CN113617279A - 一种新型全静态气流乳化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型全静态气流乳化工艺，先将热水通入加热盘管对气动预乳罐进行预热保温，再将油相溶液从油相进料管泵送到气动预乳罐内；然后将压缩空气送入到气动预乳罐内，同时将水相溶液从水相进料管泵送到气动预乳罐内；当水相溶液加入完毕时，调节压缩空气的电动调节阀门开度，加大气量进行乳化，由气流管小孔所喷出的气泡通过四层筛网不断分散，布满整个罐体，在分散的小气泡作用下，水相微小液滴得以不断进入到油相溶液中，形成油包水的粗乳基质。本发明彻底从源头上消除了由于机械转动部分带来的安全隐患，大幅提高了生产工艺的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及乳化炸药的设备工艺方法，具体涉及一种新型的乳化炸药全静态气流乳化工艺技术。
背景技术
在乳化炸药生产工艺中，需要将作为氧化剂的水相溶液和作为还原剂的油相溶液按一定比例进行混合剪切制成乳胶基质。其中油相作为连续相，水相作为分散相，在机械搅拌分散剪切下，借助乳化剂的作用，使得水相溶液微滴均匀分散在油相连续介质中，形成一种油包水的乳胶体。
目前国内外的普遍使用的制乳工艺为机械转动式剪切乳化工艺，其乳化器主要为转子——定子剪切型式。对于一次性达到精乳目的的乳化工艺来说，剪切线速度约为12~15m/s，转子与定子径向间隙3~5mm，端面间隙约4~8mm，转速多在900~3000 r/min，物料流经定子与转子之间经过强烈的机械剪切作用，若机械设备加工制造精度和安装装配精度达不到要求，极易振动过大，甚至于定子转子刮擦导致热量积聚造成危险。对于机械粗乳配套静态精乳的乳化方式，粗乳罐电机转速控制在600 r/min左右，同样为机械剪切搅拌预乳，存在安全隐患。
国内另有一种乳化炸药全静态乳化工艺技术，通过将一定配比的水相溶液分批导入多级首尾相连的静态混合器、孔板或文丘里管，与油相溶液在其中混合乳化，主要是通过油相和水相泵高压泵入物料，属于被动式剪切乳化工艺，存在密闭高压、乳化质量对于原材料特性有较大依赖，乳化质量不可控的缺点。
发明内容
本发明旨在解决现有乳化技术不足，基于一种新型制乳机理，提供一种无需任何机械搅拌、操作简单方便、敞开无压、本质安全且高效、乳化深度可控的新型本质安全型乳化技术。
为达到上述目的，本发明是通过以下技术予以实现的：
一种全静态气流乳化工艺系统：包括压缩空气供气系统、加热系统、油相配制罐、水相配制罐、油相储存罐、水相储存罐、气动预乳罐、油相输送泵、水相输送泵，基质输送泵。所述气动预乳罐为圆柱形状或胶囊形状的空心罐体，采用不锈钢或耐腐蚀高强度塑料材料制作，所述气动预乳罐为夹层结构，在夹层内填充有保温材料。所述气动预乳罐的上部安装有油相进料管、水相进料管，所述气动预乳罐的下部安装有加热盘管法兰接口、压缩空气进气管、出料管，所述压缩空气进气管上安装有电动调节阀。所述气动预乳罐的内部安装有加热盘管、气流管小孔、若干层筛网，所述加热盘管安装在气动预乳罐内部底侧，所述加热盘管与加热盘管法兰接口相连通；所述加热盘管上方设有气流管小孔，所述气流管小孔与压缩空气进气管相连通，所述气流管小孔的上方设有若干层筛网，所述筛网上分布有若干网孔。
一种全静态气流乳化工艺，包括以下步骤：
A1、按现有工艺配制油相溶液、水相溶液，将配制好的油相溶液、水相溶液分别储存在油相溶液储罐、水相溶液储罐内，备用；
A2、将热水从加热盘管法兰接口送入到气动预乳罐内部的加热盘管中，对气动预乳罐进行预热保温；
A3、启动油相输送泵，将油相溶液储罐中的油相溶液从油相进料管泵送到气动预乳罐内；
A4、开启电动调节阀，将压缩空气送入到气动预乳罐内；
A5、启动水相输送泵，将水相溶液储罐中的水相溶液从水相进料管泵送到气动预乳罐内；
A6、当水相溶液加入完毕时，调节压缩空气的电动调节阀门开度，加大气量进行乳化，由气流管小孔所喷出的气泡通过四层筛网不断分散，布满整个罐体，在分散的小气泡作用下，水相微小液滴得以不断进入到油相溶液中，形成油包水的粗乳基质；
A7、将气动预乳罐内的粗乳基质再通过基质输送泵泵入到静态精乳器中进一步乳化，得到精乳基质。
进一步的，所述步骤A1中，按现有工艺在油相配制罐、水相配制罐中分别配制油相溶液、水相溶液，并使油相溶液的温度保持在50~85℃，水相溶液的温度保持在80~95℃，将配制好的油相溶液、水相溶液分别储存在油相溶液储罐、水相溶液储罐内。
进一步的，所述步骤A2中，将热水的温度控制在80~99℃，将热水从加热盘管法兰接口送入到气动预乳罐内部的加热盘管中，通过加热盘管循环加热，使气动预乳罐的预热温度保持在70~85℃。
进一步的，所述步骤A3中，启动油相输送泵，将油相溶液储罐内温度为50~85℃的油相溶液从油相进料管泵送到气动预乳罐内，控制油相溶液的体积小于或等于气动预乳罐内容积的三分之二。
进一步的，所述步骤A4中，调节压缩空气供气系统，控制压缩空气的温度为60~75℃，设置压缩空气气流管上的电动调节阀门开度为10~30%，开启电动调节阀，将压缩空气送入到气动预乳罐内。
进一步的，所述步骤A5中，启动水相输送泵，将水相溶液储罐中温度为80~95℃的水相溶液从水相进料管泵送到气动预乳罐内，并控制水相溶液的加入量与油相溶液的加入量的质量比为6：94。
进一步的，所述步骤A6中，当水相溶液加入完毕时，调节压缩空气气流管上的电动调节阀门开度为50%~100%，加大气量进行乳化，由气流管小孔所喷出的气泡通过四层筛网不断分散，布满整个罐体，在分散的小气泡作用下，水相微小液滴得以不断进入到油相溶液中，气流乳化时间为30-90min，形成油包水的粗乳基质。
进一步的，所述步骤A7中，将气动预乳罐内的粗乳基质再通过精乳螺杆泵或活塞泵泵入到静态精乳器中进一步乳化，得到精乳基质。
本发明具有以下技术效果：
预乳过程：油相溶液泵送完成后，开启压缩空气阀门，通过热交换器控制压缩空气温度，通过电动调节阀门控制气量大小，压缩空气通过全静态气流乳化罐底部每间隔一定距离开有小孔的气流管喷入罐体内部，气泡通过四层筛网层层分散，布满整个罐体内部。按照设定的温度和气量开启压缩空气后，同步启动外部水相输送泵，通过水相流量计调节变频器控制水相溶液泵送速度。此时喷出分散的小气泡在混合溶液中不断上升，在小气泡上升过程中气泡底部形成空腔负压区，从而把水相液滴带入到富油的连续油相体系中，小气泡因密度低，不断的从油水相混合物、粗乳乳胶基质中逸出，最后从排气管排出。通过一段时间的压缩空气气流，油水相混合物彻底变成乳胶基质，因为压缩空气的气量大小可控，乳化时间可控，因此乳胶基质的乳化的深度、乳化粒子直径皆可控，可人为随意调整，为后续进一步精乳做好准备。
精乳过程：将预乳罐初乳后经基质泵泵送至静态精乳器精乳，再将合格的乳胶基质输送至乳胶基质储罐，未成乳的基质通过循环返回预乳罐重复使用直至乳化合格，全过程无废料零排污。
本发明不同于现有的电机带动的主动式机械式剪切乳化工艺，本发明实现了对剪切乳化方式原理上的突破，提出了一种截然不同于现有乳化方式的机理，彻底从源头上断绝了由于机械转动部分带来的风险，无任何热积聚的可能，实现了真正的本质安全。
本发明不同于现有的被动式多级混合高压高流速剪切乳化工艺，本发明敞开无压，对于压缩空气气流并无压力上过多的限制，只需气流能正常“流出”即可，压缩空气气量耗用适当，无需大量能耗。
本发明不同于现有乳化工艺技术，本发明气态乳化工艺，无转动部件，无复杂流道，无复杂零部件，维护维修操作简便。制乳原理与依靠剪切流速的主动式或被动式乳化方式不同，不需要对气动预乳罐设置过多的检测装置，如冷却水断流开关、振动检测传感器、物料断料保护传感器、压力检测传感器等，因无转动部件，更无需检测电机电流等。
本发明不同于现有乳化本发明技术，本发明气态乳化工艺，能够实现零料头、零料尾，正常生产过程中可实现零废料零排放，不合格的粗乳、精乳基质均可通过设置的回流管流回气动预乳罐内，进行再一次的乳化，直至合格为止。
本发明不同于任何现有乳化生产线，对于油相输送泵、水相输送泵并无严苛的要求，尤其是油相输送泵，只需计量累积总质量即可，无需像其他乳化生产工艺要求非常稳定、精确的油、水相瞬时流量，也无需采用高压力泵，因此对于制乳部分的设备显著节省成本，可选用易维护维修的低成本设备。
附图说明
图1为本发明的生产工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对具体实施方式加以说明。
实施例1
如图1所示的全静态气流乳化工艺技术，先对罐体进行预热保温，从热水加热盘管法兰接口，接入80~90℃热水，循环加热。从油相进料管，由外部设置的油相溶液储罐和油相输送泵，经过油相质量流量计累积计量，接入温度50~65℃的油相溶液至罐体内。通过设置热交换器，控制压缩空气的温度为60~75℃，设置压缩空气气流管前的电动调节阀门开度约10~20%，开启压缩空气进入气动预乳罐内。同时通过外部设置的水相溶液储罐和水相输送泵，经过水相电磁流量计，从水相进料管接入提前备好的温度80~85℃的水相溶液，水相溶液的加入速度按需设置。控制水相溶液的加入量与油相溶液的加入量的质量比为6：94，当水相溶液加入完毕时，调节压缩空气气流管前的电动调节阀门开度约50%~80%，加大气量进行乳化，由气流管小孔所喷出的气泡通过四层筛网不断分散，以至于布满整个罐体，在分散的小气泡作用下，水相微小液滴得以不断进入到油相溶液中，依据泵入的油水相总量，相应的控制气流乳化时间，最终形成油包水的粗乳基质。将气动预乳罐内的粗乳基质再通过后续精乳螺杆泵或活塞泵泵入静态精乳器中进一步的乳化，以达到所需的精乳基质。本实施例生产现场混装的乳胶基质，因此油、水相溶液相关的工艺参数均按散装乳化炸药生产工艺进行控制。
本次试验结果，产能约为15~20t/h，可随意调节，通过气动预乳罐粗乳之后的粗乳基质粘度为10000cp左右，温度约为65~70℃，其粘度可通过乳化时间和通气量大小自行调节。整个制乳过程中无主动的机械剪切，也无被动密闭高压流速剪切，全成无生产基质废料，零排污。
实施例2
如图1所示的全静态气流乳化技术，先对罐体进行预热保温，从热水加热盘管法兰接口，接入95~99℃热水，循环加热。从油相进料管，由外部设置的油相溶液储罐和油相输送泵，经过油相质量流量计累积计量，接入温度80~85℃的油相溶液至罐体内。通过设置热交换器，控制压缩空气的温度为85~90℃，设置压缩空气气流管前的电动调节阀门开度约20~30%，开启压缩空气进入气动预乳罐内。同时通过外部设置的水相溶液储罐和水相输送泵，经过水相电磁流量计，从水相进料管接入提前备好的温度90~95℃的水相溶液，水相溶液的加入速度按需设置。控制水相溶液的加入量与油相溶液的加入量的质量比为6：94，当水相溶液加入完毕时，调节压缩空气气流管前的电动调节阀门开度约80%~100%，加大气量进行乳化，由气流管小孔所喷出的气泡通过四层筛网不断分散，以至于布满整个罐体，在分散的小气泡作用下，水相微小液滴得以不断进入到油相溶液中，依据泵入的油水相总量，相应的控制气流乳化时间，最终形成油包水的粗乳基质。将气动预乳罐内的粗乳基质再通过后续精乳螺杆泵或活塞泵泵入静态精乳器中进一步的乳化，以达到所需的精乳基质。本实施例生产包装型的乳胶基质，因此油、水相溶液相关的工艺参数均按商品型乳化炸药生产工艺进行控制，对精乳部分的静态精乳单元与散装型精乳单元相比，需增加多组静态精乳单元，全成无生产基质废料，零排污。
本次试验结果，产能约为15~20t/h，可随意调节，通过气动预乳罐粗乳之后的粗乳基质粘度为17000cp左右，温度约为90~95℃，其粘度可通过乳化时间和通气量大小自行调节。整个制乳过程中无主动的机械剪切，也无被动密闭高压流速剪切。
以上所述仅是对本发明的优先实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (8)
1.一种新型全静态气流乳化工艺，其特征在于，包括以下步骤：
A1、按现有工艺配制油相溶液、水相溶液，将配制好的油相溶液、水相溶液分别储存在油相溶液储罐、水相溶液储罐内，备用；
A2、将热水从加热盘管法兰接口送入到气动预乳罐内部的加热盘管中，对气动预乳罐进行预热保温；
A3、启动油相输送泵，将油相溶液储罐中的油相溶液从油相进料管泵送到气动预乳罐内；
A4、开启电动调节阀，将压缩空气送入到气动预乳罐内；
A5、启动水相输送泵，将水相溶液储罐中的水相溶液从水相进料管泵送到气动预乳罐内；
A6、当水相溶液加入完毕时，调节压缩空气的电动调节阀门开度，加大气量进行乳化，由气流管小孔所喷出的气泡通过四层筛网不断分散，布满整个罐体，在分散的小气泡作用下，水相微小液滴得以不断进入到油相溶液中，形成油包水的粗乳基质；
A7、将气动预乳罐内的粗乳基质再通过基质输送泵泵入到静态精乳器中进一步乳化，得到精乳基质。
2.根据权利要求1所述的一种新型全静态气流乳化工艺，其特征在于：所述步骤A1中，按现有工艺在油相配制罐、水相配制罐中分别配制油相溶液、水相溶液，并使油相溶液的温度保持在50~85℃，水相溶液的温度保持在80~95℃，将配制好的油相溶液、水相溶液分别储存在油相溶液储罐、水相溶液储罐内。
3.根据权利要求1所述的一种新型全静态气流乳化工艺，其特征在于：所述步骤A2中，将热水的温度控制在80~99℃，将热水从加热盘管法兰接口送入到气动预乳罐内部的加热盘管中，通过加热盘管循环加热，使气动预乳罐的预热温度保持在70~85℃。
4.根据权利要求1所述的一种新型全静态气流乳化工艺，其特征在于：所述步骤A3中，启动油相输送泵，将油相溶液储罐内温度为50~85℃的油相溶液从油相进料管泵送到气动预乳罐内，控制油相溶液的体积小于或等于气动预乳罐内容积的三分之二。
5.根据权利要求1所述的一种新型全静态气流乳化工艺，其特征在于：所述步骤A4中，调节压缩空气供气系统，控制压缩空气的温度为60~75℃，设置压缩空气气流管上的电动调节阀门开度为10~30%，开启电动调节阀，将压缩空气送入到气动预乳罐内。
6.根据权利要求1所述的一种新型全静态气流乳化工艺，其特征在于：所述步骤A5中，启动水相输送泵，将水相溶液储罐中温度为80~95℃的水相溶液从水相进料管泵送到气动预乳罐内，并控制水相溶液的加入量与油相溶液的加入量的质量比为6：94。
7.根据权利要求1所述的一种新型全静态气流乳化工艺，其特征在于：所述步骤A6中，当水相溶液加入完毕时，调节压缩空气气流管上的电动调节阀门开度为50%~100%，加大气量进行乳化，由气流管小孔所喷出的气泡通过四层筛网不断分散，布满整个罐体，在分散的小气泡作用下，水相微小液滴得以不断进入到油相溶液中，气流乳化时间为30-90min，形成油包水的粗乳基质。
8.根据权利要求1所述的一种新型全静态气流乳化工艺，其特征在于：将气动预乳罐内的粗乳基质再通过精乳螺杆泵或活塞泵泵入到静态精乳器中进一步乳化，得到精乳基质。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114230421A (zh) * | 2021-12-20 | 2022-03-25 | 安徽瑞思迪恩科技有限公司 | 一种乳化炸药的非电全静态生产工艺 |
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