ту реакционной напряженности" сделали Л.А. Смир нов и Ю.П. Попов [12].
В идеале эти требования сводятся к следующему: обеспечение максимальной производительности при
минимальной единовременной загрузке взрывоопас ным материалом;
малые габариты; легкость сборки и разборки оборудования (жела
тельно дистанционно при управлении с пульта); работа в автоматическом режиме без присутствия
человека как отдельных аппаратов, так и автоматичес ких линий;
наличие системы автоматической взрывоили пожарозащиты;
наличие управляющих программ автоматической оптимизации процесса.
Большинство этих требований в той или иной мере в промышленности реализовано, но дальнейшее со вершенствование продолжается на основе новых тех нических возможностей.
Возрастающие требования к оборудованию во взры воопасных производствах можно проиллюстрировать на ряде конкретных примеров. Например: исключение загораний в аппаратах при предусмотренных механи ческих воздействиях на нитроглицерин, пороховую массу и порох как пироксилиновый, баллиститный, так и СТТ.
Снижение риска такого воздействия достигается как конструкцией самого аппарата (исключающего недо пустимые ударные нагрузки и трения), так и дополни тельными требованиями, снижающими такой риск.
На ранней стадии промышленного использования смесителей СНД имели место случаи загораний и взрывов из-за попадания в них металлических посто ронних предметов. Для исключения трения в смесите-
ле металл — масса — металл, внутреннюю часть кор пуса смесителя и шнек стали покрывать фторопласто вым тефлоновым покрытием, что существенно повыси ло безопасность на этом участке.
В 60-е годы в производстве нитроглицериновых порохов были внедрены устройства, выбрасывающие из по тока движущейся пороховой "крошки" и "таблетки" все случайно попавшие металлические частицы как из черного, так и из цветного металла. Указанное устрой ство, разработанное сотрудниками Новочеркасского политехнического института, сыграло исключительную роль в снижении аварийности сначала в производстве баллиститных порохов, а затем в производстве пирок силиновых и смесевых порохов.
С конца 60-х годов обязательным требованием при из готовлении оборудования для производства нитрогли церина, пороховой массы, смесевых твердых топлив стала проверка сварных швов на их сплошность; в них не должно быть каверн, щелей и трещин, в которых взрывоопасное вещество могло бы подвергаться меха ническому воздействию (защемление, трение). Кроме того, в таких полостях могла бы оставаться часть про дукта, неудаляемая при периодических его промывках. В дальнейшем требования по дефектоскопии оборудо вания были распространены не только на сварные швы, но и на узлы, работающие в напряженном режи ме, поломка которых из-за дефектов в металле могла бы привести к аварии.
Дефектоскопии подвергаются отдельные узлы при водов, узлы кантователей и т.д.
В производствах баллиститных и смесевых Дорохов для передачи с одной фазы на другую полуфабрикатов окислителей и ВВ иногда используется вакуумный или пневматический транспорт. Для исключения передачи взрывной волны по трубопроводу применяются пре рыватели детонации. В зависимости от типа аппарата и протяженности пневмотранспорта используют раз личные конструкции прерывателей детонации.
Прерыватели представляют собой легко разрушаю щуюся вставку в трубопроводный транспорт, которая может быть выполнена в виде петли, угольника, трубы в трубе и т.п. Вставки могут быть изготовлены из стек ла, керамики и пластмассы.
Для предотвращения опасного нарастания давления в аппарате в случае загорания, корпуса аппаратов вы полняются с вышибными поверхностями, которые в отдельных случаях достигают до 40 % площади наруж ной поверхности аппаратов. Подобное решение широ ко используется в производстве пироксилиновых До рохов на операциях провялки и сушки. В аппаратах типа АУР вышибные поверхности представляют собой окна, закрываемые медными сетками, с размером яче ек меньше размера пороховых зерен; окна крепятся к цилиндрической части корпуса легко срезаемыми медными штифтами.
Для перевозки и предварительного перемешивания ряда окислителей и взрывчатых материалов в произ водстве СТТ используются специальные контейнеры типа УК-1 (разработка ЦНКБ). В этих контейнерах вышибные поверхности выполняются либо прямо угольными, либо круглыми. Общая поверхность вышибных устройств составляет около 21 % от поверхнос ти контейнера.
ДИНАМИЧЕСКИ ОСЛАБЛЕННЫЕ ВТУЛКИ ПРЕССОВ
ВПРОИЗВОДСТВЕ БАЛЛИСТИТНЫХ ПОРОХОВ
В60-е годы И.Я. Петровский на основе глубокого изу чения "переходных процессов" (переход горения баллиститных порохов в детонацию) предложил конструк торам оборудования ряд технологических приемов и рекомендаций, которые полностью исключили в ос новных аппаратах (пресса) переход горения в детона цию (рис. 24).
Рис. 24. Динамически облегченная втулка
Одним из таких конструкторских решений было применение динамически ослабленной втулки, выпол ненной из бронзы с сопротивлением разрушению око ло 460 МПа с многочисленными продольными пазами.
При нарастании давления перемычки в пазах сре зались прекращая дальнейший рост давления.
АППАРАТЫ И ПРОЦЕССЫ С ВЫСОКИМ КОЭФФИЦИЕНТОМ РЕАКЦИОННОЙ НАПРЯЖЕННОСТИ
Л.А. Смирнов для этой характеристики коэффициента реакционной напряженности использует выражение
С = Q/G, |
|
где Q — часовая производительность аппарата; |
G - |
загрузка аппарата взрывоопасным веществом. |
на |
Создание аппаратов с параметрами высокой |
пряженности процесса необходимо в первую очередь для существенного сокращения загрузок аппаратов взрывоопасной продукции без снижения производи тельности.
Характерным примером является перевод процес сов нитрации нитроглицерина на инжекторный метод, когда контакт реагентов (рабочая кислотная смесь и
глицерин) осуществляется за |
очень короткое время |
(0,5—1 с) и в очень маленьком |
по объему устройстве |
(инжекторе).
Последующее выделение нитроглицерина из отрабо танной кислоты в центрифуге по сравнению с дейст вовавшими до этого сепараторами также резко снижа ет загрузку процесса нитроглицерином. Малая инер ционность процесса позволяет обходиться без созда ния промежуточных запасов НГЦ и сразу подавать его на фазу приготовления пороховой массы.
В отличие от прежних непрерывных методов произ водства загрузка зданий нитроглицерином сократилась
в10 раз (5 кг вместо 50 —60 кг), что позволило полно стью исключить разрушительные аварии в этом про изводстве.
Там, где контакт реагентов невозможно реализовать
винжекторе, эффективным средством являются высо кие параметры перемешивания (высокий критерий Рейнольдса) и эффективный отвод выделяющегося при реакции тепла.
Такой подход позволяет в ряде процессов этерифи кации использовать реакторы очень малого реакцион ного объема и высокой производительности [15].
Впроизводстве коллоксилинов и пироксилинов опре деленную сложность создают процессы улова отходя щих газов с участков нитрации и переработки кислот.
Улов окислов азота (N02, N20 3) и тумана азотной кислоты осуществлялся в традиционных абсорберах, заполненных керамическими насадками. Абсорберы,
будучи крупными сооружениями, должной эффектив ности, тем не менее, не обеспечивали.
Внедрение в промышленность вихревых абсорберов конструкции профессора А.Ф. Махоткина (КХТУ) поз волило в абсорберах меньших объемов повысить эф фективность улова тумана HN03 и окислов азота.
Революционным явилось внедрение конструкции вихревого концентратора (автор А.Ф. Махоткин) на участке регенерации отработанных кислот.
Эта фаза производства традиционно являлась наи более неблагополучной в санитарном отношении, так как выбрасывалось большое количество тумана серной кислоты и оксидов серы (S02 и S03). Существующий технологический процесс, несмотря на исключитель ную громоздкость и дороговизну (электрофильтры), характеризовался невысокой эффективностью, так как 10 % от подаваемой на регенерацию серной кислоты после электрофильтров улетало в воздух, создавая опасную загрязненность непосредственно на данном производственном участке и на прилегающей терри тории. Внедрение вихревых концентраторов позволило в десятки раз сократить массу и габариты оборудова ния и резко поднять эффективность улова оксидов и тумана серной кислоты [2].
КОМПЛЕКСНОЕ РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ В ПРОИЗВОДСТВЕ НИТРОГЛИЦЕРИНОВЫХ АРТИЛЛЕРИЙСКИХ ПОРОХОВ
В 1965 —1969 гг. под руководством автора на Бийском химическом комбинате была выполнена комплексная работа по существенному повышению безопасности производства и его экономической эффективности. Исследовательская часть работы по повышению одно родности порохов и ликвидации операций ручной мешки выполнена лично автором [13]. Конструктор-
ские работы по созданию автомата резки пороховых трубок и линии вязки Пучков выполнены под руковод ством В.М. Дадочкина и А.Н. Казанцева в СКТБ БХК.
Об этой работе следует сказать подробнее, так как это пример комплексной работы, где результат полу чен за счет комбинации химических исследований с конструкторскими решениями. Кратко о трех состав ляющих этой работы.
БАЛЛИСТИЧЕСКАЯ ОДНОРОДНОСТЬ
Критерием баллистической однородности является по казатель rv — вероятное рассеивание присущее кон кретной партии пороха, испытываемой на образцовых снарядах и других образцовых элементах выстрела. Предстояло выяснить какими показателями технологи ческого процесса в большей степени определяется технологическая однородность. Необходимо было ре шить расчетные задачи по функциональной зависимо сти rv от факторов конкретного технологического про цесса в крупном промышленном производстве.
Выяснение наибольшего влияния отдельных факто ров во всем технологическом потоке от нитроклетчатки до зарядов стало возможным благодаря решению на ЭВМ уравнений регрессии. В общем виде уравнение выглядит так:
rv=/(N; Мх\ М2; М3; М4; л; Wi; W2; W3; Г,; Г2),
где N — содержание азота в коллоксилине; Мх — объ ем частной партии коллоксилина; М2 — объем общей партии коллоксилина; М3 — объем частной партии по роховой смеси; М4 — объем общей партии пороховой смеси; п — число фильер в матрице прессинструмента; Wi — влажность полуфабриката после отжима; W2 — влажность таблетки после вальцевания; W3 - влажность таблетки после сушилки; Г, — температура вальцевания; Г2 — температура парессования.
В действительности уравнения содержали большее число параметров технологического процесса, которые