液体硝酸铵储罐的设计及储存输送工艺

摘要：多年来，国内工业炸药生产厂家多采用固体硝酸铵制造工业炸药，如果使用液体硝酸铵则具有成本低、降耗节能、节省劳动力、生产环境干净等多方面的优点。在生产炸药的过程中，液体硝酸铵储罐的设计和储存输送是生产过程中的主要工艺。基于此，文章对液体硝酸铵储罐的设计和储存输送工艺进行了重点研究。

关键词：液体硝酸铵；储罐设计；储存输送；炸药生产；溶液罐

中图分类号：TQ441 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）15-0011-03

液体硝酸铵和固体硝酸铵破碎溶化工艺相比，具有节约结晶能耗、节省包装成本和材料成本等优点，是一种节能降耗的材料，在生产的过程中，储存罐的结构形式、运输的工艺、安全联锁控制技术等是生产过程中需要解决的主要内容。

1 液体硝酸铵储罐的设计

1.1 确定溶液罐的外形结构

根据储罐的外形，可以将其分成卧式圆筒储罐、立式圆筒形储罐、球形储罐三种类型。在正常的温度环境下，当气象压力和常压相差不大时，通常会使用立式圆筒储罐对液体进行储存，当容量在100m3时，会选择球形储罐和卧式储罐。在对其外形结构进行确定时，通常是站在降低能耗的角度来看的，在硝酸铵溶液贮灌、槽罐车、生产工房内水相罐中，要尽可能对地形位置上的高差，实现硝酸铵溶液自动进行进料和排料，所以根据具体的地理情况，将储罐放在相对来说比较高的位置，形成一定的高差，使得液体硝铵能自流进水相配料罐，而立式圆筒形储罐具有结构简单，储存量跟高度成线性关系，比较容易观察等优点，因此应采用立式圆筒形，基本的外形结构如图1所示。

1.2 确定储罐的容积大小

在设计硝酸铵储罐时，要根据具体的生产能力进行设计，一般某生产线最高的生产能力为每小时6吨，单班生产时间为7个小时，每天生产两班，那么储罐的设计容积应该为：

V=（6×7×2）÷1.4÷0.8=75m3

在公式中，容积利用系数为0.8，硝酸铵溶液的密度为1.4。而一般硝酸铵在炸药中占的比例约为0.7～0.9，所以：

V=75×（0.7～0.9）=52.5～67.5

通过对数据进行圆整处理，储罐的容积设计为70m3时，可以达到生产的基本要求，所有设计的储罐底面圆直径为4.5m，高4.5m，容积约为70m3。

1.3 对罐体进行保温和加热

由于硝酸铵溶液具有容易结晶的特点，在结晶后，硝酸铵溶液会存在部分区域浓度不一样的情况，对水相溶液的制备造成了一定的影响，所以，储罐要提供必要的加热设施，并进行罐体的保温处理。厂家配送的液体硝酸铵浓度控制在92%～93%之间，硝酸铵溶液的析晶点大概为108℃，所以温度要控制在110℃～125℃之间。为保证加热均匀，采用四层分层加热，底层离罐底100mm，往上隔1000mm有一层，除底层平铺地面外，每层高度约500mm。为了避免裸露出液面的盘管加热，不断升温，发生危险，对每组加热盘管独立加热，当液位低于盘管时，控制系统自动关闭盘热管电动球阀，停止加热，只有当液位超过盘管时才通蒸汽，进而达到保温效果。对于罐体要使用整体保温的方法进行保温，保温材料选择岩棉，厚度控制为100mm。

1.4 设计管口法兰

在设计灌体的法兰时，尤其是对于接近罐体底部的出料法兰及排污法兰，为了防止硝酸铵晶体将法兰堵住，无法将料排出，要根据硝酸铵溶液容易结晶的特点，安装可以进行蒸汽加热的夹套，如图2所示：

1.5 安装雨淋管

对于立式储罐来说，由于罐子内高空间宽裕，可以直接在储罐顶部安装雨淋管，对于卧式储罐来说，由于管内高的宽度的空间有限，如果罐中的硝酸铵溶液将雨淋管淹没，就会堵塞雨淋管，存在非常大的安全隐患，所以要求在储罐外侧的顶部安装雨淋管，将主管道环绕罐子顶部一周，然后将储罐的内腔和主管道连通；而对于立式储罐来说，由于罐子内高空间宽裕，可以直接在储罐顶部安装雨淋管。

1.6 设计封头

对容器两侧进行连接的密封盖体又叫做封头，常见的封头有半椭圆、平盖、锥形、蝶形等类型，在储罐中，罐底和灌顶就是封头，一般罐底多使用锥形和平板形，罐顶多使用半椭圆形、平盖形和锥形。由于平盖制造起来比较容易，适合在一些对压力比较低的容器上进行封头，在压力相同的情况下，要比凸形封头厚很多，但是相对来说平盖边缘受力的情况也比较复杂。

对于立式圆筒储罐来说，只有下表面受力，而下表面和基础面接触比较紧密，所有顶部与地部均采用平盖。为了在储罐进出料的过程中，保证储罐内压力和外压力的平衡，要在罐顶的中心设通气孔，同时考虑到日后维护的便利性，可以在罐子顶部开一个直径500mm的出入孔。

1.7 安全联锁控制

超温联锁：为了避免液体硝酸铵温度过高发生危险，需要对储罐内温度进行监控，当温度高于130℃时，会通过高音喇叭发出警报；当温度高于135℃时，自动开启雨淋开关，自动喷水半个小时以上，除非人工断水或断电，否则雨淋不能关闭。

超液位联锁：为了避免高温硝酸铵溢出罐子，造成浪费甚至烫伤事故，所以在液体硝酸铵罐子顶部和配料罐顶部安装音叉开关。在上料时，当液位上升靠近顶部时，触发音叉开关，自动停止上料；在放料时，当液位上升至靠近顶部时，触发音叉开关，自动停止放料，避免硝酸铵水溶液溢出。

2 液体硝酸铵的输送存储工艺

2.1 确定硝酸铵的技术参数

在使用运输车将硝酸铵溶液运输到炸药生产企业时，需要先对相关的参数和炸药配方进行调整，确保配方和参数互相适应后，再进行炸药的生产，因此要先对硝酸铵溶液的相关技术特性进行了解和掌握。

通常情况下，对液体硝酸铵造成影响的工艺参数主要有浓度、温度、pH值、密度等，使用不同的设备和不同的制造工艺也会对液体硝酸铵的参数造成影响。通常，在出厂时，要将技术参数控制为：浓度92%～93%，温度120℃～125℃，pH值5～7之间，而密度会在浓度和温度的变化下出现变化。由于粉状乳化炸药、胶装乳化炸药、水胶炸药、膨化硝铵炸药以及其他不同的配方和工艺对液体硝酸铵的技术要求不同，因此我们可以在以上规定的范围中进行适当的调整。

2.2 输送物料的基本工艺

由于液体硝酸铵是直接用来制作工业炸药的，通过利用槽罐车把运回来的液体硝酸铵放在储罐中，然后在生产的过程中，按照规定的配合比，将储罐中的液体放入到水相溶解罐中，等达到工艺的要求后，在下一道工序中进行使用。液体硝酸铵在从槽罐车进入到储罐，然后从储罐进入到水相溶解罐，然后经过运输、存储、拌合、保温、控制的过程，对具体的工艺特点和过程进行研究，不仅可以保证生产的安全性，而且可以设计出更加科学的储存输送工艺。通常情况下，输送液体物料的方法主要有动力输送和高位差自然输送两种方式。

2.3 泵送进出料的特点和工艺

由于储罐是采用低进高出型，即槽罐车比储罐位置低，当卸料时，使用泵将硝酸铵料从槽罐车输送到储存罐；而储罐的出料口比工房内的溶解罐位置高，当放料时，液体硝酸铵可以自流进工房内的水相配料罐中。因为硝酸铵具有易结晶的特点，所以卸料或放料前，都需要先用蒸汽把管道预热，卸完料或放完料后，再通蒸汽把管道内的残留硝酸铵溶液冲洗干净，避免残留溶液累积结晶堵塞管道。使用这种工艺主要有以下优点：（1）卸料时，由于每车硝酸溶液量都比较多，使用泵来卸料的效率比较高，速度快；（2）放料时，由于配料罐的体积有限，采用自流每罐几分钟就可以放满，可以减少购买泵及日常维护费用；（3）可以避免硝酸溶液残留在输送管道内，避免累积堵塞。

2.4 设置储罐进出料管的方法

一般情况下，泵送料液的工艺的料口是在储罐的灌顶进行设置的，而高位差输送料液工艺形式的出料口在罐壁上进行设置，进料口是在罐顶进行设置。为了使进料或者循环搅拌时，罐内的液体更加均匀，进料管路与垂直位置成45°偏角；出料管口和罐底的距离要控制在100mm左右，不仅可以避免在下一道工序中带入杂质，而且还可以完全将储罐卸料清理干净。为了将管路中的料液排出，要将排料阀门设置在管路最低的位置。为了对料液的工艺要求温度进行保持，要对进出料管路进行保温处理。为了防止有固体杂质进入到料液中，要在下一个工序的管路上设置清理方便的提篮式过滤设备。

3 结语

总而言之，液体硝酸铵作为工业炸药生产的主要原料，在运输和储存的过程中可以使用高位差输送、泵送以及两种方式结合的方法来完成，在选择储存输送工艺时，要根据具体的地形情况、投资大小、施工的难度进行选择。要注意对罐体进行加热和保温，适宜使用循环搅拌的方法进行搅拌施工，利用自动控制系统对液位、料液温度、卸料流量等进行调节。

参考文献

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作者简介：陈俊（1986—），男，广西钦州人，广西柳州威奇化工有限责任公司技术员，助理工程师。