專(zhuān)利名稱(chēng)：正丁基-2-硝酸乙基硝基胺的連續(xù)快速后處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及正丁基-2-硝酸乙基硝基胺(BuNENA)的連續(xù)快速的后處理方法上，利用了物料性質(zhì)，采用了圓筒式離心萃取器，并實(shí)現(xiàn)多級(jí)連續(xù)提取。
背景技術(shù)：
二戰(zhàn)期間，在發(fā)現(xiàn)RDX和HMX，嚴(yán)重缺乏硝化甘油(NG)的情況下，1942年加拿大多倫多大學(xué)的Wright和Chute首先發(fā)現(xiàn)了硝氧乙基硝胺族(NENAs)化合物。1981年Eglin 空軍基地的Silver發(fā)表報(bào)告著重說(shuō)明BuNENA的合成、特征，并將BuNENA與RDX和NC配制的低易損性彈藥(LOVA)發(fā)射藥的很多有利特性歸結(jié)于BuNENA。Fong曾將一種含BuNENA的發(fā)射藥在20mm和30mm航空炮中作彈道試驗(yàn)，結(jié)果表明這類(lèi)發(fā)射藥具有高能、低火焰溫度的性能，無(wú)需增加發(fā)射藥中RDX或HMX的含量。固體硝胺化合物RDX和HMX，具有良好的熱化學(xué)特性，其發(fā)射藥能達(dá)到較高的火藥力和較低的火焰溫度，因此國(guó)內(nèi)外競(jìng)相發(fā)展硝胺化合物的發(fā)射藥。但在使用的壓力范圍內(nèi)， 幾乎各種含直鏈和環(huán)狀結(jié)構(gòu)的固體硝胺化合物的發(fā)射藥都存在壓力指數(shù)較高和壓力指數(shù)轉(zhuǎn)折的問(wèn)題。向發(fā)射藥中加入含能增塑劑就能很好地解決上述問(wèn)題。所謂含能增塑劑，是用來(lái)改善含能材料的低溫機(jī)械性能，提高材料的能量。BuNENA兼有硝胺和硝酸酯的雙重結(jié)構(gòu)，具有良好的熱化學(xué)特性，既解決了上述硝胺發(fā)射藥的技術(shù)難題，又能保留硝胺發(fā)射藥的良好熱化學(xué)特性。理論計(jì)算表明在配方中加入BuNENA，可以提高火炸藥的能量、安全性，改善易損性。BuNENA是通過(guò)正丁基乙醇胺(BuEA)在硝酸、醋酐體系下合成的，最終得到的是 BuNENA的硝酸醋酐溶液，而實(shí)際使用的BuNENA對(duì)其純度要求較高。為解決這個(gè)問(wèn)題，通常的處理方法是通過(guò)水洗，堿洗和有機(jī)溶劑萃取。Kala P. C. Rao, et al. Studies on η-Butyl Nitroxyethylnitramine (n-BuNENA)Synthesis, Characterization and PropelIant Evaluation. Propellants, Explosives, Pyrotechnics, 2004, 29 (2) : 93 98中采用的是先將待處理的BuNENA溶液轉(zhuǎn)入裝有冰水的燒杯中，攪拌，靜置，分層，再取下層有機(jī)相用5%的碳酸鈉溶液堿洗，最后通過(guò)無(wú)水硫酸
；Shen Q. H. , et al. Synthetic Study of the BuNENA[C]. 27th International Annual Conference of ICT, 1996中采用的是先將反應(yīng)得到的BuNENA冷卻至27°C，在用冰水水洗，攪拌，靜置，分層，取下層有機(jī)相用5%的碳酸鈉溶液堿洗，再真空干燥20h ；沈瓊?cè)A等BuNENA增塑劑的合成與性能研究.204所內(nèi)部資料，1990中是將反應(yīng)得到BuNENA轉(zhuǎn)入1000ml燒杯中攪拌，用二氯甲烷萃取兩次，下層用分液漏斗依次進(jìn)行2次水洗、1次堿洗、 2次蒸餾水洗，再減壓蒸餾。上述方法具有以下缺點(diǎn)操作時(shí)間長(zhǎng)；工作量大；每次用燒杯或分液漏斗萃取時(shí)都需要靜置一段時(shí)間才能達(dá)到平衡，分相時(shí)間長(zhǎng)；并且很難滿足連續(xù)提取的工業(yè)化要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種連續(xù)快速的BuNENA后處理方法，它能有效地實(shí)現(xiàn) BuNENA的連續(xù)快速提取。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為首先，結(jié)合正丁基-2-硝酸乙基硝基胺的物性參數(shù)與冰水實(shí)驗(yàn)及圓筒式離心萃取器的水力學(xué)特性確定轉(zhuǎn)鼓的最佳轉(zhuǎn)速，然后，分別進(jìn)行圓筒式離心萃取器的單臺(tái)常溫水洗與單臺(tái)常溫堿洗實(shí)驗(yàn)確定出水洗與堿洗的最佳條件， 最后通過(guò)對(duì)正丁基-2-硝酸乙基硝基胺體系的水洗、堿洗效果，確定出水洗和堿洗的級(jí)數(shù)， 最終達(dá)到連續(xù)化后萃取的目的。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)采用了圓筒式離心萃取器代替燒杯或分液漏斗對(duì)正丁基-2-硝酸乙基硝基胺進(jìn)行后處理，具有比使用分液漏斗更好的后處理效果。 由于圓筒式離心萃取器的工作原理是使密度不同的兩相通過(guò)很強(qiáng)的離心作用強(qiáng)制分相，這樣大大地減少了分相的時(shí)間，提高了工作的效率，根據(jù)圓筒式離心萃取器本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)， 可實(shí)現(xiàn)多級(jí)串聯(lián)操作，因此可以滿足連續(xù)化的工業(yè)生產(chǎn)。


圖1是本發(fā)明的采用圓筒式離心萃取器水洗次數(shù)一有機(jī)相氫離子濃度圖。圖2是本發(fā)明的采用圓筒式離心萃取器堿洗次數(shù)一有機(jī)相氫離子濃度圖。圖3是本發(fā)明的采用分液漏斗水洗次數(shù)——有機(jī)相氫離子濃度圖。圖4是本發(fā)明的采用分液漏斗堿洗次數(shù)——有機(jī)相氫離子濃度圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。本發(fā)明正丁基-2-硝酸乙基硝基胺的連續(xù)快速后處理方法，其中使用水洗、堿洗來(lái)實(shí)現(xiàn)正丁基-2-硝酸乙基硝基胺的提取，提取溫度為(T25°C，首先，結(jié)合正丁基-2-硝酸乙基硝基胺的物性參數(shù)與冰水實(shí)驗(yàn)及圓筒式離心萃取器的水力學(xué)特性確定轉(zhuǎn)鼓的最佳轉(zhuǎn)速，然后，分別進(jìn)行圓筒式離心萃取器的單臺(tái)常溫水洗與單臺(tái)常溫堿洗實(shí)驗(yàn)確定出水洗與堿洗的最佳條件，最后通過(guò)對(duì)正丁基-2-硝酸乙基硝基胺體系的水洗、堿洗效果，確定出水洗和堿洗的級(jí)數(shù)，最終達(dá)到連續(xù)化后處理的目的。本發(fā)明正丁基-2-硝酸乙基硝基胺的連續(xù)快速后處理方法，待提取的正丁基-2-硝酸乙基硝基胺體系是正丁基-2-硝酸乙基硝基胺的硝酸醋酐溶液。使用的水為蒸餾水，堿為(Γ5%的碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀溶液。多級(jí)連續(xù)處理為多級(jí)錯(cuò)流提取。本發(fā)明正丁基-2-硝酸乙基硝基胺的連續(xù)快速后處理方法，采用的圓筒式離心萃取器的材質(zhì)能夠耐濃硝酸的腐蝕性，且能夠處理兩相比重差為0. 04^2的液體體系。采用的圓筒式離心萃取器的處理范圍為轉(zhuǎn)速為200(Tl5000r/min，冰水洗相比(o/a)為1 壙4:1， 總流量為(Γ200 mL/min ；常溫水洗，堿洗相比(o/a)為1 廣1 4，總流量為(Γ200 mL。但在轉(zhuǎn)速為3500 r/min，冰水洗相比為1. 25:1，總流量為135mL/min ；常溫水洗，堿洗相比(o/ a)為1:2，總流量為90 mL/min，處理效果最好。
具體技術(shù)細(xì)節(jié)如下。1、圓筒式離心萃取器
圓筒式離心萃取器是一種進(jìn)行兩相萃取分離的設(shè)備。此機(jī)中的轉(zhuǎn)鼓由電機(jī)帶動(dòng)進(jìn)行高速運(yùn)轉(zhuǎn)，使得轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部的混合液在離心力作用下進(jìn)行強(qiáng)制分相，即使只有幾秒鐘的停留時(shí)間，也能迅速分開(kāi)，因而停留時(shí)間很短，且用于分相的離心力比重力大數(shù)百倍，甚至數(shù)千倍， 因而此機(jī)能夠處理兩相密度差小至0. 01g/cm3的體系，這樣小的密度差在混合澄清槽和脈沖篩板均是無(wú)法操作的；另外，圓筒式離心萃取器還可以處理兩相易于乳化的液體并能使之分相，并且此機(jī)開(kāi)停車(chē)較容易，可用于經(jīng)常啟動(dòng)的場(chǎng)合。所以，圓筒式離心萃取器具有容積效率高、處理能力大、兩相停留時(shí)間短、適應(yīng)性強(qiáng)、容易控制等特點(diǎn)，在現(xiàn)今的化工、醫(yī)療、 食品等行業(yè)的生產(chǎn)中越來(lái)越受到重視和應(yīng)用。本發(fā)明所采用的圓筒式離心萃取器要符合如下技術(shù)指標(biāo)
1)最大處理能力< 廣10L/h
2)轉(zhuǎn)速0-15000r/min
3)處理物料粘度<0. 5Pa · S
4)處理物料兩相固體數(shù)含量<1%。
5)處理物料兩相流比范圍20/廣1/20
6)處理物料兩相比重差為0.04^2
7)材質(zhì)為抗腐蝕性不銹鋼 2、BuNENA的物性參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種正丁基-2-硝酸乙基硝基胺的連續(xù)快速后處理方法，其中使用水洗、堿洗來(lái)實(shí)現(xiàn)正丁基-2-硝酸乙基硝基胺的提取，提取溫度為(T25°C，其特征在于首先，結(jié)合正丁基-2-硝酸乙基硝基胺的物性參數(shù)與冰水實(shí)驗(yàn)及圓筒式離心萃取器的水力學(xué)特性確定轉(zhuǎn)鼓的最佳轉(zhuǎn)速，然后，分別進(jìn)行圓筒式離心萃取器的單臺(tái)常溫水洗與單臺(tái)常溫堿洗實(shí)驗(yàn)確定出水洗與堿洗的最佳條件，最后通過(guò)對(duì)正丁基-2-硝酸乙基硝基胺體系的水洗、堿洗效果，確定出水洗和堿洗的級(jí)數(shù)，最終達(dá)到連續(xù)化后處理的目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正丁基-2-硝酸乙基硝基胺的連續(xù)快速后處理方法，其特征在于待提取的正丁基-2-硝酸乙基硝基胺體系是正丁基-2-硝酸乙基硝基胺的硝酸醋酐溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正丁基-2-硝酸乙基硝基胺的連續(xù)快速后處理方法，其特征在于使用的水為蒸餾水，堿為(Γ5%的碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正丁基-2-硝酸乙基硝基胺的連續(xù)快速后處理方法，其特征在于多級(jí)連續(xù)處理為多級(jí)錯(cuò)流提取。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正丁基-2-硝酸乙基硝基胺的連續(xù)快速后處理方法，其特征在于采用的圓筒式離心萃取器的材質(zhì)能夠耐濃硝酸的腐蝕性，且能夠處理兩相比重差為 0. 04 2的液體體系。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正丁基-2-硝酸乙基硝基胺的連續(xù)快速后處理方法，其特征在于采用的圓筒式離心萃取器的處理范圍為轉(zhuǎn)速為200(Tl5000r/min，冰水洗相比(o/ a)為 1:4、1，總流量為(Γ200 mL/min。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種正丁基-2-硝酸乙基硝基胺的連續(xù)快速后處理方法，其中采用圓筒式離心萃取器對(duì)正丁基-2-硝酸乙基硝基胺的水洗、堿洗來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)正丁基-2-硝酸乙基硝基胺提取，提取溫度為0~25℃；圓筒式離心萃取器材質(zhì)能夠耐濃硝酸的腐蝕性，且能夠處理兩相比重差為0.04~2的液體體系；采用的水為蒸餾水，堿可以是0~5%的碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀溶液；本發(fā)明處理范圍大，可實(shí)現(xiàn)多級(jí)錯(cuò)流連續(xù)提取。
文檔編號(hào)C07C241/00GK102464593SQ201010540280
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月11日
發(fā)明者卞成明, 占志強(qiáng), 呂春緒, 李斌棟, 金宏 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)