硝酸硝解烏洛托品過程的熱安全性研究.pdf

1、黑索今是目前應(yīng)用量最大、最重要的單質(zhì)炸藥之一。作為高能炸藥，其威力大、猛度高、化學(xué)穩(wěn)定性較好，在制造導(dǎo)彈、傳爆藥和火箭推進(jìn)劑方面得到了廣泛的應(yīng)用。制備黑索今的方法有很多種，我國主要采用硝酸直接硝解烏洛托品工藝制備黑索今，硝酸直接硝解烏洛托品反應(yīng)體系復(fù)雜，伴有巨大的放熱量。因此直接法制備黑索今生產(chǎn)工藝熱失控危險(xiǎn)性高。本文采用冷卻失效情形法對(duì)熱失控危險(xiǎn)度進(jìn)行分級(jí)研究，評(píng)估反應(yīng)的危險(xiǎn)度等級(jí)，對(duì)化工生產(chǎn)具有重要意義。
　　本文首先利用反應(yīng)

2、量熱儀在線監(jiān)測(cè)整個(gè)反應(yīng)過程。研究結(jié)果表明，生產(chǎn)工藝條件下硝酸硝解烏洛托品反應(yīng)過程摩爾放熱量為335.4 kJ·mol-1，硝化階段放熱量大，成熟階段放熱量很少，反應(yīng)在硝化階段就已基本完成;適當(dāng)降低硝化溫度和提高成熟溫度可以提高產(chǎn)品得率;硝化溫度為0℃時(shí)，摩爾放熱量最低，為325.5 kJ·mol-1;加料時(shí)間越短，放熱速率越大;成熟溫度越高，絕熱溫升越大。綜合經(jīng)濟(jì)與安全因素考慮，硝化溫度為0℃，加料時(shí)間為20 min，成熟溫度為30℃為

3、最佳工藝。
　　利用差示掃描量熱-熱重分析(DSC-TG)對(duì)原料烏洛托品、產(chǎn)物黑索今，反應(yīng)過程硝解液進(jìn)行熱分解行為及熱分級(jí)動(dòng)力學(xué)研究。得出反應(yīng)原料和產(chǎn)物相對(duì)比較穩(wěn)定，熱分解溫度較高;硝解液中成份復(fù)雜，存在不安定副產(chǎn)物，體系熱穩(wěn)定性較差，硝解液DSC曲線上有3個(gè)明顯的吸熱峰和2個(gè)明顯的放熱峰。根據(jù)Flynn-Wall-Ozawa方程及Kissinger方程和不同升溫速率下的TG曲線計(jì)算，得到硝解液中2段熱失重的熱分解動(dòng)力學(xué)參數(shù)活化能

4、和指前因子。Flynn-Wall-Ozawa方程計(jì)算其活化能分別為54.08kJ·mol-1、205.38 kJ·mol-1; Kissinger方程計(jì)算其活化能分別為50.83 kJ·mol-1、193.19kJ·mol-1，指前因子分別為5.01×106s-1、2.87×1019 s-1。
　　利用絕熱加速度量熱儀對(duì)反應(yīng)過程的硝解液進(jìn)行反應(yīng)過程的熱行為研究。研究結(jié)果表明，硝解液有一段平緩的分解過程，該過程為硝酸和少量副產(chǎn)物的分