Технологія отримання нітропохідних амінів (n – no2) Тетрил (2,4,6 - тринітро - n - метилнітроанілін)

Тетрил уперше був отриманий Мартенсом у 1877 р. Унаслідок великої чутливості до механічних впливів він непридатний для спорядження снарядів, але завдяки високій сприйнятливості до високої детонації його з 1906 р стали застосовувати в детонаторах і капсулях - детонаторах.

Отримання тетрилу з диметиланіліну

Тетрил може бути одержаний прямим нітруванням диметиланіліну, причому в промисловості це здійснюють за дві стадії: на першій стадії диметиланілін обробляють 94%-ю H₂SO₄, перетворюючи його на сульфат:

C₆H₅N(CH₃)₂ + H₂SO₄ [C₆H₅N(CH₃)₂H]⁺HSO₄^-

На другій – сульфат диметиланіліну нітрують концентрованою HNO₃. Під час утворення тетрилу з диметиланілінсульфату відбувається дві реакції: нітрування й окиснення.

Окисненню піддається одна з метильних груп, на місце якої повинна стати нітрогрупа. Залежно від ступеня відновлення HNO₃ витрата її буде різною і реакцію можна виразити двома рівняннями:

C₆H₅N(CH₃)₂+10HNO₃→C₆H₂(NO₂)₃N(CH₃)NO₂+6NO₂+CO₂+8H₂O;

C₆H₅N(CH₃)₂+6HNO₃→C₆H₂(NO₂)₃N(CH₃)NO₂+2NO+CO₂+6H₂O.

Розчин сульфату диметиланіліну необхідно доливати до концентрованої HNO₃, що знаходиться в нітраторі . У разі зворотного порядку зливу компонентів можливі сильні окисні процеси й займання продукту. Температура нітрування

50 – 60⁰С. Зниження температури нітрування сповільнює окиснення метильної групи, тому навіть у випадку збільшення тривалості процесу не вдається одержати гарний вихід і тетрил високої якості. Крім того, за низької температури внаслідок малої швидкості нітрування в апараті накопичується диметиланілін, який не брав участь у реакції, що становить велику небезпеку. Проведення нітрування за температури більше 60⁰С зумовлює глибоке окиснення. Тетрил має темний колір у зв'язку з частковим осмоленням. Температура 150⁰С є критичною, за умов такої відбувається спалах реакційної маси. Схема одержання тетрилу показана на рис.12. Диметиланілін зливають за 35 – 40⁰С у нейтралізатор, куди попередньо заливають 94%-ну H₂SO₄. По закінченні зливу масу витримують за 45 – 50⁰С і переводять у збірник, звідки розчин сульфату диметиланіліну в H₂SO₄ зливають у нітратор, заповнений азотною кислотою, підігрітою до 40 – 45⁰С. Швидкість зливу повинна бути такою, щоб за перші 5хв температура реакційної суміші піднялася до 50⁰С, а за інший час (1 – 1,5 год ) – до 60⁰С.

По закінченні нітрування вміст нітратора зливають у розріджувач, наполовину заповнений водою. Розведення здійснюють за умов інтенсивного перемішування й температури не більше 50⁰С. Розведену нітромасу зливають на фільтр, де тетрил віджимають від відпрацьованої кислоти й промивають холодною водою.

Рис.12. Технологічна схема одержання тетрилу:

1 - вимірник концентрованої H₂SO₄; 2 - вимірник диметиланіліну; 3 - нейтралізатор; 4 - збірник сульфату диметиланіліну; 5 - вимірник розчину сульфату диметиланіліну; 6 - вимірник концентрованої HNO₃; 7 - нітратор; 8 - розріджувач; 9 - бак для води; 10 - фільтр вакуумний.

Д ля прискорення відмивання тетрилу від кислот і інших домішок можна застосувати його кип'ятіння в розведених розчинах соди. Сирий тетрил направляють на перекристалізацію (рис.13).

У кристалізатор із бака 7 заливають воду, у бак

2 – ацетон, а в бак 3 на сітку, що знаходиться на дні, завантажують сирий тетрил. Ацетон із бака 2 зливають у кристалізатор (на воду) і підігрівають до кипіння. Пари ацетону конденсуються в холодильнику, з якого конденсат надходить у бак 3 для розчинення тетрилу; розчин стікає в кристалізатор.

Рис.13. Схема перекристалізації тетрилу з ацетону:

1 – кристалізатор; 2 – бак для ацетону; 3 – бак для тетрилу; 4 – холодильник;

5 – вакуум-лійка; 6 – приймач для води; 7 – бак для води.

Після розчинення всього тетрилу ацетон - конденсат із холодильника направляють у бак 2. Нагрівання розчину в кристалізаторі продовжують до повного відгону ацетону. Після цього вміст кристалізатора охолоджують до 20⁰С, додають небагато солі й масу зливають у лійку фільтра, де тетрил відокремлюють. Віджата вода із приймача переходить у бак 7 і використовується повторно. Відфільтрований і промитий кристалічний тетрил сушать у сушарках стелажного типу і вакуум-шафах за 65 – 75⁰С.