改进的颗粒干燥方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN93105347.1

申请日:

1993.05.05

公开号:

CN1078714A

公开日:

1993.11.24

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

专利权有效期届满IPC(主分类):C06B 45/00申请日:19930505授权公告日:20001101期满终止日期:20130505|||著录事项变更变更项目:共同专利权人变更前:帝国化学工业(加拿大)有限公司变更后:奥瑞卡炸药技术私人有限公司|||授权||||||公开

IPC分类号:

C06B45/00; C06B31/28; B01J2/02

主分类号:

C06B45/00; C06B31/28; B01J2/02

申请人:

帝国化学工业公司;

发明人:

R·奥利弗; R·O·佩迪

地址:

英国英格兰

优先权:

1992.05.05 GB 9209621.3

专利代理机构:

中国专利代理(香港)有限公司

代理人:

魏金玺;田舍人

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内容摘要

一种改进的造粒方法,用于炸药级硝酸铵颗粒的生产。

权利要求书

1: 炸药级硝酸铵(EGAN)颗粒的制造方法,该方法的特征在于: a.用喷头连续喷洒95-98重量%(优选95-96重量%)硝酸铵(或硝酸铵与少量一种或多种其它EGAN可接受的硝酸盐的混合物)熔体/水溶液,使射出流体分裂成一系列基本上单一尺寸的液滴; b.让形成液滴在一垂直通道中下落; c.连续供给冷却气流(即环境空气),使之向上流过通道,将下落的液滴冷却并固化,并除去一些水份,以便形成基本上单一尺寸的直径不超过4mm,比如2-3mm的EGAN颗粒; d.连续出取在通道底部收集的EGAN颗粒(这样的EGAN颗粒随后可经过或不经过进一步冷却/强化干燥); 本方法的又一特征是在通道中实行强化上升气流方式使得: (ⅰ)通道入口和出口间的气流温差最少为约60℃,最好至少约80°(例如入口不超过20°,出口为约100°); (ⅱ)通道中颗粒的下落速率相对于地面(即相对于通道外的观察者)最多为约3米/秒,最好最多约2米/秒,对于2mm颗粒上升气流速率相对于地面为例如6米/秒,对于3mm颗粒为9米/秒,以及可选的 (ⅲ)洗涤和冷却之后,将气流再循环并加入所需的补充气体。
2: 权利要求1的方法,其中,通道上部气体出口处的上升气流方式使得流出通道的气流中基本没有颗粒带出。

说明书


本发明涉及用于炸药制剂的粒状硝酸铵,这些炸药制剂如ANFO(含有其含量为约6%重量或更高的吸附的燃料油(FO)的粒状硝酸铵(AN)和HANFO或“重ANFO”即粒状AN(或ANFO)和乳化炸药的混合物。粒状AN和乳化炸药的混合物(含有约20%重量粒状AN)也称为“掺杂乳化炸药”。

    炸药级粒状硝酸铵(本文称为“EGAN”颗粒)必须是足够多孔的才能吸附有效炸药组合物所需的一定量的燃料油。由颗粒密度和堆积密度比较来表示的多孔性受到造粒条件(特别是喷雾熔体的初始水含量)以及通过干燥方法除去在造粒塔底部收集的产品中残余的少量百分数的水(多达5%(重量))使水含量降至约0.1至0.2%(重量)的条件的影响。EGAN颗粒的粒度通常为约2至3mm直径,但也不排除更大的直径。

    在共同未决的英国专利申请第91  24  304.8的说明书中描述了按已公告地EPO320153所述方法的改进方法在造粒塔中生产主要为单一粒度的粒状AN的方法。UK91  24  304.8公开的内容如下:

    由EP-A-0320153可知控制含高浓度硝酸铵溶液的液体射流的雾化以便生产基本上单一粒度分布的小滴,在此固化后即为颗粒。该雾化的控制是通过使其上分布有产生液体射流的孔的塔板产生预定频率的振动并且其平面基本上与液体射流流动的方向垂直,因此导致液体射流表面上的所谓的不对称分布。该振动必须具有远小于用于其它系统的振幅,在其它系统中,含孔板是在平行于液体射流流动方向的平面上振动和/或含孔板来回摇摆。预定的频率须按下述公式计算:

    f=u.(4.5d)...(1)

    其中f是频率(赫兹),u是孔中射流的速度(m.s),d是孔的直径(m)。应用具有预定频率振动的效果可通过使用水来证实,因为水的流动性质类似于高浓度硝酸铵熔体的流动性质,它也被成功地用于肥料级硝酸铵的造粒中。本领域公知肥料级硝酸铵必须具有高堆积密度并且应是相对地无空隙。为了达到这些所希望的性质,肥料级硝酸铵由硝酸铵浓度至少为99%(重量)的高浓度硝酸铵,本领域中称为硝酸铵熔体或熔化的硝酸铵来生产。相反,硝酸铵浓度低于99%,例如为96%(重量)的硝酸铵溶液的造粒通常生产低密度,多孔和物理性质上较脆弱的物质,该物质不适合于用作肥料。

    人们也知道用硝酸铵作炸药,但作药级硝酸铵所需的特性不同于肥料级硝酸铵在于炸药硝酸铵必须是相对多孔的以便能更容易吸附用于使其对爆炸敏感的各种添加剂和调节剂)。因此,在生产炸药级硝酸铵中,需要低硝酸铵浓度的溶液,即(低于99%W/W,造粒,并将所得的小滴用大体上类似于生产肥料级硝酸铵中所用的方法进行固化。在生产炸药级硝酸铵中,也希望得到单一粒度分布的颗粒。然而,以根据EP-A-0320153所公开的方法计算的预定频率不对称地振动含孔板的应用并不能导致生产出含有为单一粒度分布的颗粒的炸药级硝酸铵。

    现已发现通过以根据完全不同于上述公式(1)的公式所确定的频率,对含孔板施加振动可以控制含低浓度的硝酸铵溶液的造粒得到单一粒度分布的小滴,继而得到单一粒度分布的颗粒。

    本发明提供了一种造粒方法,其中使含90至98%W/W硝酸铵的液体流过板上的孔,从而形成液体射流,并且当液体流经这些孔时,该板在基本上垂直于液体射流流动的方向的平面上振动,因此,在液体射流表面上产生了不对称分布,振动的频率是在10%或在10%以内由下述公式所给的最佳频率:

    fOPT=uj.(π.20.5.dj(1+3z))-1...(2)

    其中fOPT是频率(赫兹),uj是孔中射流的速度(m.s-1),dj是孔的直径(m),z是无因次群(Wej)0.5.(Rej)-1,Wej是djujP.y-1,Rej是djujP.g-1,P是液体的密度(kg.m-3),y是液体的表面张力(N.m-1),g是液体的粘度(NS.m-2)。

    肥料级硝酸铵与炸药级硝酸铵的造粒的一个不同点是物埋性能尤其是硝酸铵溶液的粘度影响液滴形成过程的流体动力学,从而不能直接使用公式(1)来确定含孔板的最佳振动频率。硝酸铵溶液的粘度比硝酸铵熔体和水的粘度都高很多。因此,硝酸铵溶液不再是推导公式(1)时所假设的非粘性液体,而一种粘性液体。公式(2)能更好地描述其流动特性。粘性流动与非粘性流动之间的转变不是突然的。但是,当液体的粘度低于1.5CP(0.0015Ns.m-2)时,公式(1)通常更适用,而粘度较高时公式(2)更适用。

    用于造料方法的板在平面图上一般是园形的,但也可成盘形以便液体射流从板的凸状面喷出。通常每块板含有许多小孔,例如每板2000至3000个。虽然板的振动是通过往复移动,但是通过往复旋转来振动板则特别便利,其中该旋转的轴通过该板,例如通过板的中心,并且其方向通常与液体射流或产生的射流的方向一致。

    在通过往复旋转来振动时,优选该振动的振幅等于10-5至10-3旋转弧度。

    用于生产炸药级硝酸铵的液体常用含有90至98%W/W硝酸铵,更常用92至95%W/W的硝酸铵溶液。

    由孔形成的液体射流的速度取决于孔的大小和质量流率。孔通常是直径为0.5至2mm,例如0.75、1.1或1.13mm的园孔。与EP-A-0320153所述一样,也优选经孔的流动是层流,并使液体射流达到均匀流动。同样,优选射流的雷诺数不超过2300,更特别地是在500至2000范围内。

    现在发现,我们能够通过下述方法强化造粒过程,即调节喷头的工作条件使之产生基本上单一尺寸的“湿”液滴(从而变为颗粒)。其平均尺寸在1-4mm的实用范围,通常在2-3mm范围内,正如英国专利申请No.9124304.8所述的那样。

    根据本发明,EGAN颗粒按下述方法制得,该方法包括:

    a.用喷头连续喷洒95-98重量%(优选95-96重量%)硝酸铵(或硝酸铵与少量一种或多种其它EGAN可接受的硝酸盐的混合物)熔体/水溶液,使射出流体分裂成一系列基本上单一尺寸的液滴;

    b.让形成液滴在一垂直通道中下落;

    c.连续供给冷却气流(即环境空气),使之向上流过通道,将下落的液滴冷却并固化,并除去一些水份,以便便形成基本上单一尺寸的直径不超过4mm,比如2-3mn的EGAN颗粒;

    d.连续出取在通道底部收集的EGAN颗粒(这样的EGAN颗粒随后可经过或不经过进一步冷却/强化干燥)。

    本方法的又一特征是在通道中实行强化上升气流方式使得:

    (ⅰ)通道入口和出口间的气流温差最少为约60℃,(最好至少约80°(例如入口不超过20°,出口为约100°);

    (ⅱ)通道中颗粒的下落速率相对于地面(即相对于通道外的观察者)最多为约3米/秒,最好最多约2米/秒,对于2mm颗粒,上升气流速率相对于地面为例如6米/秒,对于3mm颗粒为9米/秒,以及可选的

    (ⅲ)洗涤和冷却之后,将气流再循环并加入所需的补充气体。通道上部出口处的上升气流应使在气流中基本上不带出任何颗粒。本发明方法通过在喷头下产生基本上组成匀一的单一尺寸的液滴使这一点成为可能。优选的喷洒方法参照上述的英国专利申请No.9124304.8。

    在本方法中,通道中较高的气速(趋近于颗粒的最终降落速度)导致了气流的湍动,因此强在了颗粒的干燥。

    环境湿度的流出气体(即:空气)的温度和蒸发能力可用来完成再循环回路(例如在湿法洗涤阶段中)的工作。

    本发明方法的一个重大的经济效益是减小了所需造粒塔尺寸,例如直径降至1/3或更低,高度降低至例如2/3(与日产相同公斤数颗粒的造粒塔相比),气速循环负荷的降低也能够经济地避免气态流出物放入大气。

    本发明方法可在通道底部得到含有与先有技术的对比文献方法相同水平的残留水分(即,最好为0.1-0.5重量%水)的EGAN颗粒。如此收集的“湿”颗粒通常要进一步强化干燥,一般在转鼓式干燥器中干燥。

    本发明的熔体组合物最好是AN/水熔体,还可含有任何少量晶型改性剂、抗裂剂和其它EGAN先有技术已知的具上述性能的改性剂。在炸药应用中,其它硝酸盐被称为AN的添加剂,因此喷洒熔体中含少量添加剂,一直到产品中。直接测试可建立本发明的强化造粒方法与任何期望产品成分的相容性。

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资源描述

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一种改进的造粒方法,用于炸药级硝酸铵颗粒的生产。。

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