Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИАЗОДИНИТРОФЕНОЛА

Изобретение относится к области пиротехнических производств, а именно к производству инициирующих взрывчатых веществ, в частности к способу получения диазодинитрофенола. Продукт, полученный предложенным способом, может быть использован в экологически чистых ударно-воспламенительных составах капсюлей-воспламенителей для стрелкового оружия.

Примером способа получения диазодинитрофенола служит способ, предложенный Кларком, который заключается в диазотировании пикрамата натрия с помощью нитрита натрия и соляной кислоты по схеме:

1) NaNO₂+HCl=NaCl+HNO₂,

2)

при этом 1 м.ч пикрамата натрия вносят в 11 м.ч. 12%-ной соляной кислоты, массу охлаждают до 0°С и при работающей мешалке приливают рассчитанное количество нитрита натрия.

Выпавший в осадок диазодинитрофенол отфильтровывают и тщательно промывают водой. По данному способу получается технический порошкообразный диазодинитрофенол с плотностью кристалла 1,63 г/см³, гравиметрическая плотность такого продукта составляет до 0,3 г/см³. Продукт обладает неудовлетворительными технологическими свойствами: плохо фильтруется на воронке, комкуется при сушке, сильно электризуется, обладает плохой сыпучестью и последующей прессуемостью.

Известен способ получения сыпучего с высокой гравиметрической плотностью диазодинитрофенола (ДДНФ) для экологически чистых ударно-воспламенительных составов по патенту №2151134 от 09.03.1999 г.

Данный способ предусматривает проведение синтеза ДДНФ в два этапа:

- получение пикрамата магния из пикраминовой кислоты и окиси магния при температуре 80-90°С и его фильтрация;

- диазотирование магниевой соли пикраминовой кислоты нитритом натрия и соляной кислотой.

Синтез ДДНФ по данному способу проводится так:

К суспензии 24 г пикраминовой кислоты в 500 мл воды добавляют 2,7 г окиси магния. Смесь нагревают до 80-90°С и 20 минут перемешивают. В результате получают пикрамат магния, который фильтруют в горячем виде. Раствор пикрамата магния переносят в реактор и охлаждают до 20-25°С. К полученному раствору пикрамата магния добавляют раствор 8,5 г нитрита натрия в 35 г воды. Суспензию пикрамата магния с раствором нитрита натрия перемешивают 5 минут. При этом добиваются турбулентности потока (Re>200000), после чего порциями в 2-3 приема добавляют 240 мл 5%-ного раствора соляной кислоты. Дозировка каждой порции раствора соляной кислоты проводится за 35-45 минут, температура реакции поддерживается в диапазоне 25-35°С, После дозировки последней порции соляной кислоты проводится 10-минутное перемешивание реакционной среды. В результате выпадают кристаллы диазодинитрофенола. Полученные кристаллы имеют округлую форму с размером 80-300 мкм и гравиметрическую плотность 0,6-0,9 г/см³. Выход ДДНФ составляет 18 г (71%).

Наряду с достоинствами приведенный метод, взятый за прототип, имеет ряд недостатков:

- операция горячей фильтрации раствора связана с потерями основного вещества и требует специальной оснастки,

- процесс идет при высоком разбавлении раствора, что затрудняет сбор и разложение маточных вод.

- использование агрессивной соляной кислоты требует дополнительной защиты оборудования.

Целью заявляемого решения является разработка простого способа получения сыпучего диазодинитрофенола с высокой гравиметрической плотностью для экологически чистых составов капсюлей-воспламенителей стрелкового оружия.

Заявляемое решение отличается от вышеуказанного тем, что:

- диазотированию подвергается пикраминовая кислота, а не пикрамат магния, как в примере прототипа;

- соляная кислота заменена на уксусную;

- изменен порядок дозирования компонентов по сравнению с прототипом;

- изменен режим перемешивания(Re<200000);

- дополнительно вводится регулятор кристаллизации. Преимуществами предлагаемого решения является:

- использование менее агрессивной кислоты (уксусной), требующей меньшей защиты оборудования от коррозии;

- снижение класса опасности используемых компонентов со 2-го класса остронаправленного действия по соляной кислоте на 3-ий класс опасности по уксусной кислоте;

- использование умеренных скоростей перемешивания (Re<200000)

- возможное проведение процесса в один этап;

- уменьшение общего времени получения продукта;

- использование концентрированных растворов при синтезе уменьшает количество образующихся маточных вод, что облегчает условия разложения и утилизации;

- отсутствует операция фильтрования горячего раствора, которая требует специальной оснастки и обслуживания.

Техническим результатом заявляемого изобретения является создание способа получения диазодинитрофенола, соответствующего требуемым характеристикам, при использовании пикраминовой и уксусной кислот, добавки, регулирующей процесс кристаллизации, технологических режимов синтеза: рекомендуемой температуры, скорости перемешивания, порядка и скорости дозирования растворов, соотношения компонентов.

Примером достижения заявляемой цели является синтез, проведенный в лабораторных условиях:

Суспензию, состоящую из 5-30 г пикраминовой кислоты и 52-90 мл 67-88% уксусной кислоты, перемешивают, нагревают до 24-35°С, добавляют 1,4 мл регулятора кристаллизации в виде водного раствора глицерина с сульфанолом и выдерживают 10 мин. Затем дозируют раствор, содержащий 6-10 г нитрита натрия в 40-60 миллилитрах воды, в течение 40-60 минут. По окончании дозирования проводится 25 минутная выдержка при перемешивании. Скорость вращения мешалки 120-170 об/мин.

В результате реакции в осадок выпадают кристаллы диазодинитрофенола. Их отфильтровывают, промывают водой и сушат при температуре 50-60°С в течение 2-4 часов.

Полученные кристаллы имеют округлую форму, размер до 250 микрон и гравиметрическую плотность 0,6-0,9 г/см³, обладают хорошей сыпучестью, выход продукта составляет 75%.

Если указанные параметры синтеза выдерживаются, то получается сыпучий ДДНФ, пригодный для приготовления УВС и снаряжения изделий.

При проведении синтеза по режимам, отличающимся от приведенных, зерно формируется мелкое, пыльное, падает гравиметрическая плотность и выход продукта.

Промышленное применение заключается в создании простого способа получения диазодинитрофенола, применяемого как ИВВ в экологически чистых составах для снаряжения капсюлей-воспламенителей. Данные составы готовятся без использования инициирующих взрывчатых веществ на основе тяжелых металлов и при срабатывании не наносят вред окружающей среде и организму человека.

Заявляемый способ получения диазодинитрофенола был опробован на промышленной площадке АО «НМЗ «Искра»,

В ходе опробования было подтверждено, что:

- синтезы обладают хорошей воспроизводимостью,

- полученные продукты обладают хорошей сыпучестью, кристаллы однородны по размеру (пыль практически отсутствует), округлой формы;

- насыпная плотность продукта составляет 0,6-0,9 г/см³;

- размер зерна до 250 мкм;

- взрывчатые характеристики диазодинитрофенола, полученного по предлагаемому способу, соответствуют требованиям.