СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОЙ АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ Российский патент 1994 года по МПК C05C1/02 

Изобретение относится к области химической технологии и касается способа получения пористой аммиачной селитры, используемой преимущественно для изготовления промышленных взрывчатых веществ типа игданита, а также в сельском хозяйстве.

Известен способ получения пористой аммиачной селитры, основанный на добавлении к аммиачной селитре различных порообразующих добавок, например в качестве порообразующей добавки применяют четыреххлористый углерод.

Наиболее близким техническим решением является способ получения пористой аммиачной селитры, включающий смешение гранулированной аммиачной селитры с формальдегидной смолой и высушивание смеси при 70^оС в течение 8 ч. Недостатком указанного способа получения пористой аммиачной селитры является низкая впитывающая способность аммиачной селитры, которая объясняется тем, что используемый порообразователь, после его высушивания, образует на поверхности пористой гранулы аммиачной селитры пленку, обладающую низкой смачивающей способностью, особенно, по отношению к углеводородным соединениям.

С целью получения пористой аммиачной селитры с повышенной впитывающей способностью в известном способе получения пористой аммиачной селитры, заключающемся в температурной обработке гранулированной аммиачной селитры порообразующим агентом, согласно изобретению температурную обработку осуществляют в области криогенных температур, а в качестве порообразующего агента используют жидкий или газообразный азот, который одновременно служит теплоносителем, а также тем, что порообразование в гранулах аммиачной селитры осуществляют в "кипящем слое", который образуют при прохождении потока газообразного азота через гранулированную аммиачную селитру, причем получают газообразный азот от воздействия температур выше -196^оС на жидкий азот.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что температурное воздействие осуществляют в области криогенных температур, а в качестве порообразующего агента используют жидкий или газообразный азот, который одновременно служит теплоносителем, а также тем, что порообразование в гранулах аммиачной селитры осуществляют в "кипящем слое", который образуют при прохождении потока газообразного азота через гранулированную аммиачную селитру, причем получают газообразный азот от воздействия температур выше -196^оС на жидкий азот. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".

Известно, что широко освоен многотоннажный выпуск аммиачной селитры марок А и Б как для сельского хозяйства, так и для производства промышленных взрывчатых веществ. Гранулированная аммиачная селитра марки А предназначена для производства в основном заводских гранулированных взрывчатых веществ, а аммиачная селитра марки Б используется, главным образом, при приготовлении простейших взрывчатых веществ, нередко, на месте их применения. Гранулы аммиачной селитры марок А и Б малопористы, плохо поглощают и удерживают жидкие компоненты, вводимые в состав взрывчатых веществ. Пористость гранул аммиачной селитры марок А и Б составляет 6-9%, а впитывающая способность при влажности аммиачной селитры 0,26% составляет лишь 1,5% для дизельного топлива, 2% - для глицерина, скипидара и поликсилоксановой жидкости, а также 2,5% - для автола, причем допустимая влажность по ГОСТу 2 - 85 для гранулированной аммиачной селитры при ее производстве составляет 0,3%.

Температурное воздействие на гранулы аммиачной селитры в области криогенных температур исключает использование энергетического воздействия от внешнего источника, чем резко повышает уровень безопасности при технологическом манипулировании с химическим реагентом, позволяет комплексно подавить отрицательное воздействие таких факторов, как влажность и взрыво- и пожароопасность от технологических примесей, заносимых в процессе транспортировки, растаривания, многократного перемещения по технологической цепочке. Использование в качестве теплоносителя и порообразующего агента жидкого азота позволяет одновременно использовать его энергетический потенциал и способность интенсивно испаряться при воздействии температур выше -196^оС. При этом возможен ряд вариантов технического решения этого воздействия: непосредственно на гранулы аммиачной селитры или газообразным азотом через модель "кипящего слоя" или жидким азотом, или опосредствованно через определенную преграду, обладающую высокой теплопроводностью, причем известно, что теплопроводность аммиачной селитры с уменьшением температуры увеличивается. Так, при 100^оС она составляет 4055 10 Вт/м ˙к, а при 0^оС она увеличилась до 4220 10 Вт/м˙ к, I 4 I что косвенно подтверждает экономическую эффективность заявленной криогенной температурной области приготовления пористой селитры.

Обладание двумя важнейшими свойствами, каждый из которых в отдельности позволяет по известным техническим решениям получить пористую аммиачную селитру, создает потенциальную возможность при использовании жидкого азота максимально упростить технологию получения пористой аммиачной селитры, использовав при этом простейшее технологическое оборудование, минимум технологических операций, получая значительную экономическую эффективность при минимальных капитальных затратах.

Вышеизложенное позволяет сделать вывод, что именно заявленные, согласно способу, температурные воздействия, осуществляемые в области криогенных температур с помощью жидкого или газообразного азота, используемого в качестве порообразователя, который одновременно служит теплоносителем, создают возможность для обеспечения достижения цели изобретения. Это позволяет сделать вывод, что заявляемое изобретение связано единым изобретательским замыслом. При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия".

Предлагаемый способ получения пористой аммиачной селитры реализован следующим образом.

П р и м е р 1. Изготовление пористой аммиачной селитры ведут в теплоизолированной емкости. В рабочий объем емкости подают 500 мл жидкого азота, затем загружают 5 кг гранулированной аммиачной селитры марки Б (ГОСТа 2-85) с температурой гранул соответствующей температуре окружающей среды. При контакте гранул с жидким азотом происходит резкое понижение температуры последних в течение нескольких секунд до криогенных температур. Затем производят измерение температуры в обработанной жидким азотом аммиачной селитре, ее фиксирование на диаграммной ленте с помощью приборов автоматического контроля, потом слив неиспарившегося жидкого азота в резервуар оборотного цикла для повторного использования. После осуществления этой операции производят перемещение массы аммиачной селитры из рабочей зоны емкости, которая оборудована теплоизолирующей рубашкой в накопительный бункер, который обладает высокой герметичностью, клапанами для сброса испаряющегося жидкого азота и высокой теплопроводностью, где проводят процесс естественного "отепления" гранул аммиачной селитры до температуры окружающей среды без доступа воздуха в течение 1-2 ч. Также предлагаемый способ получения пористой аммиачной селитры может быть реализован следующим образом.

П р и м е р 2. Изготовление пористой аммиачной селитры также ведут в теплоизолированной емкости, куда вначале загружают гранулированную аммиачную селитру, а затем в нижнюю часть емкости подают жидкий азот, испарение которого провоцируют воздействием на него температур выше -196^оС. Образовавшийся поток газообразного азота направляют на гранулы аммиачной селитры и формируют "кипящий слой", в котором происходит теплообмен между низкотемпературным газообразным азотом и гранулированной аммиачной селитрой, температура которой равна температуре окружающей среды до охлаждения последней до минусовых температур. После завершения процесса обработки в "кипящем слое" аммиачная селитра с повышенной в результате обработки пористостью выгружается из емкости в герметичный накопительный бункер для последней операции - естественного "отепления" без доступа воздуха.

Для экспериментальной проверки заявляемого способа получения пористой аммиачной селитры были проведены лабораторные исследования впитывающей способности полученной пористой аммиачной селитры и ее сравнение с исходной и пористой заводского изготовления. Исследования показали, что впитывающая способность аммиачной селитры после криогенной обработки, при режиме испытания: 1 ч пропитки дизельным топливом, 1 ч стекания избытка дизельного топлива с последующим отсосом его на фильтре, составила 12%, а исходная только лишь 6%, пористая заводского изготовления - 10%.

Из результатов испытаний следует, что впитывающая способность гранул аммиачной селитры, обработанных по заявленному способу ,повышается в 2 раза по сравнению с исходной аммиачной селитрой марок А и Б и превышает впитывающую способность пористой аммиачной селитры заводского производства на 2% . При этом также следует отметить, что изучение поверхностного слоя гранул аммиачной селитры методом фотографирования при 40-кратном увеличении показал, что исходная аммиачная селитра не имеет открытых пор на своей поверхности, у обработанной криогенными температурами она имеет мелкопористую структуру, а у пористой аммиачной селитры заводского изготовления поверхностный слой насыщен крупными порами.

Использование данного изобретения позволит снизить капитальные затраты на получение пористой аммиачной селитры, обладающей высокой впитывающей способностью, сократить энергетические затраты на ее производство и технологическое время производственного цикла ее получения.

Использование: в области химической технологии и может быть использовано при производстве простейших взрывчатых веществ и в сельском хозяйстве. Сущность: температурную обработку осуществляют в области криогенных температур, а в качестве порообразующего агента используют жидкий или газообразный азот, который одновременно служит теплоносителем. Причем одним из вариантов модели порообразования является "кипящий слой", который образуют при прохождении потока газообразного азота через гранулированную аммиачную селитру, причем получают газообразный азот от воздействия температур выше - 196°С на жидкий азот. 1 з.п.ф-лы, 3 табл.

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОЙ АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ путем температурной обработки гранул порообразующим агентом, отличающийся тем, что, с целью повышения впитывающей способности аммиачной селитры, обработку ведут в области криогенных температур, а в качестве порообразующего агента используют жидкий или газообразный азот. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку газообразным азотом осуществляют в кипящем слое при температуре выше -196^oС.