CS230081B1 - Palivo pře zmesnú trhavinu - Google Patents

Abstract

Vynález se týká použitia vedlajších produktov výroby cyklohexanolu z benzénu ako paliva pri výrobě zmesnej trhaviny. Množstvo vedlejších produktov aplikovaných v trhavině sa pohybuje v rozme-. dzí 2 až 20 % hmot. na hmotnost rezultujúcej trhaviny. Vynález je možné využit v podnikooh vyrábajúcich priemyselné trhaviny alebo priamo u uživatelov trhavin.

Description

X 230 081

Vynález sa týká použitia vedlejších produktov výrojoy cy-klohexanonu z beňzénu ako paliva při výrobě zmesnej trhaviny. Význam zmesných trhavin ako v civilnej, tak aj vojenskejoblasti použitia stále rastie. Najrozěírenejším donorom kyslí-ka v nich je dusičnan amonný - teda najbežnejšími zmesnými tr-havinami sú amonoliadkové trhaviny, pozostávajúce z dvooh hlav-ných skupin; I. zmesi dusičnanu amonného s palivomjII. zmesi dusičnanu amonného, vody s přísadou plastifiká- tora, a substancie výbušnej povahy, alebo senzibilizátsra.

Trhaviny prvej skupiny možu byt produkované v stabilnýchtechnologických zariadeniach, ale častejšia je ich výrobapriamo na mieste použitia /t. j. v mobilných zmiešavaeích za-riadeniach alebo priamo vo vrtoch/. Dusičnan amonný sa zmíeša·*va s palivom, ktorým móže byť široká paleta organických zlúče-nín - najčastejšie sa však aplikujú parafíny, topné oleje ale-bo nafta. Tieto zmesi majú přibližné nulová kyslíková bilanciučo odpovedá obsahu 94 % hmot. dusičnanu amonného a 6% hmot.nafty alebo topného oleja v trhavinej uvedený obsah palivazvýši výbuchové teplo z 1470 kJ.kg-1 pre dusičnan amonný ažna 3738 kJ.kg , čomu je proporcionálně zvýšenie pracovnejschopnosti trhaviny oproti samotnému dusičnanu amonnému. Trha-viny tohto typu sá u nás známe pod kódovým označením DAP,v zahraničí sá obdobné zmesi označované ANDK /v NDR/, ANC /vNSR/, Igdanit /v ZSSR/, ANFO alebo ANBA /v angloamerickéj li-teratúre/. Keď je palivom v trhavině uhoTný prach, kovovýprášok a pod., sá tieto zmesi nazývané tiež nitrokarbonitrátya označované NCN.

Amonoliadkové trhaviny druhej skupiny sá charakterizova-né poměrně jednoduchou a nenáročnou technológiou výroby. U nássú známe pod označením TPV /trhaviny plastifikované vodou/j - 2 - 230 081 v USA a Kanadě sú pre kašovítú konzistenciu nazývané "SlurryExplosives". V súčasnosti najúživanejšie rozdelenie trhavinuvedeného typu je podTa spósobu senzibilizáoie a to na: a· "Slurry Explosives" /SE/, ktoré sú senzibilizovanéaditívom výbušnej povahy /trinitrotoluén, hexogén, nitroeste-ry, dusičnany alkanol- alebo alkylamínov, hydroxialkylnitrá-ty a pod./; b. "Slurry Blasting Agents" /SBA/, ktoré neobsahujúžiadný komponent typu výbušiny a sú senzibilizované nevýbuě-ným aditívom, najčastejšie hliníkovým prachom /na pr. soviet-ské Akvanaly/ a/alebo inou substanciou /topný olej, vláknitácelulóza, polyvinylchloridový prach, síra, parafín, hexamety-léntetramín, polyóly, cukry a iné/, respektive prevzdušňujúci-mi přísadami /perlit, skelná drť, korok, polystyrén, prylova-ný dusičnan amómny a pod./, alebo substanciami, uvolňujúcimiplyn /peroxidy, dusitany, uhličitany, l,5-endometylén-3,7-di-nitrózo-1,3,5,7-tetraazacyklooktán a iné/.

Pixácia fyzikálnej stability týchto podskupin Slurrytrhavin, t. j. zamedzenie seoarácie komponentov pri súčasnomudržaní tekutosti alebo plastičnosti kompozície.,'je realizova-ná gélotvorným aditívom, ako je na pr. guar-gum, polyvinylal-kohol, sodné alebo amonné soli karboximetylcelulózy, oxietyl-celulóza, polyakrylamid a iné. V trhavinách plastifikováných vodou sú ako donory kyslí-ka niekedy aplikované i dusičnan vápenatý a chloristan sodný-druhý predovšetkým v aluminizovaných kompozíciach. Nízkýmivýrobnými nákladmi, vysokou bezpečnosťou výroby a manipuláciea mošnosťou mechanizácie trhacích práč sú však predovšetkýmcharakterizované výbušné zmesi na báze dusičnanu amonného. Toje hlavným dóvodom, prečo v technickej praxi exploatácia zme-sí typu DAP a TPV převláda výrazné nad exploatáciou ostatnýchdruhov priemyselných trhavin.

Mnohé z komponentov, aplikovaných v zmesných trhavináchako senzibilizátory a paliva nachádzajú samotné čo raz význam-né jšie a ekonomicky atraktívnejšie použiti© v róznych odvet-viach náročného hospodářštva /na pr. nafta, topné oleje a pod./jna druhej straně sa však od aplikácie niektorých senzibilizá-torov a paliv pomaly upúšťa z toxikológických a/alebo bezpeč- 230 081 - 3 - nostných dóvodov /trinitrotoluén, nitroestery/. Takto vzniká-júcu medzeru je možné zaplnit’ vhodnými, najma vedlajšími pro-duktami chemického priemyslu, ktorých ďalšie spracovanie jezatial’ príťažou. To platí i o vedlajších produktoch oxidáciecyklohexánu na cyklohexanol a cyklohexanón v technologii vý-roby cyklohexanónu z benzénu. Uvedené vedlajšie produkty, oz-načované v PÍR a u nás kódom MEK, sú zmesami volných a este-rifikovaných. kyselin feydroxikaprónovej, adipovej, glutárovej,jantárovej a ďalších organických látok, obsahujúcimi tiež do10 % hmot. vody, a majúcimi bod tuhnutia v rozmedzí teplot-26 až -28 °C, bod vzplanutia 130 °C, specifická hmotnost’ 1,09 g.cm“3 pri gQ °q) viskozitu 45 cP pri 60 °C a 15 cP pri100 °C.

Podl’a tohto vynálezu sú zmesi volných a esterifikovanýchkyselin typu MEK aplikované najma ako palivo zmesných trhavinv množstve 2 až 20 % hmot., s výhodou v množstve 9,/UT až 16,97% hmot. na rezultujácu kompozíciu. Výhodou tohto vynálezu je technická a ekonomická dostup-nost zmesi MEK. Využitie týchto vedlajších produktov v zmys-le tohto vynálezu je príspevkom k zvýšeniu ekonomiky procesuvýroby cyklohexanónu z benzénu. Vzhladom na to, že zmesitypm MEK obsahujá chemicky viazaný kyslík, obsahuje na pr.trhavina typu DAP přibližné nulovej kyslíkovej bilancie viacejorganickéj zložky /teda menej dusičnanu amonného/ než tá istátrhavina s palivom na baze nasýtených uhlovodíkov; hodnotaáplnej idealnej práce výbuchu pri tom je pre kompozíciu s ob-sahom MEK vyšěia. Pretože výrobně náklady kompozícií DAP sáprevážne určené cenou dusičnanu amonného, je jeho ásporav uvedenom zmysle ďalšou výhodou tohto vynálezu. Aj keď ved-la jšie produkty typu MEK obsahujá určité množstvo vody, sprá-va já sa ako výrazné hydrofóbna kvapalina, čo v "suchých” amo-noliadkových trhavinách priaznivo pósobí na ich vodovzdornosj?a proti aglomerácii zrn kompozície.

Vedlajšie produkty výroby cyklohexanónu z benzénu je mož-né pre výrobu trhavin aplikovat’ v takej formě, v akej sá napr, brané na spalovanie, alebo je možné v nich suzpendovaťgélotvorná zložku a využit’ ich ako modifikujúci komponenttrhavin plastifikovaných vodou. Trhaviny s obsahom MEK sú - 4 - 230 0B1 aluminizovatelné. Fyzikálnu stabilitu trhavin typu DAP s obsa-hom ΜΞΚ je možné zvýšit běžnými spósobmi, ako na pr. aplikáci-ou prilovaného dusičnanu amonného a/alebo prídavkom drevitejmáčky a/alebo prídavkom iného vhodného adsorbentu /vodoneroz-pustné močovinoformaldehydové kondenzáty, vysokodisperzný oxidkřemičitý s chemosorbovanými metyl-skupinami - modifikovanýAerosil a pod./.

Aplikácia v zmysle tohto vynálezu vedlejších produktovvýroby cyklohexanónu z benzénu nebola v literatuře doposial’popí sáná a je dokumentovaná nasledujúcimi příkladná. Příklad 1 K dispozícii sú vedTajšie produkty oxidácie cyklohexánuna cyklohexanol a cyklohexanón, charakterizované nasledujúci-mi údajmi: elementárna analýza ... 59,4 % hmot. uhlíka8,0 % hmot. vodíka 32,6 % hmot. kyslíka

spalné teplo..........» 28 12Q kJ.kg“’^' měrně teplo «··»·« 2,51 kJ. kg“"1, li obθvody ··»<>·«»««»««« 6,40 % hmot. otjsstd popols «»«·**»·»·· 0,19 % hmot. číslo kyslosti ......... 269 mg hydroxidu draselného na 1 čí slo zmýdelnenia ...... 416 mg kydroxidu draselného na 1 čí slo brómové .......... 20,9 g brómu na 100 g obsah, hydroxi-skupín ... 5,7 % hmot. tuhnuti e ............... pod +10 °C kašovitá konzistencia,úplné stuhnutie pri -26 až -29 °C měrná hmotnost’ ......... 1,1374 g.cm“3 pri 20 °G 1,1177 g.cm”3 pri 50 °G dynamická viskozita .... 0, 6268 Pa.s pre 30 °C

0,1209 Pa.s pre 50 °C - 5 - 230 081 Ďalej je k dispozici! dusičnan amonný technický s obsahom0,4 % hmot. vlhkosti a velkostou zrna z 94 % hmot, od 0,6 do3,0 mm. Z týchto surovin sá malaxérovacím spósobom za atmosféric-kého tlaku připravené zmesi typu trhavin DAP. Štandardná vzor-ka kompozicie DAP rezultuje zo zmiešania dusičnanu amonnéhohoře uvedenej kvality s motorovou naftou,

Zloženie jednotlivých zmesi, příslušné hodnoty kyslíkovejbilancie /OB/, výbuchového tepla /Q-g/, objemu povýbuchovýchsplodín /V/, upínej ideálnej práce výbuchu /W/ a ďalšie charak-teristiky prezentuje tabulka 1.

Tabulka 1.

Komponenty a ukazatele Kompozície typu trhavin DAP A B C Štandardná Zloženie hmot/: dusičnan amonný 93,63 89,52 86,70 94, &amp; motorová nafta - - 5,5 MEK 5,62 9,46 12,10 - voda 0,75 1,02 1,20 max. 0,5 Konzistenci a: polosypká polopasta pasta sypká Vypočítané hodnoty: OB /%/ +15,30 +0,03 -8,80 +0,12 Qe /kJ.kg“1/ 3765 3640 3535 3790 V /liter.kg“1/ 980 955 950 980 W /kj.kg*1/ 3365 3240 3145 3160

Exp erimentálne_hodnoty£ — 3 sypná hmotnost /g. cm "V 0,75 _ - 0,80 detonačná rýchlost pre nábojová měrná hmotnost’ 0,95 až 1,10g.cm-3 /v krn.s"1/ 2,6-2,8 2,4-2,7 2,0-2,4 2,2-2/ 230 081 - 6 - Z tabulky 1 je vidieť, že ešte kompozícia C sa hodnotouáplnej ideálnej práce výbuchu /W/ blíži átandardnej zmesi DAP,že teda z aplikácie MEK v zmesných trhavinách typu DAP a/aleboTPV rezultuje potenciálna možnost’ úspory dusičnanu amonného.

Pomocou neizotermickej diferenčnej termickej analýzy /DTA/,pracujúcej s navážkami O,08 až 0,09 g vzorky, rýchlosťou line-árneho vzostupu teploty 5 ^.min“·1 a registráciou teplotnějdiferencie zapisovačom s měrným rozsahom 0,5 mV na celú stup-nicu boli u átandardnej zmesi DAP a kompozície A nájdené úda-je, prezentované tabulkou 2.

Tabulka 2.

Druh údaja z DTA Kompozícia A Standard. DAP počiatok topenia /°G/ 151,0 154,2 pík topenia /°C/ 155,0 160,5 počiatok exo-rozkladu /°G/ 174 až 176 177,0 Pře porovnanie - metoda DTA pre východzí dusičnan amonný poskytne;

počiatok topenia ........ 154,3 °C

pík topenia......... 160,0 °C

poč* exo-rozkladu....... 184,0 °C Příklad 2

Ku kompozícii A z příkladu 1 je přidaný a inalaxérovacímspósobom do nej zapracovaný hliníkový prach /hliníkový puder/,čím je připravená zmes o zložení 90,9 % hmot. dusičnanu amon-ného, 5,45 % hmot. MEK, 0,73 % hmot. vody a 2,92 % hmot. hli-níka. Pre nábojová měrná hmotnost’ 1 g.cnT^ je táto zmes cha-rakterizovaná hodnotami: kyslíková bilancia /OB, v %/ ............... +4,15 výbuchové teplo /0™, v kJ.kg“^/ ............. 5440 " —i objem povýbuchových splodín /V, v l.kg /.... 900 - 7 - úplná' ideálna práca výbuchu /W, v kj.kg“*1/.................. detonačná rýchlosť /km.s“^/............. sypná hmotnost? /g. cm v ................. 230 081 3800 3,8 0,73 až 0,77

Metódřou DTA ako v příklade 1 počiatok topeniá /°C/ ........... pik topenia / 0/ *··..»·«··«·*·*.počiatok exo-rozkladu /°C/ ...... je v. tejto zmesi nájdené;149,5156,2172,2 Příklad 3 V 30 hmot. dieloch MEK z příkladu 1 sú suzpendované2 hmot. diely gélotvornej substancie “guar-gum“. Z 21 hmot.dielov tejto poměrně stabilnej suzpenzie, 85 hmot. dielovmonohydrátu chloristanu sodného a 3 hmot. dielov hliníkovéhoprachu /hliníkový puder/ je malaxérovacím spSsobom za atmos-férického tlaku připravený hustý gél o zložení /% hmot./:;67,98 % chloristanu sodného, 16,97 % MEK, 10,92 % vody, 1,38 % guar-gum a 2,75 % hliníka. Pre nábojová měrná hmotnost5 1,7 g.cm“3 je tento gél charakterizovaný hodnotami; ky slí ková bilancia / OS, v $&amp;/ ...... ·_ · «·.···««. —9,06 výbuchové teplo /Q-g, v kJ.kg*^/ 5600 objem povýbuchových splodín /V, v l.kg"’1/ .... 508 úplná ideálna práca výbuchu /W, v kJ.kg’“^/....................... 3900 detonačná rýchlosť /km.s“^/ .................. 2,4

Claims (1)

1. PREDMET VYNÁLEZU 230 081 Použitie vedTajších produktov výroby cyklohexanónuz benzénu ako paliva pri výrobě zmesnej trhaviny v množstve2 až 20 % hmot., s výhodou v množstve 5,45 až 16,97 % hmot.týchto vedl’ajších produktov na hmotnost’ rezultujácejtrhaviny.