一种连续制备超细硝基胍的工艺及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种连续制备超细硝基胍的工艺及装置，采用超重力技术，在硝基胍酸液溶析结晶过程中一步制备超细硝基胍；使用撞击流

【技术实现步骤摘要】
一种连续制备超细硝基胍的工艺及装置


[0001]本专利技术属于含能材料制备领域，具体涉及一种连续制备超细硝基胍的工艺及装置。

技术介绍

[0002]硝基胍作为一种重要的工业原料，在军工、民用、医药行业应用广泛。但是硫酸法制备硝基胍，硝基胍酸液和冰水发生液相沉淀时得到的硝基胍为中空的长针状晶体，长径比很大，不可避免的会造成在尖端处的应力集中，对发射药的力学性能和燃烧性能产生不利影响，使药粒产生裂纹，并且由于硝基胍的原料呈絮状，不易分散，在捏合过程中很难分布均匀，从而影响了发射药工艺性能及力学性能。粗品硝基胍应用于火炸药和汽车气囊时会存在流散性差，力学性能差等缺陷，将含能材料超细化，制备出短而细且流散性较好的超细硝基胍是解决这一问题的关键。
[0003]以硝酸胍和浓硫酸为原料制备硝基胍，主要有硝化、冰水沉淀、重结晶三步。国内外对硝基胍超细化已做了一系列研究。中国专利CN 102702034 B公布了一种超细硝基胍连续化制备工艺，通过重结晶的方式获得超细硝基胍。高思静（溶剂/非溶剂法制备球形硝基胍.火炸药学报,2014,37(06):44
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47.）以N
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甲基吡咯烷酮为溶剂，丙酮为非溶剂，硝酸镍为添加剂，制备了球形硝基胍。上述研究采用重结晶的方式对硝基胍晶形进行控制，都是在粗品硝基胍的基础上对其进行重结晶研究，增加了流程，降低了收率，还引入了新的有机杂质，成本较高，难以实现规模化生产。
[0004]因此，如何简化流程、降低成本、提高一次结晶产品质量，制备符合国标《GJB 1441A
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2005硝基胍规范》粒径要求（I类：费氏平均粒度3.4
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6.0 μm；II类：≤ 3.3 μm）的超细硝基胍是本专利技术的重点。硝基胍的一次结晶过程，也就是冰水沉淀的溶析结晶过程，是将硝基胍酸液加入冰水中，得到的硝基胍晶体。中国专利CN 105152984 A公布了一种硝基胍连续合成方法，将硝基胍酸液连续投入到冰解釜沉淀得到硝基胍晶体，操作强度轻，生产效率高，但是耗时较长，硝基胍酸液在冰解釜停留2
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2.5h，只能得到粗品硝基胍，无法一步制备超细硝基胍，是一种半连续的工艺。中国专利CN 111217723 A公布了一种超细颗粒硝基胍的制备工艺，采用浸没撞击流反应器进行沉淀反应，工艺较为稳定，但是原料积累量较大，存在安全隐患，超细硝基胍的粒径分布较宽。以上采用的反应器一般为间歇或半连续操作，随着反应的进行，会发生物料的返混，稀释液配比逐渐偏离最佳条件、结晶温度发生变化。因此，需要对反应器进行优化，保持均一的反应条件，使物料配比和反应温度保持稳定，同时实现物料的高效混合。
[0005]超重力技术是一种化工过程强化技术，超重力设备被誉为“化学工业的晶体管”，广泛应用在废水处理、纳米材料制备、化学反应强化等方面。超重力技术应用于液相沉淀，可以实现快速高效实现良好的微观混合、保证稳定的过饱和度、减少停留时间、实现连续生产。因此，本专利技术以硝基胍生产过程中的原料和过程着手，在不引入新的反应过程和原料的基础上，提出了一种连续制备超细硝基胍的生产工艺及装置。以硝基胍酸液和水为原料，撞
击流
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旋转填料床为反应器，快速高效实现物料微观混合和保持最佳配比，在冰水沉淀的溶析结晶过程中一步法制备超细硝基胍，可以简化流程，提高收率，减少原料累积和提高系统安全性能。采用撞击流
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旋转填料床，将晶体的成核、生长与晶形优化分区进行，降低了水的消耗量，能保证均一的晶体成核和生长环境，快速连续制备超细硝基胍，停留时间很短。同时不需要进行重结晶，不需要引入其余物质，更绿色环保高效。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在提供一种连续制备超细硝基胍的工艺及装置，解决了工业生产硝基胍过程中流程长、能耗高、硝基胍品质不稳定等问题，缩短了工艺路线，降低了生产成本，降低了能耗，提升安全性，提高产品品质。
[0007]本专利技术提供的一种连续制备超细硝基胍的工艺，以硝基胍酸液和水为原料，采用撞击流
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旋转填料床作为结晶设备，经过初混爆发成核、剪切控制成形、晶形优化再生长及后处理过程，制备出费氏平均粒度为2
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6μm的超细硝基胍，并能实现连续化生产。
[0008]本专利技术从硝基胍生产过程和原料着手，经过了初混爆发成核、剪切控制成形、晶形优化再生长，分别在旋转填料床不同位置处进行晶核形成、晶体生长、晶形控制、晶体再生长，同时通过控制料液的运动途径和混合方式，对硝基胍的晶体形貌和粒度进行优化，整体来看晶体成核与生长过程发生的位置和控制机理均不同。超重力技术应用于液相沉淀法制备超细硝基胍，分别在旋转填料床不同位置处进行晶核形成、晶体生长、晶形控制、晶体再生长，同时通过控制料液的运动途径和混合方式，对硝基胍的晶体形貌和粒度进行优化，同时是两股或多股物料以平推流的方式接触。撞击流
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旋转填料床将晶体的成核和生长分区进行，降低了水的消耗量，能保证均一的晶体成核和生长环境。在制备粗品硝基胍的同时即可以连续超细硝基胍，不需要进行重结晶，不需要引入有机物质，停留时间很短，更绿色环保高效。本专利技术避免了重结晶过程，缩减流程，优化工艺。
[0009]所述硝基胍酸液为硝基胍与浓硫酸或硝酸的混合液，为硝化工艺的产物，其中硝基胍与浓硫酸（或硝酸）的摩尔比为1:1.5
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1:3。
[0010]所述连续制备超细硝基胍的工艺，实施步骤如下：（1）料液配制：将硝基胍酸液和水分别加入储液装置；（2）初混爆发成核：硝基胍酸液和水分别以连续进料的方式输入撞击流
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旋转填料床中，两种原料由泵获得较高的流速，经喷嘴喷出撞击混合，硝基胍酸液和水迅速接触，酸液被快速稀释，硝基胍的溶解度迅速降低，爆发成核，形成大量硝基胍晶核，迅速生长；（3）剪切控制成形：初混后的反应浆液被高速旋转的填料捕获，首先进入内层紧密的填料，酸液与水混合更均匀，硝基胍晶体生长的同时被细密的填料剧烈剪切，较长的针状晶体断裂；浆料进入较松散的外层填料中，剪切变弱，晶体均匀生长，逐渐向棒状过渡；（4）晶形优化再生长：硝基胍晶体和酸水组成的浆液甩出旋转的填料后以微元化液体单元的形式呈抛物线下落，与雾化喷洒的冷冻水直接接触后落入设备底部，在搅拌桨作用下混合并进行晶体的再次生长，改善硝基胍棒状晶体中空的缺陷，内部致密生长，提高系统收率；（5）后处理：含有硝基胍结晶的稀酸水由设备底部的出口进入过滤设备，得到超细硝基胍晶体，过滤液进入废水处理系统。
[0011]所述硝基胍酸液和步骤（1）中的水的体积比可为1:3
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1:10；硝基胍酸液与雾化喷洒水的体积比可为1:1
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1:5。
[0012]所述硝基胍酸液的温度范围为0
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40℃，撞击水的温度为
‑5‑
20℃，雾化喷洒冷冻水的温度为
‑5‑
5℃。
[0013]本专利技术提供了一种连续制备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续制备超细硝基胍的工艺，其特征在于：以硝基胍酸液和水为原料，采用撞击流
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旋转填料床作为结晶设备，经过初混爆发成核、剪切控制成形、晶形优化再生长及后处理过程，分别在旋转填料床不同位置处进行晶核形成、晶体生长、晶形控制、晶体再生长，同时通过控制料液的运动途径和混合方式，对硝基胍的晶体形貌和粒度进行优化，制备出费氏平均粒度为2
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6μm的超细硝基胍，并能实现连续化生产。2.根据权利要求1所述的连续制备超细硝基胍的工艺，其特征在于：所述硝基胍酸液为硝基胍与浓硫酸或硝酸的混合液，为硝化工艺的产物，其中硝基胍与浓硫酸或硝酸的摩尔比为1:1.5
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1:3。3.根据权利要求1或2所述的连续制备超细硝基胍的工艺，其特征在于步骤如下：（1）料液配制：将硝基胍酸液和水分别加入储液装置；（2）初混爆发成核：硝基胍酸液和水分别以连续进料的方式输入撞击流
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旋转填料床中，两种原料由泵获得较高的流速，经喷嘴喷出撞击混合，硝基胍酸液和水迅速接触，酸液被快速稀释，硝基胍的溶解度迅速降低，爆发成核，形成大量硝基胍晶核，迅速生长；（3）剪切控制成形：初混后的反应浆液被高速旋转的填料捕获，首先进入内层紧密的填料，酸液与水混合更均匀，硝基胍晶体生长的同时被细密的填料剧烈剪切，较长的针状晶体断裂；浆料进入较松散的外层填料中，剪切变弱，晶体均匀生长，逐渐向棒状过渡；（4）晶形优化再生长：硝基胍晶体和酸水组成的浆液甩出旋转的填料后以微元化液体单元的形式呈抛物线下落，与雾化喷洒的冷冻水直接接触后落入设备底部，在搅拌桨作用下混合并进行晶体的再次生长，改善硝基胍棒状晶体中空的缺陷，内部致密生长，提高系统收率；（5）后处理：含有硝基胍结晶的稀酸水由设备底部的出口进入过滤设备，得到超细硝基胍晶体，过滤液进入废水处理系统。4.根据权利要求3所述的连续制备超细硝基胍的工艺，其特征在于：所述硝基胍酸液和步骤（1）中的水的体积比为1:3
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1:10；硝基胍酸液与雾化喷洒水的体积比为1:1
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1:5。5.根据权利要求3所述的连续制备超细硝基胍的工艺，其特征在于：所述硝基胍酸液的温度范围为0
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40℃，撞击水的温度为
‑5‑
20℃，雾化喷洒冷冻水的温度为
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5℃。6.一种连续制备超细硝基胍的装置，其特征在于：包括撞击流

【专利技术属性】
技术研发人员：袁志国，刘有智，李欢，梁雅璐，祁贵生，焦纬洲，张巧玲，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：