Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СФЕРИЧЕСКОГО ПОРОХА ДЛЯ ПАТРОНОВ СТРЕЛКОВОГО ОРУЖИЯ

Изобретение относится к области получения сферических пороков для стрелкового оружия.

В патентах США [1, 2] представлены способы получения сферического пороха (СФП) для стрелкового оружия, заключающиеся в измельчении мелкозерненых пироксилиновых порохов (МЗПП) в водной среде последующим растворением в растворителе, диспергировании порохового лака на сферические частицы и отгонки растворителя из них.

Недостатком известных способов является то, что в процессе отгонки растворителя теряется много растворителя.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является способ получения плотного наполненного сферического пороха (патент RU 2421435 C2, C06B 25/24, опубл. 20.06.2011 г.), включающий перемешивание нитратов целлюлозы и вводимого в виде 50 мас.% водной суспензии бризантного взрывчатого вещества, приготовление порохового лака при перемешивании в этилацетате, ввод эмульгатора, диспергировании лака на сферические частицы, обезвоживание и удаление этилацетата отгонкой отличающийся тем, что удаление этилацетата проводят первоначально при температуре 74…76°C до прекращения экстракции, затем снижают температуру до 65…70°C и вводят повторно этилацетат в количестве 0,5…2,0 мас.ч. по отношению к нитратам целлюлозы и 3,0…20,0% сульфата натрия (к воде) для обезвоживания, перемешивают 20…30 минут, повышают температуру от 74…76°C до 92…96°C, отгоняют этилацетат.

Недостатком известного способа является то, что в процессе получения сферических порохов теряется большое количество растворителя и возрастают трудозатраты.

Целью изобретения является снижение трудозатрат и потерь этилацетата, а также простота и надежность в управлении технологическим процессом при получении сферических порохов.

Известно, что температура кипения чистого ЭА t=77,05°C, при смешивании с водой ЭА кипит при температуре t=70,4°C и перегонка его ведется в виде азеотропной смеси, где с этилацетатом отгоняется ~10 мас.% воды. После перегонки ЭА при данной температуре в самом растворителе остается 5,8 мас.% воды, а в воде 6,25 мас.% ЭА. С понижением температуры растворимость ЭА в воде увеличивается, а содержание воды в ЭА уменьшается. В отстоявшемся этилацетате в тяжелой фракции (в воде) содержится ~8,0 мас.% воды, а в воде содержится ~3,0 мас.% ЭА.

Поскольку отгонка растворителя ведется под разряжением, создаваемым вакуум-насосом в сборнике растворителя, то вся легкая фракция этилацетата вакуум-насосом выбрасывается в атмосферу, что приводит к большим потерям этилацетата, а после 9-ти кратного обращения ЭА в технологическом процессе, растворитель разгоняется.

При этом перегнанная (легкая) фракция используется в технологическом процессе, а тяжелая фракция (кубовый остаток) направляется на утилизацию.

Поставленная цель достигается тем, что отгонку растворителя из пороховых элементов ведут под разряжением в реакторе, создаваемым за счет разности парциальных давлений между реактором и холодильником, а собранный в сборник отработанный ЭА без сепарации используют полностью в последующей операции формирования сферического пороха, недостающее количество растворителя компенсируется свежим.

По разработанному авторами способу вся фракция ЭА собирается в сборнике растворителя, и в процессе отгонки находящиеся в сборнике этилацетат с содержанием воды и вода с содержанием этилацетата имеют постоянный состав, это дает возможность использовать отработанный этилацетат без предварительной сепарации, а потерянный этилацетат с маточным раствором компенсировать свежим.

Примеры выполнения способа получения сферического пороха приведены для спортивно-охотничьего патрона.30 CARBINE (7.62×33) в пределах граничных условий (пример 1…3) и за пределами граничных условий (примеры 4, 5).

Пример 1. В реактор объемом 1,57 м³ заливается 308 литров воды, загружается при перемешивании 140 кг пороховой массы, заливается с предыдущей операции отработанный этилацетат, потерянную часть этилацетата компенсируют свежим. Общее количество этилацетата 308 литров. Загружается 0,42 кг ДФА, 0,14 кг графита или углерода технического и в течение 30 минут готовят пороховой лак при перемешивании.

После приготовления порохового лака в реактор вводится 3,08 кг защитного коллоида (мездрового клея) и ведется дробление порохового лака на сферические частицы в течение 60 минут, после этого вводится 6,77 кг сернокислого натрия и при перемешивании в течение 10 минут при температуре 64°C ведется обезвоживание пороховых элементов. За счет разности парциальных давлений между реактором и холодильником при температуре теплоносителя в рубашке реактора 76°C отгоняется 65 мас.% растворителя, а затем при температуре 80°C в течение 60 минут и при температуре 90°C в течение 20 минут отгоняется остальная часть растворителя, отогнанный ЭА собирается в сборнике и полностью без сепарации используется в последующей операции.

Технологические режимы, физико-химические и баллистические характеристики пороха приведены в таблице.

Пример 2. В реактор объемом 1,57 м³ заливается 364 литра воды, загружается 140 кг пороховой массы, заливается с предыдущей операции отработанный этилацетат, потерянную часть этилацетата компенсируют свежим. Общее количество этилацетата 364 литра. Загружается 0,525 кг дифениламина и 0,35 кг графита или углерода технического и в течение 45 минут готовят пороховой лак при перемешивании.

После приготовления порохового лака в реактор вводится 6,35 кг мездрового клея и ведется дробление порохового лака на сферические частицы в течение 75 минут, после этого вводится 9,82 кг сернокислого натрия и при перемешивании в течение 20 минут при температуре 66°C ведут обезвоживание пороховых элементов. За счет разности парциальных давлений между реактором и холодильником при температуре теплоносителя в рубашке реактора 77°C отгоняется 67 мас.% растворителя, а затем при температуре 82°C в течение 70 минут и при температуре 98°C в течение 20 минут отгоняется остальная часть растворителя, отогнанный ЭА собирается в сборнике и полностью без сепарации используется в последующей операции.

Технологические режимы, физико-химические и баллистические характеристики пороха приведены в таблице.

Пример 3. В реактор объемом 1,57 м³ заливается 420 литров воды, загружается при перемешивании 140 кг пороховой массы, заливается с предыдущей операции отработанный ЭА, потерянную часть этилацетата компенсируют свежим. Общее количество этилацетата 420 литров. Загружается 0,69 г дифениламина, 0,56 кг графита или углерода технического и в течение 60 минут готовят пороховой лак при перемешивании.

После приготовления порохового лака в реактор вводится 10,5 кг мездрового клея и ведется дробление порохового лака на сферические частицы в течение 90 минут, после этого вводится 13,44 кг сернокислого натрия и при перемешивании в течение 30 минут при температуре 68°C ведется обезвоживание пороховых элементов. За счет разности парциальных давлений между реактором и холодильником при температуре теплоносителя в рубашке реактора 78°C отгоняется 70 мас.% растворителя, а затем при температуре 84°C в течение 80 минут и при температуре 99°C в течение 20 минут отгоняется остальная часть растворителя, отогнанный ЭА собирается в сборнике и полностью без сепарации используется в последующей операции.

Технологические режимы, физико-химические и баллистические характеристики пороха приведены в таблице.

По техническим условиям: средняя скорость в баллистической группе - не менее 550 м/с, разность между наибольшим и наименьшим значениями скорости полета пули - не более 35 м/с, максимальное давление пороховых газов в баллистической группе: среднее - не более 264,7 МПа, наибольшее - не более 313,7 МПа.

Из приведенных данных таблицы видно, что сферический порох, полученный для патрона.30 CARBINE (7,62×33) в пределах граничных условий (примеры 1…3) удовлетворяет всем требованиям по физико-химическим и баллистическим характеристикам. За пределами граничных условий (примеры 4, 5) баллистические характеристики не обеспечивают требования технических условий.

Следовательно, предложенный авторами способ получения сферического пороха позволит сократить трудозатраты при получении сферического пороха ~ на 10%, сократить потери этилацетата на 1 тонну готового пороха до 260 кг, вместо 1150 кг и сделать технологический процесс при подготовке растворителя более простым и надежным.

Литература

1. Патент США №2843584.

2. Патент США №3378545.

3. Патент РФ №1806462 (C06B 21/00).