一種防止硝酸銨溶液爆炸的方法及其裝置的製作方法

2024-03-09 06:09:15 1

專利名稱：一種防止硝酸銨溶液爆炸的方法及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種防止硝酸銨溶液爆炸的方法，特別是一種在常壓儲存中防止硝酸銨溶液 爆炸的方法。本發明還涉及用於實現該方法的裝置。
背景技術：
硝酸銨作為一種爆炸物，被廣泛用作工業炸藥的原料。而在硝酸銨的生產過程和以硝酸 銨為原料的其它產品的生產中，都有大量的硝酸銨溶液存在。硝酸銨的強氧化性、自熱反應 性和熱分解性決定了它的爆炸危險性。硝酸銨溶液容易受外界條件的影響而發生爆炸，在有 酸，例如硝酸、硫酸、鹽酸存在時，硝酸銨的熱分解速度明顯加快，開始分解的溫度明顯降 低。當有氯化物、鉻酸鹽、鈷化合物等雜質存在時，則會對硝酸銨的熱分解起催化作用。其 中硝酸和氯化物的共同作用比其單獨作用對硝酸銨的催化分解影響更為顯著，且該反應為放 熱反應。硝酸銨在引爆劑的作用下，常溫時也能爆炸。熔融的硝酸銨在銅、鋅、銻、鎳等作 用下會轉化成不穩定的亞硝酸銨，更容易引起爆炸。
摻有有機雜質的硝酸銨不純品能增加爆炸起火的危險性，硝酸銨中混入有機雜質時，能 明顯增加硝酸銨的爆炸危險性。混入硝酸銨中的有機纖維如毛氈、棉紗、抹布、笤帚及木質 等容易引起硝酸銨的自燃進而發生爆炸；壓縮機油的餾出成份，包括飽和烴、芳香烴、膠質、 瀝青質、蠟及含氮、硫、氧的化合物等，均為有機物，高溫時可被氧化生成C0、 C02、焦炭 及水等，而硝酸銨本身及其分解產物NO、 N02或其它氮氧化物(NOx)都具有較強的氧化性，在 較高的溫度下兩者容易發生氧化還原放熱反應。而這些條件下爆炸的臨界值和臨界時間目前 尚沒有理論公式可以準確的確定和劃分，多種影響因素綜合表現為溶液溫度異常升高，如果 在生產和使用中不能及時發現這種溫度變化，並及時採取措施，則很容易引起硝酸銨爆炸。

發明內容
本發明的目的在於提供一種防止硝酸銨溶液爆炸的方法，該方法通過實時監控硝酸銨溶 液的狀態，及時發現即將出現的爆炸，從而在短時間內進行快速有效反應，對儲存中的硝酸 銨溶液進行處理，以消除爆炸隱患。
本發明的目的還在於提供一種用於實現上述防止硝酸銨溶液爆炸的方法的裝置。 本發明解決問題所採取的技術方案是在硝酸銨儲存設備中的不同位置上安裝有n個分 散的測溫裝置，且測溫裝置的數量不少於3個。測溫裝置與一個控制器連接，將實時測量到 的硝酸銨溶液溫度信號輸送到控制器中，當有n-l個測溫裝置所測溫度超過控制器設定的臨 界溫度時，控制器會及時控制安裝在硝酸銨儲存設備下部的排洩閥門打開，將硝酸銨儲存設
3備中的硝酸銨溶液通過連接在排洩閥門下方的排放管路迅速安全地洩放至一個應急排放槽 內。
上述應急排放槽的容積應為硝酸銨儲存設備容積的50 150%，並在應急排放槽內保持有 少於該應急排放槽容積10%的常溫脫鹽水。排放到應急排放槽內的硝酸銨溶液經過脫鹽水稀
釋後，根據是否還有雜質及溶液濃度進行回收利用。
本發明提供的用於實現上述方法的裝置包括
一個硝酸銨儲存設備，其上安裝有n個分散的用於測量硝酸銨溶液溫度的測溫裝置； 一個排洩閥門，安裝在硝酸銨儲存設備的下部； 一個排放管路，連接在上述排洩閥門的下方，其末端開口； 一個安置在排放管路開口端下方的應急排放槽；
一個控制器，與測溫裝置和排洩閥門電路連接，用於接收測溫裝置測量的溫度信號和控 制排洩閥門的開與關。
測溫裝置的安裝位置應儘量在硝酸銨溶液的儲存範圍內分布，並且應使測溫裝置處於一 個時間周期內的平均液位之下，從而保證測溫裝置能時刻測量到硝酸銨溶液的溫度。
需要安裝測溫裝置的個數應根據儲存的硝酸銨溶液的體積或質量來確定，體積或質量越 大，則需要的測溫裝置個數越多， 一般地，測溫裝置的數量不少於3個，結合經濟實用性綜 合考慮。
在布置測溫裝置時，應滿足所有的測溫裝置均安裝在硝酸銨儲存設備的0 100%液位之 間，安裝位置應儘量在儲存設備的徑向和軸向散開分布，以期儘量對儲存設備內的全部溶液 溫度進行測量。
一種典型的布置方法是相鄰兩個測溫裝置之間的夾角垂直投影至儲存設備橫截面上的 角度A《(360+n)。，沿儲存設備軸向的垂直高度h《[儲存設備10(m液位高度+(n-1)]， (n 》2)。這樣可以使儲存設備中各部分的硝酸銨溶液都能夠被實時監控，而不是集中於某些部 位，避免產生測量誤差。
上述裝置中，安裝在硝酸銨儲存設備底部低點的排洩闊門只有開和關兩個位置，沒有閥 位在0 100%之間的變化。這樣可以縮短閥門動作過程的反應時間，使排放過程迅速，且閥 門關閉時無洩漏。
排放管線的坡度設置為》2%，這樣能夠保證排放過程迅速，管線內無溶液殘留結晶，不 會堵塞閥門。
所述的應急排放槽的容積相當於硝酸銨儲存設備容積的50 150%，使正常生產過程中存儲的硝酸銨溶液能夠被容納而不會溢流產生汙染。
應急排放槽內應長期保持有少於該排放槽容積10%的常溫脫鹽水，以使應急排放到排放 槽內的硝酸銨溶液能夠被及時稀釋濃度和降低溫度，從而保證硝酸銨溶液的狀態低於爆炸臨 界狀態。
同時，將應急排放槽設計成其高度與其任意底面邊長或底面直徑之比小於0.5，這樣可 以使排放溶液的垂直對流速度快，溶液與脫鹽水的混合稀釋迅速，熱量散失快，溫度可以迅 速降低，避免爆炸的發生。
本發明的防止硝酸銨溶液爆炸的方法和裝置通過多點測量並消除測量中存在的偶然因 素，保證了測量分析的準確性， 一旦儲存設備內的硝酸銨溶液溫度異常變化，到達臨界溫度 時，便可以迅速做出反應，將硝酸銨溶液安全洩放、降溫、稀釋，防止爆炸事故發生。並且 硝酸銨溶液的洩放處理過程無汙染，洩放出的硝酸銨溶液可以回收利用。


圖1是本發明實施例中用於實現防止硝酸銨溶液爆炸的方法的裝置圖； 圖2是圖1中安裝的測溫裝置相對於儲存設備橫截面的位g關係圖。
具體實施例方式
如圖l，某一個96.50%硝酸銨熔融液常壓儲存設備1，其容積為8m3，設備內設置有攪拌 器7進行攪拌，以使設備內溶液溫度保持均衡。
在上述儲存設備1上布置有三個測溫裝置2，其中任意兩個相鄰測溫裝置之間的垂直距 離h小於0. 8m，任意兩個相鄰測溫裝置之間的夾角垂直投影至儲存設備橫截面上的角度A為 120° (見圖2)。
儲存設備1的底部最低點設有一個排洩閥門3，該排洩閥門3隻有開和關兩個位置，正 常時保持關閉，有爆炸危險時按指令能迅速開啟。排洩閥門3的下方連接有一個與水平面坡 度為3%的排放管路4，排放管路4通向應急排放槽5內。
應急排放槽5的容積為8m3，底面正方形，邊長4m，高度0. 5m，在室外敞開布置，與周 圍設施保持安全距離。正常時在應急排放槽6內保持有800Kg的常溫脫鹽水。
控制器6分別與測溫裝置2和排洩閥門3電路連接，並設定控制器監測的硝酸銨溶液臨 界溫度為155°C。當控制器6監測到任意兩個測溫裝置2所測溫度超過155'C時，迅速向排洩 閥門3發送開啟指令，排洩閥門3執行開起動作，將儲存設備l內的96.50%硝酸銨熔融液通 過排放管路4迅速洩放至應急排放槽5內進行稀釋降溫。
權利要求
1、一種防止硝酸銨溶液爆炸的方法，是通過安裝在硝酸銨儲存設備上的n個分散的測溫裝置測量硝酸銨溶液的溫度，並將溫度信號送到控制器中，當有n-1個測溫裝置所測溫度超過控制器設定的臨界溫度時，控制器控制安裝在硝酸銨儲存設備下部的排洩閥門打開，將硝酸銨溶液通過連接在排洩閥門下方的排放管路安全洩放至應急排放槽內。
2、 根據權利要求1所述的方法，其特徵是所述的測溫裝置數量不小於3個。
3、 一種用於實現權利要求1的方法的裝置，該裝置包括一個硝酸銨儲存設備(1)，其上安裝有n個分散的用於測量硝酸銨溶液溫度的測溫裝置 (2);一個排洩閥門(3),安裝在硝酸銨儲存設備(1)的下部；一個排放管路(4),連接在上述排洩閥門(3)的下方，其末端開口； 一個安置在排放管路(4)開口端下方的應急排放槽(5);一個控制器(6)，與測溫裝置(2)和排洩闊門(3)電路連接，用於接收測溫裝置(2) 測量的溫度信號和控制排洩閥門(3)的開與關。
4、 根據權利要求3所述的裝置，其特徵是所述測溫裝置(2)的數量不小於3個。
5、 根據權利要求3所述的裝置，其特徵是安裝在硝酸銨儲存設備(1)上的相鄰兩個測 溫裝置(2)之間的夾角垂直投影至儲存設備橫截面上的角度A《(360+n)。 ， (n》2)。
6、 根據權利要求3所述的裝置，其特徵是所述的測溫裝置(2)安裝在硝酸銨儲存設備 (1)的0 100%液位之間，且相鄰兩個測溫裝置(2)沿儲存設備軸向的垂直高度h《[儲存設備100%液位高度+(1)-1)]， (n》2)。
7、 根據權利要求3所述的裝置，其特徵是所述的排洩闊門(3)只有開和關兩個位置， 沒有閥位在0 100%之間的變化。
8、 根據權利要求3所述的裝置，其特徵是所述排放管路(4)與水平面的坡度》2%。
9、 根據權利要求3所述的裝置，其特徵是所述應急排放槽(5)的容積為硝酸銨儲存設 備(1)容積的50 150%。
10、 根據權利要求3或9所述的裝置，其特徵是所述應急排放槽(5)的高度與其任意底 面邊長或底面直徑之比小於0. 5。
11、 根據權利要求3或9所述的裝置，其特徵是在所述應急排放槽(5)內預先存放有常 溫脫鹽水。
12、 根據權利要求11所述的裝置，其特徵是存放在應急排放槽(5)內的常溫脫鹽水少 於應急排放槽容積的10%。
全文摘要
一種防止硝酸銨溶液爆炸的方法及其裝置，是在硝酸銨儲存設備中的不同位置上安裝有n個分散的測溫裝置，測溫裝置與一個控制器連接，將實時測量到的硝酸銨溶液溫度信號輸送到控制器中，當有n-1個測溫裝置所測溫度超過控制器設定的臨界溫度時，控制器會及時控制安裝在硝酸銨儲存設備下部的排洩閥門打開，將硝酸銨儲存設備中的硝酸銨溶液通過連接在排洩閥門下方的排放管路迅速洩放至一個應急排放槽內進行降溫和稀釋。本發明的方法和裝置能夠及時發現即將出現的爆炸，在短時間內對儲存的硝酸銨溶液進行處理，以消除爆炸隱患，防止爆炸事故的發生。
文檔編號G05B19/048GK101581921SQ20091007474
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月12日 優先權日2009年6月12日
發明者劉金亮, 李向遠, 李錄彥, 李柏興, 荊宏健 申請人:天脊煤化工集團股份有限公司