RU2420501C1

RU2420501C1 - Method of producing ultrafine octogene

Info

Publication number: RU2420501C1
Application number: RU2009141058/05A
Authority: RU
Inventors: Юрий Николаевич Жуков (RU); Юрий Николаевич Жуков; Владимир Николаевич Аникеев (RU); Владимир Николаевич Аникеев; Петр Павлович Переведенцев (RU); Петр Павлович Переведенцев; Сергей Александрович Соловьёв (RU); Сергей Александрович Соловьёв; Елена Вячеславовна Мотина (RU); Елена Вячеславовна Мотина
Original assignee: Федеральное Казенное Предприятие "Бийский Олеумный Завод"
Priority date: 2009-11-05
Filing date: 2009-11-05
Publication date: 2011-06-10
Also published as: RU2009141058A

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: in the method, octogene is dissolved in an organic solvent - dimethyl sulphoxide or dimethyl formamide or e-caprolactan at temperature from 50°C to 100°C, after which the solution is dosed for 1-5 minutes, while stirring, into a prepared water/toluene emulsion at temperature not higher than 6°C and weight ratio of solution/emulsion equal to 1/1.5-3, such that temperature does not rise above 30°C, after which the product is filtered from the mother solution. The obtained product is transferred to an apparatus with a mixer in which there is free water/toluene emulsion and then stirred for 15-30 minutes and then filtered once more. The filtrate is washed with alcohol and then with petroleum ether. The washed product is taken for drying. The optimum ratio of the water/toluene emulsion is equal to 1/1-4. The end product is preferably washed with isopropyl alcohol. The preferred petroleum ether has boiling point not higher than 70°C.

EFFECT: obtaining ultrafine octogene using a simple and cheap method, where said ultrafine octogene is suitable for use in military equipment, mining industry and construction.

4 cl, 1 ex

Description

Предлагаемое изобретение относится к получению ультрадисперсного октогена и может быть использовано в военной технике, в горнодобывающей промышленности, в строительстве.The present invention relates to the production of ultrafine HMX and can be used in military equipment, in the mining industry, in construction.

Известен способ получения мелкодисперсных ВВ по патенту США №49832335, СO6В 21/00, опубликованный 08.01.1991. Способ заключается в том, что компоненты ВВ растворяют в испаряемом растворителе, перемешивая и нагревая раствор ВВ при избыточном давлении до температуры выше комнатной, но ниже точки кипения растворителя, подают его и водяной пар в эжектор, в распылителе которого растворитель испаряется, а растворенное в нем ВВ кристаллизуется и осаждается в циклоне, где отделяется от конденсата и собирается для дальнейшей сушки, а пары растворителя поступают в конденсатор.A known method of producing finely dispersed explosives according to US patent No. 49832335, СО6В 21/00, published on 01/08/1991. The method consists in the fact that the components of the explosive are dissolved in an evaporated solvent, mixing and heating the explosive solution at an overpressure to a temperature above room temperature, but below the boiling point of the solvent, feed it and water vapor into the ejector, in the atomizer of which the solvent evaporates and the solvent dissolved in it The explosive crystallizes and precipitates in a cyclone, where it is separated from the condensate and collected for further drying, and the solvent vapor enters the condenser.

Недостатком данного способа является то, что необходимо использовать аппараты, работающие под давлением, а также невозможность получения веществ с необходимой удельной поверхностью.The disadvantage of this method is that it is necessary to use devices operating under pressure, as well as the inability to obtain substances with the required specific surface area.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению, относящемуся к способу получения мелкодисперсного порошка октогена, является способ получения нанодисперсного порошка октогена и установка для его осуществления по патенту Российской Федерации №23431338 опубликованный 10.01.2009. Способ заключается в том, что октоген или гексоген растворяют в органическом растворителе - циклогексаноле, или диметилсульфоксиде, или ацетоне, или капролактаме. Распыляют раствор в виде аэрозоля в хладагент с образованием порошка замороженного раствора. Полученный порошок размещают в предварительно охлажденном сублиматоре и сублимируют из порошка растворитель с конденсацией его паров при остаточном давлении 1,2-6,0 Па, при нагреве до температуры от -3°С до 100°С со скоростью 0,2-1,0°С в минуту и выдерживают в течение 4-8 часов до стабилизации массы порошка октогена или гексогена.Closest to the proposed invention relating to a method for producing finely dispersed HMX powder, is a method for producing nanodispersed HMX powder and an apparatus for its implementation according to the patent of the Russian Federation No. 23431338 published on 10.01.2009. The method consists in the fact that octogen or hexogen is dissolved in an organic solvent - cyclohexanol, or dimethyl sulfoxide, or acetone, or caprolactam. Spray the solution in the form of an aerosol into the refrigerant to form a powder of the frozen solution. The resulting powder is placed in a pre-cooled sublimator and the solvent is sublimated from the powder with condensation of its vapor at a residual pressure of 1.2-6.0 Pa, when heated to a temperature of -3 ° C to 100 ° C at a speed of 0.2-1.0 ° C per minute and incubated for 4-8 hours to stabilize the mass of powder of HMX or RDX.

Данный способ действительно позволяет получить октоген или гексоген с уд. поверхностью 16870 см²/г по ГОСТ В 9405.8-76, но и обладает рядом недостатков. Во-первых, получение нанодисперсного октогена по данному способу сопряжено с работой с жидкими газами и низкими температурами (-60°С), во-вторых, с высоким вакуумом, что приводит к высоким энергозатратам, спец. требованиям к конструкционным материалам установок и повышенной опасности ведения процесса.This method really allows you to get octogen or RDX with beats. surface of 16870 cm ² / g according to GOST B 9405.8-76, but also has a number of disadvantages. Firstly, the production of nanodispersed octogen by this method involves working with liquid gases and low temperatures (-60 ° C), and secondly, with high vacuum, which leads to high energy costs, special. requirements for structural materials of plants and increased danger of the process.

Предлагаемое изобретение позволяет получить простым и доступным способом ультрадисперсный октоген с удельной поверхностью 20000-25000 см²/г по ГОСТ В 9405.8-76.The present invention allows to obtain a simple and affordable method of ultrafine octogen with a specific surface area of 20,000-25,000 cm ² / g according to GOST B 9405.8-76.

Для получения таких технических результатов в предлагаемом способе октоген растворяют в органическом растворителе - диметилсульфоксиде, или диметилформамиде, или ε-капролактаме при температуре от 50°С до 100°С, после чего при перемешивании раствор дозируют в течение 1÷5 мин в заранее приготовленную эмульсию вода/толуол температурой не выше 6°С при массовом соотношении раствор/эмульсия - 1/1,5÷3 таким образом, чтобы температура не поднималась выше 30°С, после чего продукт фильтруется от маточного раствора. Полученный продукт переносится в аппарат с мешалкой, где находится свежая водно/толуольная эмульсия, и перемешивается в течение 15÷30 мин, а затем снова фильтруется. Фильтрат промывается спиртом (лучше изопропиловым), а затем петролейным эфиром. Промытый продукт отправляют на сушку. Оптимальное соотношение эмульсии вода/толуол - 1/1÷4, а петролейный эфир используется с температурой кипения не выше 70°С.To obtain such technical results in the proposed method, the octogen is dissolved in an organic solvent - dimethyl sulfoxide, or dimethylformamide, or ε-caprolactam at a temperature of from 50 ° C to 100 ° C, after which, with stirring, the solution is dosed for 1 ÷ 5 min in a pre-prepared emulsion water / toluene with a temperature not exceeding 6 ° C with a mass ratio of solution / emulsion - 1 / 1.5 ÷ 3 so that the temperature does not rise above 30 ° C, after which the product is filtered from the mother liquor. The resulting product is transferred to an apparatus with a stirrer, where a fresh water / toluene emulsion is located, and mixed for 15-30 minutes, and then filtered again. The filtrate is washed with alcohol (preferably isopropyl), and then with petroleum ether. The washed product is sent for drying. The optimal ratio of the emulsion water / toluene is 1/1 ÷ 4, and petroleum ether is used with a boiling point of not higher than 70 ° C.

Экспериментальным путем были подобраны скорость дозировки раствора октогена в эмульсию, весовое соотношение раствор/эмульсия, температура реакционной массы и растворители для промывки целевого продукта.Experimentally, the dosage rate of the HMX solution in the emulsion, the weight ratio of the solution / emulsion, the temperature of the reaction mixture and the solvents for washing the target product were selected.

Так оказалось, что удельная поверхность получаемого продукта напрямую зависит от скорости дозировки раствора октогена в органическом растворителе в эмульсию вода/толуол. Если скорость дозировки выше 5 мин, то удельная поверхность падает до 14000÷15000 см²/г. Дозировка его быстрее чем за 1 мин физически затруднена. Подбор соотношения раствор/эмульсия показал, что снижение весового модуля ниже 1,5 приводит к снижению удельной поверхности, повышение выше 3 - к перерасходу растворителей. Понижение температуры эмульсии ниже 6°С приведет к кристаллизации водной части эмульсии, повышение температуры реакционной массы выше 30°С - к неоднородности размеров кристаллов и тем самым к снижению удельной поверхности. Также было изучено влияние состава эмульсии на удельную поверхность получаемого октогена. Оптимальным оказалось весовое соотношение вода/толуол - 1/1÷4 мас.ед. Снижение соотношения вода/толуол меньше 1/1 мас.ед. приводит к менее эффективному межфазному распределению октогена и ε-капролактама в эмульсии и, как следствие, к снижению удельной поверхности. Повышение содержания толуола в эмульсии вода/толуол более 1/4 мас.ед. - к перерасходу толуола. Выбор растворителей на промывку целевого продукта обусловлен тем, что изопропиловый спирт эффективней, чем метанол и этанол, обезвоживает октоген, а петролейный эфир освобождает продукт от изопропилового спирта. Экспериментально было установлено, что остаточная влага или спирты приводят к рекристаллизации октогена на сушке и только обработка предельными углеводородами позволяет предотвратить этот процесс. Наиболее эффективным оказался именно петролейный эфир с температурой кипения не выше 70°С.It turned out that the specific surface area of the obtained product directly depends on the dosage rate of the HMX solution in the organic solvent into the water / toluene emulsion. If the dosage rate is above 5 min, then the specific surface drops to 14000 ÷ 15000 cm ² / g. Dosing it faster than 1 minute is physically difficult. The selection of the solution / emulsion ratio showed that a decrease in the weight module below 1.5 leads to a decrease in the specific surface area, an increase above 3 leads to an overspending of solvents. Lowering the temperature of the emulsion below 6 ° C will lead to crystallization of the water part of the emulsion, increasing the temperature of the reaction mass above 30 ° C will lead to non-uniformity of crystal sizes and thereby to a decrease in the specific surface. The effect of the composition of the emulsion on the specific surface of the obtained HMX was also studied. The optimum weight ratio of water / toluene was 1/1 ÷ 4 wt.ed. The decrease in the ratio of water / toluene is less than 1/1 wt.ed. leads to a less effective interfacial distribution of octogen and ε-caprolactam in the emulsion and, as a consequence, to a decrease in the specific surface. The increase in the toluene content in the emulsion water / toluene more than 1/4 wt.ed. - to overspending toluene. The choice of solvents for washing the target product is due to the fact that isopropyl alcohol is more effective than methanol and ethanol, dehydrates octogen, and petroleum ether frees the product from isopropyl alcohol. It was experimentally established that residual moisture or alcohols lead to recrystallization of HMX on drying and only treatment with saturated hydrocarbons prevents this process. It was the petroleum ether with a boiling point of no higher than 70 ° C that turned out to be the most effective.

Заявляемый способ может применяться как в лабораторных, так и в промышленных условиях. Выход составляет не менее 95%.The inventive method can be used both in laboratory and in industrial conditions. The yield is at least 95%.

Пример. 55 граммов октогена при температуре 100°С растворяют в 200 граммах 100%-ного ε-капролактама. Полученный раствор в течение 1 мин при перемешивании выливают в эмульсию вода/толуол (200 граммов воды на 450 граммов толуола) таким образом, чтобы температура не повышалась выше 30°С, и перемешивают в течение 5 мин, а затем фильтруют. Отфильтрованный продукт переносят при перемешивании в свежую эмульсию (200 граммов воды 450 граммов толуола) и перемешивают в течение 15-20 мин, а затем снова фильтруют. Отфильтрованный продукт промывают 3 раза по 50 мл изопропиловым спиртом, а затем 3 раза по 50 мл петролейным эфиром. Подсушивают на вакуум-воронке в течение 1 часа и сушат. После сушки получают 53 грамма продукта с удельной поверхностью 20000÷25000 см²/г.Example. 55 grams of HMX at a temperature of 100 ° C are dissolved in 200 grams of 100% ε-caprolactam. The resulting solution was poured into the water / toluene emulsion (200 grams of water per 450 grams of toluene) for 1 min with stirring so that the temperature did not rise above 30 ° C, and stirred for 5 min, and then filtered. The filtered product is transferred with stirring to a fresh emulsion (200 grams of water, 450 grams of toluene) and stirred for 15-20 minutes, and then filtered again. The filtered product is washed 3 times with 50 ml of isopropyl alcohol, and then 3 times with 50 ml of petroleum ether. Dry on a vacuum funnel for 1 hour and dry. After drying, 53 grams of product with a specific surface area of 20,000 ÷ 25,000 cm ² / g are obtained.

Таким образом, заявляемый способ позволяет простым и доступным методом получить ультрадисперсный октоген с удельной поверхностью 20000÷25000 см²/г, пригодный для использования в военной технике, горнодобывающей промышленности и строительстве.Thus, the inventive method allows a simple and affordable method to obtain ultrafine octogen with a specific surface area of 20,000 ÷ 25,000 cm ² / g, suitable for use in military equipment, mining and construction.

Claims

1. A method of producing ultrafine octogen, comprising preparing a solution of octogen in an organic solvent, using cyclohexanone, or dimethyl sulfoxide, or acetone, or ε-caprolactam as an organic solvent, characterized in that octogen is dissolved in an organic solvent at a temperature of from 50 to 100 ° C, the solution is dosed for 1 ÷ 5 min in a pre-prepared water / toluene emulsion with a temperature of not higher than 6 ° C with a mass solution / emulsion ratio of 1 / 1.5 ÷ 3 so that the temperature does not rise alas above 30 ° C, whereupon the resulting product is filtered from the mother liquor is transferred to a stirred reactor where the fresh water / emulsion and the toluene is stirred, then the product is again filtered, washed with alcohol and then with petroleum ether and drying goes on.

2. The method according to claim 1, characterized in that the optimal ratio of the emulsion water / toluene 1/1 ÷ 4 wt.ed.

3. The method according to claim 1, characterized in that isopropyl alcohol is used to rinse the target product.

4. The method according to claim 1, characterized in that the washing of the target product uses petroleum ether with a boiling point of not higher than 70 ° C.