EA034199B1 - Improved method of producing nitrogen oxide(iv) - Google Patents

Improved method of producing nitrogen oxide(iv) Download PDF

Info

Publication number
EA034199B1
EA034199B1 EA201800182A EA201800182A EA034199B1 EA 034199 B1 EA034199 B1 EA 034199B1 EA 201800182 A EA201800182 A EA 201800182A EA 201800182 A EA201800182 A EA 201800182A EA 034199 B1 EA034199 B1 EA 034199B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
acetic anhydride
nitrogen oxide
improved method
nitric oxide
mixture
Prior art date
Application number
EA201800182A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201800182A1 (en
Inventor
Дмитрий Александрович Рудаков
Original Assignee
Дмитрий Александрович Рудаков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дмитрий Александрович Рудаков filed Critical Дмитрий Александрович Рудаков
Priority to EA201800182A priority Critical patent/EA034199B1/en
Publication of EA201800182A1 publication Critical patent/EA201800182A1/en
Publication of EA034199B1 publication Critical patent/EA034199B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/20Nitrogen oxides; Oxyacids of nitrogen; Salts thereof
    • C01B21/36Nitrogen dioxide (NO2, N2O4)

Abstract

The invention relates to an improved method to synthesize nitrogen oxide(IV) NOand can be used in the field of non-organic and organic chemistry and in realizing in a generator of rocket propellent oxidizer of NTO grade. To produce nitrogen oxide(IV) NO, a reaction is run between the nitric acid and acetic anhydride or a mixture of the nitric acid and acetic anhydride at the volume ratio of the acetic anhydride 4.76-100%.

Description

Изобретение относится к области неорганической и органической химии, а также к области ракетостроения, т.е. к технологиям двойного назначения. Оксид азота(ТУ) NO2 применяется при синтезе органических нитросоединений (нитроалканов, нитроалкенов, нитроэфиров крахмала и др.) [1-5], нитрозосоединений [1], нитрозилсерной кислоты, перхлорат нигрозина, получении безводных нитратов металлов, аттрактанта насекомых [6], а также в качестве агента для ускоренных коррозионных испытаний металлов, диссоциирующего теплоносителя или растворителя.The invention relates to the field of inorganic and organic chemistry, as well as to the field of rocket science, i.e. to dual-use technologies. Nitric oxide (TU) NO 2 is used in the synthesis of organic nitro compounds (nitroalkanes, nitroalkenes, starch nitroesters, etc.) [1-5], nitroso compounds [1], nitrosyl sulfuric acid, nigrosine perchlorate, preparation of anhydrous metal nitrates, insect attractant [6] as well as an agent for accelerated corrosion testing of metals, dissociating heat carrier or solvent.

Изобретение описывает усовершенствованный способ получения оксида азота(ТУ) NO2 и предназначено для реализации в усовершенствованном генераторе окислителя ракетного топлива марки NTO для работы в России (Сибирь) или в США (Аляска), т.е. при температуре ниже 16.75°C и до температуры замерзания азеотропа азотной кислоты (около -40°C).The invention describes an improved method for producing nitric oxide (TU) NO 2 and is intended to be implemented in an improved NTO rocket fuel oxidizer generator for operation in Russia (Siberia) or in the USA (Alaska), i.e. at temperatures below 16.75 ° C and to the freezing temperature of the nitric acid azeotrope (about -40 ° C).

В литературе описан метод Клейнера [7, 8] и обратный метод Клейнера [9], которые можно рассматривать в качестве аналогов заявляемого изобретения. В основу метода Клейнера положена реакция разложения солей азотистой кислоты, а обратный метод Клейнера основывается на окислительновосстановительной реакции нитрита кальция с аскорбиновой кислотой. В обоих случаях образуется еще и газ NO, который необходимо окислять кислородом (кислородом воздуха). Метод Клейнера и обратный метод Клейнера дают большое количество жидких отходов, что не позволяет рассматривать их в качестве перспективных для промышленной реализации.The literature describes the Kleiner method [7, 8] and the inverse Kleiner method [9], which can be considered as analogues of the claimed invention. The Kleiner method is based on the decomposition of nitrous acid salts, and the inverse Kleiner method is based on the redox reaction of calcium nitrite with ascorbic acid. In both cases, NO gas is also formed, which must be oxidized with oxygen (atmospheric oxygen). The Kleiner method and the inverse Kleiner method give a large amount of liquid waste, which does not allow us to consider them as promising for industrial implementation.

Известен также способ получения высококачественного безводного оксида азота(ТУ) NO2 кипячением раствора серной и азотной кислот с использованием в качестве восстановителя уксусной кислоты [10] при оптимальном соотношении объемов кислот 80:40:6. Способ позволяет получать целевой продукт с высоким выходом и 100% конверсией азотной кислоты. Этот способ выбран в качестве прототипа заявляемого изобретения.There is also a method for producing high-quality anhydrous nitric oxide (TU) NO2 by boiling a solution of sulfuric and nitric acids using acetic acid as a reducing agent [10] with an optimal ratio of acid volumes of 80: 40: 6. The method allows to obtain the target product with a high yield and 100% conversion of nitric acid. This method is selected as a prototype of the claimed invention.

Недостаток способа - высокая температура замерзания уксусной кислоты (1кр=16.75°С), что создает трудности в реализации данной технологии в условиях сурового климата, например Сибири или Аляски, где температура окружающей среды в зимний период может достигать -40°С. Замерзшая в трубопроводе уксусная кислота не только не позволяет работать генератору в штатном режиме и осуществлять процесс в условиях автоматизации, но и выведет его из строя до момента размораживания линии уксусной кислоты в емкость смешения реагентов.The disadvantage of this method is the high freezing point of acetic acid (1 cr = 16.75 ° C), which creates difficulties in implementing this technology in harsh climates, such as Siberia or Alaska, where the ambient temperature in winter can reach -40 ° C. Acetic acid frozen in the pipeline not only does not allow the generator to operate normally and to carry out the process under automation conditions, but will also disable it until the line of acetic acid is thawed into the mixing tank of the reagents.

Задачей настоящего изобретения является создание модифицированного и усовершенствованного способа синтеза оксида азота(ТУ) NO2, позволяющего работать генератору окислителя ракетного топлива марки NTO при низких температурах в условиях сурового климата России и других стран при сохранении всех остальных характеристик исходного прототипа (высокого выхода продукта, наличии регенерации отработанного раствора).The objective of the present invention is to provide a modified and improved method for the synthesis of nitric oxide (TU) NO2, which allows the NTO propellant oxidizer generator to operate at low temperatures in the harsh climate of Russia and other countries while maintaining all the other characteristics of the original prototype (high yield, regeneration waste solution).

Техническим результатом изобретения является отказ от подогрева трубопровода подачи восстанавливающего реагента в емкость смешения реагентов в генераторе окислителя ракетного топлива при наработке оксида азота(ТУ) в условиях температур окружающей среды ниже температуры замерзания чистой уксусной кислоты, а при определенном соотношении реагентов и при температурах ниже 0°С при использовании смеси уксусной кислоты и уксусного ангидрида.The technical result of the invention is the refusal to heat the supply pipe of the reducing reagent to the mixing tank of the reactants in the rocket fuel oxidizer generator during the production of nitric oxide (TU) at ambient temperatures below the freezing temperature of pure acetic acid, and at a certain ratio of reactants and at temperatures below 0 ° C using a mixture of acetic acid and acetic anhydride.

Данная задача решается за счет того, что в качестве восстановителя используют смесь уксусной кислоты и уксусного ангидрида с объемной долей уксусного ангидрида 4.76-100%. Окислительновосстановительную реакцию с уксусной кислотой можно описать уравнением:This problem is solved due to the fact that as a reducing agent use a mixture of acetic acid and acetic anhydride with a volume fraction of acetic anhydride 4.76-100%. The redox reaction with acetic acid can be described by the equation:

HNO3 + СН3СООН=6 NO2 + 5 Н2О + СО + СО2, а в случае уксусного ангидрида реакция формально будет иметь видHNO 3 + CH 3 COOH = 6 NO2 + 5 H 2 O + CO + CO 2 , and in the case of acetic anhydride the reaction will formally take the form

HNO3 + (СН3СО)2О=12 NO2 + 9 Н2О + 2 СО + 2 СО2.HNO 3 + (CH 3 CO) 2 O = 12 NO2 + 9 H 2 O + 2 CO + 2 CO 2 .

Все характеристики заявляемого усовершенствованного способа получения оксида азота(ТУ) (окислителя ракетного топлива) практически идентичны заявляемому способу [10].All the characteristics of the claimed improved method for producing nitric oxide (TU) (an oxidizer of rocket fuel) are almost identical to the claimed method [10].

Способы получения оксида азота(ТУ) NO2 приведены в примерах. Все работы необходимо проводить в лабораторном шкафу с вытяжкой и соблюдением всех мер предосторожности при работе с угарным газом!Methods for producing nitric oxide (TU) NO2 are given in the examples. All work must be carried out in a laboratory cabinet with an exhaust hood and all precautionary measures when working with carbon monoxide!

Пример 1.Example 1

Берут 80 мл раствора H2SO4 (ω=94%), 40 мл раствора HNO3 (ω=59%) и 6 мл раствора, содержащего смесь ледяной уксусной кислоты и уксусного ангидрида в соотношении 1.0:0.05. Смесь перемешивают в колбе объемом 250 мл, нагревают и кипятят до окончания процесса образования NO2. Отработанный раствор подвергают перегонке до 80 мл и используют в реакции повторно. Суммарный выход жидкого и газообразного оксида азота(ТУ) NO2 составляет 99-100%.Take 80 ml of a solution of H 2 SO 4 (ω = 94%), 40 ml of a solution of HNO 3 (ω = 59%) and 6 ml of a solution containing a mixture of glacial acetic acid and acetic anhydride in a ratio of 1.0: 0.05. The mixture is stirred in a 250 ml flask, heated and boiled until the formation of NO 2 is complete . The spent solution is distilled to 80 ml and reused in the reaction. The total yield of liquid and gaseous nitric oxide (TU) NO2 is 99-100%.

Пример 2.Example 2

Берут 80 мл раствора H2SO4 (ω=94%), 40 мл раствора HNO3 (ω=59%) и 6 мл уксусного ангидрида. Смесь перемешивают в колбе объемом 250 мл, нагревают и кипятят до окончания процесса образования NO2. Отработанный раствор подвергают перегонке до 80 мл и используют в реакции повторно. Суммарный выход жидкого и газообразного оксида азота(ТУ) NO2 составляет 99-100%.Take 80 ml of a solution of H 2 SO 4 (ω = 94%), 40 ml of a solution of HNO 3 (ω = 59%) and 6 ml of acetic anhydride. The mixture is stirred in a 250 ml flask, heated and boiled until the formation of NO2 is complete. The spent solution is distilled to 80 ml and reused in the reaction. The total yield of liquid and gaseous nitric oxide (TU) NO2 is 99-100%.

- 1 034199- 1 034199

Источники информации:Sources of information:

1. Shiri M., Zolfigol M.A., Kruger H.G., Tanbakouchian Z. Tetrahedron, 2010, Vol. 66, № 47, p. 90779106.1. Shiri M., Zolfigol M.A., Kruger H. G., Tanbakouchian Z. Tetrahedron, 2010, Vol. 66, No. 47, p. 90779106.

2. Патент BY 8456. Бутрим С.М., Юркштович Т.Л., Бильдюкевич Т.Д., Бутрим Н.С., Сидоренко Г.И., Недорезов В.Л., Арвига И.И. МКИ3 С08В 31/18, 31/06, А61Р 9/00, дата публикации 30. 06.2005.2. Patent BY 8456. Butrim S.M., Yurkshtovich T.L., Bildyukevich T.D., Butrim N.S., Sidorenko G.I., Nedorezov V.L., Arviga I.I. MKI 3 С08В 31/18, 31/06, А61Р 9/00, publication date 30.06.2005.

3. Borodkin, G.I.; Shubin, V.G. Russ. Chem. Rev., 2001, vol. 70, № 3, p. 211-230.3. Borodkin, G.I .; Shubin, V.G. Russ. Chem. Rev. 2001, vol. 70, No. 3, p. 211-230.

4. Shiri, M. Dinitrogen Tetroxide: N2O4, Synlett., 2006, № 11, p. 1789-1790.4. Shiri, M. Dinitrogen Tetroxide: N 2 O 4 , Synlett., 2006, No. 11, p. 1789-1790.

5. Fisher, J.W. The Chemistry of Dinitrogen Pentoxide in Nitro Compounds; VCH: New York, NY, 1990.5. Fisher, J.W. The Chemistry of Dinitrogen Pentoxide in Nitro Compounds; VCH: New York, NY, 1990.

6. Патент US 20060042155. Nolen J. МКИ А01М 1/22, A01M 1/02, A01M 1/06. Дата публикации: 2.03.2006.6. Patent US 20060042155. Nolen J. MKI A01M 1/22, A01M 1/02, A01M 1/06. Date of publication: 2.03.2006.

7. Inorganic laboratory preparations by G.G. Schlessinger, 12, 1962.7. Inorganic laboratory preparations by G.G. Schlessinger, 12, 1962.

8. Патент US 20040028596. Kleiner B. Int. Cl7. C01B 21/20, Priority date: 12.08.2002.8. Patent US 20040028596. Kleiner B. Int. Cl 7 . C01B 21/20, Priority date: 08/12/2002.

9. Патент US 7288664. Kleiner B. Int. Cl7. C07D 307/62, Priority date: 30.03.2004.9. Patent US 7288664. Kleiner B. Int. Cl 7 . C07D 307/62, Priority date: 03/30/2004.

10. Евразийская заявка № 201700017. Рудаков Д.А. МПК7 С01В 21/36, Евразийский бюллетень № 4, 2018. Дата публикации: 30.04.2018.10. Eurasian application No. 201700017. Rudakov D.A. IPC 7 СВВ 21/36, Eurasian Bulletin No. 4, 2018. Date of publication: 04/30/2018.

Claims (1)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM Способ синтеза оксида азотаЦУ), включающий кипячение раствора серной и азотной кислот с органическим восстановителем, отличающийся тем, что в качестве восстановителя используют смесь уксусной кислоты и уксусного ангидрида с объемной долей уксусного ангидрида 4.76-100%.A method for the synthesis of nitric oxide (CCU), including boiling a solution of sulfuric and nitric acids with an organic reducing agent, characterized in that a mixture of acetic acid and acetic anhydride with a volume fraction of acetic anhydride of 4.76-100% is used as a reducing agent.
EA201800182A 2018-04-02 2018-04-02 Improved method of producing nitrogen oxide(iv) EA034199B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201800182A EA034199B1 (en) 2018-04-02 2018-04-02 Improved method of producing nitrogen oxide(iv)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201800182A EA034199B1 (en) 2018-04-02 2018-04-02 Improved method of producing nitrogen oxide(iv)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201800182A1 EA201800182A1 (en) 2019-10-31
EA034199B1 true EA034199B1 (en) 2020-01-16

Family

ID=68318993

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201800182A EA034199B1 (en) 2018-04-02 2018-04-02 Improved method of producing nitrogen oxide(iv)

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA034199B1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5120508A (en) * 1985-05-14 1992-06-09 Jones Dale G Apparatus for removing oxides of nitrogen and sulfur from combustion gases
JPH062980B2 (en) * 1990-07-13 1994-01-12 株式会社データアクション Fiber discoloration prevention method

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5120508A (en) * 1985-05-14 1992-06-09 Jones Dale G Apparatus for removing oxides of nitrogen and sulfur from combustion gases
JPH062980B2 (en) * 1990-07-13 1994-01-12 株式会社データアクション Fiber discoloration prevention method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ОРЛОВА Е.Ю. Химия и технология бризантных взрывчатых веществ. - Ленинград: Химия, 1981, с. 22-28 *

Also Published As

Publication number Publication date
EA201800182A1 (en) 2019-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chaturvedi et al. Review on thermal decomposition of ammonium nitrate
US7851649B2 (en) Process for the mononitration of alkanediols
Chen et al. Reagents leading to difluoramino (NF2) products
EP0916648B1 (en) Continuous process for diazomethane
EA034199B1 (en) Improved method of producing nitrogen oxide(iv)
Zhang et al. Detailed high temperature pyrolysis mechanisms of stabilized hybrid HMX crystals by intercalation of 2D energetic polymer
Jang et al. Scalable synthesis of high purities ammonium dinitramide and its decomposition characteristics
Mandal et al. Optimization of ammonium sulfamate nitration for the preparation of ammonium dinitramide
Tummers et al. Selection of burning rate modifiers for hydrazinium nitroformate
Zhang et al. A groundbreaking stepwise protocol to prepare HMX from DPT: new mechanism hypothesis and corresponding process study
US20110160450A1 (en) Explosive
US3463684A (en) Crystalline explosive composed of an alkyl sulfoxide solvating a hydrate-forming salt and method of making
US2835106A (en) Method of jet propulsion by spontaneous combustion of furfural
US6419771B1 (en) Non-toxic hypergolic miscible fuel with stable storage characteristics
US2769304A (en) Hypergolic fuel and the method of using it
Cao et al. An efficient method to synthesize TNAD by the nitration of 1, 4, 5, 8-tetraazabicyclo-[4, 4, 0]-decane with N2O5 and acidic ionic liquids
Yan et al. New synthetic route of nitroform (NF) from acetylacetone and study of the reaction mechanism
US3125606A (en) Process for the manufacture of
US5972136A (en) Liquid propellant
US3067261A (en) The preparation of polynitro deriva-
RU2511370C2 (en) Rocket propellant or explosive substance and method of its preparation (versions)
Petrutik et al. Janus-type hypergolic fuels for hybrid systems using hydrogen peroxide and hydroxylammonium nitrate-based oxidizers
Hutson et al. Unprecedented homogeneous reduction of ionic nitrogen oxo compounds to ammonia by organics in sulfuric acid
RU2639782C1 (en) Method for producing solution of chromium nitrate (iii)
Seregin et al. Liquid rocket propellants (Zhidkiye raketnyye topliva)

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM RU