液體硝酸銨儲罐的設計及儲存輸送工藝

摘要：多年來，國內工業炸藥生產廠家多采用固體硝酸銨制造工業炸藥，如果使用液體硝酸銨則具有成本低、降耗節能、節省勞動力、生產環境干凈等多方面的優點。在生產炸藥的過程中，液體硝酸銨儲罐的設計和儲存輸送是生產過程中的主要工藝。基于此，文章對液體硝酸銨儲罐的設計和儲存輸送工藝進行了重點研究。

關鍵詞：液體硝酸銨；儲罐設計；儲存輸送；炸藥生產；溶液罐

中圖分類號：TQ441 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）15-0011-03

液體硝酸銨和固體硝酸銨破碎溶化工藝相比，具有節約結晶能耗、節省包裝成本和材料成本等優點，是一種節能降耗的材料，在生產的過程中，儲存罐的結構形式、運輸的工藝、安全聯鎖控制技術等是生產過程中需要解決的主要內容。

1 液體硝酸銨儲罐的設計

1.1 確定溶液罐的外形結構

根據儲罐的外形，可以將其分成臥式圓筒儲罐、立式圓筒形儲罐、球形儲罐三種類型。在正常的溫度環境下，當氣象壓力和常壓相差不大時，通常會使用立式圓筒儲罐對液體進行儲存，當容量在100m3時，會選擇球形儲罐和臥式儲罐。在對其外形結構進行確定時，通常是站在降低能耗的角度來看的，在硝酸銨溶液貯灌、槽罐車、生產工房內水相罐中，要盡可能對地形位置上的高差，實現硝酸銨溶液自動進行進料和排料，所以根據具體的地理情況，將儲罐放在相對來說比較高的位置，形成一定的高差，使得液體硝銨能自流進水相配料罐，而立式圓筒形儲罐具有結構簡單，儲存量跟高度成線性關系，比較容易觀察等優點，因此應采用立式圓筒形，基本的外形結構如圖1所示。

1.2 確定儲罐的容積大小

在設計硝酸銨儲罐時，要根據具體的生產能力進行設計，一般某生產線最高的生產能力為每小時6噸，單班生產時間為7個小時，每天生產兩班，那么儲罐的設計容積應該為：

V=（6×7×2）÷1.4÷0.8=75m3

在公式中，容積利用系數為0.8，硝酸銨溶液的密度為1.4。而一般硝酸銨在炸藥中占的比例約為0.7～0.9，所以：

V=75×（0.7～0.9）=52.5～67.5

通過對數據進行圓整處理，儲罐的容積設計為70m3時，可以達到生產的基本要求，所有設計的儲罐底面圓直徑為4.5m，高4.5m，容積約為70m3。

1.3 對罐體進行保溫和加熱

由于硝酸銨溶液具有容易結晶的特點，在結晶后，硝酸銨溶液會存在部分區域濃度不一樣的情況，對水相溶液的制備造成了一定的影響，所以，儲罐要提供必要的加熱設施，并進行罐體的保溫處理。廠家配送的液體硝酸銨濃度控制在92%～93%之間，硝酸銨溶液的析晶點大概為108℃，所以溫度要控制在110℃～125℃之間。為保證加熱均勻，采用四層分層加熱，底層離罐底100mm，往上隔1000mm有一層，除底層平鋪地面外，每層高度約500mm。為了避免裸露出液面的盤管加熱，不斷升溫，發生危險，對每組加熱盤管獨立加熱，當液位低于盤管時，控制系統自動關閉盤熱管電動球閥，停止加熱，只有當液位超過盤管時才通蒸汽，進而達到保溫效果。對于罐體要使用整體保溫的方法進行保溫，保溫材料選擇巖棉，厚度控制為100mm。

1.4 設計管口法蘭

在設計灌體的法蘭時，尤其是對于接近罐體底部的出料法蘭及排污法蘭，為了防止硝酸銨晶體將法蘭堵住，無法將料排出，要根據硝酸銨溶液容易結晶的特點，安裝可以進行蒸汽加熱的夾套，如圖2所示：

1.5 安裝雨淋管

對于立式儲罐來說，由于罐子內高空間寬裕，可以直接在儲罐頂部安裝雨淋管，對于臥式儲罐來說，由于管內高的寬度的空間有限，如果罐中的硝酸銨溶液將雨淋管淹沒，就會堵塞雨淋管，存在非常大的安全隱患，所以要求在儲罐外側的頂部安裝雨淋管，將主管道環繞罐子頂部一周，然后將儲罐的內腔和主管道連通；而對于立式儲罐來說，由于罐子內高空間寬裕，可以直接在儲罐頂部安裝雨淋管。

1.6 設計封頭

對容器兩側進行連接的密封蓋體又叫做封頭，常見的封頭有半橢圓、平蓋、錐形、蝶形等類型，在儲罐中，罐底和灌頂就是封頭，一般罐底多使用錐形和平板形，罐頂多使用半橢圓形、平蓋形和錐形。由于平蓋制造起來比較容易，適合在一些對壓力比較低的容器上進行封頭，在壓力相同的情況下，要比凸形封頭厚很多，但是相對來說平蓋邊緣受力的情況也比較復雜。

對于立式圓筒儲罐來說，只有下表面受力，而下表面和基礎面接觸比較緊密，所有頂部與地部均采用平蓋。為了在儲罐進出料的過程中，保證儲罐內壓力和外壓力的平衡，要在罐頂的中心設通氣孔，同時考慮到日后維護的便利性，可以在罐子頂部開一個直徑500mm的出入孔。

1.7 安全聯鎖控制

超溫聯鎖：為了避免液體硝酸銨溫度過高發生危險，需要對儲罐內溫度進行監控，當溫度高于130℃時，會通過高音喇叭發出警報；當溫度高于135℃時，自動開啟雨淋開關，自動噴水半個小時以上，除非人工斷水或斷電，否則雨淋不能關閉。

超液位聯鎖：為了避免高溫硝酸銨溢出罐子，造成浪費甚至燙傷事故，所以在液體硝酸銨罐子頂部和配料罐頂部安裝音叉開關。在上料時，當液位上升靠近頂部時，觸發音叉開關，自動停止上料；在放料時，當液位上升至靠近頂部時，觸發音叉開關，自動停止放料，避免硝酸銨水溶液溢出。

2 液體硝酸銨的輸送存儲工藝

2.1 確定硝酸銨的技術參數

在使用運輸車將硝酸銨溶液運輸到炸藥生產企業時，需要先對相關的參數和炸藥配方進行調整，確保配方和參數互相適應后，再進行炸藥的生產，因此要先對硝酸銨溶液的相關技術特性進行了解和掌握。

通常情況下，對液體硝酸銨造成影響的工藝參數主要有濃度、溫度、pH值、密度等，使用不同的設備和不同的制造工藝也會對液體硝酸銨的參數造成影響。通常，在出廠時，要將技術參數控制為：濃度92%～93%，溫度120℃～125℃，pH值5～7之間，而密度會在濃度和溫度的變化下出現變化。由于粉狀乳化炸藥、膠裝乳化炸藥、水膠炸藥、膨化硝銨炸藥以及其他不同的配方和工藝對液體硝酸銨的技術要求不同，因此我們可以在以上規定的范圍中進行適當的調整。

2.2 輸送物料的基本工藝

由于液體硝酸銨是直接用來制作工業炸藥的，通過利用槽罐車把運回來的液體硝酸銨放在儲罐中，然后在生產的過程中，按照規定的配合比，將儲罐中的液體放入到水相溶解罐中，等達到工藝的要求后，在下一道工序中進行使用。液體硝酸銨在從槽罐車進入到儲罐，然后從儲罐進入到水相溶解罐，然后經過運輸、存儲、拌合、保溫、控制的過程，對具體的工藝特點和過程進行研究，不僅可以保證生產的安全性，而且可以設計出更加科學的儲存輸送工藝。通常情況下，輸送液體物料的方法主要有動力輸送和高位差自然輸送兩種方式。

2.3 泵送進出料的特點和工藝

由于儲罐是采用低進高出型，即槽罐車比儲罐位置低，當卸料時，使用泵將硝酸銨料從槽罐車輸送到儲存罐；而儲罐的出料口比工房內的溶解罐位置高，當放料時，液體硝酸銨可以自流進工房內的水相配料罐中。因為硝酸銨具有易結晶的特點，所以卸料或放料前，都需要先用蒸汽把管道預熱，卸完料或放完料后，再通蒸汽把管道內的殘留硝酸銨溶液沖洗干凈，避免殘留溶液累積結晶堵塞管道。使用這種工藝主要有以下優點：（1）卸料時，由于每車硝酸溶液量都比較多，使用泵來卸料的效率比較高，速度快；（2）放料時，由于配料罐的體積有限，采用自流每罐幾分鐘就可以放滿，可以減少購買泵及日常維護費用；（3）可以避免硝酸溶液殘留在輸送管道內，避免累積堵塞。

2.4 設置儲罐進出料管的方法

一般情況下，泵送料液的工藝的料口是在儲罐的灌頂進行設置的，而高位差輸送料液工藝形式的出料口在罐壁上進行設置，進料口是在罐頂進行設置。為了使進料或者循環攪拌時，罐內的液體更加均勻，進料管路與垂直位置成45°偏角；出料管口和罐底的距離要控制在100mm左右，不僅可以避免在下一道工序中帶入雜質，而且還可以完全將儲罐卸料清理干凈。為了將管路中的料液排出，要將排料閥門設置在管路最低的位置。為了對料液的工藝要求溫度進行保持，要對進出料管路進行保溫處理。為了防止有固體雜質進入到料液中，要在下一個工序的管路上設置清理方便的提籃式過濾設備。

3 結語

總而言之，液體硝酸銨作為工業炸藥生產的主要原料，在運輸和儲存的過程中可以使用高位差輸送、泵送以及兩種方式結合的方法來完成，在選擇儲存輸送工藝時，要根據具體的地形情況、投資大小、施工的難度進行選擇。要注意對罐體進行加熱和保溫，適宜使用循環攪拌的方法進行攪拌施工，利用自動控制系統對液位、料液溫度、卸料流量等進行調節。

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作者簡介：陳俊（1986—），男，廣西欽州人，廣西柳州威奇化工有限責任公司技術員，助理工程師。