專利名稱：一種黑索今的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及黑索今的生產(chǎn)方法，特別是涉及一種利用直接硝解法生產(chǎn)黑索今的 方法，具體地，本發(fā)明是對直接硝解法制備黑索今生產(chǎn)方法的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
黑索今，化學(xué)名稱環(huán)三亞甲基三硝胺，簡稱RDX，1899年由亨寧在合成醫(yī)藥時(shí) 制得。1921年赫爾茨首先確認(rèn)它是一種有價(jià)值的炸藥，并成功地在低溫下用硝酸硝化烏 洛托品制取。由于黑索今爆炸性能好，原料來源豐富，在炸藥領(lǐng)域內(nèi)日顯重要。在第二 次世界大戰(zhàn)期間以及戰(zhàn)后，許多國家對黑索今的生產(chǎn)方法進(jìn)行了研究，目前黑索今已繼 梯恩梯之后發(fā)展成為現(xiàn)代武器彈藥的主要裝藥之一。目前工業(yè)上黑索今的生產(chǎn)方法主要采用直接硝解法和醋酸酐法。其中，直接硝 解法是用濃硝酸直接硝解烏洛托品，反應(yīng)式為(CH2) 6N4+4HN03- — (CH2NNO2) 3+NH4N03+3CH20此法為早期的方法，并一直沿用至今。實(shí)際上的硝解反應(yīng)十分復(fù)雜，其生產(chǎn)過 程包括1.將原料烏洛托品粉碎、篩選并干燥；2.烏洛托品與硝酸在硝化機(jī)內(nèi)進(jìn)行硝解 反應(yīng)，然后在成熟機(jī)內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)充反應(yīng)并生成黑索今，硝解反應(yīng)劇烈并大量放熱；3.以水 稀釋硝化液，使其溫度升高，氧化不安定的副產(chǎn)物，析出黑索今結(jié)晶，并過濾；4.將過 濾后的黑索今用水漂洗和煮洗，以除去殘留的酸；5.用蠟類等鈍化劑包覆藥粒表面，以 降低其機(jī)械感度；6.真空干燥獲得合格成品。醋酸酐法是采用烏洛托品與硝酸、硝酸銨、醋酸酐在醋酸介質(zhì)中進(jìn)行硝解反應(yīng) 制取黑索今，反應(yīng)式為(CH2) 6N4+4HN03+2NH4N03+6 (CH3CO) 20~ — 2 (CH2NNO2) 3+12CH3COOH醋酸酐法制造黑索今的工藝又可分兩步法和一步法兩種。兩步法是先以稀硝酸 與烏洛托品反應(yīng)生成烏洛托品的二硝酸鹽，分離、干燥后投入硝酸、硝酸銨、醋酸酐和 醋酸的混合溶液中硝解生成黑索今。一步法則是將烏洛托品直接投入混合硝解劑中硝解 制得黑索今。醋酸酐法的優(yōu)越性是提高了黑索今的收率，其理論收率比直接硝解法提高 一倍。但是用醋酸酐法生產(chǎn)黑索今時(shí)要采用大量的醋酸和醋酸酐，造成產(chǎn)品成本高，同 時(shí)反應(yīng)過程中會生成一定量的奧克托今，分離比較困難。與其他方法比較，醋酸酐法的 甲醛利用率最佳，對于醋酸酐原料豐富、價(jià)格低廉的國家是比較經(jīng)濟(jì)的方法。直接硝解法的優(yōu)點(diǎn)是不消耗醋酸酐，但不足之處是理論收率僅為醋酸酐法的 50%,又要消耗大量的硝酸。盡管如此，國內(nèi)外對于黑索今的直接硝解法制備工藝研究 從未間斷過，在提高產(chǎn)品收率和改進(jìn)生產(chǎn)工藝方面做了大量的工作。我國硝酸比較豐富，因此目前僅有的幾條黑索今生產(chǎn)線均采用直接硝解法生產(chǎn) 工藝，工藝設(shè)備和工藝條件為前蘇聯(lián)五、六十年代技術(shù)，幾十年來無大的變動(dòng)，設(shè)備陳 舊，工藝落后，收率僅為74%左右，年生產(chǎn)能力1萬噸左右，不到美國的二十分之一。 同時(shí)，黑索今的生產(chǎn)成本很高，價(jià)格約為TNT的4倍以上。上述現(xiàn)狀已經(jīng)嚴(yán)重阻礙了黑索今在我國武器能源中的廣泛應(yīng)用，使我國不可能象國外那樣大量使用以黑索今為基 礎(chǔ)的混合炸藥裝藥。為此，對黑索今直接硝解法生產(chǎn)工藝進(jìn)行研究，優(yōu)化工藝條件和設(shè) 備，提高其收率，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是對黑索今的直接硝解法生產(chǎn)工藝進(jìn)行改進(jìn)，通過改變原料的加 料方式來提高產(chǎn)品的收率。本發(fā)明在現(xiàn)有直接硝解法生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，通過改變原料的加料方式及原料 細(xì)度，對制備黑索今的工藝進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)增加烏洛托品細(xì)度，以及采用兩點(diǎn)或多 點(diǎn)加料法向反應(yīng)體系中加入烏洛托品時(shí)，可以大幅度提高黑索今的收率?，F(xiàn)有直接硝解法制備黑索今的生產(chǎn)工藝是以重量比為1 9 11的烏洛托品與 濃硝酸為反應(yīng)物料，在10 15°C條件下反應(yīng)制備黑索今。本發(fā)明對現(xiàn)有生產(chǎn)工藝進(jìn)行了 改進(jìn)，使用細(xì)度為60 80目的烏洛托品為反應(yīng)物料，將其從不少于2個(gè)的加料口同時(shí)均 勻加入盛有濃硝酸的裝置中與濃硝酸進(jìn)行反應(yīng)。其中，將烏洛托品加入到濃硝酸中的時(shí)間應(yīng)控制在12 15min。直接硝解法制備黑索今工藝中的硝化反應(yīng)階段為放熱量較大的固液兩相反應(yīng)， 采用何種加料方式至關(guān)重要，而加料方式的確定又根據(jù)主要反應(yīng)機(jī)理和反應(yīng)的受控類型 決定。本發(fā)明在現(xiàn)有工藝的基礎(chǔ)上，采用不少于2個(gè)的加料口進(jìn)行同時(shí)加料，以增大烏 洛托品的放熱反應(yīng)區(qū)域，改善熱量擴(kuò)散效果，減少局部過熱程度，提高傳熱傳質(zhì)過程效 率，從而減少烏洛托品的氧化分解和避免加料過程中烏洛托品的著火現(xiàn)象發(fā)生。同時(shí)， 采用細(xì)化后的烏洛托品，有效地增加了其的比表面積及顆粒的均勻程度，從而增加了固 液相反應(yīng)的均勻程度，減少了局部過熱導(dǎo)致的烏洛托品分解，從而提高了黑索今的收 率。本發(fā)明在現(xiàn)有直接硝解法生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，不增加任何投入，僅僅改變了反 應(yīng)物料的加料方式，將細(xì)化后的烏洛托品從反應(yīng)裝置的兩點(diǎn)或多點(diǎn)加入，就使黑索今的 收率有了明顯的提高，由原來的78.4%提高到85.2%以上。同時(shí)，對得到的黑索今產(chǎn)品 進(jìn)行分析，熔點(diǎn)測定值為200.2 202.5°C，具有較高的純度。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1將烏洛托品烘干后，用研缽研磨至70目，備用。向裝有攪拌器、溫度計(jì)和加料漏斗的500ml四口燒瓶中加入75ml濃硝酸，將四 口燒瓶置于冰水浴中，開動(dòng)攪拌，冷卻至13°C，通過四口燒瓶的二個(gè)入口同時(shí)逐漸均勻 地加入細(xì)化的烏洛托品12g，控制硝化溫度為12°C，在12min內(nèi)加完全部烏洛托品。加 料完畢后，在15°C下繼續(xù)攪拌保溫25min。然后將反應(yīng)液倒入盛有300ml冰水的燒杯 中，充分?jǐn)嚢枋购谒鹘窠Y(jié)晶出來，過濾、干燥，得黑索今產(chǎn)品13.54g，收率85.4%，熔 點(diǎn) 201oCo實(shí)施例2將烏洛托品烘干后，用研缽研磨至60目，備用。
向裝有攪拌器、溫度計(jì)和加料漏斗的500ml四口燒瓶中加入70ml濃硝酸，將四 口燒瓶置于冰水浴中，開動(dòng)攪拌，冷卻至12°C，通過四口燒瓶的二個(gè)入口同時(shí)逐漸均勻 地加入細(xì)化的烏洛托品10g，控制硝化溫度為10°C，在15min內(nèi)加完全部烏洛托品。加 料完畢后，在12°C下繼續(xù)攪拌保溫20min。然后將反應(yīng)液倒入盛有300ml冰水的燒杯 中，充分?jǐn)嚢枋购谒鹘窠Y(jié)晶出來，過濾、干燥，得黑索今產(chǎn)品13.51g，收率85.2%，熔 點(diǎn) 200"C。實(shí)施例3將烏洛托品烘干后，用研缽研磨至80目，備用。向裝有攪拌器、溫度計(jì)和加料漏斗的500ml四口燒瓶中加入73ml濃硝酸，將四 口燒瓶置于冰水浴中，開動(dòng)攪拌。冷卻至10°C，通過四口燒瓶的二個(gè)入口同時(shí)逐漸均勻 地加入細(xì)化的烏洛托品llg，控制硝化溫度為13°c，在13min內(nèi)加完全部烏洛托品。加 料完畢后，在14°C下繼續(xù)攪拌保溫30min。然后將反應(yīng)液倒入盛有300ml冰水的燒杯 中，充分?jǐn)嚢枋购谒鹘窠Y(jié)晶出來，過濾、干燥，得黑索今產(chǎn)品13.64g，收率86.0%，熔 點(diǎn) 202 0C ο
權(quán)利要求
1.一種黑索今的生產(chǎn)方法，以重量比為1 9 11的烏洛托品與濃硝酸為反應(yīng)物料， 在10 15°C條件下反應(yīng)制備黑索今，其特征是使用的反應(yīng)物料烏洛托品的細(xì)度為60 80目，將烏洛托品從不少于2個(gè)的加料口同時(shí)均勻加入盛有濃硝酸的裝置中與濃硝酸進(jìn) 行反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黑索今的生產(chǎn)方法，其特征是將烏洛托品加入到濃硝酸中的 時(shí)間控制在12 15min。
全文摘要
一種黑索今的生產(chǎn)方法，是在現(xiàn)有直接硝解法生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，以重量比為1∶9～11的烏洛托品與濃硝酸為反應(yīng)物料，使用細(xì)度為60～80目的烏洛托品為原料，將其從不少于2個(gè)的加料口同時(shí)均勻加入盛有濃硝酸的裝置中，在10～15℃條件下與濃硝酸進(jìn)行反應(yīng)制備黑索今。本發(fā)明不增加任何投入，僅僅通過改變反應(yīng)物料的加料方式及細(xì)度，使黑索今的收率有了明顯的提高，由原來的78.4％提高到85.2％以上。
文檔編號C07D251/06GK102010379SQ201010557910
公開日2011年4月13日 申請日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月22日
發(fā)明者徐春彥, 曹端林, 李永祥, 王建龍, 王艷紅, 鄭志花 申請人:中北大學(xué)