CN109764762B - 烟花生物粉的连续生产系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟花生物粉的连续生产系统，该连续生产系统由工业程序控制器控制，包括：物理处理部分和化学处理部分，以植物为原料，通过上述生产系统采用如下生产工艺：粉碎；混酸硝化；碱去糖等杂质；水洗，加入安定剂，烘干成形得到产品。本发明采用机械粉碎研磨、通过不同目筛分级、连续加料、连续中和、水洗、分离以及高温真空碳化，减少了工艺水的使用量，同时减少了废水的排放量，实现了植物纤维素的工业化连续生产，节省了生产成本，同时实现了废酸、废水的回收利用，产品作为替代单基粉制备冷光烟火燃烧性能好，不易吸潮。

Description

烟花生物粉的连续生产系统

技术领域

本发明具体涉及一种制造无烟火药的生物粉的连续生产系统。

背景技术

随着环保要求和对烟花鞭爆内在药物向高性能环保安全型发展，产品向室内、无烟等形式发展，烟花鞭爆生产企业为了减少燃放产生大量的烟雾，提高产品燃放的视觉效果，通常采用单基粉作为主要原材料，虽然单基药能减少烟花产品中的大量烟雾，但由于单基药属于军用管制，不宜民用推广，而且供应有限，价格偏高，使产品成本增大，现有无烟药的供应数量无法满足烟花鞭爆生产的需要；并且单基粉的敏感度低，其含有少量的硝化甘油，极易发生爆炸。采用植物为原料制造无烟纤维素代替硝化棉制造无烟火药已有了相关报道研究，现有的采用植物制备烟花用纤维素粉的研究基本集中在纤维素粉的替代应用中，而烟花用纤维素粉的制备工艺由于生产条件的限制，基本采用人工小批量生产工艺，现有的生产工艺中原材料粉碎后对不同粒径的植物原材料颗粒未通过分级处理，即直接将粉碎后的混合物加入反应釜进行硝化处理，在反应过程中，因加入反应釜的物料粒径不均匀导致化学处理工艺中酸、碱用量配置不统一而造成原材料浪费以及最终的产品因为化学处理不均匀导致植物物质分解不彻底，产品燃烧性能差、易吸潮；整个反应过程中，工人的劳动强度大、车间环境差，化学处理过程中经过酸处理、水洗、碱处理、分离工序处理，整个处理过程中会产生大量废水、废酸、废碱、废气，如果不及时处理，既浪费原材料、人工又污染环境。

因此，有必要提供一种新型的烟花生物粉的连续生产系统及其生产工艺来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种集成化的新型烟花生物粉的连续生产系统，通过该系统，工艺流程简单，运行安全环保可靠，操作简单，能够减少物料量，大大节省了投资和运行成本，并且生产的烟火生物粉含碳量高，实现了废水、废气的零排放。

本发明提供的这种新型烟花生物粉的连续生产系统，该连续生产系统由智能化控制系统控制，包括：物理处理部分和化学处理部分，整个系统还包括回收循环系统、废气处理系统、热处理系统；物理处理部分包括粉碎研磨装置，化学处理部分包括依次连接的酸洗单元、一级水洗单元、碱洗单元、二级水洗单元；所述粉碎研磨装置的出料口与所述酸洗单元的进料口连通；

酸洗单元包括硫酸储槽、硝酸储槽、盐酸储槽、混酸储罐、反应釜、过滤器、废酸储罐，硫酸储槽、硝酸储槽、盐酸储槽分别与混酸储罐通过管道连接，混酸储罐与反应釜同样通过管道连接，反应釜与过滤器连接，过滤后的废酸液进入废酸储罐，植物颗粒进入一级水洗单元；

一级水洗单元包括水储罐、一级清水洗涤灌、一级废水储罐，过滤器的出口与洗涤灌连接，一级清水洗涤灌与水储罐连通，经水洗后的植物颗粒进入碱洗单元，废水进入一级废水储罐；

所述的碱洗单元包括依次连通的液碱储罐、碱洗洗涤灌、废碱储罐，液碱储罐与碱洗洗涤灌连通，碱洗洗涤灌与清水洗涤灌连接，进入碱洗洗涤灌的植物颗粒经碱洗后进入二级水洗单元，废碱液进入废碱储罐。

二级水洗单元包括二级清水洗涤灌、二级废水储罐，二级清水洗涤灌与水储罐连通，经水洗后的植物颗粒进入热处理系统，经热处理系统烘干后得到产品，废水进入二级废水储罐。

所述的回收循环系统包括依次连接的中和槽、再生废水处理系统、回收槽，中和槽分别与废酸储罐、一级废水储罐、废碱储罐、二级废水储罐连接，经混合后的酸碱废液经再生废水处理系统处理后一部分进入水储罐回收利用，一部分进入回收槽回收利用，回收槽分别与混酸储罐、液碱储罐连接。

所述的生产系统还包括生物颗粒加料装置，生物颗粒加料装置包括生物颗粒储罐、粉体输送泵和粉体计量器，所述生物颗粒储罐的出料口与所述粉体输送泵的进料口连通，所述粉体输送泵的出料口与所述粉体计量器的进料口连通，所述粉体计量器的出料口与所述反应釜的进料口连通。

所述的反应釜为搪瓷反应釜，反应釜内部设有搅拌器，外壁设有加热套，外侧附带超声波，酸洗植物颗粒通过恒温超声波处理，更有效去除果胶等杂质；

所述的水储罐开设有回液口。

所述的管道上装设有计量泵。

所述的热处理系统包括分别设置在一级水洗单元、碱洗单元、二级水洗单元的物料烘干机。

本发明的第二目的在于提供一种工业化的新型烟花生物粉的连续生产工艺，以植物为原料，包括如下步骤：粉碎；混酸硝化；碱去糖等杂质；水洗，加入安定剂，烘干成形。

所述的植物包括玉米芯、玉米秸杆、竹材、麻杆、花生壳、芦尾、甘蔗废渣等；

具体步骤如下：步骤1，经粉碎研磨装置将所选植物物理粉碎研磨，采用目筛进行分级，得到不同目数的植物颗粒，所述的不同目数包括60目、80目、100目、120目；

步骤2，将分级后的植物颗粒分别进行酸硝化处理，加热并恒定温度，保持在设计的温度范围内用超声波将植物颗粒内的葡萄糖聚合物、淀粉、脂肪、氨基酸、生物碱等分解处理，过滤后得到待洗涤的植物纤维素产品。

所述的酸硝化处理具体为：将硫酸、硝酸、盐酸混合，加入经粉碎研磨的植物颗粒于混合酸溶液中加热搅拌均匀，温度控制在60～80℃，超声波处理1～2小时，沉淀，过滤，冷却，去除植物内多糖，脂肪等含量，混合酸中含有以下重量百分比的成分：硫酸25-30％、硝酸10-15％、盐酸10-15％，其余量为水；

步骤3，一级水洗：清水洗涤，30-40℃下将酸处理后的植物颗粒进行漂洗，将酸及物质漂洗干净后烘干；

步骤4，碱洗：80～100℃下，将水洗后的植物颗粒加入浓度为60wt％的烧碱溶液中搅拌1～2小时，将步骤3中的酸进行中和并分解脂类物质。

步骤5，再次水洗：再次清水洗涤，将碱洗烘干后的植物颗粒进行漂洗，去碱、去杂；

步骤6，真空碳化处理：步骤5水洗后的植物颗粒通过烘干机烘干真空处理保持一定含水率，即得到终产品。

所述的酸处理后的废酸、水洗后的废水、碱处理后的废碱、再次水洗后的废水进行各步骤反应提纯，提纯后的再生酸、再生碱、再生水进行循环使用，酸碱中和用反渗透回收废水进行循环使用，剩余浓缩废水进行负压蒸发浓缩。

本发明提供的这种新型烟花生物粉的连续生产系统，设置了配酸的工段和设备、废水废酸废气的处理设备，使用本发明所述的连续生产工艺，采用机械粉碎研磨、通过不同目筛分级、连续加料、连续中和、水洗、分离以及高温真空碳化，减少了工艺水的使用量，同时减少了废水的排放量，实现了植物纤维素的工业化连续生产，节省了生产成本，同时实现了废酸、废水的回收利用，降低了硫酸和硝酸的使用量，提高了废酸的利用率，减轻了劳动量，改善了劳动环境，节省了生产成本，提高了产品含碳量，燃烧性能优、不吸潮。

附图说明

图1为本发明的连续生产系统的结构示意图。

具体实施方式

实施例一，本发明提供的这种新型烟花生物粉的连续生产系统，如图1所示，包括粉碎研磨装置、酸处理单元、过滤器、碱处理单元、水洗单元一、水洗单元二、水储罐、废酸储槽和废水储槽、中和回收单元以及烘干机；所述粉碎研磨装置的出料口与所述酸处理单元的进料口连通；所述硫酸储槽与所述混酸储存罐硫酸进料口通过硫酸管连通，在所述硫酸管上装设有硫酸泵；所述硝酸储槽与所述混酸储存罐的硝酸进料口通过硝酸管连通，在所述硝酸管上装设有硝酸泵；所述其他酸储槽与所述其他酸储存罐的进料口通过管道连通，在所述管道上装设有计量泵；所述混酸储存罐的出料口与所述酸处理单元的进料口连通；所述水洗单元一的出料口与所述碱处理单元的进料口连通，所述水洗单元一的出料口与所述废水储槽连通；所述液碱储罐与所述碱处理单元的液碱入口通过液碱管连通，在所述液碱管上装设有液碱泵；所述水储罐与所述水洗单元一的进水口通过水管连通，在所述水管上装设有水泵；所述碱处理单元、水洗单元一、水洗单元二分别设置有烘干机，所述酸处理单元的出口处过滤器的酸液出口与所述废酸储槽的进料口连通；所述酸处理单元的出口处过滤器的固体出口与水洗单元一的进料口连通；所述废水储槽与所述中和单元的排水口连通；所述碱处理单元的出口处过滤器的碱液出口与所述废碱储槽的进料口连通，所述的废碱储槽的出料口与中和单元进料口连通，所述碱处理单元的出口处过滤器的固体出口与水洗单元二的进料口连通，所述水洗单元二的出料口与所述废水储槽连通，所述水储罐与所述水洗单元二的进水口通过水管连通，在所述水管上装设有水泵；所述的废酸储槽、废水储槽、废碱储槽的出料口均与中和单元进料口连通；中和混合单元与水储罐连通，通过再生废水处理系统处理后的一部分从水储罐回液口进入水储罐循环再利用，一部分水至回收槽中再利用。

所述的生产系统还包括生物颗粒加料装置，生物颗粒加料装置包括生物颗粒储罐、粉体输送泵和粉体计量器，所述生物颗粒储罐的出料口与所述粉体输送泵的进料口连通，所述粉体输送泵的出料口与所述粉体计量器的进料口连通，所述粉体计量器的出料口与所述酸处理单元的进料口连通。

所述的酸处理单元为带搅拌的搪瓷反应釜，搪瓷反应釜开设有进料口和出料口，搪瓷反应釜的出料口与过滤器的进料口连通；所述的搪瓷反应釜上还开设有所述生物颗粒进料口、混酸进料口，外壁设有加热套，外侧附带超声波，酸洗植物颗粒通过恒温超声波处理。

实施例2：一种新型烟花生物粉的连续生产工艺，使用实施例1所述的连续生产系统，其包括以下步骤：

选取植物材料，植物材料包括玉米芯、玉米秸杆、竹材、麻杆、花生壳、芦尾、甘蔗废渣等中的一种或几种混合；

通过以下步骤进行处理：1)经粉碎研磨装置将所选植物物理粉碎研磨，采用目筛进行分级，得到不同目数的植物颗粒，所述的不同目数包括60目、80目、100目、120目；

2)酸洗：配置重量百分比为30％硫酸、15％硝酸、10％盐酸、其余量为水的混合酸，粉碎研磨的植物颗粒于混合酸溶液中加热搅拌，温度控制在60～80℃，超声波处理1～2小时，沉淀，过滤，冷却，去除植物内多糖，脂肪等含量；

3)水洗：清水洗涤，30-40℃下将酸洗后的植物颗粒进行漂洗，将酸及其他一些杂质漂洗干净，过滤并烘干；

4)碱洗：80～100℃下，将水洗后的植物颗粒加入浓度为60wt％的烧碱溶液中搅拌1～2小时，将步骤3中的酸进行中和并分解脂类物质，过滤并烘干；

5)再次水洗：再次清水洗涤，将碱洗后的植物颗粒进行漂洗，去碱、去杂；

6)真空碳化处理：烘干后进入真空处理含水率保持在一定范围，即得到最终产品。

本发明实施例二生产的产品作为烟花鞭爆用药剂经国家烟花爆竹产品质量监督检验中心和农业部烟花爆竹质量监督检验测试中心进行检测，检测结果均符合国家标准要求，且含碳率在8％-12.6％之间。

Claims (5)

1.一种烟花生物粉的连续生产系统，该连续生产系统由工业程序控制器控制，包括：物理处理部分和化学处理部分，整个系统还包括回收循环系统、废气处理系统、热处理系统；物理处理部分包括粉碎研磨装置，化学处理部分包括依次连接的酸洗单元、一级水洗单元、碱洗单元、二级水洗单元；所述粉碎研磨装置的出料口与所述酸洗单元的进料口连通；所述酸洗单元包括硫酸储槽、硝酸储槽、盐酸储槽、混酸储罐、反应釜、过滤器、废酸储罐，硫酸储槽、硝酸储槽、盐酸储槽分别与混酸储罐通过管道连接，混酸储罐与反应釜同样通过管道连接，反应釜与过滤器连接，过滤后的废酸液进入废酸储罐，植物颗粒进入一级水洗单元，所述的管道上装设有计量泵；所述一级水洗单元包括水储罐、一级清水洗涤灌、一级废水储罐，过滤器的出口与洗涤灌连接，一级清水洗涤灌与水储罐连通，经水洗后的植物颗粒进入碱洗单元，废水进入一级废水储罐；所述碱洗单元包括依次连通的液碱储罐、碱洗洗涤灌、废碱储罐，液碱储罐与碱洗洗涤灌连通，碱洗洗涤灌与清水洗涤灌连接，进入碱洗洗涤灌的植物颗粒经碱洗后进入二级水洗单元，废碱液进入废碱储罐；所述二级水洗单元包括二级清水洗涤灌、二级废水储罐，二级清水洗涤灌与水储罐连通，经水洗后的植物颗粒进入热处理系统，经热处理系统烘干后得到产品，废水进入二级废水储罐；所述回收循环系统包括依次连接的中和槽、再生废水处理系统、回收槽，中和槽分别与废酸储罐、一级废水储罐、废碱储罐、二级废水储罐连接，经混合后的酸碱废液经再生废水处理系统处理后一部分进入水储罐回收利用，所述的水储罐开设有回液口，一部分进入回收槽回收利用，回收槽分别与混酸储罐、液碱储罐连接；所述的热处理系统包括分别设置在一级水洗单元、碱洗单元、二级水洗单元的物料烘干机。

2.根据权利要求1所述的烟花生物粉的连续生产系统，其特征在于，所述生产系统还包括生物颗粒加料装置，生物颗粒加料装置包括生物颗粒储罐、粉体输送泵和粉体计量器，所述生物颗粒储罐的出料口与所述粉体输送泵的进料口连通，所述粉体输送泵的出料口与所述粉体计量器的进料口连通，所述粉体计量器的出料口与所述反应釜的进料口连通。

3.根据权利要求2所述的烟花生物粉的连续生产系统，其特征在于，所述反应釜为搪瓷反应釜，反应釜内部设有搅拌器，外壁设有加热套，外侧附带超声波，酸洗植物颗粒通过恒温超声波处理，更有效去除果胶杂质。

4.根据权利要求1-3任一所述的烟花生物粉的连续生产系统，其特征在于，烟花生物粉的连续生产系统采取如下的生产工艺进行烟花生物粉的连续生产，以植物为原料，包括如下步骤：粉碎；混酸硝化；碱去糖杂质；水洗，加入安定剂，烘干成形；所述的植物包括玉米芯、玉米秸杆、竹材、麻杆、花生壳、芦尾、甘蔗废渣的一种或几种混合。

5.根据权利要求4所述的烟花生物粉的连续生产系统，其特征在于，所述的步骤具体为：

步骤1)，经粉碎研磨装置将所选植物物理粉碎研磨，采用目筛进行分级，得到不同目数的植物颗粒，所述的不同目数包括60目、80目、100目、120目；

步骤2)将硫酸、硝酸、盐酸混合，加入经粉碎研磨的植物颗粒于混合酸溶液中加热搅拌均匀，温度控制在60～80℃，超声波处理1～2小时，沉淀，过滤，冷却，去除植物内多糖，脂肪含量，混合酸中含有以下重量百分比的成分：硫酸25-30％、硝酸10-15％、盐酸10-15％，其余量为水；

步骤3)，一级水洗：清水洗涤，30-40℃下将酸处理后的植物颗粒进行漂洗，去酸去杂并烘干；

步骤4)，碱洗：80～100℃下，将水洗后的植物颗粒加入浓度为60wt％的烧碱溶液中搅拌1～2小时；

步骤5)，再次水洗：再次清水洗涤，将碱洗后的植物颗粒进行漂洗，去碱、去杂；

步骤6)，真空炉碳化处理：步骤5再次水洗后的植物颗粒通过烘干真空处理含水率保持在一定范围，即得到终产品；

所述的酸处理后的废酸、水洗后的废水、碱处理后的废碱、再次水洗后的废水进行各步骤反应提纯，提纯后的再生酸、再生碱、再生水进行循环使用，酸碱中和用反渗透回收废水进行循环使用，剩余浓缩废水进行负压蒸发浓缩。

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