×
19.01.2017
217.015.926e

Способ получения N,N'-динитропиперазина

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0001841245
Дата охранного документа
10.12.2016
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области технологии получения взрывчатых веществ, конкретно к способу получения N,N′-динитропиперазина. Способ осуществляют взаимодействием производного пиперазина с азотной кислотой. Способ характеризуется тем, что в качестве производного пиперазина берут гексагидрат пиперазина или его соль. Процесс ведут в среде уксусной кислоты и уксусного ангидрида в присутствии солей хлористоводородной кислоты. Целевой продукт выделяют известными приемами. Предлагаемый способ позволяет упростить технологический процесс и расширить сырьевую базу. 2 з.п. ф-лы, 3 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Предлагаемое изобретение относится к технологии получения взрывчатых веществ. N,N′-динитропиперазин может быть использован в качестве компонента высокоэнергетических артиллерийских порохов с низкомолекулярным составом продуктов сгорания. Это вещество представляет практический интерес и как термостойкое ВВ, имеющее порог термостойкости 200°С, и как компонент мощных фугасных составов.

Известен лабораторный способ получения N,N′-динитропиперазина (Recueil des travaux chimiques des Ray-Bas, 1909), заключающийся во взаимодействии N,N′-дибензолсульфонилпиперазина с концентрированной азотной кислотой по схеме:

Очистка полученного динитропиперазина осуществляется путем перекристаллизации из ацетона.

Данный способ имеет ряд существенных недостатков, основными из которых являются следующие:

1. В качестве исходного сырья используется N,N′-дибензолсульфонилпиперазин, который в промышленных масштабах в нашей стране не производится. Осуществление производства этого вещества сложно, так как требует использование бензолсульхлорида и специального стойкого против соляной кислоты оборудования.

2. В процессе получения N,N′-динитропиперазина на каждый моль целевого продукта образуется свыше двух молей бензолсульфокислоты, регенерация которой представляет значительные трудности. Кроме того, образующаяся бензолсульфокислота затрудняет также и переработку отработанной кислоты производства динитропиперазина.

3. Большой расход азотной кислоты (около 5 т на 1 т динитропиперазина).

4. Для очистки продукта используется дорогой и огнеопасный растворитель - ацетон, в котором динитропиперазин имеет относительно небольшую растворимость.

Авторами предлагается способ получения N,N′-динитропиперазина, позволяющий в значительной степени устранить указанные недостатки.

В качестве исходного сырья применяется выпускающийся нашей промышленностью гексагидрат пиперазина или его соли (диацетат, динитрат). Способ получения N,N′-динитропиперазина из гексагидрата пиперазина или его солей заключается в нитровании пиперазина азотной кислотой в среде уксусной кислоты и уксусного ангидрида в присутствии катализаторов - солей хлористоводородной кислоты. Способ предусматривает очистку продукта путем водной варки. Выход готового продукта по предлагаемому способу составляет до 90-92% от теоретически возможного.

N,N′-динитропиперазин, полученный по предлагаемому способу, имеет следующие физико-химические и взрывчатые характеристики:

N,N′-динитропиперазин - бесцветное кристаллическое вещество с температурой плавления 213-215°С. Практически не растворим в воде и спирте, хорошо растворяется в концентрированной азотной кислоте.

Плотность монокристаллов - 1,632 г/см3

Температура вспышки - 320-322°С (задержка 5 сек)

Термическая стойкость при 110°С за 24 часа - (-15)-(-18) мм рт.ст.

Теплота взрыва - 990 ккал/кг (расчет)

Скорость детонации - 7475 м/сек при ρ=1,6 г/см3 (расчет)

Чувствительность к удару - 0-12% (ГОСТ 4545-48)

Чувствительность к трению - 4% при 6000 кг/см2 и 100% при 9000 кг/см2.

При получении N,N′-динитропиперазина образующаяся отработанная кислота по своему составу близка к отработанной кислоте производства динитрооксиэтилнитрамина (дины) и циклотетраметилентетранитроамина (октогена). Методы регенерации отработанных кислот производств указанных веществ детально разработаны и не представляют каких-либо трудностей. Очевидно, что и переработка отработанной кислоты производства N,N′-динитропиперазина может быть осуществлена по этим методам. Образующиеся при получении N,N′-динитропиперазина сточные воды могут быть полностью зациклованы с присоединением первой промывной воды к отработанной кислоте.

Предлагаемый способ получения N,N′-динитропиперазина из диацетата пиперазина проверялся на опытной установке. Проверка подтвердила лабораторные данные относительно основных технологических параметров процесса, выхода и качества готового продукта и показала, что разработанный способ пригоден для получения N,N′-динитропиперазина в промышленных масштабах. Способ может быть внедрен на заводах, производящих штатные взрывчатые вещества, так как не требует сложного аппаратурного оформления.

В доступной авторам литературе не обнаружили аналогичного способа получения N,N′-динитропиперазина.

Ниже приводятся примеры получения N,N′-динитропиперазина из гексагидрата пиперазина и его солей.

Пример 1. Получение N,N′-динитропиперазина из диацетата пиперазина.

В аппарат, снабженный мешалкой и термометром, загружается 4 в.ч. уксусной кислоты и 1 в.ч. диацетата пиперазина. Реакционная масса перемешивается при температуре 18-40°С до полного растворения продукта. В полученный раствор в течение 20-60 минут при температуре 18-26°C дозируется 0,61 в.ч. концентрированной азотной кислоты (d=1,51 г/см3). Затем при той же температуре загружается 0,025 в.ч. хлористого аммония и при температуре 18-50°C в течение 10-60 минут дозируется 3,22 об.ч. уксусного ангидрида. По окончании дозировки уксусного ангидрида дается выдержка при той же температуре в течение 1 часа и реакционная масса сливается на вакуум-воронку. Образовавшийся N,N′-динитропиперазин отделяется от отработанной кислоты, промывается водой (4-6 в.ч. на 1 в.ч. продукта) и подвергается очистке.

Очистка N,N′-динитропиперазина осуществляется следующим образом.

В аппарат загружается вода и влажный динитропиперазин-сырец из расчета 1 в.ч. влажного сырца на 7-8 в.ч. воды. Затем при перемешивании содержимое аппарата нагревается до 98-100°С и выдерживается при этой температуре 1-3 часа. Затем реакционная масса охлаждается до 50°С и динитропиперазин отделяется от маточника, промывается водой и передается на сушку.

Выход N,N′-динитропиперазина с Тпл=213-215°С составляет 90-92% от теоретически возможного по диацетату пиперазина.

Пример 2. Получение N,N′-динитропиперазина из динитрата пиперазина

В аппарат с мешалкой и термометром заливается уксусный ангидрид в количестве 8 об.ч. и засыпается 1 в.ч. динитрата пиперазина и 0,12 в.ч. солянокислого пиперазина (или 0,025 в.ч. хлористого аммония) при работающей мешалке. Реакционную массу нагревают до 30°С и в течение 20 минут в нее дозируется 0,1 об.ч. концентрированной (d=1,505 г/см3) азотной кислоты. Затем дается выдержка при 30-35°C в течение 10 минут и 1 час при 45-48°С. Реакционную массу охлаждают до 18-20°С и образовавшийся продукт отфильтровывают и промывают водой до нейтральной реакции. Очистку полученного N,N′-динитропиперазина ведут путем водной варки по способу, описанному в примере 1.

Выход готового N,N′-динитропиперазина с температурой плавления 214-214,7°С составляет 89-90% от теоретического по динитрату пиперазина.

Пример 3. Получение N,N′-динитропиперазина из гексагидрата пиперазина

В аппарат, снабженный мешалкой и термометром, заливается 4 в.ч. уксусной кислоты при температуре 18-26°C и загружается 1 в.ч. гексагидрата пиперазина. В полученный раствор в течение 20-60 минут дозируется 0,61 в.ч. азотной кислоты (d=1,51 г/см3) при температуре 18-26°C. Затем при той же температуре загружается 0,025 в.ч. хлористого аммония и при 18-50°С в течение 10-60 минут дозируется 10,0 в.ч. уксусного ангидрида. По окончании дозировки уксусного ангидрида дается часовая выдержка при той же температуре и образовавшийся N,N′-динитропиперазин на вакуум-воронке отделяется от отработанной кислоты и промывается водой. Полученный N,N′-динитропиперазин-сырец подвергается очистке по способу, описанному в примере 1.

Выход N,N′-динитропиперазина с Тпл=213-215% составляет 80-83% от теоретического по гексагидрату пиперазина.

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 13 items.
19.01.2017
№217.015.9276

Способ получения полинитроалкиламинов

Изобретение относится к области синтеза взрывчатых веществ, конкретно к способу получения полинитроалкиламинов. Способ осуществляют путем взаимодействия производных карбоновых кислот с азидом натрия в среде олеума и хлороформа с последующим нагреванием до кипения. Способ характеризуется тем,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0001841244
Дата охранного документа: 10.12.2016
19.01.2017
№217.015.9290

Способ получения 1,3,7,9-тетранитрофенотиазин-5,5-диоксида

Изобретение относится к способу получения 1,3,7,9-тетранитрофенотиазин-5,5-диоксида путем нитрования фенотиазина азотной кислотой, причем процесс нитрования ведут последовательно 89-91%-ной, 98-99%-ной азотной кислотой и 102-104%-ным олеумом с последующим выделением целевого продукта известными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0001841204
Дата охранного документа: 20.10.2016
19.01.2017
№217.015.929a

Способ получения высокодисперсного нитрогуанидина

Изобретение относится к способу получения высокодисперсного нитрогуанидина. Согласно предлагаемому способу высокодисперсный нитрогуанидин получают путем высаживания его водой из растворителя. При этом в качестве растворителя берут концентрированную азотную кислоту. Предлагаемый способ позволяет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0001841213
Дата охранного документа: 20.10.2016
19.01.2017
№217.015.929d

Плавкое взрывчатое вещество

Изобретение относится к области получения взрывчатых веществ. Плавкое взрывчатое вещество состоит на основе тринитроэтилового эфира тринитромасляной кислоты, при этом в него введен динитронафталин. Изобретение обеспечивает снижение чувствительности без изменения энергетических характеристик. 1...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0001841218
Дата охранного документа: 20.10.2016
19.01.2017
№217.015.929e

Способ получения 1,3,7,9-тетранитрофенотиазиндиоксида

Изобретение относится способу получения 1,3,7,9-тетранитрофенотиазин-5,5-диоксида, заключающемуся в том, что дифениламин обрабатывают последовательно олеумом (модуль 1:10:15,5 об.ч. при температуре 110-120°С) и концентрированной азотной кислотой (модуль 1 в.ч. : 5 об.ч., при температуре...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0001841203
Дата охранного документа: 20.10.2016
19.01.2017
№217.015.92a4

Способ получения щелочных солей 1,3,7,9-тетранитрофенотиазин-5,5-диоксида

Изобретение относится к способу получения щелочных солей 1,3,7,9-тетранитрофенотиазин-5,5-диоксида, в котором 1,3,7,9-тетранитрофенотиазин-5,5-диоксид подвергают взаимодействию со щелочью в среде полярного органического растворителя с последующим выделением целевого продукта известными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0001841207
Дата охранного документа: 20.10.2016
19.01.2017
№217.015.92a7

Способ получения 1,3,7,9-тетранитрофенотиазин-5,5-диоксида

Изобретение относится способу получения 1,3,7,9-тетранитрофенотиазин-5,5-диоксида, заключающемуся в том, что фенотиазин-5,5-диоксид обрабатывают последовательно 98%-ной азотной кислотой и 102-104%-ным олеумом. Технический результат - получение более стойкого целевого продукта и более высокий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0001841200
Дата охранного документа: 20.10.2016
19.01.2017
№217.015.92aa

Способ получения тетранитроакридона

Изобретение относится к области технологии взрывчатых веществ. Способ получения тетранитроакридона состоит из обработки фенилантраниловой кислоты олеумом и концентрированной азотной кислотой, с последующим выделением целевого продукта известными приемами. Изобретение обеспечивает упрощение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0001841216
Дата охранного документа: 20.10.2016
13.02.2018
№218.016.287a

Способ получения 2n,4n,6n-трис(тетранитродифенил)меламина

Изобретение относится к способу получения 2N,4N,6N-трис(тетранитродифенил)меламина, заключающемуся в обработке гексафенилмеламина серно-азотной кислотной смесью состава 50% HNO и 50% HSO. Технический результат: разработан простой, не требующий катализатора способ получения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0001841125
Дата охранного документа: 27.04.2016
13.02.2018
№218.016.289a

Способ получения бистринитроэтил-этилендинитрамина (вещества "н") через нейтрализованное метилольное производное этилендиамина

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения бистринитроэтил-этилендинитрамина (вещества «Н»), использующегося в качестве взрывчатого вещества. Способ осуществляют путем взаимодействия нейтрализованного кислотой метилольного производного этилендиамина с нитроформом с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0001841127
Дата охранного документа: 27.04.2016
+ добавить свой РИД