步骤（B4）发汗的最高温度（即所述的预定温度）。所述的油溶性乳化剂优选为两种以上表面活性剂构成的复合乳化剂。

其中，所述的非离子型表面活性剂选自失水山梨醇单油酸酯、失水山梨醇单硬脂酸酯、二乙二醇脂肪酸酯、二乙二醇单月桂酸酯、失水山梨醇单棕榈酸酯、四乙二醇单硬脂酸酯、聚氧丙烯硬脂酸酯、失水山梨醇单月桂酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯构成的一组物质；阴离子型表面活性剂选自脂肪醇硫酸酯单乙醇胺盐、烷基聚氧乙烯醚硫酸钠、油酰胺基羧酸钠、烷基苯磺酸钠、N-甲基油酰基牛磺酸钠、丁基萘磺酸钠、琥珀酸酯磺酸钠、顺丁二酸单酯磺酸钠构成的一组物质。所述的阳离子型表面活性剂选自苄基季铵盐、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、三乙酰胺油酸酯构成的一组物质；两性型表面活性剂选自十二烷基甜菜碱、十二烷基二甲基氧化铵、脂肪烃基咪唑啉衍生物、烷基咪唑啉衍生物、脂肪酸衍生物、两性型改性环氧乙烷加成物构成的一组物质。

本发明的方法中，步骤（A2）所述的组分（Ⅰ）和组分（Ⅱ）是可溶于水、并能互相反应生成气体的一组对应物质。如，组分（Ⅰ）可以选自水溶性酸中的至少一种，组分（Ⅱ）可以选自碳酸盐、碳酸氢盐、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、金属硫化物中的至少一种；或者，组分（Ⅰ）也可以选自无机碱中的至少一种，组分（Ⅱ）可以选自无机铵盐中的至少一种；或者，组分（Ⅰ）选自盐酸，组分（Ⅱ）选自高氯酸盐、氯酸盐、次氯酸盐中的至少一种；或者，组分（Ⅰ）也选自盐酸，组分（Ⅱ）选自尿素。

其中，所述的水溶性酸包括无机酸和/或有机酸。无机酸选自高氯酸、氢碘酸、硫酸、氢溴酸、盐酸、硝酸、碘酸、亚硫酸、磷酸、亚硝酸、氢氟酸构成的一组物质；有机酸选自甲磺酸、苯磺酸、十二烷基苯磺酸、三氟甲磺酸、氨基磺酸、甲亚磺酸、苯亚磺酸、硫代乙酸、甲硫醇、苯硫酚、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、正庚酸、正辛酸、草酸、丙二酸、酒石酸、琥珀酸、己二酸、柠檬酸、丙烯酸、丁烯酸、油酸、富马酸、马来酸、苯甲酸、苯乙酸、邻苯二甲酸、对苯二甲酸、水杨酸、咖啡酸、乙醇酸、乳酸、苹果酸、一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、三氟乙酸、全氟丁酸、全氟辛酸构成的一组物质。

本发明中，组分Ⅰ和组分（Ⅱ）的水溶液中组分（Ⅰ）和组分（Ⅱ）的质量浓度为0.1%～10.0%，优选0.5%～4.0%。所述的组分（Ⅰ）和组分（Ⅱ）优选为价格低廉、来源广泛、自身及反应产物无毒、无刺激性气味的酸与碳酸盐（碳酸氢盐）。如组分（Ⅰ）优选为盐酸和/或硫酸，组分（Ⅱ）优选为碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾中的至少一种。

本发明的方法中，步骤（A3）所得到乳化液的组成为：原料蜡质量百分数为60.0%～90.0%，组分（Ⅰ）和组分（Ⅱ）的水溶液的质量百分数之和为9.9%～30.0%，油溶性乳化剂的质量百分数为0.1%～10.0%。乳化液的优选组成为：原料蜡质量百分数为65.0%～84.0%，组分（Ⅰ）和组分（Ⅱ）的水溶液的质量百分数之和为15.0%～30.0%，油溶性乳化剂的质量百分数为1.0%～5.0%。

所述乳化的操作采用本领域的常规技术。如乳化的条件为在70℃～98℃下，以50～5000转/分钟的搅拌速度混合5～60分钟；优选为在75℃～95℃下，以100～1000转/分钟的搅拌速度混合10～30分钟。步骤（A1）和（A2）中一般分别将油相材料和水相材料加热至70℃～95℃和75℃～98℃。

本发明的方法中，所述的发汗装置优选为发汗皿，并在蜡层以上增加可拆卸的密封系统及加压装置，用于在步骤（B1）和（B2）过程中在蜡层上方施加气压以抑制在准备工作和结晶过程中反应生成的气体逸出蜡层。所述的压力（表压）为0.5～50.0个大气压，优选为10.0～30.0个大气压的气压。

本发明的方法中，步骤（B2）过程中优选先以5.0℃/h～35.0℃/h的速率冷却至原料蜡熔点+4℃～熔点+10℃范围内，其后在高温恒温段之前的降温速率优选1.5℃/h～2.5℃/h。所述的降温过程的高温恒温段的适当温度是原料蜡熔点-1.0℃～熔点+4.0℃，优选为原料蜡熔点～熔点+3.0℃。冷却过程的高温恒温段的时间为0.1～6.0小时，优选为0.5～5.0小时，更优选为1.0～4.0小时。

本发明的方法中，所述步骤（B2）结晶的降温过程在高温恒温段之后的降温速率优选1.0℃/h～2.0℃/h。所述的降温终止温度优选为原料石蜡熔点以下8℃～15℃。

本发明的方法中，步骤（B3）所述恒温的时间为0.1～5.0h，优选0.5～3.0h；同时逐渐降低压力至常压。所述压力降低的速率一般为0.1～150.0个大气压/小时，优选为5.0～50.0个大气压/小时。

本发明的方法中，所述的发汗皿在蜡层以上增加加压装置和/或在蜡层以下增加真空装置，使蜡层上下形成压力差。步骤（B4）所述的强制气流通过蜡层采用在蜡层上方增加压力（气压）和/或在蜡层下方降低压力（气压），使蜡层上、下方（侧）形成压力差实现。所述的压力差一般为0.1～5.0个大气压，优选为0.2～2.0个大气压，以强制气流通过蜡层。

本发明的方法中，步骤（B4）所述升温速率优选1.0℃/h～2.0℃/h。所述升温的预定温度（即终止温度）为目的产品熔点-10℃～目的产品熔点-1℃。所述的升温至预定温度后，增加恒温阶段可以使蜡与油分离更充分，恒温阶段的时间为0.1～10.0小时，优选为1.0～8.0小时，最优选为2.0～5.0小时。

本发明的方法中，所述蜡层的升温速度和降温速度，可以通过空气浴、水浴、油浴或者其他可行的方式进行控制，优选采用水浴或油浴。采用水浴或油浴方式控制蜡层升温速率和降温速率时，可在发汗皿外增加夹套，夹套与可移动盘管及循环系统相连，循环系统具有程序降温/加热功能，循环系统加入水或导热油等物质作为循环介质；装料后将盘管浸没并固定在蜡层中，可使蜡层升/降温过程更快、蜡层温度更均匀。

本发明的方法中，步骤（B4）所述的强制气流通过蜡层可以在发汗过程任意阶段实施，优选在发汗初期实施。

本发明的方法中，步骤（B4）所述的强制气流通过蜡层是采用在蜡层上方增加气压实现的，如可在蜡层上方施加0.2～2.0个大气压的表压压力，而蜡层下方保持为常压。

本发明的方法中，步骤（B4）所述的强制气流通过蜡层是采用在蜡层下方降低气压实现的，如可在蜡层上方保持常压，而在蜡层下方维持-0.2～-0.8个大气压的表压压力。

发汗脱油方法是利用蜡和油熔点不同的性质进行分离以生产石油蜡的，针对石油蜡发汗过程的研究表明，发汗过程中油是顺着结晶部分逐渐排出的，类似于液体在毛细管中流动的情况。但是对于熔点在70℃左右的高熔点石油蜡产品，由于原料中异构烷烃和环烷烃等物质增多，化学组成复杂，导致结晶时晶体结构更加细小致密，对油的排出形成巨大的滤流阻力，这就造成仅靠重力自然分离的普通发汗过程中蜡与油难以完全分离。因此普通发汗脱油工艺不能生产熔点在70℃～80℃、含油量小于0.5%的炸药钝感蜡产品。

本发明为了使发汗脱油这种无溶剂生产石油蜡的方法适用于生产炸药钝感蜡产品，通过对普通发汗过程的深入研究，针对蜡与油难以分离原因，通过在发汗过程中采用气流通过蜡层携带出液态油的方法强制油与蜡的分离，增强了分离效果并加快了分离速度。在结晶过程中增加高温恒温阶段可以使石油蜡的结晶更大，有利于发汗过程中油的排出。针对石油蜡结晶过程的研究表明，石油蜡的化学组成是决定结晶形态的最主要因素，同时冷却过程的条件也会影响结晶形态，尤其是在熔点附近的温度下的冷却条件对结晶形态的影响最明显。石油蜡在冷却到熔点附近时，较大分子量的正构烷烃已形成结晶析出，这部分结晶体可以作为后续形成结晶的晶核，此时增加高温恒温阶段，可以使晶核能够充分增长，形成更大尺寸的晶体，这种更大尺寸的晶体虽然不如低熔点石蜡的结晶那样粗大，但这种增大的晶体结构对发汗阶段排出油也是十分有利的。同时还优选将原料蜡与两种可反应生成气体的组分分别乳化后形成W/O型乳化液，再在0.5～50.0个大气压（表压）的压力条件下混合后进行发汗。混合乳化液中的水溶液以微小粒子形态均匀分布在原料蜡层中；由于是W/O型乳化液，可反应的两种组分由于油膜的隔离作用而不反应或以较慢的速度反应；在压力条件下将乳化液冷却至熔点以下5℃～20℃，在步骤（B1）和（B2）过程中在蜡层以上施加压力，可以抑制在准备工作和结晶等过程中反应生成的气体逸出蜡层。蜡层降温至预定温度后恒温0.1h～5.0h以使蜡层结晶更充分；同时在恒温过程中逐渐降低压力至常压。原料降温至熔点以下后到发汗过程终止的时间里蜡层处于较软的固体状态，此过程中两种可反应的组分逐渐发生化学反应而释放出气体，在原料蜡层中形成均匀分布的微小气泡；在发汗过程中利用气流通过蜡层，一方面可携带出可反应物质的水溶液以在蜡层内形成微小空间，这些微小空间和气泡产生的微小空间在发汗过程中易于在蜡层中形成若干细小的通道，有利于发汗过程中油的排出；另一方面携带出液态的油以强制分离蜡和油，从而增强了分离效果并加快了分离速度。所选表面活性剂熔点或凝固点低于发汗过程的最高温度，并含有官能团，与原料蜡的相溶性较差，能在发汗过程中随液态油一起排出。再辅以低温恒温阶段使固体结晶更充分，以及发汗过程的恒温阶段使蜡与油分离更充分等方法，有效地降低了产物的含油量，使发汗脱油工艺可以生产炸药钝感蜡产品。

本发明方法的优点是：在发汗过程中采用气流通过蜡层携带出液态油的方法强制蜡和油的分离，增强了分离效果并加快了分离速度；采用高温结晶增大晶体尺寸，同时利用可反应物质产生微小气泡形成的微小空间和水溶液排出后产生微小空间在发汗过程中形成若干细小的排油通道，也有利于油的快速排出；并增加低温恒温阶段以及发汗过程的恒温阶段等过程，从而使发汗脱油工艺可以生产炸药钝感蜡产品，并具有装置投资低、生产过程简单且操作费用低、安全、节能且无溶剂污染环境等优点。

具体实施方式

本发明通过选用适宜的普通石蜡为原料，在普通发汗工艺的基础上，发汗皿上部连接可拆卸的密封装置并与加压缓冲罐和压缩机连接，和/或在发汗皿下部连接减压缓冲罐和真空泵；原料加热熔化并优选在乳化剂条件下与两种可反应生成气体的组分的水溶液分别乳化再在压力条件下混合均匀后装入发汗皿；以水浴控制蜡层升、降温速度；在压力条件下蜡层温度降至原料熔点温度附近并高温恒温一段时间；继续降温至预设温度并低温恒温一段时间；在发汗过程中，启动压缩机以在蜡层以上形成正压，和/或启动真空泵以在蜡层以下形成负压，用以强制气流通过蜡层；蜡层温度达到预设温度并恒温一段时间后停止发汗过程；蜡上经精制后即为炸药钝感蜡产品。

以下通过实施例1-4具体说明本发明生产炸药钝感蜡的方法。如无特别注明，以下涉及%均为质量百分数，所述压力均为表压。

实施例1

本实施例包括：A：乳化和B：发汗两部分。

A：乳化

本部分包括（A1）油相材料制备、（A2）水相材料制备、（A3）乳化液制备三个步骤。

（A1）油相材料制备

取68^#半炼蜡（中国石化河南油田分公司，熔点68.8℃、含油量1.39%）68.0Kg，加热至76℃熔化后加入2.2Kg失水山梨醇单油酸酯、0.8 Kg二乙二醇单月桂酸酯和0.6Kg十二烷基甜菜碱，搅拌均匀后分成两份，每份35.8Kg。

（A2）水相材料制备

组分（Ⅰ）水相材料制备：配制浓度为1.4%的盐酸溶液，取14.2Kg并加热至79℃；

组分（Ⅱ）水相材料制备：配制浓度为4.0%的碳酸氢钾溶液，取14.2Kg并加热至79℃。

（A3）乳化液制备

组分（Ⅰ）乳化液制备：以400/min的速度搅拌前述油相材料中的一份，并将组分（Ⅰ）水相材料缓慢加入到油相材料中，继续搅拌25min，形成油包水型的组分（Ⅰ）的乳化液。

组分（Ⅱ）乳化液制备：以900r/min的速度搅拌前述油相材料中的另一份，并将组分（Ⅱ）水相材料缓慢加入到油相材料中，继续搅拌10min，形成油包水型的组分（Ⅱ）的乳化液。

B：发汗

本部分包括（B1）准备工作、（B2）降温—高温恒温—降温结晶、（B3）低温恒温、（B4）升温—恒温发汗、（B5）精制五个步骤。

（B1）准备工作

将发汗皿的密封系统与加压缓冲罐和压缩机连接好；在发汗皿下部安装减压缓冲罐并连接真空泵；将发汗皿夹套和可移动盘管与循环系统连接，将盘管固定在发汗皿上；以水为加热介质；启动循环系统的加热功能，使循环水升温至75℃。发汗皿皿板下方垫水。安装发汗皿上部的密封系统并加压至14.1～14.3个大气压；在14.1～14.3个大气压下将（A3）中制备的组分（Ⅰ）的乳化液与组分（Ⅱ）的乳化液混合均匀后加入发汗皿。

（B2）降温—高温恒温—降温结晶

在14.1～14.3个大气压下，乳化液静置1.0h。启动循环系统的制冷功能，控制蜡层温度以2.0℃/h的降温速率使蜡层温度下降至70.5℃并恒温2.0小时进行高温恒温，以使晶体充分增长；再以1.5℃/h的降温速率使蜡层温度下降至58.0℃以使蜡层结晶形成固体。

（B3）低温恒温

在58.0℃恒温1.0h以使蜡层结晶更充分，同时通过排空系统控制加压缓冲罐内压力以30个大气压/h的速率逐渐降低至常压。关闭循环系统的制冷功能。

（B4）升温—恒温发汗

排出发汗皿垫水。发汗皿出口连接中间储罐（Ⅰ）以接收蜡下；启动压缩机并保持加压缓冲罐内压力稳定在1.5～1.7个大气压，发汗皿皿板下方保持常压；启动循环系统加热功能，以1.5℃/h的升温速率使蜡层温度升高到65.0℃。停压缩机。

开启真空泵并保持减压缓冲罐内压力稳定在-0.4～-0.6个大气压，蜡层上方气压保持常压；以1.0℃/h的升温速率使蜡层温度升高到68.0℃并恒温4.0小时，以使蜡层中的蜡与油充分分离。停真空泵，终止发汗脱油过程。

发汗皿出口换接粗产品储罐（Ⅰ）以接收蜡上；继续升高循环水的温度到90℃，以熔化取出蜡上，即为粗产品（Ⅰ）。

（B5）精制

粗产品（Ⅰ）经白土精制后即为炸药钝感蜡产品（Ⅰ）。

炸药钝感蜡产品（Ⅰ）性质：熔点72.3℃；含油量0.36%；机械杂质，无。满足炸药钝感蜡产品的相关技术要求。炸药钝感蜡产品（Ⅰ）的收率为25.3％（相对于原料68#半炼蜡）。

实施例2

本实施例包括：A：乳化和B：发汗两部分。

A：乳化

本部分包括（A1）油相材料制备、（A2）水相材料制备、（A3）乳化液制备三个步骤。

（A1）油相材料制备

取68#半炼蜡（同实施例1）73.0Kg，加热至86℃熔化后加入1.6Kg失水山梨醇单油酸酯、0.8Kg四乙二醇单硬脂酸酯和0.6 Kg三乙酰胺油酸酯，搅拌均匀后分成两份，每份38.0Kg。

（A2）水相材料制备

组分（Ⅰ）水相材料制备：配制浓度为1.5%的硫酸溶液，取12.0Kg并加热至89℃；

组分（Ⅱ）水相材料制备：配制浓度为2.1%的碳酸钾溶液，取12.0Kg并加热至89℃。

（A3）乳化液制备

组分（Ⅰ）乳化液制备：以300/min的速度搅拌前述油相材料中的一份，并将组分（Ⅰ）水相材料缓慢加入到油相材料中，继续搅拌30min，形成油包水型的组分（Ⅰ）的乳化液。

组分（Ⅱ）乳化液制备：以800r/min的速度搅拌前述油相材料中的另一份，并将组分（Ⅱ）水相材料缓慢加入到油相材料中，继续搅拌15min，形成油包水型的组分（Ⅱ）的乳化液。

B：发汗

本部分包括（B1）准备工作、（B2）降温—高温恒温—降温结晶、（B3）低温恒温、（B4）升温—恒温发汗、（B5）精制五个步骤。

（B1）准备工作和（B2）结晶过程中压力为27.0～27.2个大气压，其余同实施例1。

本实施例生产的炸药钝感蜡产品（Ⅱ）性质：熔点71.5℃；含油量0.35%；机械杂质，无。满足炸药钝感蜡产品的相关技术要求。炸药钝感蜡产品（Ⅱ）的收率为26.1％（相对于原料68#半炼蜡）。

实施例3

本实施例包括：A：乳化和B：发汗两部分。

A：乳化

本部分包括（A1）油相材料制备、（A2）水相材料制备、（A3）乳化液制备三个步骤。

（A1）油相材料制备

取68#半炼蜡（同实施例1）76.0Kg，加热至79℃熔化后加入2.0 Kg二乙二醇脂肪酸酯、0.4Kg失水山梨醇单棕榈酸酯 和0.2Kg油酰胺基羧酸钠，搅拌均匀后分成两份，每份39.3Kg。

（A2）水相材料制备

组分（Ⅰ）水相材料制备：配制浓度为2.4%的盐酸溶液，取10.7Kg并加热至82℃；

组分（Ⅱ）水相材料制备：配制浓度为3.6%的碳酸钠溶液，取10.7Kg并加热至82℃。

（A3）乳化液制备

组分（Ⅰ）乳化液制备：以900/min的速度搅拌前述油相材料中的一份，并将组分（Ⅰ）水相材料缓慢加入到油相材料中，继续搅拌10min，形成油包水型的组分（Ⅰ）的乳化液。

组分（Ⅱ）乳化液制备：以500r/min的速度搅拌前述油相材料中的另一份，并将组分（Ⅱ）水相材料缓慢加入到油相材料中，继续搅拌20min，形成油包水型的组分（Ⅱ）的乳化液。

B：发汗

本部分包括（B1）准备工作、（B2）降温—高温恒温—降温结晶、（B3）低温恒温、（B4）升温—恒温发汗、（B5）精制五个步骤。

（B1）准备工作和（B2）结晶过程中压力为18.3～18.5个大气压，其余同实施例1。

本实施例生产的炸药钝感蜡产品（Ⅲ）性质：熔点71.9℃；含油量0.38%；机械杂质，无。满足炸药钝感蜡产品的相关技术要求。炸药钝感蜡产品（Ⅲ）的收率为27.3％（相对于原料68#半炼蜡）。

实施例4

本实施例包括：A：乳化和B：发汗两部分。

A：乳化

本部分包括（A1）油相材料制备、（A2）水相材料制备、（A3）乳化液制备三个步骤。

（A1）油相材料制备

取68^#半炼蜡（同实施例1）82.0Kg，加热至82℃熔化后加入1.2Kg失水山梨醇单油酸酯和0.6 Kg聚氧乙烯脂肪酸酯，搅拌均匀后分成两份，每份41.9Kg。

（A2）水相材料制备

组分（Ⅰ）水相材料制备：配制浓度为2.5%的硫酸溶液，取8.1Kg并加热至85℃；

组分（Ⅱ）水相材料制备：配制浓度为2.7%的碳酸钠溶液，取8.1Kg并加热至85℃。

（A3）乳化液制备

组分（Ⅰ）乳化液制备：以650/min的速度搅拌前述油相材料中的一份，并将组分（Ⅰ）水相材料缓慢加入到油相材料中，继续搅拌20min，形成油包水型的组分（Ⅰ）的乳化液。

组分（Ⅱ）乳化液制备：以350r/min的速度搅拌前述油相材料中的另一份，并将组分（Ⅱ）水相材料缓慢加入到油相材料中，继续搅拌30min，形成油包水型的组分（Ⅱ）的乳化液。

B：发汗

本部分包括（B1）准备工作、（B2）降温—高温恒温—降温结晶、（B3）低温恒温、（B4）升温—恒温发汗、（B5）精制五个步骤。

（B1）准备工作和（B2）结晶过程中压力为22.2～22.4个大气压，其余同实施例1。

本实施例生产的炸药钝感蜡产品（Ⅳ）性质：熔点72.5℃；含油量0.41%；机械杂质，无。满足炸药钝感蜡产品的相关技术要求。炸药钝感蜡产品（Ⅳ）的收率为26.6％（相对于原料68^#半炼蜡）。

通过实施例1-4可以看出，本发明的生产炸药钝感蜡的方法，通过增加加压和/或真空设施等对发汗装置的改进；通过将原料蜡与可反应的两种组分分别进行乳化，利用反应生成的气体在蜡层中形成微小气泡和水溶液排出后形成的微小空间、在发汗过程中强制气流通过蜡层、增加结晶和发汗过程的恒温阶段等对发汗工艺的改进；增强了蜡与油的分离效果并加快了分离速度，从而使发汗脱油工艺可以生产熔点在70℃～80℃之间、含油量小于0.5%、无机械杂质的炸药钝感蜡产品。

Claims (25)

1.一种生产炸药钝感蜡的方法，包括以下内容：

A：乳化

（A1）油相材料制备：以熔点为60℃～74℃、含油量不大于2.0质量%的石蜡为原料，加热熔化；加入油溶性乳化剂，搅拌均匀，形成油材料相；

（A2）水相材料制备：将组分（Ⅰ）和组分（Ⅱ）分别溶于水并加热，形成组分（Ⅰ）的水相材料和组分（Ⅱ）的水相材料；所述的组分（Ⅰ）和组分（Ⅱ）是可溶于水，并能互相反应生成气体的一组对应物质；

（A3）乳化液制备：将组分（Ⅰ）的水相材料和组分（Ⅱ）的水相材料分别在搅拌条件下加入到油相材料中，继续搅拌5～60分钟，以形成组分（Ⅰ）的乳化液和组分（Ⅱ）的乳化液；

B：发汗

（B1）准备工作：将（A3）过程制备的组分（Ⅰ）的乳化液和组分（Ⅱ）的乳化液在压力条件下混合均匀，再将混合乳化液装入发汗装置；

（B2）结晶：在压力条件下先以2.0℃/h～40.0℃/h的速率将混合乳化液冷却至原料蜡熔点+4℃～熔点+15℃，再以1.0℃/h～3.0℃/h的速率将蜡层降温至适当温度，高温恒温一段时间；再以0.5℃/h～2.5℃/h的速率降温至原料熔点以下5℃～20℃的终止温度；

（B3）低温恒温：在结晶终止温度恒温一段时间，同时降低压力至常压；

（B4）发汗：以0.5℃/h～2.5℃/h的速率升温；蜡层达到预定温度并恒温一段时间后停止发汗；在发汗过程中强制气流通过蜡层；

（B5）精制：蜡上经精制后即为炸药钝感蜡产品。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的油溶性乳化剂选自非离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性型表面活性剂构成的一组物质；油溶性乳化剂的HLB值为1～10，所述表面活性剂的凝固点或熔点低于步骤（B4）发汗的最高温度。

3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的非离子型表面活性剂选自失水山梨醇单油酸酯、失水山梨醇单硬脂酸酯、二乙二醇脂肪酸酯、二乙二醇单月桂酸酯、失水山梨醇单棕榈酸酯、四乙二醇单硬脂酸酯、聚氧丙烯硬脂酸酯、失水山梨醇单月桂酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯构成的一组物质；所述的阴离子型表面活性剂选自脂肪醇硫酸酯单乙醇胺盐、烷基聚氧乙烯醚硫酸钠、油酰胺基羧酸钠、烷基苯磺酸钠、N-甲基油酰基牛磺酸钠、丁基萘磺酸钠、琥珀酸酯磺酸钠、顺丁二酸单酯磺酸钠构成的一组物质；所述的阳离子型表面活性剂选自苄基季铵盐、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、三乙酰胺油酸酯构成的一组物质；所述的两性型表面活性剂选自十二烷基甜菜碱、十二烷基二甲基氧化铵、脂肪烃基咪唑啉衍生物、烷基咪唑啉衍生物、脂肪酸衍生物、两性型改性环氧乙烷加成物构成的一组物质。

4.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的油溶性乳化剂为两种以上表面活性剂构成的复合乳化剂。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的组分（Ⅰ）选自水溶性酸中的至少一种，组分（Ⅱ）选自碳酸盐、碳酸氢盐、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、金属硫化物中的至少一种；或者，组分（Ⅰ）选自无机碱中的至少一种，组分（Ⅱ）选自无机铵盐中的至少一种；或者，组分（Ⅰ）选自盐酸，组分（Ⅱ）选自高氯酸盐、氯酸盐、次氯酸盐中的至少一种；或者，组分（Ⅰ）选自盐酸，组分（Ⅱ）选自尿素。

6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的水溶性酸包括无机酸和/或有机酸。

7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的无机酸选自高氯酸、氢碘酸、硫酸、氢溴酸、盐酸、硝酸、碘酸、亚硫酸、磷酸、亚硝酸、氢氟酸构成的一组物质；所述的有机酸选自甲磺酸、苯磺酸、十二烷基苯磺酸、三氟甲磺酸、氨基磺酸、甲亚磺酸、苯亚磺酸、硫代乙酸、甲硫醇、苯硫酚、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、正庚酸、正辛酸、草酸、丙二酸、酒石酸、琥珀酸、己二酸、柠檬酸、丙烯酸、丁烯酸、油酸、富马酸、马来酸、苯甲酸、苯乙酸、邻苯二甲酸、对苯二甲酸、水杨酸、咖啡酸、乙醇酸，乳酸、苹果酸、一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、三氟乙酸、全氟丁酸、全氟辛酸构成的一组物质。

8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的组分（Ⅰ）为盐酸、硫酸中的至少一种，组分（Ⅱ）选自碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾中的至少一种。

9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的组分Ⅰ和组分Ⅱ的水溶液中组分（Ⅰ）和组分（Ⅱ）的质量浓度为0.1%～10.0%，优选0.5%～4.0%。

10.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（A3）中所述搅拌的速度为50～5000转/分钟，制备乳化液的温度为70℃～98℃。

11.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（B1）得到的混合乳化液的组成为：原料蜡质量百分数为60.0%～90.0%，组分（Ⅰ）的水溶液和组分（Ⅱ）的水溶液的质量百分数之和为9.9%～30.0%，油溶性乳化剂的质量百分数为0.1%～10.0%。

12.按照权利要求11所述的方法，其特征在于，步骤（B1）得到的混合乳化液的组成为：原料蜡膏质量百分数为65.0%～84.0%，组分（Ⅰ）的水溶液和组分（Ⅱ）的水溶液的质量百分数之和为15.0%～30.0%，油溶性乳化剂的质量百分数为1.0%～5.0%。

13.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（B1）和（B2）过程中在蜡层上方施加表压压力为0.5～50.0个大气压的气压，优选为10.0～30.0个大气压的气压以抑制在准备工作和结晶过程中反应生成的气体逸出蜡层。

14.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（B2）中所述的高温恒温段的适当温度为原料石蜡熔点-1.0℃～熔点+4.0℃。

15.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（B2）中所述的高温恒温段的时间为0.1～6.0小时。

16.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（B2）中所述降温的终止温度为原料石蜡熔点以下8℃～15℃。

17.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（B3）中所述恒温的时间为0.1～5.0h。

18.按照权利要求18所述的方法，其特征在于，在恒温的同时逐渐降低压力至常压，降压速率为0.1～150.0个大气压/小时，优选为5.0～50.0个大气压/小时。

19.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（B4）中所述的强制气流通过蜡层采用在蜡层上方增加气压和/或在蜡层下方降低气压，使蜡层上下方形成压力差实现，所述的压力差为0.1～5.0个大气压，优选为0.2～2.0个大气压。

20.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（B4）中所述升温的预定温度为目的产品熔点-10℃～目的产品熔点-1℃。

21.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（B4）中所述恒温的时间为0.1～10.0小时。

22.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（B4）中所述强制气流通过蜡层在发汗初期实施。

23.按照权利要求19所述的方法，其特征在于，所述的强制气流通过蜡层采用在蜡层上方增加气压实现，在蜡层上方施加0.2～2.0个大气压的表压压力，而蜡层下方保持为常压。

24.按照权利要求19所述的方法，其特征在于，所述的强制气流通过蜡层采用在蜡层下方降低气压实现，在蜡层上方气压保持常压，而在蜡层下方维持-0.2～-0.8个大气压的表压压力。

25.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的发汗装置为发汗皿。