pdf.php@id=6178

Все ступени совмещенного аппарата размещены на одном валу, вращающемся со скоростью 3000...4000 об/мин. НГЦ, от­ деленный от отработанной кислоты в центрифуге I, поступает по каналам в валу в тарель-смеситель, куда по трубке III по­ дается промывная жидкость. Образовавшаяся эмульсия НГЦ — вода разделяется в следующей центрифуге. НГЦ (тя­ желая фракция) поступает из центрифуги в тарель с одновре­ менной подачей туда же промывной жидкости по трубке IV, промывная жидкость выводится из аппарата по трубке V.

Полученная эмульсия по трубке VI поступает в следующую центрифугу. Таким образом осуществляется последовательная 4-х — 5-ти кратная промывка НГЦ.

Схема промышленного производства НГЦ, включающая инжекторную нитрацию, центробежную сепарацию и стабили­ зацию в центробежном промывном аппарате, представлена на рис. 10.

Данная технологическая схема позволяет резко снизить за­ грузку производства взрывоопасным продуктом и разместить оборудование не в обвалованном здании, а в бетонированном помещении категории «Б». Дозирующие устройства, вспомога­

Современное производство НГЦ имеет производительность около 800 кг/ч, продолжительность технологического цикла — не более 200 с, загрузку аппаратуры взрывоопасным продук­ том — не более 30 кг.

Производство является высокомобильным, безопасным, ав­ томатизированным.

В заключение, рассматривая производство нитрата глице­ рина как основного компонента баллиститных П и ТРТ, сле­

Ранее отмечалось, промышленные мощности пороховых производств, а позже и твердых ракетных топлив в общем производстве боеприпасов имели важное, если не определяю­ щее значение. По сути дела они характеризовали военную мощь той или иной страны. Поэтому в техническом плане вся научная и инженерно-конструкторская работа по совершенст­ вованию пороховых производств была направлена на макси­ мальное повышение производительности всех фаз производст­ ва. В этом плане, как отмечалось ранее, отдельные фазы про­ изводства (нитроцеллюлозы, пороховой массы, зарядов), имея

32

возможность наработки полуфабриката на склад, развивались самостоятельно. Разную производительность этих фаз в общем производстве синхронизировали промежуточные склады. Это касалось всех фаз, за исключением производства НГЦ, кото­ рое было жестко привязано к производству пороховой массы и не могло нарабатывать продукт впрок, с созданием проме­ жуточных запасов. Производительность «варки» массы опреде­ лялась производительностью нитроузла и по возможностям увеличения превосходила последнюю. В конечном итоге имен­ но производительность фазы нитрации определяла производи­ тельность всего технологического потока. Поэтому конструк­ торские работы были всегда направлены на обеспечение мак­ симальной производительности без возможности регулирования ее в определенных пределах.

Подобная структура производства логична при больших объемах военных заказов, в случае же изменения номенклату­ ры зарядов в сторону резкого уменьшения отдельных партий, что характерно для условий производства высокоточного ору­ жия, требования к необходимому диапазону регулирования производительности резко возрастает.

В связи с этим современные задачи по дальнейшему раз­ витию технологии производства НГЦ сместились в сторону создания высокомобильных быстропереналаживаемых техноло­ гий, обеспечивающих изменение производительности в широ­ ком диапазоне с полным автоматическим управлением произ­ водством.

34

[лава 2

ПРОИЗВОДСТВО НИТРАТА ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

2.1 Хлопковая и древесная целлюлоза. Технологические процессы производства

Впроизводстве баллиститных П и ТРТ нитраты хлопковой

идревесной целлюлозы применяются в смешанном виде, при­ чем, при изготовлении некоторых номенклатур зарядов (РСЗО

идр.) в состав смешанной целлюлозы может входить до 80% древесной. Целлюлоза вследствие ее разнообразного природ­

ного назначения является весьма неоднородным по морфоло­ гической, надмолекулярной и молекулярной структуре поли­ мером.

В виде нитрата она в составе порохов и ТРТ в значитель­ ной мере определяет их физико-механические, реологические и технологические свойства. В связи с этим очень важно знать функциональную зависимость этих свойств от свойств исходной целлюлозы, которые формируются в процессе ее производства из природных источников (хлопок, древесина).

Технологические процессы получения целлюлоз из хлопка и дерева определяются химическим составом того и другого растения, существенно различающимся по содержанию приме­ сей. В табл. 1 приведен химический состав древесины различ­ ных пород и хлопка.

Из данных таблицы видно значительное отличие по хими­ ческому составу двух основных природных источников целлю­ лозы. Дерево содержит почти на 40% больше примесей в ви­ де, в основном, лигнина и пентозанов. Более того, заметно (~ на 10%) отличаются по содержанию примесей составные части дерева: ствол и ветви.

Совершенно очевидно, что технологические процессы из­ готовления хлопковой и древесной целлюлоз, задача которых заключается в очистке от примесей и получении максимально возможного содержания а-целлюлозы, будут значительно от­ личаться. Различие технологий существенно усугубляется еще и большим отличием целлюлоз по морфологической, надмоле­ кулярной и молекулярной структурам (см. том 1 «Химия бал­ листитных П и ТРТ»).

35

Ниже кратко рассматриваются технологические процессы получения хлопковой и древесной целлюлоз.

2.1.1 Производство хлопковой целлюлозы

Хлопок используется человеком с древнейших времен, ди­ корастущий хлопчатник был известен еще 15...30 тысяч лет тому назад. В настоящее время, несмотря на громадный про­ гресс химии синтетических полимеров, хлопок занимает одно из центральных мест в промышленности жизнеобеспечения человечества. Достаточно сказать, что мировое производство хлопкового волокна превышает 10 млн. тонн в год [33].

Что касается рассматриваемого нами вопроса — баллиститных П и ТРТ — роль хлопка трудно переоценить: он составил целую эпоху в истории военной техники. Используемый как природное сырье, хлопок проходит длительный путь химиче­ ских трансформаций, от которых в значительной мере зависит качество окончательного продукта — П и ТРТ. Каждый этап этого длительного пути может вносить свой вклад в неоднообразие конечного продукта, поэтому колебание свойств полу­ фабриката между поставляемыми партиями должно быть све­ дено к минимуму. В США с этой целью установлены жесткие связи в цепи: сбор хлопка с определенного участка — хлопко­ очистительный завод — целлюлозный завод — потребитель целлюлозы. В нашей стране, к сожалению, таких жестких свя­ зей не было установлено и это, в конечном счете, повышает разброс характеристик конечного продукта.

Пожалуй, основной вклад в неоднообразие целлюлозы вно­ сит исходное сырье — хлопок. Степень зрелости хлопка-сыр­ ца, определяемая сортом, временем сбора, засоренностью, за­ висящей от вида сбора урожая (ручной или машинный), и прочее в значительной мере определяют не только техноло­ гический процесс, но и содержание в конечном продукте а-целлюлозы и примесей.

Ниже приводится краткая характеристика технологических процессов получения хлопковой целлюлозы.

Механизация сбора хлопка резко повлияла на засоренность хлопка-сырца неволокнистыми примесями, что повлекло за собой необходимость реконструкции и существенного измене­ ния технологии и технического оснащения хлопкоочиститель­ ной промышленности оборудованием, обеспечивающим более тщательную очистку от неволокнистых примесей текстильного

37

волокна и линта, предназначенного для пороховой промыш­ ленности. В особенности это коснулось хлопкоочистительной промышленности и линтерных цехов масложиркомбинатов.

Современный хлопкоочистительный завод включает следую­ щие цеха: сушильно-очистительный (сушка и очистка от гру­ бых примесей), очистительный (дополнительная очистка от не­ волокнистых примесей), волокноотделительный (пильные или валичные волокноотделители для отделения длинного волокна), цех линтеровки и семеоголения, прессовый для уплотнения во­ локна в кипы для подготовки к отправке потребителю.

Хлопковые семена, прошедшие линтеровку на хлопкоочи­ стительных заводах, подвергаются дополнительному линтерованию на хлопкомаслобойных заводах.

Технологическая схема предусматривает двойное или трой­ ное линтерование на хлопкоочистительных заводах с получе­ нием линта I и II типов для производства ваты (2,5...3% от массы семян). При третьей линтеровке, производимой на кольцевых линтерах, получается линт III типа (4...4,5% от массы семян), используемый в химической и пороховой про­ мышленностях.

На хлопкомаслобойных заводах семена обрабатываются сначала на кольцевых линтерах, затем на семеочистительных машинах типа СОМ, в результате этой обработки получается коротковолокнистый подпушек (линт IV типа).

Полученный линт дополнительно очищается на линтоочистительных машинах, в которых линт уплотняется на рифле­ ных валиках, проходит три пильных барабана, набранных из дисковых пил. Пильные барабаны (рис. 11) прочесывают лен­ ты линта и транспортируют его по сетке, обеспечивая интен­ сивное потряхивание слоя линта и выделение из него мелкого сора.

Уплотненный в кипы линт поступает на производство хлоп­ ковой целлюлозы, в процессе которого обеспечивается:

—очистка хлопкового волокна от примесей в виде восков, жиров, гемицеллюлоз, пектинов;

—удаление остатков хлопчатника — коробочек, стеблей, листьев хлопчатника, целых и раздробленных семян;

—снижение вязкости исходной целлюлозы до требуемых значений;

—улучшение прозрачности ее растворов в серной кисло­

те;

38

Рис. 11. Схема устройства линтоочистительной машины ОП-3:

1 — питающие рифленые валики; 2 — рифленые валики меньшего диа­ метра; 3 — питательный барабан; 4 — транспортирующая сетка; 5 — от­ бойный нож; 6 — выпускные валы; 7 — сорные шнеки

— улучшение реакционной способности целлюлозного ма­ териала.

На рис. 12 представлена технологическая схема производ­ ства хлопковой целлюлозы. Технологический процесс включа­ ет следующую последовательность операций: рыхление кип — варка — промывка — отбелка — промывка — кисловка — промывка — смешивание — обезвоживание — сушка — упа­ ковка.

Рыхление проводится в несколько этапов на различных ма­ шинах: головном питателе ПГ-5, разрыхлителе ВРП-1 и др.

Предварительное рыхление проводится в головном питате­ ле ПГ-5, в котором игольчатая решетка, движущаяся с боль­ шей скоростью, чем питающая, растаскивает пласты линта. Съемный барабан, имеющий большую скорость, чем игольча­ тая решетка, снимает линт с решетки и направляет его в вер­ тикальный рыхлитель ВРП-1, в котором ножевой конический барабан обеспечивает рыхление и очистку волокна.

39

Рис. 12. Схема технологического процесса производства хлопковой целлю­ лозы:

1 — рыхлительная машина; 2 — пневмотранспорт; 3 — бункер-циклон; 4 — варочный котел; 5 — подогревательная колонка; 6 — сцежа; 7 — на­ сос циркуляции щёлочи; 8 — сборник отработанных щёлоков; 9 — массо-

лятор; 21 — бойлер для подогрева щёлочи; 22 — дозировочный бак щёло­ чи; 23 — мерник щёлочи; 24 — мерник моющего средства «Прогресс»; 25 — хранитель серной кислоты; 26 — мерник серной кислоты;

40