NO341907B1 - Fremgangsmåte for fremstilling av guanylureadinitramid - Google Patents

Fremgangsmåte for fremstilling av guanylureadinitramid Download PDF

Info

Publication number
NO341907B1
NO341907B1 NO20063241A NO20063241A NO341907B1 NO 341907 B1 NO341907 B1 NO 341907B1 NO 20063241 A NO20063241 A NO 20063241A NO 20063241 A NO20063241 A NO 20063241A NO 341907 B1 NO341907 B1 NO 341907B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
acid
guanylurea
dinitramide
reaction mixture
ion
Prior art date
Application number
NO20063241A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
NO20063241L (no
Inventor
Carin Voerde
Henrik Skifs
Original Assignee
Forsvarets Materielverk
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 Forsvarets Materielverk filed Critical Forsvarets Materielverk
Publication of NO20063241L publication Critical patent/NO20063241L/no
Publication of NO341907B1 publication Critical patent/NO341907B1/no

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/082Compounds containing nitrogen and non-metals and optionally metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C06EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06BEXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B25/00Compositions containing a nitrated organic compound
    • C06B25/34Compositions containing a nitrated organic compound the compound being a nitrated acyclic, alicyclic or heterocyclic amine
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S149/00Explosive and thermic compositions or charges
    • Y10S149/12High energy fuel compounds
    • Y10S149/122Containing N, without B, P or S

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

En metode for fremstilling av salter av dinitramidsyre som omfatter nitrering av en utgangsforbindelse med en blanding av nitrersyrer for å danne dinitramidsyre i en reaksjonsblanding. Et positivt ion er tilsatt til reaksjonsblandingen og danner et ioneparkompleks med dinitramid ionet som feller ut i den sure reaksjonsblandingen og bunnfallet blir separert fra blandingen. Den resterende oppbrukte syren kan bli tilbakeført for gjenvinning av syren for fremstilling av en ny nitrerende syreblanding. Det foretrukne positive ionet er guanylurea ionet som fører til en utfelling av guanylurea dinitramid. Bunnfallet kan bli brukt som startmateriale for fremstilling av andre dinitramid salter, slik som KDN og ADN. Guanylurea ionet kan bli dannet in situ under prosessen ved at cyanoguanidin blir reagert med reaksjonsblandingen.

Description

Oppfinnelsen gjelder fremstilling av salter av dinitramidsyre som omfatter nitrering av en utgangsforbindelse med en blanding av nitrersyrer fra å danne dinitramidsyre i en reaksjonsblanding.
EP 843 647 beskriver en metode der en utgangssubstans er nitrert med en blanding av nitrersyrer ved en temperatur av -25<o>C eller lavere for å danne dinitramidsyre i reaksjonsblandingen. Utgangssubstansen er valgt fra en gruppe som består av NH2NO2, NH4NH2CO2, NH2SO3H, NH(SO3H)2, N(SO3H)3, reaksjonsprodukter av ammoniakk og svoveltrioksid, og salter derav med metallkationer, ammoniakk og organiske kationer. Nitrersyren er valgt fra en gruppe bestående av salpetersyre/svovelsyre (HNO3/H2SO4), salpetersyre/oleum (HNO3/H2SO4/SO3), svovelsyre/svoveltrioksid (HNO3/SO3), salpetersyre/perklorsyre (HNO3/HClO4), salpetersyre/fosforsyre (HNO3/H3PO4), salpetersyre/difosforpentoksid (HNO3/P2O5), salpetersyre/eddiksyre, salpetersyre/eddiksyreanhydrid, salpetersyre/trifloreddiksyre og salpetersyre/trifloreddiksyreanhydrid.
Dinitramidsyre er ikke stabil i en reaksjonsblanding og under reaksjonen vil konsentrasjonen av dinitramidsyre øke til et maksimum og så synke.
Reaksjonsblandingen blir derfor nøytralisert med en base etter en viss reaksjonstid, og dinitramidionene blir stabilisert som et salt i løsning. Innholdet av dinitramidsyre blir overvåket under reaksjonsforløpet ved bruk av UV-spektroskopi slik at reaksjonen kan bli avbrutt når et optimalt innhold har blitt oppnådd. Deretter kan dinitramidsaltet bli gjenvunnet fra løsningen ved bruk av et adsorpsjonsmiddel som adsorberer dinitramidsaltet.
WO 99/46202 A1 beskriver en metode for produsering av organiske dinitramidsalter, som for eksempel guanylureadinitramid fra ammoniumdinitramid (ADN). En konsentrert vandig løsning av ADN reagrees med en kosentrert vandig løsning av organisk salt med anionene OH<->eller CO3<2->som er i stand til å ta opp et proton fra ammoniumionet til ADN og overføre nevnte ion til ammoniakk.
Biproduktene som dannes, dvs. ammoniakk og muligens karbonsyre, bl ir drevet ut av løsningen sammen med noen mengder vann for å opprettholde den konsentrerte løsningen. Det organiske dinitramidsaltet blir så felt ut, for eksempel ved avkjøling av løsningen. Tilsetning av guanylureakarbonat resulterer i guanylureadinitramid som er løst i en vannløsning.
WO 98/55428 A1 beskriver en metode for å produsere GUDN. En metode starter med en første blanding av guanylureasulfat som er løst i vann. Vannet blir surgjort med svovelsyre til en pH på 5-7. Surgjøringen fører til at guanylureasulfat løser seg lettere. En annen blanding dannes også. Den andre blandingen er dannet fra vann og et vannløslig dinitramidsalt, for eksempel AND eller KDN. Begge blandingene blandes så sammen og GUDN felles ut av blandingen.
En annen metode for å produsere GUDN er også vist i WO 98/55428 A1. Denne metoden starter med en nitrersyre bestående av svovelsyre og salpetersyre.
Ammoniumsulfamat blir så tilsatt nitrersyren, og dinitramidsyre dannes i reaksjonsblandingen. Innholdet av dinitramidsyre blir sjekket da den ikke er stabil i de sure omgivelsene. Når innholdet av dinitramidsyre er på et maksimum blir prosessen avbrutt ved å tilsette en sterk base som nøytraliserer rekasjonsblandingen. Ved nøytralisering blir nitrater felt ut fra den nøytrale reaksjonsblandingen. Etter nøytraliseringen blir et dinitramidsalt tilsatt. Dinitramidsaltet reagerer med guanylureasalt og danner GUDN. GUDN felles så ut fra den nøytrale reaksjonsblandingen.
Ulempen med kjent teknikk er at avfallsmengden er stor og at forbruket av nitrersyre er høy. Hensikten med den foreliggende oppfinnelsen er å frembringe en alternativ metode som tillater at mengden av avfall blir redusert signifikant og at syren kan bli gjenvunnet fra å klargjøre ny nitrersyre.
Dette er oppnådd med metoden som definert i kravene.
I metoden ifølge den foreliggende oppfinnelsen kan nitreringen bli utført på den samme måten ved å bruke de samme utgangssubstansene og nitreringsmidler som kjent fra EP 843 647. Allikevel er metoden generell anvendbar for nitreringer som er laget ved å bruke en blanding av nitrersyrer og som resulterer i ditramidsyre i en reaksjonsblanding som inneholder forbrukt syre. Et foretrukket nitreringsmiddel i den foreliggende oppfinnelsen er en blanding av HNO3og H2SO4, og kalium eller ammoniakksalter av sulfaminsyre er foretrukket som utgangssubstanser.
Det karakteristiske med oppfinnelsen er at reaksjonsblandingen ikke blir nøytralisert etter en viss reaksjonstid, men i stedet blir tilsatt et positivt ion som danner et ioneparkompleks med dinitramidioner som felles ut i reaksjonsblandingen av syre. Bunnfallet blir separert fra blandingen og den resterende oppbrukte syren kan bli tilbakeført for gjenvinning av syre. Det utvunnede dinitramidsaltet kan bli brukt som energirikt materiale og/eller kan bli brukt som utgangsmateriale for tilberedning av andre dinitramidsalter.
Ifølge oppfinnelsen blir guanylureaionet tilsatt reaksjonsblandingen. Bunnfallet som da fås, guanylureadinitramid [1], er et energirikt materiale som er meget innsensitivt til slag og friksjon, har høy termisk stabilitet og lagringsstabilitet. Å isolere dinitramidioner i form av guanylureadinitramid er derfor veldig fordelaktig ut fra et håndteringssynspunkt, og forbindelsen er vel egnet som utgangsmateriale for fremstilling av andre dinitramidsalter. Guanylureadinitramid har tidligere blitt fremstilt fra ammoniumdinitramid og dens egenskaper er beskrevet i U. Bemm et al.: ”FOX-12, A New Energetic Material with Low Sensitivity for Propellants and Explosives Application”; Conference Proceedings, NDIA 1998 Insensitive Munitions & Energetic Materials Technology Symposium, San Diego, 16.-19. november 1998.
Guanylureadinitramid
Guanylureaionet kan bli tilsatt til prosessen på ulike måter. Et guanylureasalt kan bli tilsatt til reaksjonsblandingen f.eks. ved å blande reaksjonsblandingen med en vandig løsning av guanylureasalt. Bruken gjøres mulig av et salt som tilsvarer den brukte nitrersyren slik at ingen nye anioner må tilsettes til blandingen f.eks. et sulfat eller nitrogensalt, når nitrersyren er HNO3/H2SO4. En annen metode er å reagere reaksjonsblandingen med guanylurea som er protonert til guanylureaion fra brukt syre i reaksjonsblandingen. Reaksjonsblandingen kan deretter f.eks. bli blandet med en vandig løsning av guanylurea.
H2NC(=NH)NHCONH2+ H<+>→ H2NC(=NH2)NHCONH2<+>
En annen metode er å la cyanoguanid reagere med en reaksjonsblanding der guanylureaionet er dannet in situ av nitrilfunksjonen som er hydrolysert til amidfunksjonen i det syre miljøet.
H2NC(=NH)NHCN H2SO4(aq) → (H2NC(NH2)NHCONH2<+>)2SO4<2->(aq) H2NC(=NH)NHCN HNO3(aq) → H2NC(NH2)NHCONH2<+>NO3<->(aq)
Reaksjonsblandingen er passe blandet med en vandig slurry av cyanoguaridin.
Temperaturen blir økt når syren er løst i en vandig slurry som starter hydro lysen.
Det dannede guanylureaionet reagerer umiddelbart med dinitramidsyren i reaksjonsblandingen og fører til utfelling av guanylureadinitramid.
HN(NO2)2+ H2NC(=NH2)NHCONH2<+>→ [H2NC(=NH2)NHCONH2]<+>[N(NO2)2]-(s) H<+>
Det gjenvunnede bunnfallet kan brukes som startmateriale for fremstilling av andre dinitramidsalter. Bunnfallet kan bli løst i en basisk løsning foretrukket en alkoholløsning under oppvarming. Et dinitramidsalt med et kation fra den brukte basen kan deretter bli felt ut f.eks. ved å kjøle ned løsningen. Foretrukket blir KOH brukt som base. Kaliumdinitramid som blir dannet kan bli brukt som oksidant for forskjellige drivstoffer og pyrotekniske oppdrag og kan deretter lett bli konvertert til andre dinitramidsalter f.eks. ammoniumdinitramid ADN med enkle ionebytteprosesser. Slike ionebytteprosesser er kjent f.eks. fra EP 843647. I reaksjon med en base blir guanylurea satt fri igjen og kan bli resirkulert til prosessen for utfelling av dinitramidioner fra reaksjonsblandingen som er beskrevet ovenfor.
Den forbrukte syren som gjenstår etter separasjonen av bunnfallet fra reaksjonsblandingen kan bli tilbakeført på måter fra kjent teknikk ved denitrering og konsentrasjon for gjenvinning av HNO3og H2SO4respektivt eller en annen brukt sterk syre som promoterer nitreringen. De gjenvunnede syrene kan bli brukt for fremstilling av en ny nitrersyreblanding.
Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet med eksempler.
Eksempel 1
En batch av 12 kg ammoniumsulfamat ble nitrert i en batchreaktor med nitrersyre bestående av rykende HNO3og 100 % H2SO4. Vektforholdet av HNO3/H2SO4var 7:3 og vektforholdet av substrat/nitrersyre var omtrent 1:5. Temperaturen ble holdt mellom -40<o>C og -25<o>C under nitreringen som varte omtrent 30 min. Deretter ble reaksjonsblandingen helt til en blanding av 6 kg cyanoguanidin i omtrent 60 l vann. Den vandige blandingen hadde en temperatur av 15<o>C og ved denne temperaturen var den en slurry av delvis løst og delvis suspendert cyanoguanidin. Når reaksjonsblandingen ble blandet med slurryen, økte temperaturen raskt til over 70<o>C, og etter en kort stund begynte bunnfallet å felle ut. Blandingen ble kjølt til 25<o>C, deretter ble bunnfallet filtrert og vasket med vann. Bunnfallet bestod av guanylureadinitramid. Den brukte syren fra filtreringen ble videre sendt til gjenvinning av forbrukt syre for tilbakeføring som omfatter denitrering for gjenvinning av HNO3og konsentrering for gjenvinning av H2SO4.
Deler av den gjenvunnede guanylureadinitramid ble brukt for fremstilling av kaliumdinitramid (KDN). En løsning bestående av 30 vekt% vann, 60 vekt% etanol og 10 vekt% KOH ble varmet til omtrent 50<o>C og guanidureadinitramid ble løst i denne løsningen under fortsatt oppvarming. Etter omtrent 15 min. inneholdt løsningen 30 vekt% løst guanylureadinitramid og nedkjølingen av løsningen ble startet. KDN begynte å krystallisere ut og blandingen ble videre kjølt til 15-20<o>C, deretter ble krystallisert KDN filtrert ut og vasket med etanol. Moderluten fra krystallisasjonen inneholdt guanylurea og ble holdt tilbake for gjenvinning og for bruk i prosessen for utfelling av dinitramidioner i nitreringen.
Deler av den etanolfuktige kaliumdinitramiden fra filtreringen ble brukt umiddelbart for fremstilling av ammoniumdintriamid (ADN) på samme måte som beskrevet i eksempel 1 i EP 843647.
Eksempel 2
Eksempel 1 ble gjentatt med forskjellen at reaksjonsblandingen fra nitreringen ble helt inn i en vandig løsning av guanylureanitrat. Løsningen inneholdt 15 vekt% guanylureanitrat og har blitt kjølt ned til omtrent 12<o>C. Temperaturen økte når reaksjonsblandingen ble helt til løsningen og blandingen ble kjølt til 25<o>C.
Utfellingen av guanylureadinitramid begynte praktisk talt umiddelbart og bunnfallet ble filtrert av og ble vasket med vann. Den forbrukte syren ble sendt til gjenvinning av forbrukt syre.
NO20063241A 2004-01-21 2006-07-12 Fremgangsmåte for fremstilling av guanylureadinitramid NO341907B1 (no)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0400117A SE526402C2 (sv) 2004-01-21 2004-01-21 Sätt att framställa salt av dinitramidsyra
PCT/SE2005/000060 WO2005070823A1 (en) 2004-01-21 2005-01-21 Method of producing salts of dinitramidic acid

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20063241L NO20063241L (no) 2006-10-10
NO341907B1 true NO341907B1 (no) 2018-02-19

Family

ID=31493082

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20063241A NO341907B1 (no) 2004-01-21 2006-07-12 Fremgangsmåte for fremstilling av guanylureadinitramid

Country Status (10)

Country Link
US (1) US7981393B2 (no)
EP (1) EP1706354B1 (no)
JP (1) JP4847875B2 (no)
AU (1) AU2005206466B2 (no)
BR (1) BRPI0506957A (no)
CA (1) CA2552765C (no)
IL (1) IL176722A (no)
NO (1) NO341907B1 (no)
SE (1) SE526402C2 (no)
WO (1) WO2005070823A1 (no)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8425703B1 (en) 2010-03-24 2013-04-23 The United States of Amierica as Represented by the Secretary of the Navy Insensitive munitions primers
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
SE541421C2 (en) * 2017-06-01 2019-09-24 Foi Grindsjoens Forskningscentrum Synthesis of Ammonium Dinitramide (ADN)
FI3853174T3 (fi) 2018-09-17 2023-02-21 Ammoniumdinitramidin (ADN) synteesi
CN109824549A (zh) * 2019-04-02 2019-05-31 西安近代化学研究所 一种n-脒基脲二硝酰胺盐的制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997006099A1 (en) * 1995-08-08 1997-02-20 Försvarets Forskningsanstalt Method of preparing dinitramidic acid and salts thereof
WO1998055428A1 (en) * 1997-05-21 1998-12-10 Försvarets Forskningsanstalt New chemical compound, explosive containing the compound and use of the compound in gas generators
WO1999046202A1 (en) * 1998-03-10 1999-09-16 Försvarets Forskningsanstalt Method of producing dinitramide salts

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2884437A (en) * 1951-09-04 1959-04-28 Roberts Elwyn Process for the production of guanidine and derivatives thereof
DE3243980A1 (de) * 1982-11-27 1984-05-30 Skw Trostberg Ag, 8223 Trostberg Verfahren zur herstellung von guanylharnstoffsulfamat
US5198204A (en) * 1990-06-18 1993-03-30 Sri International Method of forming dinitramide salts
US5254324A (en) * 1990-06-18 1993-10-19 Sri International Dinitramide salts and method of making same
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
JP3719614B2 (ja) * 1995-05-26 2005-11-24 株式会社アイ・エイチ・アイ・エアロスペース Adnの合成法
US6117255A (en) * 1998-07-28 2000-09-12 Trw Inc. Gas generating composition comprising guanylurea dinitramide
US6787119B2 (en) * 2002-03-13 2004-09-07 Council Of Scientific And Industrial Research Process for the preparation of dinitramidic acid and salts thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997006099A1 (en) * 1995-08-08 1997-02-20 Försvarets Forskningsanstalt Method of preparing dinitramidic acid and salts thereof
WO1998055428A1 (en) * 1997-05-21 1998-12-10 Försvarets Forskningsanstalt New chemical compound, explosive containing the compound and use of the compound in gas generators
WO1999046202A1 (en) * 1998-03-10 1999-09-16 Försvarets Forskningsanstalt Method of producing dinitramide salts

Also Published As

Publication number Publication date
US7981393B2 (en) 2011-07-19
SE0400117D0 (sv) 2004-01-21
BRPI0506957A (pt) 2007-06-26
NO20063241L (no) 2006-10-10
SE526402C2 (sv) 2005-09-06
IL176722A (en) 2010-11-30
CA2552765C (en) 2012-11-27
US20080226533A1 (en) 2008-09-18
EP1706354B1 (en) 2016-07-27
CA2552765A1 (en) 2005-08-04
JP2007519600A (ja) 2007-07-19
JP4847875B2 (ja) 2011-12-28
AU2005206466B2 (en) 2010-08-26
SE0400117L (sv) 2005-07-22
EP1706354A1 (en) 2006-10-04
IL176722A0 (en) 2008-03-20
AU2005206466A1 (en) 2005-08-04
WO2005070823A1 (en) 2005-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO341907B1 (no) Fremgangsmåte for fremstilling av guanylureadinitramid
US7851649B2 (en) Process for the mononitration of alkanediols
KR920000372B1 (ko) 디니트로 톨루엔의 제조방법
CA2227625C (en) Method of preparing dinitramidic acid and salts thereof
CA2115453A1 (en) Process for making high purity hydroxylammonium nitrate
US4956168A (en) Synthesis of hydroxylamine salts
JPH04504844A (ja) 相分離剤として無機塩を用いるジニトロトルエンの製造方法
US4073635A (en) Process for producing a slurry suitable for the manufacture of a mixed fertilizer containing nitrogen plus phosphorus
US4954328A (en) Synthesis of hydroxylamine salts
US2959463A (en) Process for manufacture of lithium nitrate
US7345208B2 (en) Method for making an energetic material
US3124578A (en) Methob of producing cyclotri-
US3066168A (en) Process for the production of monomethylamine nitrate
US4233250A (en) Process for synthesizing the alkali metal salts of dinetromethane
CN102307864A (zh) 制备硝基乳清酸的新方法
RU2162072C1 (ru) Способ переработки нитросмесей
CN104926660A (zh) 一种三硝基间苯三酚的绿色合成方法及应用
RU2213696C1 (ru) Способ получения нитрата натрия
SU1698239A1 (ru) Способ получени аммонийно-магниевого удобрени
SU1518303A1 (ru) Способ получени нитрата натри
CN113880112A (zh) 一种制备二硝酰胺铵水溶液的方法
CS200037B1 (en) Method of producing liquid fertilisers based on urea and ammonium nitrate
WO2003018514A9 (en) Method of preparing nitroform
CN103693630B (zh) 一种硫酸法联产四氧化二氮与浓硝酸的制备方法
SU975569A1 (ru) Способ получени водного раствора нитрита кальци