RU2728133C1

RU2728133C1 - Method of producing diazodinitrophenol

Info

Publication number: RU2728133C1
Application number: RU2019123203A
Authority: RU
Inventors: Руслан Замильевич Гильманов; Руслан Мунирович Хусаинов; Александра Михайловна Килина; Оксана Васильевна Трухан; Юлдаш Махамаджанович Аташев; Сергей Александрович Поздняков; Николай Валерьевич Якушев; Сергей Александрович Кондратьев
Original assignee: Акционерное общество "Новосибирский механический завод "Искра"
Priority date: 2019-07-18
Filing date: 2019-07-18
Publication date: 2020-07-28

Abstract

FIELD: weapons.

SUBSTANCE: invention relates to production of initiating explosives, in particular to a method of producing diazodinitrophenol, which can be used in environmentally friendly flash-igniting compositions of igniter primers for small arms. Method of producing diazodinitrophenol involves diazotation of a suspension of picramine and acetic acids with a crystallisation regulator, which is an aqueous solution of glycerol with an additive of sulphanol, by uniform dosing of sodium nitrite solution with moderate stirring. Obtained bulk diazodinitrophenol has high apparent density.

EFFECT: method provides reduction of total time for obtaining the product, wherein one-stage process is allowed; as well as advantage is reduction of hazard class of used components, use of less aggressive acetic acid, which requires less protection of equipment from corrosion, as well as use of low mixing speeds.

5 cl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области пиротехнических производств, а именно к производству инициирующих взрывчатых веществ, в частности к способу получения диазодинитрофенола. Продукт, полученный предложенным способом, может быть использован в экологически чистых ударно-воспламенительных составах капсюлей-воспламенителей для стрелкового оружия.The invention relates to the field of pyrotechnic industries, namely to the production of initiating explosives, in particular to a method for producing diazodinitrophenol. The product obtained by the proposed method can be used in environmentally friendly shock-igniting compositions of primers-ignitors for small arms.

Примером способа получения диазодинитрофенола служит способ, предложенный Кларком, который заключается в диазотировании пикрамата натрия с помощью нитрита натрия и соляной кислоты по схеме:An example of a method for producing diazodinitrophenol is the method proposed by Clark, which consists in diazotizing sodium picramate using sodium nitrite and hydrochloric acid according to the scheme:

1) NaNO₂+HCl=NaCl+HNO₂,1) NaNO ₂ + HCl = NaCl + HNO ₂ ,

2)2)

при этом 1 м.ч пикрамата натрия вносят в 11 м.ч. 12%-ной соляной кислоты, массу охлаждают до 0°С и при работающей мешалке приливают рассчитанное количество нитрита натрия.while 1 pph sodium picramate is added to 11 pph. 12% hydrochloric acid, the mass is cooled to 0 ° C and the calculated amount of sodium nitrite is poured with the stirrer running.

Выпавший в осадок диазодинитрофенол отфильтровывают и тщательно промывают водой. По данному способу получается технический порошкообразный диазодинитрофенол с плотностью кристалла 1,63 г/см³, гравиметрическая плотность такого продукта составляет до 0,3 г/см³. Продукт обладает неудовлетворительными технологическими свойствами: плохо фильтруется на воронке, комкуется при сушке, сильно электризуется, обладает плохой сыпучестью и последующей прессуемостью.The precipitated diazodinitrophenol is filtered off and thoroughly washed with water. This method produces technical powdered diazodinitrophenol with a crystal density of 1.63 g / cm ³ , the gravimetric density of such a product is up to 0.3 g / cm ³ . The product has unsatisfactory technological properties: it is poorly filtered on a funnel, crumples during drying, highly electrified, has poor flowability and subsequent compressibility.

Известен способ получения сыпучего с высокой гравиметрической плотностью диазодинитрофенола (ДДНФ) для экологически чистых ударно-воспламенительных составов по патенту №2151134 от 09.03.1999 г.There is a known method of obtaining free-flowing diazodinitrophenol (DNP) with high gravimetric density for environmentally friendly shock-igniting compositions according to patent No. 2151134 dated 09.03.1999.

Данный способ предусматривает проведение синтеза ДДНФ в два этапа:This method provides for the synthesis of DNP in two stages:

- получение пикрамата магния из пикраминовой кислоты и окиси магния при температуре 80-90°С и его фильтрация;- obtaining magnesium picramate from picramic acid and magnesium oxide at a temperature of 80-90 ° C and its filtration;

- диазотирование магниевой соли пикраминовой кислоты нитритом натрия и соляной кислотой.- diazotization of the magnesium salt of picramine acid with sodium nitrite and hydrochloric acid.

Синтез ДДНФ по данному способу проводится так:The synthesis of DNP according to this method is carried out as follows:

К суспензии 24 г пикраминовой кислоты в 500 мл воды добавляют 2,7 г окиси магния. Смесь нагревают до 80-90°С и 20 минут перемешивают. В результате получают пикрамат магния, который фильтруют в горячем виде. Раствор пикрамата магния переносят в реактор и охлаждают до 20-25°С. К полученному раствору пикрамата магния добавляют раствор 8,5 г нитрита натрия в 35 г воды. Суспензию пикрамата магния с раствором нитрита натрия перемешивают 5 минут. При этом добиваются турбулентности потока (Re>200000), после чего порциями в 2-3 приема добавляют 240 мл 5%-ного раствора соляной кислоты. Дозировка каждой порции раствора соляной кислоты проводится за 35-45 минут, температура реакции поддерживается в диапазоне 25-35°С, После дозировки последней порции соляной кислоты проводится 10-минутное перемешивание реакционной среды. В результате выпадают кристаллы диазодинитрофенола. Полученные кристаллы имеют округлую форму с размером 80-300 мкм и гравиметрическую плотность 0,6-0,9 г/см³. Выход ДДНФ составляет 18 г (71%).To a suspension of 24 g of picramic acid in 500 ml of water add 2.7 g of magnesium oxide. The mixture is heated to 80-90 ° C and stirred for 20 minutes. The result is magnesium picramate, which is filtered while hot. The magnesium picramate solution is transferred to a reactor and cooled to 20-25 ° C. A solution of 8.5 g of sodium nitrite in 35 g of water is added to the resulting solution of magnesium picramate. The suspension of magnesium picramate with sodium nitrite solution is stirred for 5 minutes. At the same time, turbulence of the flow is achieved (Re> 200000), after which 240 ml of 5% hydrochloric acid solution are added in 2-3 doses in portions. The dosage of each portion of the hydrochloric acid solution is carried out in 35-45 minutes, the reaction temperature is maintained in the range of 25-35 ° C. After the last portion of the hydrochloric acid is dosed, the reaction medium is stirred for 10 minutes. As a result, crystals of diazodinitrophenol precipitate. The crystals obtained have a rounded shape with a size of 80-300 microns and a gravimetric density of 0.6-0.9 g / cm ³ . The yield of DNP is 18 g (71%).

Наряду с достоинствами приведенный метод, взятый за прототип, имеет ряд недостатков:Along with the advantages, the above method, taken as a prototype, has a number of disadvantages:

- операция горячей фильтрации раствора связана с потерями основного вещества и требует специальной оснастки,- the operation of hot filtration of the solution is associated with the loss of the basic substance and requires special equipment,

- процесс идет при высоком разбавлении раствора, что затрудняет сбор и разложение маточных вод.- the process takes place at a high dilution of the solution, which complicates the collection and decomposition of mother waters.

- использование агрессивной соляной кислоты требует дополнительной защиты оборудования.- the use of aggressive hydrochloric acid requires additional equipment protection.

Целью заявляемого решения является разработка простого способа получения сыпучего диазодинитрофенола с высокой гравиметрической плотностью для экологически чистых составов капсюлей-воспламенителей стрелкового оружия.The purpose of the proposed solution is to develop a simple method for producing free-flowing diazodinitrophenol with high gravimetric density for environmentally friendly compositions of primer-igniters for small arms.

Заявляемое решение отличается от вышеуказанного тем, что:The claimed solution differs from the above in that:

- диазотированию подвергается пикраминовая кислота, а не пикрамат магния, как в примере прототипа;- picramic acid is diazotized, and not magnesium picramate, as in the example of the prototype;

- соляная кислота заменена на уксусную;- hydrochloric acid is replaced by acetic acid;

- изменен порядок дозирования компонентов по сравнению с прототипом;- the order of dosing components has been changed compared to the prototype;

- изменен режим перемешивания(Re<200000);- changed the mixing mode (Re <200000);

- дополнительно вводится регулятор кристаллизации. Преимуществами предлагаемого решения является:- additionally a crystallization regulator is introduced. The advantages of the proposed solution are:

- использование менее агрессивной кислоты (уксусной), требующей меньшей защиты оборудования от коррозии;- the use of less aggressive acid (acetic), which requires less protection of equipment against corrosion;

- снижение класса опасности используемых компонентов со 2-го класса остронаправленного действия по соляной кислоте на 3-ий класс опасности по уксусной кислоте;- reduction of the hazard class of the components used from the 2nd class of highly directed action for hydrochloric acid to the 3rd hazard class for acetic acid;

- использование умеренных скоростей перемешивания (Re<200000)- use of moderate mixing speeds (Re <200000)

- возможное проведение процесса в один этап;- possible carrying out of the process in one stage;

- уменьшение общего времени получения продукта;- reduction of the total time of obtaining the product;

- использование концентрированных растворов при синтезе уменьшает количество образующихся маточных вод, что облегчает условия разложения и утилизации;- the use of concentrated solutions in the synthesis reduces the amount of formed mother waters, which facilitates the conditions for decomposition and utilization;

- отсутствует операция фильтрования горячего раствора, которая требует специальной оснастки и обслуживания.- there is no hot solution filtration operation, which requires special equipment and maintenance.

Техническим результатом заявляемого изобретения является создание способа получения диазодинитрофенола, соответствующего требуемым характеристикам, при использовании пикраминовой и уксусной кислот, добавки, регулирующей процесс кристаллизации, технологических режимов синтеза: рекомендуемой температуры, скорости перемешивания, порядка и скорости дозирования растворов, соотношения компонентов.The technical result of the claimed invention is the creation of a method for producing diazodinitrophenol, corresponding to the required characteristics, using picramic and acetic acids, an additive that regulates the crystallization process, technological synthesis modes: recommended temperature, stirring speed, order and rate of dosing of solutions, component ratio.

Примером достижения заявляемой цели является синтез, проведенный в лабораторных условиях:An example of achieving the stated goal is the synthesis carried out in laboratory conditions:

Суспензию, состоящую из 5-30 г пикраминовой кислоты и 52-90 мл 67-88% уксусной кислоты, перемешивают, нагревают до 24-35°С, добавляют 1,4 мл регулятора кристаллизации в виде водного раствора глицерина с сульфанолом и выдерживают 10 мин. Затем дозируют раствор, содержащий 6-10 г нитрита натрия в 40-60 миллилитрах воды, в течение 40-60 минут. По окончании дозирования проводится 25 минутная выдержка при перемешивании. Скорость вращения мешалки 120-170 об/мин.A suspension consisting of 5-30 g of picramic acid and 52-90 ml of 67-88% acetic acid is stirred, heated to 24-35 ° C, 1.4 ml of a crystallization regulator in the form of an aqueous solution of glycerol with sulfanol is added and kept for 10 minutes ... Then, a solution containing 6-10 g of sodium nitrite in 40-60 milliliters of water is dosed for 40-60 minutes. At the end of dosing, a 25 minute exposure is carried out with stirring. The stirrer rotation speed is 120-170 rpm.

В результате реакции в осадок выпадают кристаллы диазодинитрофенола. Их отфильтровывают, промывают водой и сушат при температуре 50-60°С в течение 2-4 часов.As a result of the reaction, crystals of diazodinitrophenol precipitate. They are filtered off, washed with water and dried at a temperature of 50-60 ° C for 2-4 hours.

Полученные кристаллы имеют округлую форму, размер до 250 микрон и гравиметрическую плотность 0,6-0,9 г/см³, обладают хорошей сыпучестью, выход продукта составляет 75%.The crystals obtained have a round shape, size up to 250 microns and a gravimetric density of 0.6-0.9 g / cm ³ , have good flowability, the product yield is 75%.

Если указанные параметры синтеза выдерживаются, то получается сыпучий ДДНФ, пригодный для приготовления УВС и снаряжения изделий.If the specified synthesis parameters are maintained, then a free-flowing DNP is obtained, suitable for the preparation of UVS and equipment of products.

При проведении синтеза по режимам, отличающимся от приведенных, зерно формируется мелкое, пыльное, падает гравиметрическая плотность и выход продукта.When the synthesis is carried out according to modes different from the above, the grain is formed fine, dusty, the gravimetric density and product yield decrease.

Промышленное применение заключается в создании простого способа получения диазодинитрофенола, применяемого как ИВВ в экологически чистых составах для снаряжения капсюлей-воспламенителей. Данные составы готовятся без использования инициирующих взрывчатых веществ на основе тяжелых металлов и при срабатывании не наносят вред окружающей среде и организму человека.Industrial application consists in the creation of a simple method for producing diazodinitrophenol, which is used as IVS in environmentally friendly compositions for equipping primer-ignitors. These compositions are prepared without the use of initiating explosives based on heavy metals and, when triggered, do not harm the environment and the human body.

Заявляемый способ получения диазодинитрофенола был опробован на промышленной площадке АО «НМЗ «Искра»,The claimed method for producing diazodinitrophenol was tested at the industrial site of JSC "NMZ" Iskra "

В ходе опробования было подтверждено, что:During the trial, it was confirmed that:

- синтезы обладают хорошей воспроизводимостью,- syntheses have good reproducibility,

- полученные продукты обладают хорошей сыпучестью, кристаллы однородны по размеру (пыль практически отсутствует), округлой формы;- the resulting products have good flowability, crystals are uniform in size (there is practically no dust), rounded;

- насыпная плотность продукта составляет 0,6-0,9 г/см³;- the bulk density of the product is 0.6-0.9 g / cm ³ ;

- размер зерна до 250 мкм;- grain size up to 250 microns;

- взрывчатые характеристики диазодинитрофенола, полученного по предлагаемому способу, соответствуют требованиям.- the explosive characteristics of diazodinitrophenol obtained by the proposed method meet the requirements.

Claims

1. A method of obtaining a free-flowing diazodinitrophenol with a high gravimetric density for environmentally friendly compositions of primers-igniters of small arms, characterized in that the diazotization of a suspension consisting of picramic and acetic acids is carried out, with the addition of a crystallization regulator, which is an aqueous solution of glycerin with sulfanol, by the uniform dosing sodium nitrite solution with moderate stirring.

2. The method according to p. 1, characterized in that 1 wt.h. picramic acid make 2.3-3.5 wt.h. acetic acid.

3. The method according to p. 1, characterized in that in the reaction medium for 1 wt.h. picramic acid make a mixture of an aqueous solution of glycerin with the addition of sulfanol in the amount of 0.025-0.075 wt.h.

4. The method according to claim 1, characterized in that the sodium nitrite solution is uniformly dosed into the reaction medium for 40-60 minutes.

5. A method according to claim 1, characterized in that stirring is carried out at Re <200000.