1.9.1 Нитроглицерин [3, 4, 10, 11]

Нитроглицерин, или тринитрат глицерина (ТНГ), получают обработкой глицерина смесью азотной и серной кислот (47–50 % НNO₃, 49–53 %H₂SO₄). Реакция получения ТНГ следующая:

C₃H₅(OH)₃+ 3HNO₃ C₃H₅(ONO₂)₃+ 3H₂O

Этерификация протекает последовательно в три ступени: в первой получается мононитрат, во второй – динитрат и в третьей – тринитрат глицерина. Более 60 лет нитроглицерин получали по периодической схеме (метод Нобеля и метод Натана). При получении пери-одическими способами на фазах сепарации и очистки нитроглицерина от кислот скапливалось около 2–3 тонн нитроглицерина, что в случае аварии приводило к практически полному разрушению оборудования и производственных зданий.

В настоящее время в производстве применяются в основном непрерывные методы. При непрерывном методе в процессе находится меньшее количество ВВ, благодаря чему снижается опасность производства.

Нитрование глицерина происходит в нитраторе непрерывного действия в среде отработанной кислоты (рисунок 7).

1 – нитратор; 2, 4 − сепараторы; 3 − промывные колонны

Рисунок 7 − Технологическая схема непрерывного процесса производства нитроглицерина

После нитрации глицерина в нитраторе получается эмульсия нитроглицерина в отработанной кислоте, которую необходимо быстро отделить от отработанной кислоты. Разделение нитроглицерина и отработанных кислот основано на различии их плотностей и осущест-вляется на фазе сепарации. Возможны два способа сепарации:

1. Из концентрированных кислотных смесей, когда плотность нитроглицерина меньше плотности кислотной смеси. В этом случае нитроглицерин собирается в верхней части сепаратора и сливается через верхнюю переливную трубу за счет притока новой порции кислотной смеси. Данный способ получения нитроглицерина назван сепарационным.

2. Из разбавленной кислотной смеси. В этом случае плотность нитроглицерина оказывается больше, чем разбавленной кислотной смеси, и нитроглицерин собирается в нижней части аппарата. Этот метод получения нитроглицерина называется бессепарационным, хотя принципиально неверно, т.к. операция сепарации имеется.

Первый метод получения нитроглицерина более экономичен, т.к. отработанная кислота может быть снова использована в производстве, а второй метод является более безопасным, т.к. разбавленная отработанная кислота менее реакционноспособна.

После отделения от кислоты нитроглицерин поступает на стабилизацию для более глубокой очистки его от кислот и примесей (сульфо- и сульфонитроэфиров, неполных нитратов), которые снижают химическую стойкость основного продукта. Стабилизация заключается в проведении многократных водных и щелочных промывок.

Существует более современный метод получения нитроглицерина, который был разработан в Швеции, это инжекторный метод.

Особенностью этой технологической схемы (рисунок 8) является проведение нитрации глицерина в инжекторе при повышенной температуре (46–48 °С) под вакуумом и отделение нитроглицерина от отработанных кислот в центрифуге.

Свойства нитроглицерина. Химически чистый нитроглицерин – это маслообразная, бесцветная, прозрачная жидкость. Плотность 1600 кг/м³(1,6 г/см³). Затвердевая, может образовывать две формы: лабильную, с температурой затвердевания 2,1С, и стабильную, с температурой затвердевания 13,2 °С. Нитроглицерин частично растворим в воде: при 20 °С в одном литре воды растворяется 1,8 г нитроглицерина, а при 50 °С – 2,5 г.

Нитроглицерин хорошо растворяется во многих органических растворителях: ацетоне, диэтиловом эфире, метиловом спирте, бензоле, толуоле, ксилоле, нитробензоле и многих других. Нитроглицерин сам хорошо растворяет динитротолуол и тринитротолуол, что имеет большое значение для производства пластичных и желатинирован- ных ВВ. В нитроглицерине растворяется нитроцеллюлоза с содержанием азота около 12 % (коллоксилин). Это свойство используется при изготовлении бездымного нитроглицеринового пороха и желатин-ди-намитов.