硝化甘油安定性在线检测技术研究

赵利婵

(山西北方兴安化学工业有限公司，太原 030008)

硝化甘油安定性在线检测技术研究

赵利婵

(山西北方兴安化学工业有限公司，太原 030008)

为了实现连续在线检测硝化甘油的安定性，以代替100多年来一直采用的阿贝尔耐热分析方法，减少工序、消除危险，达到安全生产的目的，进行了该课题的研究。检测了硝化甘油各种参数物理量与硝化甘油安定度的关系，将精选出来的有效表征物理量进行详尽系统的试验，确定了将硝化甘油电导率作为硝化甘油安定性在线检测的表征物理量，并进行在线跟踪检测。

硝化甘油 安定性 在线检测

硝化甘油安定性的分析一直是以经典的阿贝尔法测定，它是以硝化甘油受热分解释放出氧化氮气体使KI试纸变色的原理来衡量安定性的。该法主观因素较多，对环境条件要求高，分析周期长，形成了硝化甘油在制量大，存在一定危险隐患。如果该法配合间断法硝化甘油生产能满足要求，那么配合现今连续化生产硝化甘油会不适应。硝化甘油在线检测技术研究成功后，可减少生产的制量，是解决安全隐患的很好途径，故其成果有一定价值且应用前景广阔。多年来，许多单位一直在试图解决这个问题，例如，在1974年三七五厂组织的硝化甘油光电比色法快速安全性试验;上世纪80年代，太原机械学院牵头的硝化甘油快速分析等。山西北方兴安化学工业有限公司从1998年以韩光烈专家为课题组负责人主持了硝化甘油安定性在线检测技术研究，课题利用电检测仪表(电导仪，数字电桥，pH计等)折射仪进行检测，寻找拐点(相当于72℃，30min)的物理量，结合硝化甘油的特性，仪器检测量程的选定与安装，找出能够代替阿贝尔法测定的方法。

1 实验部分

1.1 电检测仪表与阿贝尔法对照实验(第1阶段)

1.1.1 电导率的检测

利用DDS-11D电导测定仪，选配了较佳的电极(电极常数为0.01)对硝化甘油的电导率进行了测定，并与硝化甘油的安定度进行了对比，检测结果如表1所示。

1.1.2 pH 值的检测

利用PHS-ZC精密酸度计(配以甘汞玻璃电极和甘汞钨电极)检测了硝化甘油的pH值和电位，并与硝化甘油的安定性进行了对比，检测结果如表2所示。

表1 硝化甘油电导率与安定性关系

表2 硝化甘油的pH值与安定度的关系

从试验过程和数据统计分析可知，硝化甘油的pH值与硝化甘油安定度的规律性不大，而只有些倾向性，pH＜7时，硝化甘油安定性不合格的倾向性比较大，当pH 7.5～8.5时，安定性合格的机会比较大。

2.1.3 电容、介电常数的检测

利用LCR-8501A型数字电桥等仪器，对硝化甘油的电容进行了测定，并计算了硝化甘油的介电常数，结果见表3。

表3 硝化甘油电容、介电常数与安定度的关系

从表3看硝化甘油的介电常数均在17～20范围内，硝化甘油的安定性与电容介电常数的相关关系不大。

2.1.4 折射率的检测

用阿贝折射仪，测试了硝化甘油的折射率，结果如表4所示。由表4可见，在相同温度下，硝化甘油的折射率与安定度似有一定关系，但规律性较差。

2.1.5 电阻的检测

采用LCR-8501数字电桥检测了硝化甘油的电阻，结果如表5所示。

表4 硝化甘油折射率与安定度的关系

表5 硝化甘油的电阻与安定度的关系

从表5可见，硝化甘油的安定度与电阻没有明显的规律性。

2.1.6 第一阶段工作结论

预研合同第1阶段的工作已全部完成，并得出结论：硝化甘油的电导率可确定为硝化甘油安定性在线检测的表征物理量。

2.2 在线检测硝化甘油电导率(第2阶段)

2.2.1 概述

电导检测仪表系统由武汉光明仪表厂的二次显示仪表、变送器、安全栅，配以招远仪表厂的传感器(0.01μs/cm的电极)组成，安装在第2洗涤分离机和脉冲输送槽之间。该电极为管状双筒式，其进口与第2洗涤分离机的重液出口相连接(电极的出入口为金属管、塑料软管组成的U形管)。该系统中配有遥控气动管夹控制的取样管和物料排净管。

2.2.2 分工

(1)该系统的开、停工和中途的检查、操作由工房化工操作人员负责。

(2)仪表系统的故障排除由仪表分厂的仪表工负责。

(3)有关试验的特殊检查、观察、取样等由试验课题组人员确定，由化工操作人员负责执行。

2.2.3 生产前的准备检查

(1)静态观察检查所有仪表、仪器、管道、开关、连接软管等是否正常妥善。

(2)送上电源开动仪表，观察仪表显示，包括灯光信号是否正常有效。

(3)通入压空，检查取样、排净两个气动管夹是否灵活有效，并通水试验观察管夹、连接软管等有无泄漏现象。

(4)排净管应插入废水漏斗中，取样瓶应洁净，并放入透明的大玻璃容器中，取样管插入取样瓶中，该套仪器应放在工业电视能够清晰观察到的地方，并不易被人碰撞。

(5)随着生产线通水准备工作的进行，电极中继续通水，等待正式检测硝化甘油的电导率。

2.2.4 检测

(1)硝化甘油正式投产后，估计硝化甘油进入第2洗涤分离机时，应观察二次显示仪表的指示值，此时应显示999.9 ns/cm，待该值开始变化时(数值变小)，应记下时间;以后若数值变化快时每5 min记一次数值，若数值变化慢时每10min记一次数值。

(2)仪表显示稳定后，每10min记录一次电导率和温度，并观察现场仪表的状况有无异常现象，若有，记录下来。

(3)通过洗涤分离机提升处的玻璃环中物料外观、脉冲输送槽中硝甘液位、曲道器中高液位出现的频次来检查判断电极管有无阻流现象。

(4)取样

①按照规定或适当的时间进行取样。

②观察取样瓶具是否放置妥善，妥善时才能取样。

③打开排水气动管夹，将U形管内的废水放净(约20s)，然后关闭排废水气动管夹。

④再观察一次取样瓶具是否放置妥善，然后打开取样气动管夹，一边注视取样瓶内硝甘注入量(约为取样瓶的2/3)一边控制取样时间(暂定1～2 s，逐渐积累经验，再固定取样的时间)，取好硝化甘油样品，并关闭取样气动管夹，记下当时的电导率和温度。

⑤样品取好后暂在该取样地点存放，并定期通过电视观察其外观情况。

⑥生产放料结束后进入工房，将样品瓶拿出，观察样品外观有无水层，作好记录，盖好胶皮塞，注明批次，分析安定度、碱度、水分后，将样品放入取样手提木箱中，再缓慢地提送到工房(两人送样，一人提样一人护行)，交与工房分析人员。

(5)取完样品后，检查所有仪表器具等应处于正常完好状态。

(6)生产中每隔3～4 h打开排净气动管夹，排放一次废水(约20s)，并将气动管夹关好。

(7)生产结束后，打开排净气动管夹，将U形管内物料放净，并用分离机过来水冲刷干净，关好该气动管夹。

(8)移开取样瓶外部的透视容器，将取样管插入废水漏斗中，将其中物料放净，并用洗涤分离机的水冲刷干净，关好气动管夹。

(9)再将现场仪表系统检查一次，应呈完好正常状态。

(10)回到控制室关闭仪表，切断电源。

(11)整理好记录，并将观察到的情况，出现的问题进行记录。

2.2.5 注意事项

(1)操作注意事项：操作应仔细，勿用水冲刷仪表，以免溅浇电极的接线盒;接线盒外的塑料保护膜应完好，绑扎应严密牢固。

(2)安全注意事项：执行现行的工艺规程和操作法(操作规程)中的有关规定。

2.2.6 特殊故障处理

若发现硝化甘油有流通不畅的情况或U形管等出现跑冒滴漏现象比较严重时，应立即停止生产。

2.2.7 小结

在此次在线检测硝化甘油电导率的试验中，出现了流体在流动情况下，硝化甘油的电导率随时间的延长，其电导率越来越大，没有稳定的固定值，原因可能是该接触式电极被污染，起了介电作用，或是该电极的结构不合理，其中电导线插入不够密实，且内外电极间加了支撑架也不够恰当，造成了跨接传导作用。以上两个原因增大了电导率，出现了假象。

2.2.8 改进电导率仪表后在线检测硝化甘油

在前一阶段检测硝化甘油电导率的基础上，改进由天华研究院制作的电极为传感器检测硝化甘油的电导率，其检测仪器系统由天华制作的电极，转换器二次显示表(电极与转换器为防爆的本字型)，配以四川仪装配表厂的安全(防爆本字型)组成，装配0～50×10-3μs/cm量程的转换器来检测。改用天华研究院的电导率仪表检测硝化甘油的电导率较先前大有好转，能够跟踪检测。检测结果见表6。

表6 改进电导率仪表后硝化甘油在线检测结果

2.2.9 在线检测实验初步分析

(1)回收硝化甘油时电导率明显上升，由原来的正常值上升至(5～10)×10-3μs/cm。这是因为硝化甘油安定处理条件是基本稳定的，回收油时加入了质量较差的硝化甘油，于是电导率有所上升。

(2)U形管下排放硝化甘油时，电导率下降，这是因为电极被排空，没有硝化甘油物料，所以电导率呈现0或仅有(1～2)×10-3μs/cm。

(3)中断停止加甘油时，电导率下降。这是因为停加甘油时，电极中不进入硝化甘油而呈静止平衡状态，硝化甘油液面不再受来料的冲动上升，其中的杂物则相对下沉，电极中的杂物相对减少，因而也表现了电导率的下降。

(4)中途取样时电导率基本不变，这是由于取样时间仅为3 s左右，流量减小不明显，故而对电导率没有影响。

(5)酸成分有变化时，电导率则变化，例如第二次硝化时，检测的硝化甘油电导率比第1次有了提高，这除了因硝化时间延长略有促使电导率上升的因素外，酸成分的变化也是一个原因，这可从表7的酸成分可以看出。

表7 酸成分测量结果

由于工作酸、废酸中的N2O4含量较前增加，所以在硝化中就形成了分子量大、粘度大的亚硝酰硫酸，影响了硝化甘油与废酸的分离。硝化甘油中酸含量较大，安定处理较前欠佳，这种质量欠佳的硝化甘油进入电极中就增大了硝化甘油的电导率。

(6)开始生产时，先通过电极的流体为碳酸钠溶液，电导率显示EE.EE，以后随着硝化甘油的不断流入，置换了碳酸钠溶液而成为完全的硝化甘油，电导率变小并转为正常值，生产结束时又逐渐被碳酸钠溶液全部占据，电导率恢复显示EE.EE。

2.2.10 第二阶段工作结论

通过几次在线检测电导率试验，初步得知该仪器可以跟踪检测，正确有效地显示电导率可以进行硝化甘油的电导率检测。

3 结语

由笔者多年的阿贝尔分析经验所知阿贝尔分析是一个条件试验，同一样品，在不同人、不同时间(工序硝化甘油其实是酸、碱、硝化甘油的混合物在放置中仍在互相反应)、不同地点(湿度、空气成分影响)、不同分析仪器(例如试管内径或容积对硝化甘油的安定度测试结果影响可达到7 min)下所分析出来的结果是不同的。所以要根据对照试验找出拐点是很难的，找出一个区间就完全可以了或者可以找一种折中的办法，例如，如果电导率在此区间的就用阿贝尔法对照一下，也是完全可行的。

ONLINE TESTING TECHNOLOGY ON NITROGLYCERIN STABILITY

Zhao Lichan
(Shanxi North Xingan Chemical Industrial Co.Ltd.，Taiyuan 030008，China)

In order to achieve continuous online testing the nitroglycerin stability and instead of Abel thermal analysismethod，the online testing technology on nitroglycerin stability was researched.The relationship ofnitroglycerin parameterswith stability was studied，and the selected physical parameterswere tested systematically.The conductivity as physical characterization of nitroglycerin was definded.Online tracking and detection were carried out.

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2011-10-15