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Verfahren zur Gewinnung von reinem und haltbarem Trimethylentrinitramin
Das bekannte und in der Sprengstofftechnik vielfach verwendete Trimethylentri;nitramin
kurz auch Hexogen genannt, das beispielsweise durch Behandlung von Hexamethylentretramin
oder dessen Dinitrat mit hochkonzentrierter Salpetersäure hergestellt wird, muß
im Interesse guter Haltbarkeit einem gründlichen Reinigungsverfahren unterworfen
werden.
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Zu diesem Zweck wird das gut entsäuerte Rohprodukt vorerst mehrere
Stunden mit Wasser gekocht, wodurch unbeständige Verttnreinigungen unter Formaldehydentwicklung
zerstört werden, und nach nochmaligem Waschen aus einem Lösungsmittel umkristallisiert.
Als geeignetes Lösungsmittel wird bisher ausschließlich Aceton verwendet.
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Das Aceton besitzt jedoch den Nachteil, daß infolge seines tiefen
Siedepunktes von 56,5° die Lösungsspanne zwischen Zimmer-und maximaler Lösungstemperatur
verhältnismäßig klein ist und daher kein sehr wirtschaftliches Arbeiten ermöglicht.
Da die Löslichkeit des Trimethylentrinitramins bei Zimmertemperatur (r8 bis 2o°)
etwa 6 % und bei der Siedetemperatur des Acetons gegen 15 °/o beträgt, können
maximal nur 9 °/o gereinigtes Produkt ohne Abdampfung der Mutterlauge gewonnen werden.
Das praktische Ergebnis ist noch etwas ungünstiger, und zwar erhält man bei Verwendung
von zoo kg Aceton nur etwa 7 bis 8 kg Reinprodukt. Um dieses ungünstige Verhältnis
zwischen Kristallisationsgut und Lösungsmittel zu verbessern, verfährt man vielfach
in der Weise, daß man die heiße, gesättigte Acetonlösung in Wasser einfließen lä13t
und dadurch das Trimethylentrinitramin fast quantitativ ausfällt. Dieser Weg ermöglicht
eine Ausbeute
von etwa 14 kg Trimethylentrinitraniin auf ioo kg
Aceton, doch ist das Produkt naturgemäß weniger rein als bei dem erstgenannten Verfahren.
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Wie eingangs erwähnt, muß das rohe, entsäuerte Trimethylentrinitramin
vor dem Umkristallisieren durch mehrstündiges Kochen mit Wasser stabilisiert werden,
da die anhaftenden öligen und überaus zersetzlichen Verunreinigungen durch das Umkristallisieren
keinesfalls völlig beseitigt werden können. Dieser Umstand bedingt zwei Arbeitsstufen,
die die an sich nicht niedrigen Herstellungskosten des Trimethylentrinitrainins
noch weiter erhöhen.
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Gemäß vorliegender Erfindung ist nun in dem jetzt leicht zugänglichen
Formamid ein Lösungsmittel aufgefunden worden, das nicht allein ein hohes Lösungsvermögen
für das Trimethylentrinitramin besitzt, sondern weiterhin so ausgezeichnete stabilisierende
Eigenschaften besitzt, daß der bisher übliche Stabilisationskochprozeß nicht mehr
notwendig ist. Reinigung, Stabilisierung und Umkristallisation können somit in einem
Arbeits--gang zusammengefaßt werden, was die Herstellung von reinem Trimethylentrinitramin
bedeutend wirtschaftlicher gestaltet.
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Folgende Zusammenstellung gibt ein Bild von dein Lösungsvermögen des
Formamids bei verschiedenen Temperaturen, ausgedrückt in Lösungsprozenten Trimethylentrinitramin:
| Lösungstemperatur Lösungsprozente |
| Grad |
| 20 1,2 |
| 30 1,5 |
| 45 2,5 |
| 6o 4,0 |
| 70 5,0 |
| 9o 10,0 |
| ioo 15,o |
| i 1o 20,0 |
| 116 25,0 |
| 122 30,0 |
| 126 35,0 |
| lab 40,0 |
| 130 45,0 |
| 132 50,0 |
| 134 55,0 |
| 135 6o,o |
| 137 65,0 |
| 139 70,0 |
| 141 75,0 |
Die Lösungsspanne zwischen Zimmertemperatur und maximaler Lösungstemperatur ist
somit sehr groß; sie ermöglicht daher sehr gute Ausbeuten, die die mit Aceton erzielten
um ein Mehrfaches übersteigen. Wesentlich sind die stabilisierenden Eigenschaften
des Formamids.
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Ganz abgesehen davon, daß das Formamid noch anhaftende Spuren von
Salpetersäure bindet, zerstört es mit Sicherheit alle beigemengten unbeständigen
Verunreinigungen. Dieser Vorgang ist äußerlich an dem starken Aufschäumen beim Eintragen
des rohen Trimethvlentrinitramins kenntlich. Die Beendigung des Schäumens zeigt
die vollständige Zerstörung dieser unbeständigen Verunreinigungen an, bildet also
einen guten Maßstab für die Durchführung des Stabilisierungsvorganges. Da ein geringer
Feuchtigkeitsgehalt des Rohtrimethylentrinitramins das Lösevermögen des Formamids
nur unwesentlich beeinflußt, kann das säurefrei gewaschene und gut abgeschleuderte
oder abgenutschte Rohprodukt unmittelbar in das auf die Lösetemperatur erhitzte
Formamid eingetragen werden. Bei Benutzung von Lösetemperaturen von 125 bis 130'
und darüber entweicht die Feuchtigkeit des eingetragenen Produktes in Dampfform.
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Es hat sich weiter herausgestellt, daß ein "Umkristallisieren in üblicher
Form gar nicht notwendig ist und daß die Reinigung und Stabilisierung auch beim
IJberschreiten des für eine bestimmte Temperatur geltenden Lösungsmaximums durchgeführt
werden kann. Auch beim Vorhandensein eines Bodensatzes geht das eingetragene Rohtrimethylentrinitramin
unter Zerstörung der Verunreinigungen vorübergehend in Lösung und scheidet sich
hierauf in einer schönen, körnigen Form wieder ab. Auf diese Art und Weise kann
man das I_östingsmittel gut ausnutzen, ohne zu hohe Lösungstemperaturen anwenden
zu müssen. Die Behandlungstemperatur liegt hierbei zwischen ioo und i4o°.
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Ausführungsbeispiel In auf 125' erwärmtes Formamid wird unter Rühren
allmählich die gleiche, auf Trockensubstanz berechnete Gewichtsmenge Rolitrimethylentrinitramin
eingetragen, wobei die Temperatur möglichst konstant gehalten wird. Sobald das Schäumen
beendet ist und die Wasserdampfentwicklung nachläßt, wird bei Fortsetzung des Rührens
abgekühlt und der dünne Brei abgenutscht oder abgeschleudert und das verbleibende
Produkt gründlich mit Wasser nachgewaschen und schließlich getrocknet. Das so erhaltene
Produkt ist absolut haltbar und von sehr gleichmäßiger Kernform.
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Die Formamidmutterlauge wird zur Ausfällung der noch gelösten geringen
Mengen
Trimethvlentrinitramin mit dem ersten Waschwasser versetzt
und dann durch Vakuumdestillation wieder verwendungsfähig gemacht.