Технологія виробництва бризантних вибухових речовин

Сучасний технологічний процес є системою зі складними внутрішніми зв'язками, тому під час організації такого процесу дуже важливо дати науково обґрунтовану кількісну картину його перебігу залежно від різних факторів, що впливають на нього. Головною і водночас найнебезпечнішою стадією синтезу ВР класу нітросполук є реакція нітрування. Тому технологічне оформлення цього процесу повинне забезпечувати його максимальну безпеку, продуктивність і ефективність. ВР небезпечні тільки за певних умов, і завдання технолога полягає в умінні попереджати виникнення таких умов на виробництві, а для цього він повинен чітко уявляти закономірності реакцій, що відбуваються, і знати властивості речовин, із якими працює. Зміна температурного режиму, наприклад, може викликати розкладання нітропродукту, яке часто закінчується спалахом або вибухом, що є наслідком порушення технології і невміння вчасно визначати причини стрибкоподібного підвищення температури. Варто пам'ятати, що температурний режим є основним чинником керування процесом, що забезпечує його безпеку. На швидкість нітрування багатьох ароматичних сполук температура впливає по-різному, тому що у виробництві цей процес, як правило, відбувається в гетерогенних умовах, коли мають місце два граничні випадки:

1) реакційна здатність сполуки, що нітрується, настільки велика, що вона встигає прореагувати з нітрувальним агентом практично на поверхні розподілу фаз; швидкість процесу визначається дифузією реагентів щодо цієї поверхні та її площею, температурний коефіцієнт швидкості дуже малий (1,1 – 1,3), основну роль відіграє інтенсивність перемішування;

2) реакційна здатність сполуки, яку нітрують, мала - у системі встановлюється рівновага, пов'язана з розподілом реагентів у об'ємі двох фаз. У цьому випадку вплив перемішування проявляється дуже слабко, а температурний коефіцієнт швидкості має звичайне значення, яке може помітно відрізнятися від виміряного для нітрування в розчині внаслідок впливу температури на міжфазовий розподіл реагентів. Отже, залежність швидкості реакції від температури в гетерогенній системі буде інша, ніж у гомогенній у зв'язку з істотною розбіжністю енергії активації хімічної реакції і дифузії. Загальна швидкість процесу нітрування в гетерогенних умовах для речовин із середньою реакційною здатністю залежно від температури може визначатися або швидкістю дифузії, або істинною швидкістю хімічного перетворення.

За досить низької температури, коли швидкість реакції істотно менша, ніж швидкість дифузії, загальна швидкість процесу збігається зі швидкістю реакції нітрування на поверхні розподілу фаз (зовнішня кінетична область). За досить високої температури швидкість нітрування може виявитися істотно більшою за швидкість дифузії, тоді загальна швидкість процесу буде визначатися швидкістю дифузії. В області низьких температур для загальної швидкості нітрування в гетерогенних умовах може спостерігатися сильна залежність від температури. Ця залежність поступово слабшає із підвищенням температури. У результаті переходу реакції в дифузійну область внаслідок підвищення температури істотними стають умови дифузійного перенесення, і збільшення загальної швидкості може бути досягнуте лише шляхом підвищення турбулентності реакційної маси.