ту реакционной напряженности" сделали Л.А. Смир­ нов и Ю.П. Попов [12].

В идеале эти требования сводятся к следующему: обеспечение максимальной производительности при

минимальной единовременной загрузке взрывоопас­ ным материалом;

малые габариты; легкость сборки и разборки оборудования (жела­

тельно дистанционно при управлении с пульта); работа в автоматическом режиме без присутствия

человека как отдельных аппаратов, так и автоматичес­ ких линий;

наличие системы автоматической взрывоили пожарозащиты;

наличие управляющих программ автоматической оптимизации процесса.

Большинство этих требований в той или иной мере в промышленности реализовано, но дальнейшее со­ вершенствование продолжается на основе новых тех­ нических возможностей.

Возрастающие требования к оборудованию во взры­ воопасных производствах можно проиллюстрировать на ряде конкретных примеров. Например: исключение загораний в аппаратах при предусмотренных механи­ ческих воздействиях на нитроглицерин, пороховую массу и порох как пироксилиновый, баллиститный, так и СТТ.

Снижение риска такого воздействия достигается как конструкцией самого аппарата (исключающего недо­ пустимые ударные нагрузки и трения), так и дополни­ тельными требованиями, снижающими такой риск.

ТЕФЛОНОВЫЕ ПОКРЫТИЯ В СМЕСИТЕЛЯХ ДЛЯ СТРТ

На ранней стадии промышленного использования смесителей СНД имели место случаи загораний и взрывов из-за попадания в них металлических посто­ ронних предметов. Для исключения трения в смесите-

ле металл — масса — металл, внутреннюю часть кор­ пуса смесителя и шнек стали покрывать фторопласто­ вым тефлоновым покрытием, что существенно повыси­ ло безопасность на этом участке.

МЕТАЛЛООТСЕКАТЕЛЬ

В 60-е годы в производстве нитроглицериновых порохов были внедрены устройства, выбрасывающие из по­ тока движущейся пороховой "крошки" и "таблетки" все случайно попавшие металлические частицы как из черного, так и из цветного металла. Указанное устрой­ ство, разработанное сотрудниками Новочеркасского политехнического института, сыграло исключительную роль в снижении аварийности сначала в производстве баллиститных порохов, а затем в производстве пирок­ силиновых и смесевых порохов.

РЕНТГЕН СВАРНЫХ ШВОВ

С конца 60-х годов обязательным требованием при из­ готовлении оборудования для производства нитрогли­ церина, пороховой массы, смесевых твердых топлив стала проверка сварных швов на их сплошность; в них не должно быть каверн, щелей и трещин, в которых взрывоопасное вещество могло бы подвергаться меха­ ническому воздействию (защемление, трение). Кроме того, в таких полостях могла бы оставаться часть про­ дукта, неудаляемая при периодических его промывках. В дальнейшем требования по дефектоскопии оборудо­ вания были распространены не только на сварные швы, но и на узлы, работающие в напряженном режи­ ме, поломка которых из-за дефектов в металле могла бы привести к аварии.

Дефектоскопии подвергаются отдельные узлы при­ водов, узлы кантователей и т.д.

В производствах баллиститных и смесевых Дорохов для передачи с одной фазы на другую полуфабрикатов окислителей и ВВ иногда используется вакуумный или пневматический транспорт. Для исключения передачи взрывной волны по трубопроводу применяются пре­ рыватели детонации. В зависимости от типа аппарата и протяженности пневмотранспорта используют раз­ личные конструкции прерывателей детонации.

Прерыватели представляют собой легко разрушаю­ щуюся вставку в трубопроводный транспорт, которая может быть выполнена в виде петли, угольника, трубы в трубе и т.п. Вставки могут быть изготовлены из стек­ ла, керамики и пластмассы.

ВЫШИВНЫЕ ПОВЕРХНОСТИ

Для предотвращения опасного нарастания давления в аппарате в случае загорания, корпуса аппаратов вы­ полняются с вышибными поверхностями, которые в отдельных случаях достигают до 40 % площади наруж­ ной поверхности аппаратов. Подобное решение широ­ ко используется в производстве пироксилиновых До­ рохов на операциях провялки и сушки. В аппаратах типа АУР вышибные поверхности представляют собой окна, закрываемые медными сетками, с размером яче­ ек меньше размера пороховых зерен; окна крепятся к цилиндрической части корпуса легко срезаемыми медными штифтами.

Для перевозки и предварительного перемешивания ряда окислителей и взрывчатых материалов в произ­ водстве СТТ используются специальные контейнеры типа УК-1 (разработка ЦНКБ). В этих контейнерах вышибные поверхности выполняются либо прямо­ угольными, либо круглыми. Общая поверхность вышибных устройств составляет около 21 % от поверхнос­ ти контейнера.

пряженности процесса необходимо в первую очередь для существенного сокращения загрузок аппаратов взрывоопасной продукции без снижения производи­ тельности.

Характерным примером является перевод процес­ сов нитрации нитроглицерина на инжекторный метод, когда контакт реагентов (рабочая кислотная смесь и

(инжекторе).

Последующее выделение нитроглицерина из отрабо­ танной кислоты в центрифуге по сравнению с дейст­ вовавшими до этого сепараторами также резко снижа­ ет загрузку процесса нитроглицерином. Малая инер­ ционность процесса позволяет обходиться без созда­ ния промежуточных запасов НГЦ и сразу подавать его на фазу приготовления пороховой массы.

В отличие от прежних непрерывных методов произ­ водства загрузка зданий нитроглицерином сократилась

в10 раз (5 кг вместо 50 —60 кг), что позволило полно­ стью исключить разрушительные аварии в этом про­ изводстве.

Там, где контакт реагентов невозможно реализовать

винжекторе, эффективным средством являются высо­ кие параметры перемешивания (высокий критерий Рейнольдса) и эффективный отвод выделяющегося при реакции тепла.

Такой подход позволяет в ряде процессов этерифи­ кации использовать реакторы очень малого реакцион­ ного объема и высокой производительности [15].

Впроизводстве коллоксилинов и пироксилинов опре­ деленную сложность создают процессы улова отходя­ щих газов с участков нитрации и переработки кислот.

Улов окислов азота (N02, N20 3) и тумана азотной кислоты осуществлялся в традиционных абсорберах, заполненных керамическими насадками. Абсорберы,

будучи крупными сооружениями, должной эффектив­ ности, тем не менее, не обеспечивали.

Внедрение в промышленность вихревых абсорберов конструкции профессора А.Ф. Махоткина (КХТУ) поз­ волило в абсорберах меньших объемов повысить эф­ фективность улова тумана HN03 и окислов азота.

Революционным явилось внедрение конструкции вихревого концентратора (автор А.Ф. Махоткин) на участке регенерации отработанных кислот.

Эта фаза производства традиционно являлась наи­ более неблагополучной в санитарном отношении, так как выбрасывалось большое количество тумана серной кислоты и оксидов серы (S02 и S03). Существующий технологический процесс, несмотря на исключитель­ ную громоздкость и дороговизну (электрофильтры), характеризовался невысокой эффективностью, так как 10 % от подаваемой на регенерацию серной кислоты после электрофильтров улетало в воздух, создавая опасную загрязненность непосредственно на данном производственном участке и на прилегающей терри­ тории. Внедрение вихревых концентраторов позволило в десятки раз сократить массу и габариты оборудова­ ния и резко поднять эффективность улова оксидов и тумана серной кислоты [2].

КОМПЛЕКСНОЕ РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ В ПРОИЗВОДСТВЕ НИТРОГЛИЦЕРИНОВЫХ АРТИЛЛЕРИЙСКИХ ПОРОХОВ

В 1965 —1969 гг. под руководством автора на Бийском химическом комбинате была выполнена комплексная работа по существенному повышению безопасности производства и его экономической эффективности. Исследовательская часть работы по повышению одно­ родности порохов и ликвидации операций ручной мешки выполнена лично автором [13]. Конструктор-

ские работы по созданию автомата резки пороховых трубок и линии вязки Пучков выполнены под руковод­ ством В.М. Дадочкина и А.Н. Казанцева в СКТБ БХК.

Об этой работе следует сказать подробнее, так как это пример комплексной работы, где результат полу­ чен за счет комбинации химических исследований с конструкторскими решениями. Кратко о трех состав­ ляющих этой работы.

БАЛЛИСТИЧЕСКАЯ ОДНОРОДНОСТЬ

Критерием баллистической однородности является по­ казатель rv — вероятное рассеивание присущее кон­ кретной партии пороха, испытываемой на образцовых снарядах и других образцовых элементах выстрела. Предстояло выяснить какими показателями технологи­ ческого процесса в большей степени определяется технологическая однородность. Необходимо было ре­ шить расчетные задачи по функциональной зависимо­ сти rv от факторов конкретного технологического про­ цесса в крупном промышленном производстве.

Выяснение наибольшего влияния отдельных факто­ ров во всем технологическом потоке от нитроклетчатки до зарядов стало возможным благодаря решению на ЭВМ уравнений регрессии. В общем виде уравнение выглядит так:

rv=/(N; Мх\ М2; М3; М4; л; Wi; W2; W3; Г,; Г2),

где N — содержание азота в коллоксилине; Мх — объ­ ем частной партии коллоксилина; М2 — объем общей партии коллоксилина; М3 — объем частной партии по­ роховой смеси; М4 — объем общей партии пороховой смеси; п — число фильер в матрице прессинструмента; Wi — влажность полуфабриката после отжима; W2 — влажность таблетки после вальцевания; W3 - влажность таблетки после сушилки; Г, — температура вальцевания; Г2 — температура парессования.

В действительности уравнения содержали большее число параметров технологического процесса, которые

могли влиять на показатель rv, например - темпе­ ратура и влажность в помещениях, режим перемеши­ вания общих партий коллоксилина и пороховых сме­ сей и т.д.

По результатам решения уравнений регрессии был исключен из рассмотрения целый ряд факторов как не определяющих величину rv.

Уравнения решались путем перебора вариантов с помощью ЭВМ, при этом существенно менялся один из параметров при остальных неизменных. Этот пере­ бор позволил установить какие параметры по всему тракту технологического процесса наиболее сильно влияют на показатель.

Такими параметрами явились:

объем партий коллоксилина и пороховой массы; разброс значений по содержанию азота в коллокси­

лине; разброс по влаге таблетки после вальцев и сушилки;

количество фильер прессинструмента.

Остальные параметры оказали значительно меньшее влияние. В связи с этим разработка технических ре­ шений была направлена на факторы, в большей степе­ ни определяющие rv.

К таким решениям относились: снижение разбросов по азоту;

создание масштабных смесителей общих партий коллоксилина объемом 400 м3;

внедрение схемы усреднения частных пороховых смесей в общую партию путем насосного перемеши­ вания четырех частных партий в одну через устройст­ во типа "паук";

ограничение разбросов по влаге после вальцев и сушилки, с внедрением контроля и регулирования температуры как теплоносителя, так и полотна (на вальцах).

Указанный анализ процесса позволил ликвидиро­ вать фазу мешки, тяжелого и опасного ручного труда

[14];

необходимое значение rv обеспечивалось технологи­ ческим процессом, в качестве гарантирующего уст-

ройства были применены "круглые стенки", которые поворачивались на 90° и обеспечивали при выборке трубок на фазу производства зарядов своеобразную контрольную мешку.

ЛИКВИДАЦИЯ РУЧНОЙ РЕЗКИ ТРУБОК

Ручную резку трубок отменили после создания автома­ та резки пороховых трубок (АРДК). При создании ав­ томата конструкторам пришлось решить много слож­ ных задач, из которых две наиболее важные состояли:

в 100%-ном обеспечении безопасности при воздей­ ствии на большое число "истекающих" трубок (не­ сколько десятков) кинематическими устройствами (тя­ нущими, отмеряющими, режущими и т.п.);

в обеспечении строго заданных размеров по длине. Второе условие потребовало разработки оригиналь­

ных узлов автомата, в котором для каждой трубки (всего их заправлялось в автомат около 100 пгг.) было свое тянущее и свое режущее устройство, так как трубки истекают с разной скоростью. Тянущее устрой­ ство не должно создавать больших усилий, способст­ вующих большим релаксационным напряжениям, по­ скольку в противном случае трубки могут выйти из размеров по длине.

Эти и другие задачи при внедрении АРДК были ус­ пешно решены, и автомат показал устойчивую работу на протяжении 20 лет.

ВЯЗКА ЗАРЯДОВ НА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ЛИНИИ

Эта задача была решена к концу 60-х годов СКТБ этого же предприятия. Линия включает в себя пульт управ­ ления, участок загрузки (питающее устройство) линии пороховыми трубками, участки грубой и точной навес­ ки, участок формирования пучка, участок вязки и рас­ клинки, а также участок обертки и клеймения. В линии оставались на период создания всего две ручные опе­ рации: пришивка матерчатых воспламенителей и уку­ порка пучков в тару.

Линия работает следующим образом [21j.

С автомашины контейнеры с пороховыми трубками выгружают в кабину термостатирования, затем кон­ тейнер устанавливают над бункером автомата объем­ ного дозирования. Определенная доза пороховых тру­ бок подается шаговым транспортером на весодози­ рующее устройство. Окончательный вес набирается поштучной подачей целых трубок или их частей.

Взвешенная навеска транспортируется захватом на автомат вязки и расклинки, где пучок вяжется кордной нитью и "расклинивается" с целью обеспечения на­ дежного удержания трубок. Из автомата вязки и рас­

Годные пучки поступают на транспортерный учас­ ток ручной пришивки к ним воспламенителя и на ав­ томат контрольного взвешивания заряда и далее в ав­ томат укупорки заряда в бумагу.

Комплексное решение построения технологического процесса производства нитроглицериновых артилле­ рийских порохов существенно повысило безопасность их производства. Из опасных зон было выведено боль­ шое количество персонала занятого ручным трудом, сокращен технологический цикл производства, улуч­ шены экономические показатели.

В начале 70-х годов эта разработка была удостоена Государственной премии СССР.

ПОТОЧНО-МЕХАНИЗИРОВАННЫЕ И АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ЛИНИИ

ПО ПРОИЗВОДСТВУ ЗАРЯДОВ (ПМЛ)

При массовом производстве отдельных видов зарядов, операционный метод с участием на каждой операции рабочего не годился по ряду причин. Главными при­ чинами были экономическая неэффективность произ­ водства и технологическая опасность.