СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПОРОХОВ Российский патент 2003 года по МПК C06B21/00 C06B25/18 

Изобретение относится к способам переработки порохов.

Известен способ переработки старых порохов методом рекуперации составных частей из бездымного нитроглицеринового пороха. По этому способу порох в виде стружек толщиной 1,5 мм обрабатывают бензолом или другим органическим растворителем, который растворяет нитроглицерин, централит и другие компоненты, но не растворяет нитроцеллюлозу. Раствор пропускают через адсорбционную колонку, заполненную тонкозернистой кремниевой кислотой с кизельгуром. Очищенный от добавок раствор нитроглицерина разгоняют под вакуумом и извлекают нитроглицерин из остатка этилацетатом. Для рекуперации поглотителя колонку промывают эфиром. Полученные ингредиенты можно вновь применять для производства пороха (Патент США 2843584 от 15.07.58. Bael R.R. (LP). РЖ Химия, 1960, 2354 П) (аналог).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки старых порохов путем отделения нитроцеллюлозы от динитротолуола, дибутилфталата, дифениламина и других органических добавок из некондиционного бездымного пороха.

Способ основан на экстракции динитротолуола, дибутилфталата, дифениламина и других органических добавок из пороха с помощью органических растворителей. Растворителями служат инертные по отношению к нитроцеллюлозе бензол, толуол, изопропиловый спирт с добавками (до 10%) ацетона, этилацетата, бутилацетата или этилметилкотона. Экстракцию проводят при температуре ниже 85^oС в инертной атмосфере (N₂, СО₂, газы сжигания углеводородов с малым содержанием O₂) в двух параллельных экстракторах. В экстрактор загружают суспензию измельченной нитроцеллюлозы, в которой содержится 10% динитротолуола, 5% дибутилфталата и 1% дифениламина, в воде; воду отделяют и в экстрактор подают газ, содержащий 10% углерода диоксида (СО₂), 1% углерода оксида (СО), 0,5% кислорода (О₂), остальное азота (N₂). Затем в экстрактор подают растворитель, содержащий 90% бензола, 10% этилацетата, массу нагревают до 68^oС и проводят экстракцию. Полученный маточник отделяют и направляют на извлечение экстрагируемых веществ и очистку растворителя. Оставшуюся нитроцеллюлозу повторно обрабатывают при 68^oС растворителем того же состава. Полученный при этом раствор экстрагируемых веществ направляют для первичной обработки свежей партии пороха во 2 экстрактор. Третью экстракцию добавок из нитроцеллюлозы проводят свежим растворителем в течение 1 часа при 68^oС, маточник отделяют и направляют на 2-ю экстракцию во 2 экстрактор. Осадок нитроцеллюлозы смешивают с водой, перекачивают в аппарат для отгонки остатка бензола и сушат. Общая продолжительность технологического цикла достигает 15 часов. (Патент США, кл. 260-223 3378545, заявл. 05.1.0.65, опубл. 16.04.68. Riccardi S.A. (ОМ). РЖ Химия, 1969, 20Н732 П) (прототип).

Процесс отличается многоступенчатостью и длительностью, использованием дорогостоящих экологически небезопасных растворителей, энергоемкостью.

Задачей изобретения является упрощение процесса за счет уменьшения общего количества и длительности операций, а также исключение дорогостоящих органических растворителей, являющихся экологически небезопасными реагентами, и уменьшение энергоемкости.

Поставленная задача решается разработкой способа переработки нитроцеллюлозных, в том числе старых и некондиционных порохов, содержащих стабилизаторы химической стойкости, флегматизаторы (ингибиторы) и другие добавки органических соединений с 3-х валентным азотом. Причем экстракцию проводят водным раствором хлорного железа.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом: порох в виде гранул размером 1,5-2,0 мм или стружки обрабатывают водным раствором хлорного железа, который растворяет дифениламин, централит и другие органические азотсодержащие соединения, образуя лабильные октаэдрические комплексы, в которых органические добавки играют роль лигандов, а железо (III) - комплексообразователя. Экстракцию ведут при комнатной температуре в течение 1,5 часов. Маточник отделяют от нитроцеллюлозы и подвергают упариванию, сухой остаток обрабатывают водой и элюат отправляют на вторую экстракцию. Нитроцеллюлозу сушат, анализируют. Содержание примесей составляет 0,1%. Общая продолжительность цикла достигает 3-х часов.

В типичном опыте 1 к 2 г пироксилинового пороха, помещенного в двухгорлую колбу, приливают 50 мл водного раствора хлорного железа, содержащего 1,9 г FeС1₃. Смесь перемешивают в течение 1,5 часов при комнатной температуре. Визуально наблюдают позеленение раствора и небольшое разогревание реакционной массы. Критерием окончания экстракции служит падение температуры до первоначальной. Затем отделяют порох от маточника фильтрованием, промывают водой, сушат и анализируют. Установлено, что в результате экстракции раствором хлорного железа количество дифениламина уменьшилось от 1,2 до 0,1 мас.%. ИК-спектроскопическое и рентгенографическое исследования показали, что нитроцеллюлоза из пироксилинового пороха после экстракции органических добавок водным раствором хлорного железа не претерпевает структурных изменений.

В типичном опыте 2 к 2 г пироксилинового пороха, помещенного в двухгорлую колбу, приливают 50 мл водного раствора хлорного железа, содержащего 0,95 г FeС1₃. Остальные действия производят как в опыте 1. По анализу установлено, что количество дифениламина уменьшилось от 1,2% до 0,5%.

В типичном опыте 3 к 2 г пироксилинового пороха приливают 50 мл водного раствора хлорного железа, содержащего 2,85 г FeC1₃, процесс ведут аналогично опыту 1. По анализам установлено, что в опыте 3 количество ДФА изменяется от 1,2 до 0,1 мас.%. Таким образом, избыток FеС1₃ не повлиял на количество извлеченного дифениламина. В целом можно заключить, что оптимальным содержанием FеС1₃, при котором происходит наиболее полное извлечение дифениламина, является отношение порох: FeC1₃=1:1 (опыт 1), при меньшем содержании FeCl₃ количество дифениламина является повышенным (0,5%), при большем (опыт 3) - излишние материалозатраты.

В таблице представлены результаты анализов порохов различных марок после обработки их водным раствором хлорного железа. Как видно из таблицы, в результате экстракции раствором хлорного железа происходит уменьшение содержания органических добавок: дифениламина до 0,1%, централита до 0,3%.

Установлено, что для пироксилинового пороха оптимальным является соотношение порох: FeС1₃=1:1, для баллиститного одноосновного - 1:2, а для двухосновного - 1:4.

Таким образом, предлагаемый способ переработки нитроцеллюлозных порохов, в том числе старых и некондиционных, ведет к значительному упрощению технологического процесса за счет применения в качестве экстрагента водного раствора хлорного железа, что, во-первых, уменьшает стоимость переработки за счет исключения использования на стадии экстракции дорогостоящих органических растворителей, таких как диэтиловый эфир, хлористый метилен, этиловый спирт, толуол, бензол, четыреххлористый углерод и др., во-вторых, ведет к снижению энергоемкости и временных затрат, в-третьих, повышает экологическую безопасность, следовательно, повышаются технико-экономические показатели производства.

Изобретение относится к способам переработки порохов. Согласно изобретению способ переработки нитроцеллюлозных порохов, содержащих стабилизаторы химической стойкости, флегматизаторы и другие добавки органических соединений с трехвалентным азотом, представляет собой экстракцию органических добавок с трехвалентным азотом водным раствором хлорного железа. Изобретение направлено на создание способа переработки нитроцеллюлозных порохов, упрощающего процесс экстрагирования за счет уменьшения количества и длительности операций, а также исключающего использование дорогостоящих органических растворителей. 1 табл.

Способ переработки нитроцеллюлозных порохов, содержащих стабилизаторы химической стойкости, флегматизаторы и другие добавки органических соединений с трехвалентным азотом, включающий экстракцию добавок органических соединений с трехвалентным азотом жидкими экстрагентами из нитроцеллюлозного пороха, отличающийся тем, что экстракцию проводят водным раствором хлорного железа.