Способ предварительной сушки сферического пороха
Владельцы патента RU 2497792:
Федеральное казенное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт химических продуктов" (ФКП "ГосНИИХП") (RU)
Изобретение относится к области получения сферических порохов для стрелкового оружия. Способ сушки сферического пороха, включающий подачу сферического пороха с графитом в пневмотранспортную линию, а после чего через циклон-осадитель на сушку, при котором порох с графитом при температуре от 50 до 100°C подают через пневмотранспортную линию в аппарат предварительной сушки, представляющий собой трубу, выполненную из двух ступеней. В первую ступень подают из пневмотранспортной линии сферический порох и дополнительно в вихревом потоке нагретый воздух до температуры 95-105°C, во вторую ступень подают в вихревом потоке нагретый воздух до температуры 95-105°C. Высушенный сферический порох с влажностью от 8 до 10 мас.% подают на окончательную сушку. Изобретение обеспечивает полное удаление поверхностной влаги, снижение влажности пороха с 18-22 мас.% до 8-10 мас.% и сокращение общего цикла сушки. 1 ил., 1 табл., 5 пр.
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.
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 м3/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 м3/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.
Производительность аппарата предварительной сушки составляет 250…300 кг/час. Расход горячего воздуха для первой ступени 4000 м3/час, для второй ступени 1000 м3/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.
Уменьшение расхода горячего воздуха в первой ступени менее 4000 м3/час приведет к уменьшению внутреннего диаметра аппарата, а увеличение расхода воздуха более 4000 м3/час приведет к увеличению диаметра аппарата.
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 м3/час связано с уменьшением внутреннего диаметра аппарата предварительной сушки, а увеличение расхода горячего воздуха более 1000 м3/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, м3/час | 4000 | 4000 | 4000 | 4000 | 4000 |
Расход воздуха во второй ступени, м3/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.
Способ предварительной сушки сферического пороха, включающий подачу сферического пороха с графитом в пневмотранспортную линию, а затем через циклон-осадитель на сушку, отличающийся тем, что 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 м, выполненную из 2 ступеней, где в первую ступень подают из пневмотранспортной линии 250-300 кг/ч сферического пороха и дополнительно в вихревом потоке нагретый воздух до температуры 95-105°C, с расходом 4000 м3/ч, с напором 50-100 мм вод. ст. и скоростью движения потока воздуха от 9 до 11 м/с, во вторую ступень дополнительно подают в вихревом потоке нагретый воздух до температуры 95-105°C с расходом 1000 м3/ч, высушенный сферический порох с влажностью от 8 до 10 мас.% подают на окончательную сушку.