專利名稱：正丁基-2-硝酸乙基硝基胺的連續快速后處理方法
技術領域：
本發明涉及正丁基-2-硝酸乙基硝基胺(BuNENA)的連續快速的后處理方法上，利用了物料性質，采用了圓筒式離心萃取器，并實現多級連續提取。
背景技術：
二戰期間，在發現RDX和HMX，嚴重缺乏硝化甘油(NG)的情況下，1942年加拿大多倫多大學的Wright和Chute首先發現了硝氧乙基硝胺族(NENAs)化合物。1981年Eglin 空軍基地的Silver發表報告著重說明BuNENA的合成、特征，并將BuNENA與RDX和NC配制的低易損性彈藥(LOVA)發射藥的很多有利特性歸結于BuNENA。Fong曾將一種含BuNENA的發射藥在20mm和30mm航空炮中作彈道試驗，結果表明這類發射藥具有高能、低火焰溫度的性能，無需增加發射藥中RDX或HMX的含量。固體硝胺化合物RDX和HMX，具有良好的熱化學特性，其發射藥能達到較高的火藥力和較低的火焰溫度，因此國內外競相發展硝胺化合物的發射藥。但在使用的壓力范圍內， 幾乎各種含直鏈和環狀結構的固體硝胺化合物的發射藥都存在壓力指數較高和壓力指數轉折的問題。向發射藥中加入含能增塑劑就能很好地解決上述問題。所謂含能增塑劑，是用來改善含能材料的低溫機械性能，提高材料的能量。BuNENA兼有硝胺和硝酸酯的雙重結構，具有良好的熱化學特性，既解決了上述硝胺發射藥的技術難題，又能保留硝胺發射藥的良好熱化學特性。理論計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，而實際使用的BuNENA對其純度要求較高。為解決這個問題，通常的處理方法是通過水洗，堿洗和有機溶劑萃取。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溶液轉入裝有冰水的燒杯中，攪拌，靜置，分層，再取下層有機相用5%的碳酸鈉溶液堿洗，最后通過無水硫酸
；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，取下層有機相用5%的碳酸鈉溶液堿洗，再真空干燥20h ；沈瓊華等BuNENA增塑劑的合成與性能研究.204所內部資料，1990中是將反應得到BuNENA轉入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操作時間長；工作量大；每次用燒杯或分液漏斗萃取時都需要靜置一段時間才能達到平衡，分相時間長；并且很難滿足連續提取的工業化要求。
發明內容
本發明的目的在于提供一種連續快速的BuNENA后處理方法，它能有效地實現 BuNENA的連續快速提取。實現本發明目的的技術解決方案為首先，結合正丁基-2-硝酸乙基硝基胺的物性參數與冰水實驗及圓筒式離心萃取器的水力學特性確定轉鼓的最佳轉速，然后，分別進行圓筒式離心萃取器的單臺常溫水洗與單臺常溫堿洗實驗確定出水洗與堿洗的最佳條件， 最后通過對正丁基-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數， 最終達到連續化后萃取的目的。本發明與現有技術相比，其顯著優點采用了圓筒式離心萃取器代替燒杯或分液漏斗對正丁基-2-硝酸乙基硝基胺進行后處理，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很強的離心作用強制分相，這樣大大地減少了分相的時間，提高了工作的效率，根據圓筒式離心萃取器本身的結構特點， 可實現多級串聯操作，因此可以滿足連續化的工業生產。
圖1是本發明的采用圓筒式離心萃取器水洗次數一有機相氫離子濃度圖。圖2是本發明的采用圓筒式離心萃取器堿洗次數一有機相氫離子濃度圖。圖3是本發明的采用分液漏斗水洗次數——有機相氫離子濃度圖。圖4是本發明的采用分液漏斗堿洗次數——有機相氫離子濃度圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。本發明正丁基-2-硝酸乙基硝基胺的連續快速后處理方法，其中使用水洗、堿洗來實現正丁基-2-硝酸乙基硝基胺的提取，提取溫度為(T25°C，首先，結合正丁基-2-硝酸乙基硝基胺的物性參數與冰水實驗及圓筒式離心萃取器的水力學特性確定轉鼓的最佳轉速，然后，分別進行圓筒式離心萃取器的單臺常溫水洗與單臺常溫堿洗實驗確定出水洗與堿洗的最佳條件，最后通過對正丁基-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數，最終達到連續化后處理的目的。本發明正丁基-2-硝酸乙基硝基胺的連續快速后處理方法，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。多級連續處理為多級錯流提取。本發明正丁基-2-硝酸乙基硝基胺的連續快速后處理方法，采用的圓筒式離心萃取器的材質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。
具體技術細節如下。1、圓筒式離心萃取器
圓筒式離心萃取器是一種進行兩相萃取分離的設備。此機中的轉鼓由電機帶動進行高速運轉，使得轉鼓內部的混合液在離心力作用下進行強制分相，即使只有幾秒鐘的停留時間，也能迅速分開，因而停留時間很短，且用于分相的離心力比重力大數百倍，甚至數千倍， 因而此機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，并且此機開停車較容易，可用于經常啟動的場合。所以，圓筒式離心萃取器具有容積效率高、處理能力大、兩相停留時間短、適應性強、容易控制等特點，在現今的化工、醫療、 食品等行業的生產中越來越受到重視和應用。本發明所采用的圓筒式離心萃取器要符合如下技術指標
1)最大處理能力< 廣10L/h
2)轉速0-15000r/min
3)處理物料粘度<0. 5Pa · S
4)處理物料兩相固體數含量<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)材質為抗腐蝕性不銹鋼 2、BuNENA的物性參數
權利要求
1.一種正丁基-2-硝酸乙基硝基胺的連續快速后處理方法，其中使用水洗、堿洗來實現正丁基-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，結合正丁基-2-硝酸乙基硝基胺的物性參數與冰水實驗及圓筒式離心萃取器的水力學特性確定轉鼓的最佳轉速，然后，分別進行圓筒式離心萃取器的單臺常溫水洗與單臺常溫堿洗實驗確定出水洗與堿洗的最佳條件，最后通過對正丁基-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數，最終達到連續化后處理的目的。
2.根據權利要求1所述的正丁基-2-硝酸乙基硝基胺的連續快速后處理方法，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.根據權利要求1所述的正丁基-2-硝酸乙基硝基胺的連續快速后處理方法，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.根據權利要求1所述的正丁基-2-硝酸乙基硝基胺的連續快速后處理方法，其特征在于多級連續處理為多級錯流提取。
5.根據權利要求1所述的正丁基-2-硝酸乙基硝基胺的連續快速后處理方法，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.根據權利要求1所述的正丁基-2-硝酸乙基硝基胺的連續快速后處理方法，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
本發明公開了一種正丁基-2-硝酸乙基硝基胺的連續快速后處理方法，其中采用圓筒式離心萃取器對正丁基-2-硝酸乙基硝基胺的水洗、堿洗來實現對正丁基-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；本發明處理范圍大，可實現多級錯流連續提取。
文檔編號C07C241/00GK102464593SQ201010540280
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月11日 優先權日2010年11月11日
發明者卞成明, 占志強, 呂春緒, 李斌棟, 金宏 申請人:南京理工大學