Способ отгонки растворителя из пороховых элементов сферического пороха

Изобретение относится к области получения сферических порохов для стрелкового оружия. Способ включает отгонку паров этилацетата из сферических пороховых элементов, находящихся в дисперсионной среде в реакторе, подачу теплоносителя в рубашку реактора и кипение смеси в реакторе в развитом пузырьковом режиме кипения, конденсацию паров этилацетата в холодильнике и прием сконденсированного этилацетата в сборник, связанный с атмосферой через обратный холодильник. При этом пары этилацетата из реактора поступают в верхнюю часть в трубное пространство вертикально установленного холодильника за счет разности парциальных давлений между реактором и холодильником. Изобретение позволяет получать сферический порох в реакторе с заданными физико-химическими и баллистическими характеристиками, а также сокращение потерь этилацетата при производстве пороха. 1 ил., 1 табл., 5 пр.

 

Изобретение относится к области получения сферических порохов (СФП) для стрелкового оружия.

Известно [1, 2], что отгонка растворителя из сферических элементов проводится путем нагрева смеси в реакторе теплоносителем через рубашку реактора в режиме кипения. Пары этилацетата из реактора за счет разрежения, создаваемого вакуум-насосом, поступают в сборник этилацетата через холодильник. Разрежение в реакторе регулируется вручную вентилем, установленным после реактора, то есть система реактор - вентиль - холодильник - сборник этилацетата находится под разрежением, создаваемым вакуум-насосом.

Недостатком такой системы отгонки растворителя из пороховых элементов является невозможность обеспечения заданного режима кипения в реакторе, сложность регулировки и поддержания разрежения в реакторе, сложные условия конденсации этилацетата в холодильнике, так как холодильник и сборник этилацетата находятся под разрежением, что способствует большому уносу этилацетата в атмосферу через вакуум-насос. Потери этилацетата по такой схеме составляют ~1200…1400 кг на 1 тонну готового пороха. Следовательно, от условий удаления растворителя из реактора и условий конденсации паров в холодильнике зависят как физико-химические, так и баллистические характеристики пороха.

В качестве прототипа авторами выбрана заявка [3], по которой способ отгонки этилацетата из пороховых элементов СФП, включающий подачу теплоносителя в рубашку реактора, при этом осуществляют подъем температуры теплоносителя с 68°С до 86…87°С в течение 10…15 минут, при которой осуществляют отгонку 70…75 мас.% этилацетата от общего количества, затем в течение 10…15 минут поднимают температуру теплоносителя до 98…100°С и отгоняют оставшуюся часть растворителя.

Разработанный способ отгонки этилацетата из пороховых элементов обеспечивает в реакторе стабильный режим развитого пузырькового кипения этилацетата из водно-пороховой смеси, однако существующая система конденсации паров этилацетата в холодильнике приводит к получению пороховых элементов с различной пористостью и, как следствие, к нестабильным баллистическим характеристикам пороха по скорости полета пули, разбросу скоростей полета пуль из 10 выстрелов и по давлению пороховых газов в канале ствола оружия.

Целью изобретения является обеспечение отгонки паров этилацетата из реактора, конденсации их в холодильнике и приема этилацетата в сборнике, позволяющих получать сферический порох в реакторе с заданными физико-химическими и баллистическими характеристиками.

Поставленная цель достигается путем отгонки этилацетата из сферических пороховых элементов, находящихся в дисперсионной среде в реакторе, включающей подачу теплоносителя в рубашку реактора и кипение смеси в реакторе в развитом пузырьковом режиме кипения, при этом пары этилацетата из реактора поступают в верхнюю часть в трубное пространство вертикально установленного холодильника за счет разности парциальных давлений между реактором и холодильником, создаваемым путем подачи охлаждающей воды в турбулентном режиме в нижнюю часть холодильника в межтрубное пространство, при этом сконденсированные пары этилацетата поступают из холодильника в сборник этилацетата, который связан с атмосферой через обратный холодильник, при этом температура воды, подаваемой в холодильник и выходящей из холодильника, не должна превышать 1…2°С, а поверхность конденсации холодильника должна превышать поверхность испарения этилацетата в реакторе в 4…5 раз.

Авторами впервые предложен способ удаления этилацетата из пороховых сферических элементов в реакторе и конденсации паров этилацетата в холодильнике за счет разности парциальных давлений между реактором и холодильником. В данном случае роль вакуум-насоса выполняет холодильник. Установлено, что конденсация паров этилацетата происходит в верхней части вертикально установленного холодильника ~ на 1/3 длины поверхности трубного пространства, 2/3 трубного пространства холодильника используется на охлаждение этилацетата до температуры охлаждающей воды. Сборник этилацетата находится под атмосферным давлением. Связь с атмосферным давлением сборника этилацетата осуществляется через обратный холодильник. В межтрубном пространстве охлаждающая подаваемая вода на выходе из холодильника не должна превышать 1…2°С, это способствует обеспечению турбулентного потока воды в межтрубном пространстве. Увеличение температуры охлаждающей воды при выходе из холодильника более чем на 2°С связано с недостаточным количеством подаваемой охлаждающей воды. Поверхность холодильника должна превышать поверхность испарения паров этилацетата в реакторе в 4…5 раз. Уменьшение поверхности холодильника приводит к нестабильной конденсации паров этилацетата, а увеличение поверхности холодильника в сравнении с поверхностью испарения в реакторе более чем 5 раз нецелесообразно, так как это приводит к большим размерам холодильника.

Технологическая схема отгонки и конденсации этилацетата из пороховых элементов по известному и разработанному авторами способу показана на чертеже.

По известному способу отгонка растворителя из пороховых элементов проводится следующим образом: вся система - ректор формирования поз.1, холодильник поз.2, сборник этилацетата поз.3, находится под разрежением, создаваемым вакуум-насосом поз.4. В режиме пузырькового кипения разрежение в реакторе регулируется с помощью вентиля поз.6, установленного перед реактором формирования. Разрежение в реакторе поддерживается в пределах 10…20 мм вод. ст., в то время как в системе холодильник - сборник этилацетата разрежение находится в пределах 500…600 мм рт.ст. За счет такого разрежения происходит большой унос этилацетата в атмосферу и, соответственно, потери этилацетата составляют ~ до 1400 кг на 1 тонну готового пороха, при этом создаются большие трудности в поддержании заданного разрежения в реакторе за счет ручного регулирования вентилем.

По разработанному авторами способу система: реактор формирования - холодильник - сборник этилацетата, находится под атмосферным давлением, при этом сборник этилацетата с атмосферой связан с помощью обратного холодильника поз.5, а вакуум-насос поз.4 выведен из технологического процесса. В режиме пузырькового кипения в реакторе формирования возрастает парциальное давление паров этилацетата, которые поступают в холодильник в трубное пространство, в межтрубное пространство поступает охлаждающая вода на охлаждение, которая движется в турбулентном потоке в межтрубном пространстве. Созданная разность парциальных давлений между реактором формирования и холодильником обеспечивает движущую силу процесса. При этом процесс отгонки этилацетата и его конденсация в холодильнике находятся в автоматическом саморегулируемом режиме. Сконцентрированные пары этилацетата в верхней части в трубном пространстве холодильника стекают по стенкам трубок, при этом этилацетат на выходе из холодильника имеет температуру, равную окружающей среде. В атмосферу пары этилацетата практически не поступают, так как они конденсируются в обратном холодильнике и поступают обратно в сборник этилацетата. Такая схема отгонки и конденсации паров этилацетата позволяет сократить потери этилацетата до 240 кг на 1 тонну готового пороха и значительно упростить ведение технологического процесса удаления этилацетата из пороховых элементов в реакторе формирования и конденсации паров этилацетата в холодильнике.

Разработанный авторами способ отгонки и конденсации паров этилацетата обеспечивает проведение технологического процесса с получением СФП с заданными физико-химическими и баллистическими характеристиками, а также сокращение потерь этилацетата до 240 кг на одну тонну готового пороха, вместо ~ 1200…1400 кг на одну тонну готового пороха.

Технологические режимы, физико-химические и баллистические характеристики СФП по разработанному авторами способу в пределах граничных условий (примеры 1…3) и за пределами граничных условий (примеры 4, 5) приведены в таблице.

По техническим условиям для 5,45 мм патрона с пулей со стальным сердечником: масса порохового заряда 1,37…1,45 г, скорость полета пули 880±5 м/с, разброс между наибольшим и наименьшим значениями скорости полета пули - не более 25 м/с, максимальное давление пороховых газов: среднее - не более 284,3 МПа, наибольшее - не более 299,0 МПа, разброс между наибольшим и наименьшим значениями давления пороховых газов - не более 24,5 МПа.

Из приведенных данных таблицы видно, что по разработанному авторами способу в пределах граничных условий (примеры 1…3) полученный СФП для 5,45 мм патрона с пулей со стальным сердечником удовлетворяет всем требованиям по физико-химическим и баллистическим характеристикам. За пределами граничных условий (примеры 4, 5) полученный СФП не удовлетворяет по скорости полета пули и по давлению пороховых газов в канале ствола оружия.

Технологические режимы, физико-химические и баллистические характеристики изготовленных образцов пороха
Наименование показателя Пример (Пр. №1)
Пр. №2 Пр. №3 Пр. №4 Пр. №5
Время подъема температуры теплоносителя, мин
10 12,5 15 10 20
Температура теплоносителя, °С
86 86,5 87 85 88
Количество отогнанного растворителя, мас.%
70 72,5 75 68 80
Время подъема температуры теплоносителя, мин.
10 12,5 15 10 20
Температура теплоносителя, °С
98 99 100 96 100
Пористость, % 3 5 4 20 25
Насыпная плотность, кг/дм3 0,980 0,982 0,985 0,940 0,930
Химическая стойкость, мм рт.ст.
24 24 24 24 24
Баллистические характеристики для 5,45 мм патрона с пулей со стальным сердечником
Масса заряда, г 1,41 1,42 1,41 1,39 1,36
Скорость полета пули, м/с 882 880 884 760 740
Разброс скорости полета пуль, м/с
20 21 22 30 35
Максимальное давление пороховых газов, МПа
Среднее 280,4 278,4 279,9 289,2 293,1
Наибольшее 288,2 292,2 292,1 308,8 318,6
Разброс между наибольшим и наименьшим значением давления пороховых газов
17,6 15,7 13,7 39,2 34,3

Литература

1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1973. - 750 с.

2. Плановский А.Н., Николаев П.И. Процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 987. - 492 с.

3. Заявка №2010104251 от 08.02.2010 г.

Способ отгонки этилацетата из сферических пороховых элементов, находящихся в дисперсионной среде в реакторе, включающий подачу теплоносителя в рубашку реактора и кипение смеси в реакторе в развитом пузырьковом режиме кипения, отличающийся тем, что пары этилацетата из реактора поступают в верхнюю часть в трубное пространство вертикально установленного холодильника за счет разности парциальных давлений между реактором и холодильником, создаваемым путем подачи охлаждающей воды в турбулентном режиме в нижнюю часть холодильника в межтрубное пространство, при этом сконденсированные пары этилацетата поступают из холодильника в сборник этилацетата, который связан с атмосферой через обратный холодильник, при этом температура воды, подаваемой в холодильник и выходящей из холодильника, не должна превышать 1-2°С, а поверхность конденсации холодильника должна превышать поверхность испарения этилацетата в реакторе в 4-5 раз.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способам получения пиротехнических газогенерирующих составов, содержащих полимерное связующее и предназначенных для использования в составе пиротехнических устройств, служащих для создания давления в определенном объеме.
Изобретение относится к области получения двухосновных сферических порохов (СФП) для спортивно-охотничьего оружия. Согласно изобретению в аппарат-флегматизатор заливают воду и загружают сферический порох и ведут при перемешивании нагрев суспензии до температуры 76-82°С, одновременно в эмульсификаторе готовят флегматизирующую водную эмульсию, состоящую из динитротолуола (ДНТ), централита I (Ц I) и защитного коллоида с концентрацией в воде 2,0-3,5 мас.% в течение 20-30 минут.

Изобретение относится к проведению работ по уничтожению дымных ружейных порохов и может быть реализовано в качестве способа по уничтожению дымных ружейных порохов в картузах воспламенителей методом растворения в воде с добавлением поверхностно-активных веществ (ПАВ).
Изобретение относится к области получения порохов для стрелкового оружия. Способ включает загрузку пороховой массы в дисперсионную среду - воду, заливку растворителя, приготовление порохового лака, диспергирование его на сферические элементы, обезвоживание их сернокислым натрием и отгонку растворителя.
Изобретение относится к области получения порохов для патронов к спортивно-охотничьему оружию. Способ включает загрузку мерника-сгустителя водно-пороховой суспензией с концентрацией пороховой массы в водной среде, равной 13,0-15,0 мас.%, осаждение пороховой массы и декантирование воды.
Изобретение относится к области получения двухосновных сферических порохов для спортивно-охотничьего оружия. Способ включает получение сферических пороховых элементов 0,315-0,63 мм, состоящих из нитроцеллюлозы, нитроглицерина, дифениламина, централита II, графита и влаги, с насыпной плотностью 0,970-0,990 кг/дм3, флегматизацию их в аппарате-флегматизаторе флегматизирующей эмульсией, предварительно приготовленной из 1,5-3,0 мас.% динитротолуола и 4,8-6,0 мас.% централита I по отношению к пороху и с концентрацией в водной среде динитротолуола и централита I 2,0-3,5 мас.%.
Изобретение относится к области получения сферических пороков для стрелкового оружия. После завершения процесса диспергирования порохового лака на сферические частицы при температуре смеси в реакторе 68…70°C вводят в реактор по отношению к воде сернокислый натрий (Na2SO4) в количестве 0,6…1,5 мас.% и сразу же ведут процесс отгонки растворителя.

Изобретение относится к области получения сферических порохов для стрелкового оружия и может быть использовано при разработке зарядов для патронов к гладкоствольному оружию.

Изобретение относится к области получения сферических порохов (СФП) для спортивно-охотничьего стрелкового оружия. .

Изобретение относится к области получения сферических порохов для зарядов к стрелковому оружию, в частности для зарядов к охотничьим патронам. .

Изобретение относится к области получения сферических порохов (СФП) для стрелкового оружия. Способ включает получение порохового лака, диспергирование его на сферические частицы, обезвоживание и отгонку этилацетата из пороховых элементов с последующей промывкой, сортировкой, флегматизацией и сушкой. При этом суспензию СФП в воде из промывной емкости перекачивают массонасосом в напорную емкость, установленную над аппаратом мокрой сортировки. В напорной емкости проводят отстаивание СФП, затем излишнюю воду декантируют из емкости до концентрации пороха в воде 25-30 мас.%. Полученную водно-пороховую суспензию при перемешивании в турбулентном режиме секторным питателем дозируют на мокрую сортировку. Изобретение позволяет механизировать и автоматизировать фазы подачи водно-пороховой суспензии на мокрую сортировку для разделения СФП по заданным фракциям. 1 ил., 1 табл., 5 пр.
Изобретение относится к области получения сферических порохов (СФП) для стрелкового оружия. Способ включает приготовление порохового лака, для чего первоначально в реактор добавляют пороховую массу, воду и этилацетат, загружают гексоген, перемешивание проводят до полного растворения гексогена в этилацетате, после чего вводят возвратно-технологические отходы, затем вводят остальную часть пороховой массы и ведут процесс приготовления порохового лака. Способ обеспечивает равномерное распределение гексогена в объеме пороховых частиц, что способствует равномерному горению порохового заряда. Полученный порох обладает повышенными энергетическими характеристиками и может быть использован для 9 мм пистолетного патрона. 1 табл., 5 пр.

Изобретение относится к области получения сферических порохов для стрелкового оружия. Способ получения сферического пороха включает получение порохового лака в реакторе, диспергирование его на сферические частицы, обезвоживание и отгонку этилацетата из сферического пороха с последующей промывкой, сортировкой и сушкой, при этом водно-пороховую суспензию из напорной емкости секторным питателем подают на мокрую двухкаскадную сортировку во внутреннюю шнековую часть вращающегося барабана, установленного под углом 1°-5° относительно горизонтальной оси движения пороха. На поверхности шнековой части барабана устанавливают сетки с размером №0,10; 0,15; 0,20; 0,40; 0,56; 0,63 и 0,70, которые обеспечивают получение заданного фракционного состава пороха в зависимости от его назначения. Сверху барабан орошают водой под давлением 1-2 кгс/см2 через центробежные форсунки. Изобретение обеспечивает разделение полученного в реакторе сферического пороха при мокрой сортировке по строго заданным размерам пороховых элементов, обеспечивающих стабильные баллистические характеристики в заданном патроне. 1 ил., 1 табл., 5 пр.

Изобретение относится к области получения сферических порохов (СФП) для стрелкового оружия. Способ получения сферического пороха включает получение порохового лака в реакторе, диспергирование его на сферические частицы, обезвоживание, отгонку этилацетата из пороховых элементов, последующую промывку, сортировку и сушку, при этом полученный в реакторе СФП с маточным раствором сливают в промывную емкость, после отстаивания маточный раствор водокольцевым насосом, через установленные люки отсоса в нижней части промывной емкости, направляют на нейтрализацию. Первую промывку пороха проводят в промывной емкости водой с температурой 75-80°С в турбулентном режиме в течение 40-60 минут. Затем при выключенной мешалке проводят осаждение СФП в течение 5-10 минут с последующим удалением горячей воды водокольцевым насосом, которую направляют на отстаивание от мелкой фракции. Далее проводят холодную промывку пороха в течение 30-40 минут в воде при температуре до 30°С. После чего пороховую суспензию массонасосом направляют в напорную емкость. Изобретение обеспечивает высокое качество промывки СФП за счет полного удаления маточного раствора и очистки вод от СФП, сокращение циклов промывки и снижение трудозатрат на фазе промывки. 1 ил., 1 табл., 5 пр.

Изобретение относится к области получения сферических порохов (СФП) для стрелкового оружия, например охотничьего патрона 7,62×51 (308 Wm). Способ флегматизации СФП включает загрузку компонентов в реактор-флегматизатор, приготовление флегматизирующей эмульсии в эмульсификаторе и флегматизацию сферического пороха в реакторе-флегматизаторе после ввода флегматизирующей эмульсии из эмульсификатора. При этом предварительно в ажитаторе готовят водно-пороховую суспензию, которая по трубопроводу с помощью массонасоса циркулирует по замкнутому циклу. По необходимости навеску СФП набирают из циркуляционного трубопровода в сгуститель, где готовят водно-пороховую суспензию, а затем из сгустителя суспензию сливают в реактор-флегматизатор. Одновременно из эмульсификатора в реактор-флегматизатор сливают расчетное количество флегматизирующей эмульсии и ведут процесс флегматизации СФП. Способ обеспечивает безопасное ведение технологического процесса за счет механизации и автоматизаци фазы флегматизации и полного исключения ручного труда, снижение трудозатрат и себестоимости при изготовлении сферических порохов. 1 ил., 1 табл., 5 пр.

Изобретение относится к области получения сферических порохов для стрелкового оружия. Способ включает получение порохового лака в реакторе, диспергирование его на сферические частицы, обезвоживание и отгонку этилацетата из пороха с последующей промывкой, сортировкой и сушкой. При этом сферический порох с графитом через циклон-осадитель подают в непрерывно действующую сушилку, представляющую собой 12 цилиндрических вращающихся камер, снабженных вышибными поверхностями. Загрузку осуществляют непрерывно, а сушку пороха проводят в режиме кипения при создании напора горячего воздуха в каждой камере сушилки 300-500 мм рт.ст. за счет установленных в нижней части камер сеток. Каждая камера сушилки в процессе сушки проходит пять температурных зон: 1 и 2 зоны - температура нагретого воздуха - 93±5°C; 3 и 4 зоны - температура нагретого воздуха - 70±5°C; 5 зона охлаждения -температура нагретого воздуха - 50-60°C. Общий цикл сушки 1,0-2,5 часа, производительность сушилки 200-300 кг/час, при влажности сухого пороха 0,3-0,9 мас.% высушенный порох выгружают в приемный бункер и пневмотранспортом через циклон-осадитель направляют на сухую сортировку. Изобретение обеспечивает сокращение цикла сушки пороха и безопасность за счет полной автоматизации процесса и дистанционного управления. 1 ил., 1 табл., 5 пр.

Изобретение относится к области получения сферических порохов (СФП) для стрелкового оружия. Получение СФП со стабильными физико-химическими и баллистическими характеристиками достигается путем обеспечения смешения пара с водой в пароструйном обогревателе, из которого теплоноситель выходит со строго заданной температурой и подается в рубашку реактора. Теплоноситель насосом по трубопроводу подают в пароструйный обогреватель, где за счет сопла увеличивают скорость теплоносителя. Одновременно в приемную камеру обогревателя подают под давлением пар, теплоноситель из сопла вместе с паром попадает в смесительную камеру длиной, равной 4-5 диаметрам трубопровода, и внутренним диаметром 0,7-0,8 от диаметра трубопровода. После смесительной камеры поток расширяют до исходного внутреннего диаметра трубопровода и теплоноситель подают в рубашку реактора. 1 ил., 1 табл., 5 пр.

Изобретение относится к области получения сферических порохов (СФП) для стрелкового оружия. Способ получения СФП, включает перемешивание компонентов в реакторе, приготовление порохового лака в этилацетате, диспергирование в присутствии клея и отгонку этилацетата, при этом диспергирование порохового лака в реакторе проводят лопастными мешалками с диаметром 0,7-08 от внутреннего диаметра реактора, установленными на валу реактора в 3-4 ряда под углом наклона 90° относительно расположения предшествующей лопасти, ширина лопасти 0,07-0,12 от диаметра мешалки, толщина лопасти 0,007-0,008 от диаметра мешалки и переменным углом наклона лопасти относительно горизонтальной плоскости в шести равномерно распределенных точках по длине лопасти, начиная от ступицы мешалки. Изобретение обеспечивает увеличение выхода целевой фракции пороха за счет обеспечения равномерного дробления порохового лака, постоянных скоростей движения потока дисперсионной среды и дисперсной фазы по диаметру реактора. 2 ил., 1 табл., 5 пр.

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 частности гладкоствольного дробового оружия. Способ включает перемешивание компонентов, приготовление порохового лака этилацетате, диспергирование в присутствии клея, отгонку этилацетата и сушку. При этом порох, содержащий смесь пироксилина с содержанием оксида азота 212,5-213,5 мл NO/г и пироксилина с содержанием оксида азота 205,0-210,5 мл NO/г, дифениламин, этилацетат влажностью 6-10 мас.%, размером пороховых элементов 0,7-0,4 мм, с насыпной плотностью 0,60-0,80 кг/дм3 обрабатывают во вращающемся полировальном барабане графитом марки С-1 совместно с водой, затем вводят вазелиновое масло и перемешивают. После чего ведут сушку пороха. Изобретение обеспечивает получение СФП с равномерно распределенной пористостью, повышение влагостойкости порохов, используемых для снаряжения дробовых охотничьих и спортивных патронов к гладкоствольному оружию. 1 табл., 5 пр.
Наверх