RU2093501C1 - Технологическая линия утилизации устаревшего пороха - Google Patents

Abstract

Использование: область технологии нитроцеллюлозы и материалы на ее основе. Сущность изобретения: технологическая линия включает узел измельчения пороховых элементов, аппарат мокрой сортировки, реактор для экстракции и денитрации или нитрации пороговой крошки, деполимеризатор, реактор для стабилизации продукта и центрифугу для спиртового обезвоживания продукта или реактор для пластификации и сушки продукта. На технологической линии возможно получать из устаревшего как пироксилинового, так и баллиститного пороха нитроцеллюлозный продукт для материалов гражданского назначения или пороха, свободного от нестабильных примесей. 2 ил.

Description

Изобретение относится к области технологии нитроцеллюлозы (НЦ) и материалов на ее основе, конкретно представляет собой технологическую линию утилизации устаревшего пироксилинового или баллиститного пороха, то есть пороха с истекающим сроком годности.

Пироксилиновый порох представляет собой твердый раствор НЦ и стабилизатора, в качестве которого обычно используют дифениламин, кроме того, в состав пороха входят минеральные соли и могут входить флегматизаторы (камфара).

Баллиститный порох представляет собой твердый раствор НЦ, нитрата спирта (чаще всего нитроглицерина) и стабилизатора (диалкилдифенилмочевины), кроме того, в состав пороха могут входить пластифицирующие добавки (диалкилфталат, динитротолуол).

В процессе хранения пороха происходит медленная деструкция нитроцеллюлозы и нитратов спиртов, сопровождающаяся выделением продуктов восстановления азота нитроэфирных групп в основном диоксида азота и азотистой кислоты, которые химически связываются стабилизаторами. По мере того, как большая часть стабилизатора расходуется на связывание продуктов деструкции, порох утрачивает баллистическую стабильность и химическую стойкость.

Уничтожение устаревших порохов сжиганием экономически нецелесообразно.

Более выгодной является переработка устаревших пироксилиновых порохов в так называемые "переделочные пороха" или частичное добавление их в пороха, изготавливаемые из свежего пироксилина.

В качестве прототипа предполагаемого изобретения выбрана технологическая линия утилизации устаревшего пироксилинового пороха (фиг.1), включающая последовательно установленные узел измельчения пороховых элементов (1), состоящий из вальцов (2) и мельницы ДМК (3), аппарат мокрой сортировки (4), устройство (5) для отделения пороховой крошки от избытка воды и центрифугу (6) для спиртового обезвоживания крошки (В.И. Гиндич. Технология пироксилиновых порохов. т. 2, Казань, 1995 г. с. 329-343). Линия прототип работает следующим образом: пороховые элементы замачивают в воде в баке (7), откуда элементы последовательно проходят через орошаемые водой вальцы (2) и мельницу ДМК (3). Из мельницы (3) пороховая крошка в виде водной суспензии поступает в аппарат мокрой сортировки (4). Из аппарата (4) водная суспензия пороховой крошки размером не более 0.63 мм поступает в устройство (5), включающее распределительную гребенку (8) и равентучные мешки (9). Отфильтрованная крошка скапливается в мешках, а вода поступает в сборник (10) оборотной воды. Далее пороховая крошка с водной влажностью 25-35% поступает в центрифугу (6) для обезвоживания спиртом. Обезвоженная пороховая крошка с водной влажностью не более 6% и спирто-водной влажностью не более 28-32% направляется на приготовление пороховой массы.

Процесс утилизации пороха в прототипе сводится к измельчению пороха в водной среде и вытеснению воды из пороховой крошки спиртом. При этом в пороховой крошке сохраняется большая часть нестабильных продуктов превращений стабилизаторов и НИ, скапливающихся в порохе в процессе хранения, таких как нитропроизводные дифениламина, карбоновые кислоты.

Наличие этих примесей снижает химическую стойкость и калорийность переделочных порохов. Таким образом, получение с помощью прототипа высококачественных порохов с длительным сроком хранения не представляется возможным.

Линия прототип не позволяет перерабатывать устаревший порох в нитроцеллюлозный продукт для материалов гражданского назначения: лаков, красок, пластических масс.

Цель предполагаемого изобретения получение нитроцеллюлозного продукта для материалов гражданского назначения или пороха, очищенного от нестабильных примесей, скапливающихся в порохе в процессе хранения, из устаревшего как пироксилинового, так и баллиститного порохов.

Поставленная цель достигается тем, что в технологической линии переработки устаревшего пороха, включающей последовательно установленные узел измельчения пороховых элементов, аппарат мокрой сортировки, устройство для отделения пороховой крошки от избытка воды и центрифугу для спиртового обезвоживания, в узел измельчения взамен вальцов включена дисковая дробилка, устройство для отделения пороховой крошки от избытка воды выполнено в виде реактора с ложным дном и мешалками, снабженного патрубками для ввода суспензии крошки, экстрагента, воды, нитрующего или денитрующего агента и вывода воды, экстрагента, паров экстрагента, отработанного нитрующего или денитрующего агента и продукта, а после устройства для отделения пороховой крошки от воды последовательно установлены деполимеризатор, реактор для стабилизации продукта и центрифуга для спиртового обезвоживания продукта или реактор с ложным дном и мешалками, снабженный патрубками для подачи суспензии продукта, пластификатора и газа-теплоносителя и вывода воды, газа-теплоносителя и пластифицированного продукта.

Предлагаемая линия (фиг.2) включает в себя последовательно установленные узел измельчения пороховых элементов (1), состоящий из дисковой дробилки (2) и мельницы ДМК (3), аппарат мокрой сортировки (4), реактор (5) с ложным дном и мешалками, снабженный патрубками для ввода суспензии крошки, экстрагента, воды, нитрующего или денитрующего агента и вывода воды, экстракта, паров экстрагента, отработанного нитрующего или денитрующего агента и продукта, деполимеризатор (6), реактор (7) для стабилизации продукта и центрифугу (8) для спиртового обезвоживания продукта или реактор (9) с ложным дном и мешалками, снабженный патрубками для подачи суспензии продукта, пластификатора и газа-теплоносителя и вывода воды, газа-теплоносителя и пластифицированного продукта.

Процесс утилизации устаревшего пироксилинового или баллиститного пороха посредством предлагаемой технологической линии осуществляется следующим образом: пороховые элементы в водной среде дробятся в дисковой дробилке (2) и далее в мельнице ДМК (3). Из мельницы (3) пороховая крошка в виде водной суспензии поступает в аппарат мокрой сортировки (4), откуда водная суспензия пороховой крошки размером не более 0.63 мм поступает в реактор (5). Пороховая крошка задерживается на ложном дне реактора (5), а вода стекает в сборник (10) оборотной воды. Далее в реактор (5) с пороховой крошкой, отделенной от избытка воды, заливается экстрагент (например, метилендихлорид), извлекающий из пороха низкомолекулярные добавки (стабилизатор и продукты его превращений, нитрат спирта, флегматизаторы и пластификаторы), но не затрагивающий нитроцеллюлозную основу пороха. Экстракт выводится из реактора через ложное дно. Для более полного извлечения низкомолекулярных компонентов пороха операция экстракции повторяется несколько раз, а смесь крошка экстрагент перемешивается мешалками. Экстракция позволяет уменьшить суммарное содержание низкомолекулярных органических компонентов пороха в крошке нитроцеллюлозного продукта до величины 0.5% и ниже. Далее крошка нитроцеллюлозного продукта, отделенная от избытка экстрагента, в реакторе (5) заливается водой; полученная смесь крошка-экстрагент-вода нагревается (острым паром или через паровую рубашку); при этом летучий экстрагент отгоняется.

В случае утилизации пироксилинового пороха нитроцеллюлозная крошка, полученная в реакторе (5) после экстракции, характеризуется содержанием азота в пределах 204-208 мл NO/г. условной вязкостью раствора 4-8^oЭ и может быть утилизирована несколькими путями.

Во-первых, влажная нитроцеллюлозная крошка может быть использована для производства пироксилинового пороха путем спиртового обезвоживания в центрифуге (8).

Во-вторых, нитроцеллюлозная крошка в реакторе (5) может быть обработана нитрующим агентом (смесью азотная кислота-серная кислота-вода или концентрированной азотной кислотой) с последующей стабилизацией в реакторе (7), спиртовым обезвоживанием в центрифуге (8) и получением высокоазотного нитроцеллюлозного продукта аналога высокоазотного пироксилина, который также используют для производства пироксилинового пороха. В обоих случаях получаемый порох характеризуется более высокой стабильностью и калорийностью по сравнению с прототипом.

В-третьих, нитроцеллюлозная крошка в реакторе (5) может быть обработана денитрующим агентом (смесью азотная кислота серная кислота вода или разбавленной азотной кислотой) с последующей частичной деполимеризацией в деполимеризаторе (6), стабилизацией в реакторе (7), спиртовым обезвоживанием в центрифуге (8) и получением аналога лакового коллоксилина, который используется в качестве продукта для материалов гражданского назначения.

В случае утилизации баллиститного пороха нитроцеллюлозная крошка, полученная в реакторе (5) после экстракции, характеризуется содержанием азота в пределах 189-194.5 мл NO/г и условной вязкостью раствора 1.5-2.2^oЭ, то есть является аналогом вязкого лакового коллоксилина, и также может быть утилизирована несколькими путями.

Во-первых, нитроцеллюлозная крошка после спиртового обезвоживания в центрифуге (8) может быть использована в качестве аналога вязкого лакового коллоксилина.

Во-вторых, при получении аналога низковязкого лакового коллоксилина, нитроцеллюлозная крошка может быть подвергнута частичной деполимеризации в деполимеризаторе (6) с последующей стабилизацией в реакторе (7) и спиртовым обезвоживанием в центрифуге (8).

В-третьих, нитроцеллюлозная крошка в реакторе (5) может быть обработана нитрующим агентом с последующей стабилизацией в реакторе (7), спиртовым обезвоживанием в центрифуге (8) и получением аналога высокоазотного пироксилина.

Кроме того, при получении аналога лакового коллоксилина, влажный нитроцеллюлозный продукт может быть обработан пластификатором (например, дибутилфталатом) в реакторе (9) с последующей сушкой потоком газа-теплоносителя и получением пластифицированного продукта, который, подобно лаковому коллоксилину, обезвоженному спиртом, используют для получения материалов гражданского назначения.

Необходимость замены вальцов дисковой дробилкой в предлагаемой линии по сравнению с прототипом обусловлена низкой эффективностью вальцов при дроблении пластичных баллиститных порохов.

В качестве деполимеризатора в предлагаемой технологической линии может быть использован автоклав периодического или непрерывного действия, а в качестве реактора для стабилизации продукта емкость с мешалкой для перемешивания суспензии продукта.

Claims (1)

1. Технологическая линия утилизации устаревшего пороха, включающая последовательно установленные узел измельчения пороховых элементов, аппарат мокрой сортировки, устройство для отделения пороховой крошки от избытка воды и центрифугу для спиртового обезвоживания крошки, отличающаяся тем, что узел измельчения снабжен дисковой дробилкой, устройство для отделения пороховой крошки от избытка воды выполнено в виде реактора с ложным дном и мешалками, снабженного патрубками для ввода суспензии крошки, экстрагента, воды, нитрующего или денитрующего агента и вывода воды, экстракта, паров экстрагента, отработанного нитрующего или денитрующего агента и продукта, а за устройством для отделения пороховой крошки от избытка воды последовательно установлены деполимеризатор, реактор для стабилизации продукта и центрифуга для спиртового обезвоживания продукта или реактор с ложным дном и мешалками, снабженный патрубками для подачи суспензии продукта, пластификатора и газа-теплоносителя и вывода воды, газа-теплоносителя и пластифицированного продукта.

Images