NO321198B1 - Fremgangsmate til fremstilling av dinitramidsyre og salter derav - Google Patents
Fremgangsmate til fremstilling av dinitramidsyre og salter derav Download PDFInfo
- Publication number
- NO321198B1 NO321198B1 NO19980534A NO980534A NO321198B1 NO 321198 B1 NO321198 B1 NO 321198B1 NO 19980534 A NO19980534 A NO 19980534A NO 980534 A NO980534 A NO 980534A NO 321198 B1 NO321198 B1 NO 321198B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- acid
- salt
- nitric acid
- dinitramide
- procedure
- Prior art date
Links
- 239000002253 acid Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 title claims abstract description 26
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 7
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 63
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- MJVUDZGNBKFOBF-UHFFFAOYSA-N n-nitronitramide Chemical class [O-][N+](=O)N[N+]([O-])=O MJVUDZGNBKFOBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims abstract description 40
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 39
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 claims abstract description 24
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 20
- 230000000802 nitrating effect Effects 0.000 claims abstract description 18
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 15
- WFDIJRYMOXRFFG-UHFFFAOYSA-N Acetic anhydride Chemical compound CC(=O)OC(C)=O WFDIJRYMOXRFFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- -1 nitrogen-containing cation Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000003495 polar organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 238000010828 elution Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000011833 salt mixture Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims abstract description 5
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 150000002892 organic cations Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- IIACRCGMVDHOTQ-UHFFFAOYSA-N sulfamic acid Chemical compound NS(O)(=O)=O IIACRCGMVDHOTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims description 29
- AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N sulfur trioxide Chemical compound O=S(=O)=O AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 15
- LNOPIUAQISRISI-UHFFFAOYSA-N n'-hydroxy-2-propan-2-ylsulfonylethanimidamide Chemical compound CC(C)S(=O)(=O)CC(N)=NO LNOPIUAQISRISI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 10
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims description 9
- XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M potassium benzoate Chemical compound [K+].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1 XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 8
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical compound OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N Trifluoroacetic acid Chemical compound OC(=O)C(F)(F)F DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- QAEDZJGFFMLHHQ-UHFFFAOYSA-N trifluoroacetic anhydride Chemical compound FC(F)(F)C(=O)OC(=O)C(F)(F)F QAEDZJGFFMLHHQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000007865 diluting Methods 0.000 claims description 5
- DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus decaoxide Chemical compound O1P(O2)(=O)OP3(=O)OP1(=O)OP2(=O)O3 DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000000870 ultraviolet spectroscopy Methods 0.000 claims description 5
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 claims description 3
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 3
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 claims description 3
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 3
- 239000003480 eluent Substances 0.000 claims description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 3
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims 2
- 150000001450 anions Chemical group 0.000 claims 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 claims 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 claims 1
- 125000002924 primary amino group Chemical class [H]N([H])* 0.000 claims 1
- 125000000467 secondary amino group Chemical class [H]N([*:1])[*:2] 0.000 claims 1
- 238000006396 nitration reaction Methods 0.000 abstract description 15
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 abstract description 6
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 abstract description 2
- 229910006069 SO3H Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract 1
- 239000001117 sulphuric acid Substances 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 33
- BRUFJXUJQKYQHA-UHFFFAOYSA-O ammonium dinitramide Chemical compound [NH4+].[O-][N+](=O)[N-][N+]([O-])=O BRUFJXUJQKYQHA-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 29
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 21
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 10
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 8
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 8
- 229910052939 potassium sulfate Inorganic materials 0.000 description 7
- OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L potassium sulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S([O-])(=O)=O OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 7
- BTAAXEFROUUDIL-UHFFFAOYSA-M potassium;sulfamate Chemical compound [K+].NS([O-])(=O)=O BTAAXEFROUUDIL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 7
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 235000011089 carbon dioxide Nutrition 0.000 description 4
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 3
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 3
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XSUZSAMSJKGENR-UHFFFAOYSA-N nitramide;potassium Chemical compound [K].N[N+]([O-])=O.N[N+]([O-])=O XSUZSAMSJKGENR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 2-(3-bromo-2-fluorophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(Br)=C1F PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 2
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012454 non-polar solvent Substances 0.000 description 2
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003380 propellant Substances 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- MAUMSNABMVEOGP-UHFFFAOYSA-N (methyl-$l^{2}-azanyl)methane Chemical compound C[N]C MAUMSNABMVEOGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SCYULBFZEHDVBN-UHFFFAOYSA-N 1,1-Dichloroethane Chemical compound CC(Cl)Cl SCYULBFZEHDVBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GDDNTTHUKVNJRA-UHFFFAOYSA-N 3-bromo-3,3-difluoroprop-1-ene Chemical compound FC(F)(Br)C=C GDDNTTHUKVNJRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GEHMBYLTCISYNY-UHFFFAOYSA-N Ammonium sulfamate Chemical compound [NH4+].NS([O-])(=O)=O GEHMBYLTCISYNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NOWKCMXCCJGMRR-UHFFFAOYSA-N Aziridine Chemical compound C1CN1 NOWKCMXCCJGMRR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100037762 Caenorhabditis elegans rnh-2 gene Proteins 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N Dimethylamine Chemical compound CNC ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004069 NO2BF4 Inorganic materials 0.000 description 1
- KEJOCWOXCDWNID-UHFFFAOYSA-N Nitrilooxonium Chemical compound [O+]#N KEJOCWOXCDWNID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000001166 ammonium sulphate Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000000010 aprotic solvent Substances 0.000 description 1
- 238000010533 azeotropic distillation Methods 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N carbonic acid Chemical group OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- CLRLHXKNIYJWAW-QBTAGHCHSA-N deaminoneuraminic acid Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1OC(O)(C(O)=O)C[C@H](O)[C@H]1O CLRLHXKNIYJWAW-QBTAGHCHSA-N 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- AXZAYXJCENRGIM-UHFFFAOYSA-J dipotassium;tetrabromoplatinum(2-) Chemical compound [K+].[K+].[Br-].[Br-].[Br-].[Br-].[Pt+2] AXZAYXJCENRGIM-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical group 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- SFDJOSRHYKHMOK-UHFFFAOYSA-N nitramide Chemical compound N[N+]([O-])=O SFDJOSRHYKHMOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-O nitrosooxidanium Chemical compound [OH2+]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 1
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-M perchlorate Inorganic materials [O-]Cl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 1
- CHKVPAROMQMJNQ-UHFFFAOYSA-M potassium bisulfate Chemical compound [K+].OS([O-])(=O)=O CHKVPAROMQMJNQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910000343 potassium bisulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 description 1
- 229910001487 potassium perchlorate Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000001 potassium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 150000003141 primary amines Chemical class 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003335 secondary amines Chemical class 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000010189 synthetic method Methods 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052713 technetium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-O trimethylammonium Chemical compound C[NH+](C)C GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B41/00—Compositions containing a nitrated metallo-organic compound
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/082—Compounds containing nitrogen and non-metals and optionally metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B25/00—Compositions containing a nitrated organic compound
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B31/00—Compositions containing an inorganic nitrogen-oxygen salt
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
Oppfinnelsen angår fremstilling av dinitramidsyre og salter derav. Mer spesifikt angår oppfinnelsen en ny fremgangsmåte til å fremstille, ved billig nitrering av egnede initielle forbindelser, dinitramidsyre som utgjør et mellomprodukt til å fremstille dinitramidsalter. Oppfinnelsen angår også fremgangsmåte til å fremstille dinitramidsalter ved nøytralisering av dinitramidsyre med egnede forbindelser. Oppfinnelsen angår spesielt en ny fremgangsmåte til å gjenvinne dinitramidsalt fra blanding av reaksjonsprodukter som oppnås ved nøytraliseringen.
Dinitramidsalter kan anvendes som oksideringsmiddel i faste drivstoffer.
I faste rakettdrivstoffer blir det hovedsaklig anvendt ammonium perklorat eller kalium perklorat som oksidasjonsmidler. Anvendelse av drivmidler som inneholder klor forårsaker imidlertid flere problemer, blant annet i forbindelse med luftforurensning. En alvorlig ulempe ved militære anvendelser er at klorinnholdet forårsaker røk som kan oppdages med radar og tilfelle av stor fuktighet i luften også kan sees som en klar hvit røk.
Klorfrié oksidasjonsmidler er således ønskelig. Det mest egnede stoffet til å erstatte perklorat oksidasjonsmidler er ammonium dinitramid (ADN) og andre salter av dinitramidsyre. Dinitramidsalter og fremgangsmåter til å fremstille de samme er beskrevet i W091/19669 og WO91/19670. En ytterligere fremgangsmåte til fremstilling er beskrevet i WO93/16002.
I den tidligere beskrevne syntese av dinitramidsyre blir det anvendt meget sterke oksidasjonssystemer av typen N2O5 eller NO2BF4. Disse er meget kostbare og er ikke egnede for industriell fremstilling av oksidasjonsmidler i stor skala.
En hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en fremgangsmåte til å fremstille dinitramidsalter, som er egnet for produksjon i stor skala.
En ytterligere hensikt er å fremstille, fra egnede utgangsstoffer, dinitramidsyre gjennom en vanlig nitrering med nitreringssyre, så som salpetersyre/ svovelsyre eller et tilsvarende billig nitreringssystem.
En eller flere hensikter er å tilveiebringe en enkel fremgangsmåte for atskilling av dinitramidsalt fra andre uorganiske salter i forbindelse med produksjon av saltet ved nøytralisering av dinitramidsyre.
Disse hensikter er oppnådd ved foreliggende oppfinnelse, kjennetegnet ved det som fremgår av de vedlagte krav.
Oppfinnelsen angår fremstilling av dinitramidsyre, HN(NOi)2 og salter derav med formelen M<+n>("N(N02)2)n, hvori M er et metallkation eller et nitrogenholdig kation og n=l-3, ved nøytralisering av syren med et nøytraliseringsmiddel og gjenvinning av dinitramidsaltet fra den resulterende reaksjonsblanding.
I henhold til oppfinnelsen blir dinitramidsyre fremstilt ved nitrering av en forbindelse valgt fra gruppen som består av NH2N02, NH4NH2C02; NH2S03H, NH(S03H)2, N(SC>3H)3, reaksjonsprodukter av ammoniakk og svoveltrioksid og salter derav med metallkationer, ammonium og organiske kationer, for eksempel NH(SC>3NH4)2, hvor nitreringen blir utført med en nitrerende syreblanding valgt fra salpetersyre/svovelsyre (HN03/H2S04), salpetersyre/oleum (HN03/H2SCVSC)3), salpetersyre/svovel trioksid (HNO3/SO3), salpetersyre/perklorsyre (HNO3/HCIO4), salpetersyre/ fosforsyre (HNO3/H3PO4), salpetersyre/difosfor pentoksid (HNO3/P2O5), salpetersyre/eddiksyre, salpetersyre/eddiksyreanhydrid, salpetersyre/ trifluoreddiksyre og salpetersyre/trifluoreddiksyreanhydrid. HNO3/H2SO4 er spesielt foretrukket.
Intet aprotisk oppløsningsmiddel for nitreringsmiddelet er nødvendig under nitrering med nitreringssyrene i henhold til oppfinnelsen, som fasiliterer den påfølgende prosessering.
Det er foretrukket å anvende som utgangsstoffer salter som inneholder et kation av samme type som kationet til nøytraliseringsmidlet som senere skal brukes for å nøytralisere den dannede dinitramidsyre til dinitramidsalt. Antall ionearter i reaksjonsblandingen kan minimaliseres på denne måte og bearbeidingen av dinitramidsaltet er fasilitert. Spesielt foretrukket er ammonium- og kaliumsalter av utgangsstoffene og det faktum at nøytralisering etter nitrering blir utført med henholdsvis NH3 og KOH som resulterer i fordelaktig fremstillingsvei direkte til produktene henholdsvis ammonium dinitramid (ADN) og kalium dinitramid
(KDN).
I nitreringen blir nitreringssyren avkjølt til en lav temperatur, -25°C eller lavere, og utgangsstoffet, for eksempel et sulfaminsyresalt, blir tilsatt under kraftig omrøring. Reaksjonen blir utført i et reaksjonskar hvor høy varmeavgivelse kan sikres i lys av at reaksjonsblandingen blir relativ viskøs etter hvert som reaksjonen går fremover. I reaksjonen blir dinitramidsyre med formel HN(N02)2 dannet. Syren er ikke stabil i sure omgivelser og syreinnholdet i reaksjonsblandingen stiger til et maksimum for så å synke hvis reaksjonen ikke blir avbrutt på det riktige tidspunkt. Syreinnholdet blir kontrollert under reaksjonens gang ved at prøver blir tatt, fortynnet og undersøkt med UV spektroskopi. Dinitramidsyren har en maksimum absorbans på 285 nm. Reaksjonen blir avbrutt ved at reaksjonsblandingen blir fortynnet med vann under intens avkjøling, for eksempel ved å helle den opp i et isbad. I direkte sammenheng med denne fremstilling blir syren nøytralisert til et dinitramidsalt med en generell formel M+n("N(N02)2)n, hvori M er et metallkation eller et nitrogenholdig kation og n=l-3.
Nitreringsreaksjonen blir skjematisk illustrert ved følgende formel for nitrering av kaliumsaltet av sulfaminsyre.
Som nøytraliseringsmiddel kan det anvendes ammoniakk NH3, hydrazin N2H4, et primært amin RNH2, et sekundært amin RR'NH eller et salt AX, hvori A er et metallion eller et nitrogenholdig kation og X er et fluorid-, klorid-, hydroksyl-, karbonat-, alkoksid- eller karbonylanion. R og R' i aminene kan være like eller forskjellige og utgjøre alkyl grupper som har
1-6 karbonatomer.
De respektive nøytraliseringsreaksjoner kan illustreres ved følgende reaksjonsformler:
Metalioner som kan utgjøre A i saltet AX inkluderer mono valente, di valente og trivalente metallioner som danner oppløselige salter med fluorid-, klorid-, hydroksyl-, karbonat-, alkoksid- eller karbonylanioner. Typiske metaller inkluderer alkali metaller Li, Na, K, Rb og Cs; jordalkali metaller Ca, Ba, Sr og Mg; gruppe Ib metaller Cu, Ag og Au; gruppe Hb metaller Zn, Cd og Hg; gruppe III metaller Al, Sc, Ga, In og elementene 57-71 i Lantanid seriene; gruppe IV metaller Ti, Zr, Hf, Ge og Sn; gruppe V metaller V, Nb og Ta; gruppe VI metaller Cr, Mo og W; gruppe Vila metaller Mn, Tc og Re; og gruppe VIII metaller Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir og Pt. Li, Na, K, Be og Mg er foretrukne metaller.
Når A er et nitrogenholdig kation kan det bestå av et ion med formelen (R"kHmNn)<+z>, hvor n=l-8, k=0 til 3+n, z=l til n, m=3+n-k og R" er et rett eller forgrenet alkyl som har 1 -6 karbonatomer. Eksempler på slike ioner inkluderer NH4<+>, CH3NH3<+>, (CH3)2NH2<+>, (CH3)3NH<+>,(CH3)4N<+>, C2H5NH3<+>, (C2H5)2NH2<+>, (C2H5)3NH<+>, (C2H5)4N<+>, (C2H5)(CH3)NH2<+>, (C2H5)(CH3)2NH<+>, (C2H5)2(CH3)2N<+>,
(C3H7)4N<+>, (C4H9)4N<+>, N2H5<+>, CH3N2H4<+>, (CH3)2N2H3<+>, (CH3)3N2H2<+>, (CH3)4N2H<+>, (CH3)5N2<+>, etc.
A kan også bestå av kuban-1,4-bisammonium ion; kuban-1,2,4,7-tetra-ammonium ion; kuban-l,3,5,7-tetraammonium ion; kuban-1,2,3,4-tetra-ammonium ion; kuban-1,2,3,4,7-pentammonium ion; kuban-1,2,4,6,8-pentammonium ion; guandium (C(NH2)3<+>); triamino guandium (C(N2H3)3<+>); nitronium (N02<+>); nitrosonium (NO<+>) eller et 1-10000 nitrogen polymer av et etylenimin.
Nøytraliseringen blir fortrinnsvis utført direkte fra blandingen oppnådd etter nitrering. Når nøytraliseringen nærmer seg avslutningspunktet får oppløsningen karakteristisk grønn-gul farge.
Dinitramidsaltet oppnådd ved nøytralisering kan gjenvinnes ved hjelp av et flertall av teknikker, for eksempel som beskrevet i WO 91/19670.
I henhold til foreliggende oppfinnelse blir det foretrukket å skille dinitramidsalter fra andre uorganiske salter dannet under nøytraliseringen ved å bringe en vandig oppløsning av blandingen i kontakt med et adsorpsjonsmiddel som adsorberer dinitramidsaltet og som er valgt blant aktivert karbon, silica gel og zeoliter. Dinitramidsaltet har en høyere affinitet med adsorpsjonsmaterialene så som aktivert karbon, silica gel og zeoliter, enn de andre saltene i blandingen. Dinitramidsaltet kan desorberes med varmt vann, og/ eller et polart organisk oppløsningsmiddel, fortrinnsvis aceton, 2-propanol eller blandinger derav. Andre polare oppløsningsmidler som kan brukes er for eksempel acetonitril og lavere alkoholer, særlig metanol og etanol. Adsorpsjonsmaterialet er egnet anordnet i en kolonne, gjennom hvilken den vandige oppløsning av saltblandingen passerer. I det påfølgende kan dinitramidsaltet elueres med varmt vann og/eller et polart organisk opp-løsningsmiddel, for eksempel acetone, 2-propanol etc, som ovenfor og gjenvinnes ved inndamping av elueringsmidlet. Gradient eluering kan også anvendes.
Ved industriell fremstilling av oksideringsmidler for drivmidler, er nøytralisering av dinitramidsyren med ammonium en tiltrekkende fremgangsmåte. I tillegg til ammoniumdinitramid blir ammoniumnitrat og andre uorganiske salter dannet ved denne nøytraliseringen. Siden ammoniumnitrat er oppløselig i ammoniumdinatramid vil fremstillingen derav i ren tilstand være vanskelig under anvendelse av utfellingsteknikker. Preparering ved adsorpsjonsprosessen i henhold til oppfinnelsen er derfor meget fordelaktig og vel egnet for industriell produksjon i stor skala av ammoniumdinitramid.
Det skal bemerkes at denne bearbeidingsmetoden også kan anvendes i tilfeller hvor dinitramidsyren blir fremstilt ved hjelp av andre nitreringsteknikker, for eksempel
som beskrevet i WO 91/19669, WO 91/19670,
WO 93/16002 eller Europyro 1995, side 25-26, Hatano H et al: New synthetic method and properties of ammonium dinitramide (ADN).
En annen teknikk til å fremstille KDN fra en reaksjonsblanding nøytralisert med KOH er å vakuumkonsentrere blandingen til et tørt pulver og ekstrahere pulveret med aceton. I det påfølgende tilsettes 2-propanol til acetonoppløsningen og blandingen inndampes. Først forsvinner aceton og KDN, som har lav oppløselighet i 2-propanol, utfelles og kan separeres fra oppløsningen.
ADN kan fremstilles fra KDN ved hjelp av en vandig oppløsning av KDN som blir blandet med en vandig oppløsning av (NH4 )2SC<4, hvorved et hvitt bunnfall K2SO4 blir dannet. 2-propanol blir satt til blandingen og K2S04- bunnfallet blir adskilt. Oppløsningen blir inndampet og ADN utfelles. Dersom nødvendig kan produktet fra inndampingen oppløses i 2-propanol og helles i et ikke-polart oppløsningsmiddel, for eksempel petroleum eter, hvorved ADN utfelles og kan adskilles.
ADN kan også fremstilles fra KDN ved å blande KDN og (NH4 )2S04 i 2-propanol og varme opp av blandingen, eventuelt utsette blandingen for tilbakeløpskoking inntil ammoniumsulfatet er oppløst. Oppløsningen blir deretter avkjølt, hvorved K2SO4 utfelles og atskilles. Den gjenværende oppløsning blir konsentrert ved inndamping og konsentratet blir helt i et ikke-polart oppløsningsmiddel, for eksempel petroleum eter. ADN utfelles og kan atskilles.
Oppløsningen vil beskrives nedenfor ved hjelp av eksempler.
Eksempel 1.
Salt av sulfaminsyre
Sulfaminsyre H2NSO3H ble nøytralisert med KOH. 70,35 g sulfaminsyre ble suspendert i 50 ml vann. 44 g kalium hydroksid ble oppløst i en så liten vannmengde som mulig (50 ml) og satt til den suspenderte sulfaminsyre. Den nye oppløsningen var nøytral (pH 7±1). 70 ml av den nøytrale oppløsning ble helt i 100 ml etanol. Kaliumsaltet av sulfaminsyre ble utfellt. Saltet ble filtrert av på et papirfilter vasket med alkohol og tørket i et varmt kammer ved 70°C. Etter tørking ble saltet malt til et meget fint pulver i en porselensmorter.
Nitrering
45 ml rykende salpetersyre og 16 ml svovelsyre (95%) ble blandet i en trang, høy bolle med en diameter på ca. 5 cm. Nitreringsblandingen ble avkjølt til ca. -30°C med en blanding av tørris og dikloretan. Reaksjonskaret (bollen) ble tilpasset med en propellomrører. Kaliumsaltet av sulfaminsyren ble nå tilsatt i små porsjoner på 0,5 - 1 g under meget kraftig omrøring. Viskositeten øket signifikant etter hvert som reaksjonen gikk fremover når KHS04 ble utfelt. Mengden av dinitraminsyre dannet ble kontrollert ved å ta vekk 1 ml av oppløsningen, fortynne den til 1000 ml og undersøke den ved hjelp av et UV spektrometer. Syren har en maksimum absorbans på 285 nm. Siden syren ikke er stabil i sure omgivelser, begynner syreinnholdet i reaksjonsblandingen å minske etter en viss reaksjonstid. Ved UV spektroskopi ble det bestemt et egnet tidspunkt for å avbryte reaksjonen slik at det oppnås et optimalt utbytte av syren. På denne måte ble 17 g kaliumsalt tilsatt og reaksjonen ble avbrutt etter ca. 20 minutter. Reaksjonsblandingen ble helt i et bad som inneholdt 150 g knust is og 150 ml vann og nøytraliseringen ble øyeblikkelig igangsatt.
Nøytralisering
En oppløsning av kald kalium hydroksid ble satt til badet under kraftig omrøring. Under tilsetting ble isbadet nedkjølt av tørris og diklormethan. Temperaturen ble nå tillatt å heves over 0°C. Når nøytraliseringen nærmet seg avslutningen oppnådde oppløsningen en karakteristisk grønn-gul farge. Nøytraliseringen fortsatte inntil oppløsningen var svakt basisk.
Reaksjonsblandingen ble valseinndampet gjennom vakuumpumping til et fullstendig tørt pulver. Det tørre pulveret ble ekstrahert med 10 ml aceton. 100 ml 2-propanol ble tilsatt acetonoppløsningen og blandingen ble valseinndampet. Aceton fjernes først og kalium dinitramid (KDN) som har en lav oppløselighet i 2-propanol ble utfelt. Krystallene ble filtrert av og tørket i et varmt kammer ved 70°C. 10,7 g KDN ble oppnådd, det vil si et utbytte på 60%.
Fremstilling av ADN fra KDN
0,5 g KDN ble oppløst i 1 ml vann og 0,5 g (NH4 )2S04 ble oppløst i 1 ml vann. Oppløsningene ble blandet med hverandre og et hvitt bunnfall av K2SO4 ble dannet. 10 ml 2-propanol ble tilsatt. K2SO4 ble filtrert av og oppløsningen ble valseinndampet. Det lett fuktige produkt fra valseinndampingen ble oppløst i 2-propanol og helt i petroleum eter, hvorved ADN ble utfelt. Bunnfallet ble filtrert av og tørket i 3 dager ved 50°C.
Alternativ fremstilling av ADN fra KDN
3 g KDN ble innveid i en 250 ml E flaske med en magnetisk omrører. 3 g (NH4 )2S04 ble innveid, malt til et fint pulver i en morter og helt i E flasken. 100 ml 2-propanol ble tilsatt. Reaksjonsblandingen ble oppvarmet under omrøring inntil ammoniumsulfatet var oppløst. Oppløsningen ble avkjølt, hvorved K2SO4 ble utfelt. K2SO4 ble avfiltrert. Den gjenværende oppløsning ble konsentrert ved valseinndamping og den konsentrerte organiske fase ble helt i petroleum eter. ADN ble utfelt som fine nåler som ble filtrert av og tørket i et varmt kammer ved 50°C.
Eksempel 2
Ammoniumsaltet av sulfaminsyre, NH2SO3NH4 ble nitrert på samme måte som beskrevet i eksempel 1. Når innholdet av dinitramin syre ble etablert, ved UV spektroskopi til å ha nådd et maksimumsnivå, ble reaksjonsblandingen helt i et bad av knust is og vann. Ammonium ble boblet igjennom badet under avkjøling av badet med tørris og diklormetan. Nøytraliseringen fortsatte inntil oppløsningen var svakt basisk.
En 40 cm elueringskolonne med et sintret ark av glass i bunnen og en indre diameter på 3 cm ble fylt med aktivert karbon opptil 30 cm. 300 ml deionisert vann ble tillatt å strømme gjennom kolonnen. 150 ml av oppløsningen ble nøytralisert med NH3 ble helt på kolonnen. Kolonnen ble vasket med 3x150 ml kaldt vann. Ammonium dinitramidet ble desorbert med 4x50 ml aceton. Acetonoppløsningen ble inndampet og ADN utfelt. Renheten av produktet ble bestemt ved hjelp av DSC. Ingen urenheter ble funnet.
Eksempel 3
Nitrering
Kaliumsaltet av sulfaminsyre ble nitrert med 45 ml rykende salpetersyre og 16 ml oleum. Ut over det var fremgangsmåten den samme som i eksempel 1. Kaliumsaltet av sulfaminsyren ble tilsatt i små porsjoner på 0,5 - 1 g under meget kraftig omrøring og mengden av dinitraminsyre dannet ble kontrollert ved å ta av 1 ml av oppløsningen, fortynne den til 1000 ml og undersøke den ved hjelp av UV spektrometer. 16 g av kaliumsaltet ble tilsatt og reaksjonen ble avbrutt etter ca. 20 min. Reaksjonsblandingen ble helt i et bad som inneholdt 150 g knust is og 150 ml vann og nøytralisasjonen ble øyeblikkelig igangsatt.
Nøytralisering
En oppløsning av kald kaliumhydroksid ble satt til badet under kraftig omrøring. Under tilsetting ble isbadet avkjølt med tørris og diklorometan. Temperaturen ble ikke tillatt å stige over 0°C. Nøytralisasjonen fortsatte inntil oppløsningen var svakt basisk.
Reaksjonsblandingen ble valseinndampet under vakuumpumping til et fullstendig tørt pulver. Det tørre pulver ble ekstrahert med 10 ml aceton. 100 ml 2-propanol ble satt til acetonoppløsningen og blandingen ble valseevaporert. Aceton fjernes først og kalium dinitramid (KDN) som har en lav oppløselighet i 2-propanol ble utfelt. Krystallene ble filtrert av og tørket i varmekammer ved 70°C. 8,5 g KDN ble oppnådd, det vil si et utbytte på 50%.
Eksempel 4
En typisk fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen for fremstilling av KDN vil beskrives nedenfor. 1 vektdel kaliumsulfamat ble tilsatt under kraftig omrøring til en nitreringssyre som besto av rykende salpetersyre og 15-40 vekt %, fortrinnsvis 28-32 vekt % konsentrert svovelsyre (95%). Mengden av nitreringssyre utgjør 3-6 vektdeler, fortrinnsvis 4,0-4,5 vektdeler. Kaliumsulfamatet ble tilsatt i små porsjoner over et tidsrom på 5-10 minutter og under avkjøling av reaksjonsblandingen. Temperaturen ble ikke tillatt å stige over -25°C og ble fortrinnsvis holdt ved -30°C til -40°C. Reaksjonsblandingen ble deretter holdt ved en temperatur på -30°C til -40°C i 20-30 min. inntil en maksimum konsentrasjon av dinitraminsyre ble oppnådd (UV kontroll).
Etter avslutning av nitreringen ble blandingen helt ved ca. -40°C i 4-6 vektdeler vann under blanding. Den fortynnede oppløsning ble nøytralisert med KOH (vandig) til pH=7±1.0. KDN ble adskilt fra den nøytraliserte oppløsning ved hjelp av 2 alternative fremgangsmåter.
a) Den nøytraliserte oppløsning ble inndampet til tørrhet og KDN ble ekstrahert med aceton (2,0-4,0 volumdeler, og fortrinnsvis 2,8-3,2 volumdeler per 1 del
kalium sulfamat). Acetonekstraktet som inneholdt ren KDN ble konsentrert ved inndamping og KDN ble utfelt ved å tilsette 2-propanol. KDN ble fjernet ved filtrering og tørket ved 40-60°C i vakuum i 4-6 timer.
b) Den nøytraliserte oppløsning som inneholdt KDN, KNO3 og K2SO4 ble pumpet igjennom en kolonne (glass, rustfritt stål etc.) fylt med aktivert karbon. All KDN
ble adsorbert av karbonet ble deretter vasket ut med varmt vann. Den vandige oppløsning av KDN ble konsentrert ved inndamping til 50-60% saltkonsentrasjon. KDN ble utfelt fra oppløsningen ved tilsetting av 2-propanol.
På samme måte som beskrevet i eksempel 1 kan ADN fremstilles fra gjenvunnet
KDN.
I gjentatt fremstilling av KDN i henhold til denne fremgangsmåte ble utbyttet på 45-60% oppnådd. Smeltepunktet til det gjenvunne produkt ble målt til å være 132°C.
Eksempel 5
Kaliumsulfamat ble nitrert med en nitreringssyre som besto av rykende salpetersyre og 30 vekt% oleum (H2SO4 + SO3). 4 vektdeler av nitreringssyre per vektdel av kalium sulfamat ble anvendt. Utover det ble fremgangsmåten utført i overensstemmelse med eksempel 4 og KDN ble adskilt fra den nøytraliserte oppløsning i henhold til eksempel 4b. KDN ble gjenvunnet med et utbytte på 70%. Fremgangsmåten ble gjentatt med nitreringssyrer som inneholdt forskjellige innhold av oleum i området 15-40 vekt%.
Eksempel 6
Kaliumsulfamat ble nitrert med en nitreringssyre som besto av rykende salpetersyre og 28 vekt% ren SO3. 4,5 vektdeler av nitreringssyre per 1 vektdel kaliumsulfamat ble brukt. Utover det ble metoden utført i overensstemmelse med eksempel 4-4a og KDN ble gjenvunnet med et utbytte på 68%. Fremgangsmåten ble gjentatt med nitreringssyrer som inneholdt forskjellige innhold av SO3 i området på 15-40 vekt% og KDN ble gjenvunnet med utbytter mellom 50 og 70%.
Eksempel 7
En typisk fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen for syntese av ADN vil beskrives nedenfor. 1 vektdel av ammoniumsulfamat (NH2S03NH4) bli nitrert med 5,5±0,5 vektdeler nitreringssyre som beskrevet i eksempel 4 eller 5. Reaksjonsblandingen ble fortynnet med vann (1:2) og nøytralisert til pH 7,0±1,0 med konsentrert (~25%) ammoniakk oppløsning.
ADN blir separert fra den nøytraliserte oppløsning som også inneholder NH4N03 og (NH4)2S04 ved adsorpsjondesorpsjon som beskrevet i eksempel 4b. Den vandige oppløsning fra desorpsjonstrinnet, som inneholder ren ADN, blir konsentrert ved inndamping og det gjenværende vann (~30-40%) blir fjernet ved azeotrop destillasjon med 2-propanol. ADN blir utfellt fra 2-propanol oppløsningen med hydrokarbon (heksan, heptan etc.).
I gjentatte synteser i henhold til foreliggende fremgangsmåte, ble 0,6-0,7 vektdeler av ADN gjenvunnet (-60% utbytte).
Eksempel 8
Syntese av ADN fra ammoniumimidodisulphonate - NH(NH4S03)2 - ADS.
1 vektdel av ADS ble nitrert med 2,5-3,0 vektdeler av nitreringssyre (HN03/H2SC«4=72/28vekt% :vekt%) på samme måte som beskrevet i eksempel 4. Behandlingen av reaksjonsblandingen og atskillelsen av ADN ble utført i henhold til det som er beskrevet i eksempel 7. 0,48 vektdeler av ADN ble gjenvunnet, som tilsvarer et utbytte på 80%.
Eksempel 9
Syntesen i henhold til eksempel 8 ble gjentatt med nitramid - NH2NO2 - som utgangsstoff. 2,5-2,8 vektdeler av nitreringssyre (HN03/H2S04=72/28vekt% :vekt%) ble anvendt for 1 vektdel HN2N02. 1,6 vektdeler av ADN ble gjenvunnet som tilsvarer et utbytte på 80%.
Claims (22)
1. Fremgangsmåte til å fremstille dinitramidsalt med formelen M<+n>("N(N02)2)n, hvori M er et metallkation eller et nitrogenholdig kation og n er 1-3,
karakterisert ved å tilveiebringe en initiell forbindelse valgt fra en gruppe som består av NH2N02, NH4NH2CO2, NH2S03H, NH(S03H)2, N(S03H)3, reaksjonsprodukter av ammoniakk og svoveltrioksid, og salter derav med metallkationer, ammonium og organiske kationer, og omsette nevnte initielle forbindelse med en nitrerende syreblanding valgt fra en gruppe som består av salpetersyre/svovelsyre (HNO3/H2SO4), salpetersyre/oleum (HN03/H2S04/S03), salpetersyre/svoveltrioksid (HN03/S03), salpetersyre/perklorsyre (HN03/HC104), salpetersyre/ fosforsyre (HN03/H3P04), salpetersyre/difosforpentoksid (HN03/P20s), salpetersyre/eddiksyre, salpetersyre/eddiksyreanhydrid, salpetersyre/trifluoreddiksyre og salpetersyre/trifluoreddiksyre anhydrid ved en temperatur på -25°C eller lavere, for å danne dinitramidsyre i reaksjonsblandingen, og nøytralisere nevnte reaksjonsblanding med et nøytraliseringsmiddel for å nøytralisere nevnte dinitramidsyre og danne det tilsvarende dinitramidsalt og gjenvinne nevnte dinitramidsalt.
2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,
karakterisert ved at nevnte nøytralisering av reaksjonsblandingen blir igangsatt når konsentrasjonen av dinitramidsyre i reaksjonsblandingen har nådd et optimalt nivå.
3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,
karakterisert ved å måle konsentrasjonen av dinitramidsyre i reaksjonsblandingen under nevnte reaksjon ved UV-spektroskopi.
4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,
karakterisert ved at nevnte nøytralisering av reaksjonsblandingen ytterligere omfatter å fortynne nevnte reaksjonsblanding med vann før tilsetting av nevnte nøytraliseringsmiddel.
5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,
karakterisert ved at nøytraliseringsmidlet er Valgt fra en klasse som består av ammoniakk, hydrazin, et primært amin med formel RHN2, et sekundært amin med formelen RR'NH og et salt med formelen AX, hvori R og R' er like eller forskjellige alkylgrupper som har 1-6 karbon atomer, og A er et metallkation eller et nitrogenholdig kation, og X er et anion valgt fra en klasse som består av fluorid, klorid, hydroksyl, karbonat, alkoksid og karboksyl.
6. Fremgangsmåte som angitt i krav 5,
karakterisert ved at dinitramidsaltet blir gjenvunnet ved å bringe en vandig oppløsning av en blanding av salter utvunnet under nøytraliseringen i kontakt med et adsorberingsmiddel som adsorberer dinitramidsaltet, at adsorberingsmidlet er valgt fra en klasse som består av aktivert karbon, silica gel og zeolitter, og at dinitramidsaltet blir desorbert fra adsorbsjonsmidlet med varmt vann og/eller et polart organisk oppløsningsmiddel.
7. Fremgangsmåte som angitt i krav 6,
karakterisert ved at adsorpsjonsmidlet blir anordnet i en kolonne, at den vandige oppløsning av saltblandingen blir ført gjennom kolonnen og at dinitramidsaltet blir eluert med elueringsmiddel som består av varmt vann og/eller et polart organisk oppløsningsmiddel.
8. Fremgangsmåte som angitt i krav 7,
karakterisert ved at dinitramidsaltet blir eluert ved gradient-eluering.
9. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 6-8 ,
karakterisert ved at det organiske oppløsningsmiddel er valgt fra en gruppe som består av aceton, acetonitril, 2-propanol og andre lavere alkoholer og blandinger derav.
10. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-9,
karakterisert ved at den initielle forbindelse er et ammoniumsalt, at nøytraliseringsmiddelet er ammoniakk og at dinitramidsaltet er ADN.
11. Fremgangsmåte som angitt i krav 10,
karakterisert ved at den initielle forbindelse er ammoniumsaltet av sulfaminsyre.
12. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-9 ,
karakterisert ved at den initielle forbindelse er et kaliumsalt, at nøytraliseringsmidlet er KOH og at dinitramidsaltet er KDN.
13. Fremgangsmåte som angitt i krav 12,
karakterisert ved at den initielle forbindelse er kaliumsaltet av sulfaminsyre.
14. Fremgangsmåte til å fremstille dinitramidsyre,
karakterisert ved- å tilveiebringe en initiell forbindelse valgt fra en gruppe som består av NH2NO2, NH4NH2CO2, NH2SO3H, NH(S03H)2, N(S03H)3, reaksjonsprodukter av ammoniakk og svoveltrioksid, og salter derav med metallkationer, ammonium og organiske kationer, - å reagere nevnte initielle forbindelse med en nitrerende syreblanding valgt fra en gruppe som består av salpetersyre/svovelsyre (HN03/H2SC>4), salpetersyre/oleum (HN03/H2S04/S03), salpetersyre/svoveltrioksid (HN03/S03),
salpetersyre/perklorsyre (HNO3/HCIO4), salpetersyre/fosforsyre (HN03/H3P04), salpetersyre/difosforpentoksid (HN03/P20s), salpetersyre/eddiksyre, salpetersyre/eddiksyreanhydrid, salpetersyre/trifluoreddiksyre og salpetersyre/trifluoreddiksyre anhydrid ved en temperatur på -25°C eller lavere for å danne dinitramidsyre i reaksjonsblandingen, og - å fortynne nevnte reaksjonsblanding med vann, etter en forutbestemt reaksjonstid.
15. Fremgangmåte som angitt i krav 14,
karakterisert ved at nevnte fortynning av reaksjonsblandingen blir igangsatt når konsentrasjonen av dinitramidsyre i reaksjonsblandingen har nådd et optimalt nivå.
16. Fremgangsmåte som angitt i krav 14,
karakterisert ved å måle konsentrasjonen av dinitramidsyre i reaksjonsblandingen under nevnte reaksjon ved UV-spektroskopi.
17. Fremgangsmåte til å fremstille dinitramidsalt, med formel M<+n>("N(N02)2)n, hvor M er et metallkation eller et nitrogenholdig kation og n=l-3, som omfatter nøytralisering av dinitramidsyre med et nøytraliseringsmiddel for å danne det tilsvarende dinitramidsaltet og gjenvinning av dinitramidsaltet fra en blanding av salter dannet i nøytraliseringen,
karakterisert ved at en vandig oppløsning av saltblandingen blir brakt i kontakt med et adsorbsjonsmiddel som adsorberer dinitramidsaltet, at adsorberingsmidlet blir valgt fra en klasse som består av aktivert karbon, silica gel og zeolitter, og at dinitramidsaltet blir desorbert fra adsorbsjonsmidlet med varmt vann og/eller et polart organisk oppløsningsmiddel.
18. Fremgangsmåte som angitt i krav 17,
karakterisert ved at adsorbsjonsmidlet blir anordnet i en kolonne, at den vandige oppløsning av saltblandingen blir ført gjennom kolonnen og at dinitramidsaltet blir eluert med et elueringsmiddel som består av varmt vann og/eller et polart organisk oppløsningsmiddel.
19. Fremgangsmåte som angitt i krav 18,
karakterisert ved at dinitramidsaltet blir eluert ved gradient-eluering.
20. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 17-19,
karakterisert ved at det organiske oppløsningsmidlet blir valgt fra en gruppe som består av aceton, acetonitril, 2-propanol og andre lavere alkoholer og blandinger derav.
21. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 17-20,
karakterisert ved at nøytraliseringsmidlet er ammoniakk og at dinitramidsaltet er ADN.
22. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 17-20,
karakterisert ved at nøytraliseringsmidlet er KOH og at dinitramidsaltet er KDN.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9502783A SE9502783D0 (sv) | 1995-08-08 | 1995-08-08 | Sätt att framställa dinitramidsyra och salter därav |
| SE9503326A SE516719C2 (sv) | 1995-08-08 | 1995-09-26 | Sätt att framställa dinitramidsyra och salter därav |
| PCT/SE1996/000976 WO1997006099A1 (en) | 1995-08-08 | 1996-07-26 | Method of preparing dinitramidic acid and salts thereof |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO980534L NO980534L (no) | 1998-02-06 |
| NO980534D0 NO980534D0 (no) | 1998-02-06 |
| NO321198B1 true NO321198B1 (no) | 2006-04-03 |
Family
ID=26662358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO19980534A NO321198B1 (no) | 1995-08-08 | 1998-02-06 | Fremgangsmate til fremstilling av dinitramidsyre og salter derav |
Country Status (14)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5976483A (no) |
| EP (1) | EP0843647B1 (no) |
| JP (1) | JP4118947B2 (no) |
| AT (1) | ATE200470T1 (no) |
| AU (1) | AU703767B2 (no) |
| BR (1) | BR9609993A (no) |
| CA (1) | CA2227625C (no) |
| DE (1) | DE69612497T2 (no) |
| ES (1) | ES2159039T3 (no) |
| IL (1) | IL122880A (no) |
| NO (1) | NO321198B1 (no) |
| SE (1) | SE516719C2 (no) |
| TR (1) | TR199800129T1 (no) |
| WO (1) | WO1997006099A1 (no) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE511285C2 (sv) * | 1997-04-29 | 1999-09-06 | Foersvarets Forskningsanstalt | Smältgjutna laddningar |
| SE509312C2 (sv) | 1997-05-21 | 1999-01-11 | Foersvarets Forskningsanstalt | Förening som utgöres av guanylureadinitramid, explosivämne innehållande föreningen samt användning av föreningen i gasgeneratorer. |
| SE512396C2 (sv) * | 1997-10-28 | 2000-03-13 | Foersvarets Forskningsanstalt | Sätt att framställa prills av ammoniumdinitramid (ADN) |
| SE511675C2 (sv) * | 1998-03-10 | 1999-11-08 | Foersvarets Forskningsanstalt | Sätt att framställa dinitramidsalter |
| EP0950648A1 (en) * | 1998-04-15 | 1999-10-20 | Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno | Monopropellant system |
| US6984273B1 (en) * | 1999-07-29 | 2006-01-10 | Aerojet-General Corporation | Premixed liquid monopropellant solutions and mixtures |
| US6513834B1 (en) | 2000-08-29 | 2003-02-04 | Trw Inc. | Monopropellant smokeless gas generant materials |
| US6635131B2 (en) * | 2001-03-26 | 2003-10-21 | Trw Inc. | Gas generating material for a vehicle occupant protection apparatus |
| US6787119B2 (en) | 2002-03-13 | 2004-09-07 | Council Of Scientific And Industrial Research | Process for the preparation of dinitramidic acid and salts thereof |
| SE526402C2 (sv) | 2004-01-21 | 2005-09-06 | Foersvarets Materielverk | Sätt att framställa salt av dinitramidsyra |
| JP4500576B2 (ja) * | 2004-04-01 | 2010-07-14 | ダイセル化学工業株式会社 | ガス発生剤組成物 |
| US7526524B2 (en) * | 2004-05-26 | 2009-04-28 | At&T Intellectual Property I, L.P. | Network conferencing using method for distributed computing and/or distributed objects |
| US7598002B2 (en) * | 2005-01-11 | 2009-10-06 | Material Methods Llc | Enhanced electrochemical cells with solid-electrolyte interphase promoters |
| US7872430B2 (en) * | 2005-11-18 | 2011-01-18 | Cree, Inc. | Solid state lighting panels with variable voltage boost current sources |
| FR2935969B1 (fr) * | 2008-09-18 | 2011-05-13 | Snpe Materiaux Energetiques | Procede d'obtention de cristaux d'adn par cristallisation en milieu visqueux ; cristaux d'adn et les materiaux energetiques en contenant |
| CN102731345A (zh) * | 2011-12-29 | 2012-10-17 | 湖北航天化学技术研究所 | 一种合成n-脒基脲二硝酰胺盐的方法 |
| SE537747C2 (sv) * | 2014-01-30 | 2015-10-13 | Totalförsvarets Forskningsinstitut | Syntes av ammoniumdinitramid, ADN |
| KR101702100B1 (ko) * | 2015-04-07 | 2017-02-02 | 경희대학교 산학협력단 | 구아니딘 디나이트라마이드의 제조방법 |
| SE541421C2 (en) * | 2017-06-01 | 2019-09-24 | Foi Grindsjoens Forskningscentrum | Synthesis of Ammonium Dinitramide (ADN) |
| US12037241B2 (en) | 2018-09-17 | 2024-07-16 | Totalförsvarets Forskningsinstitut | Synthesis of ammonium dinitramide (ADN) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL73797C (no) * | 1952-04-25 | |||
| US5254324A (en) * | 1990-06-18 | 1993-10-19 | Sri International | Dinitramide salts and method of making same |
| US5198204A (en) * | 1990-06-18 | 1993-03-30 | Sri International | Method of forming dinitramide salts |
| US5316749A (en) * | 1991-07-30 | 1994-05-31 | Sri International | Process for forming ammonium dinitramide salt by reaction between ammonia and a nitronium-containing compound |
| US5415852A (en) * | 1992-01-29 | 1995-05-16 | Sri International | Process for forming a dinitramide salt or acid by reaction of a salt or free acid of an N(alkoxycarbonyl)N-nitroamide with a nitronium-containing compound followed by reaction of the intermediate product respectively with a base or alcohol |
-
1995
- 1995-09-26 SE SE9503326A patent/SE516719C2/sv not_active IP Right Cessation
-
1996
- 1996-07-26 IL IL12288096A patent/IL122880A/xx not_active IP Right Cessation
- 1996-07-26 CA CA002227625A patent/CA2227625C/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-07-26 AT AT96925240T patent/ATE200470T1/de not_active IP Right Cessation
- 1996-07-26 BR BR9609993A patent/BR9609993A/pt not_active Application Discontinuation
- 1996-07-26 EP EP96925240A patent/EP0843647B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-07-26 AU AU65396/96A patent/AU703767B2/en not_active Ceased
- 1996-07-26 TR TR1998/00129T patent/TR199800129T1/xx unknown
- 1996-07-26 WO PCT/SE1996/000976 patent/WO1997006099A1/en active IP Right Grant
- 1996-07-26 US US08/983,462 patent/US5976483A/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-07-26 DE DE69612497T patent/DE69612497T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-07-26 ES ES96925240T patent/ES2159039T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1996-07-26 JP JP50836697A patent/JP4118947B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-02-06 NO NO19980534A patent/NO321198B1/no not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TR199800129T1 (xx) | 1998-04-21 |
| CA2227625A1 (en) | 1997-02-20 |
| BR9609993A (pt) | 1999-07-06 |
| AU703767B2 (en) | 1999-04-01 |
| SE9503326L (sv) | 1997-02-09 |
| EP0843647A1 (en) | 1998-05-27 |
| JPH11514323A (ja) | 1999-12-07 |
| WO1997006099A1 (en) | 1997-02-20 |
| NO980534L (no) | 1998-02-06 |
| ES2159039T3 (es) | 2001-09-16 |
| DE69612497T2 (de) | 2001-10-18 |
| SE516719C2 (sv) | 2002-02-19 |
| DE69612497D1 (de) | 2001-05-17 |
| IL122880A0 (en) | 1998-08-16 |
| NO980534D0 (no) | 1998-02-06 |
| AU6539696A (en) | 1997-03-05 |
| EP0843647B1 (en) | 2001-04-11 |
| IL122880A (en) | 2000-10-31 |
| US5976483A (en) | 1999-11-02 |
| JP4118947B2 (ja) | 2008-07-16 |
| CA2227625C (en) | 2008-06-03 |
| ATE200470T1 (de) | 2001-04-15 |
| SE9503326D0 (sv) | 1995-09-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO321198B1 (no) | Fremgangsmate til fremstilling av dinitramidsyre og salter derav | |
| CN109923063B (zh) | 干燥和纯化双(氟磺酰基)酰亚胺锂盐的方法 | |
| US5266290A (en) | Process for making high purity hydroxylammonium nitrate | |
| US4094879A (en) | Production of 5-nitrotetrazole salts | |
| JP4847875B2 (ja) | ジニトラミド酸の塩の製造方法 | |
| US4528175A (en) | Production of chromium (III) compounds | |
| CN104447762A (zh) | 7-硝基-4-酮-4,8-二氢-[1,2,4]三唑[5,1-d][1,2,3,5]四嗪-2-氧化物的含能离子盐及其制备方法 | |
| TWI248915B (en) | Preparation of a high purity and high concentration hydroxylamine free base | |
| Astrat'yev et al. | Synthesis and some properties of 1, 2-dinitroguanidine | |
| Hauser | The Preparation of Primary Amines from Aldehydes and Monochloro-Amine | |
| CN111116694A (zh) | P1，p4二（尿苷5，-）四磷酸盐的制备方法 | |
| CN109369447A (zh) | 一种3-（2,2,2-三甲基肼）丙酸盐二水合物的制备技术的改进方法 | |
| US5030763A (en) | Preparation of ethylenediamine dinitrate with useful particle size | |
| WO1995018796A1 (en) | Method for synthesizing 5-aminotetrazole | |
| Cremer et al. | CCCLXVIII.—Nitrogen tri-iodide | |
| Dhanavate et al. | Extractive spectrophotometric determination of Bi (III) in drugs & alloy samples by using sodium hexamethyleneimincarbodithioate | |
| Addison et al. | The liquid dinitrogen tetroxide solvent system. Part XVI. Reactions with ethylammonium nitrate solutions: ethylammonium tetranitratozincate | |
| CN105777575A (zh) | 合成四硝基胺四钠盐的方法 | |
| RU2585788C1 (ru) | Способ получения нитрата серебра высокой степени чистоты | |
| WR | Indo-Oxine, a new Precipitant. for Metals. R. Berg and E. Becker. | |
| RU2076070C1 (ru) | Способ получения фосфорных гетерополикислот | |
| Kurz | Elimination of Styphnic Acid from Plant Effluents | |
| Garrett | The action of ammonia and of potassium amide on uranium tetrabromide and tribromide... | |
| CN107266376A (zh) | 一种llm‑105硝胺衍生物及其制备方法 | |
| Cheng et al. | Precipitation of calcium with sodium salt of nitrilotriacetic acid |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MK1K | Patent expired |