2.7.4.2 Пентаэритриттетранитрат

Пентаэритриттетранитрат (пентрит, ТЭН) является азотнокислым эфиром многоатомного спирта пентаэритрита:

Получен в 1894 г. этерификацией пентаэритрита. С.П. Вуколов первым изучил его взрывчатые свойства и показал, что из эфиров азотной кислоты ТЭН – наиболее стойкое и наименее чувствительное к механическим воздействиям ВВ. ТЭН – одно из мощных бризантных ВВ, для производства которого имеется практически неограниченная сырьевая база.

Действием концентрированной азотной кислоты пентаэритрит легко может быть превращен в эфир:

С(СН₂ОН)₄ + 4НNO₃ С(СН2ONO₂)₄ + 4Н₂О

Модуль нитрования берется таким, чтобы отработанная кислота содержала от 80 до 82 % азотной кислоты НNO₃. Уменьшение модуля нитрования и концентрации исходной азотной кислоты приводит к интенсивным окислительным процессам. На окислительные процессы также влияют температура реакции и окислы азота, поэтому температура этерификации не должна быть выше 20^оC. Для полного выделения ТЭНа отработанную кислоту разбавляют водой до концентрации 40…50 % по азотной кислоте НNО₃.

ТЭН представляет собой белое кристаллическое вещество с температурой плавления 141,3°С и плотностью 1,77 г/см³. ТЭН негигроскопичен, растворимость его в воде при температуре 19°С равна 0,01%, а при температуре 100°С – 0,035 %. Лучшим растворителем для перекристаллизации ТЭНа является ацетон. ТЭН – твердое вещество – достаточно стоек и превосходит по стойкости многие нитраты многоатомных спиртов. Энергия активации термического разложения ТЭНа при температуре от 161 до 233⁰С составляет 196 кДж/моль. Воспламеняется ТЭН с трудом; зажженный сгорает спокойно.

ТЭН обладает высокой чувствительностью к удару: при падении груза массой 2 кг с высоты 17 см он детонирует почти безотказно, но в отдельных случаях детонация происходит уже при высоте 15 см и даже 10 см. Взрывчатые характеристики ТЭНа:

• расширение в бомбе Трауцля – 500 мл;

• скорость детонации – 8300 м/с;

• объем газообразных продуктов взрыва – 790 л/кг;

• теплота взрыва – 5756 кДж/кг.

Применяется ТЭН в качестве вторичного заряда в капсюлях-детонаторах для производства детонирующего шнура и взрывчатых пенопластов. С целью снижения чувствительности ТЭН применяют в сплавах с различными нитропроизводными.

Технология получения ТЭНа. Промышленное производство ТЭНа может быть осуществлено либо двухстадийным способом – получение сульфата пентаэритрита и превращение его в нитрат, либо одностадийным – непосредственное получение нитрата пентаэритрита. В обоих случаях в соответствующий аппарат, наполненный серной или азотной кислотой, добавляют пентаэритрит, который растворяется в кислоте.

Одностадийный способ производства ТЭНа осуществляется в аппаратуре непрерывного действия (рисунок 2.15). Пентаэритрит через воронку и автоматические весы посредством шнека дозируется в основной нитратор 1, куда одновременно из хранилища через дозатор подается 99%-ная азотная кислота: на 1 ч. (масс.) пентаэритрита 5…6 ч. (масс.) азотной кислоты. В нитраторе поддерживается температура 15°С. Нитромасса из основного нитратора перетекает в буферный, а затем в разбавитель 2, куда подается вода в таком количестве, чтобы концентрация отработанной кислоты снизилась с 80 % до 40 %. Температура в буферном нитраторе поддерживается 10°С, а в разбавителе 15°С. При разбавлении ТЭН выкристаллизовывается, и всю массу подают на вакуум-фильтр 3.

Вакуум-фильтр в центре фильтрующего полотна имеет отверстие, к которому подведена труба, соединяющая его с баком для промывки 4. Во время загрузки и отжима отверстие закрыто втулкой. После отсоса кислоты втулку вынимают, и кристаллы ТЭНа смывают в бак для промывки 4, откуда массу передавливают на фильтр 3 и после отжима кислой промывной воды ТЭН мощной струей воды смывают в бак 5 для нейтрализации кислого ТЭНа раствором соды. Обработанный содой ТЭН спускают на фильтр 3 и после отжима передают на установку непрерывной очистки. В растворителе 6, куда ТЭН подают одновременно с ацетоном, происходит полное растворение ТЭНа. Раствор фильтруется и перетекает в кристаллизатор 7, где при разбавлении раствора водой происходит кристаллизация ТЭНа. Массу пропускают через дистилляторы 8 для удаления ацетона. По выходе из последнего дистиллятора горячую массу охлаждают и фильтруют. При получении флегматизированного ТЭНа в третий дистиллятор вводят расплавленный монтан-воск (воск из бурого угля). После промывки ТЭН передают в следующее здание для перекристаллизации и флегматизации.