Спосіб обробки складу, який вміщує енергетичні сполучення(варіанти)
Номер патенту: 26910
Опубліковано: 29.12.1999
Автори: ВАГНЕР Патрік, СМІТ Рекс, ЧІН Джордж, УОНГ Майкл
Текст
1. Способ обработки состава, содержащего одно или более энергетических соединений, связанных полимерным связующим, включающий размещение указанного состава в электролитической ячейке, содержащей два электрода, и пропускание электрического тока между электродами через указанный состав, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что размещают указанный состав в контакте с первым электродом, энергезируют первый электрод как анод и пропускают ток между первым и вторым электродами до, по меньшей мере, частичного окисления связующего и энергетических соединений. 2. Способ по п. 1, отличающ и й с я тем, что указанный состав предварительно смешивают с жидкостью для образования суспензии. 3. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что указанный состав непрерывно смешивают с жидкостью для образования суспензии в процессе пропускания электрического тока между электродами. 4. Способ по пп. 2 или 3, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что указанная жидкость выбрана из группы, включаю щей воду, спирты с низким молекулярным весом и кетоны. 5. Способ по пп. 2 или 3, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что указанная жидкость - вода. 6. Способ по п. 5, отличающ и й с я тем, что в указанный состав далее добавляют водорастворимое неорганическое основание, кислоту или соль, способные увеличивать электропроводимость суспензии. 7. Способ по п. 1, отличающ и й с я тем, что между электродами пропускают постоянный ток. 8. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что между я^ектродами пропускают импульсы постоянного тока. 9. Способ по п. 1, отличающ и й с я тем, что между электродами пропускают переменный ток. 10. Способ обработки состава, содержащего одно или более энергетических соединений, связанных полимерным связующим, включающий размещение указанного состава в электролитической ячейке, содержащей два электрода, и пропускание электрического тока между электродами через указанный состав, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что размещают указанный состав в контакте с первым электродом, энергезируют его как анод, пропускают электрический ток между первым и вторым электродами до, по меньшей мере, частичного окисления указанного связующего, далее энергезируют первый электрод как катод и пропускают ток между первым и вторым электродами до восстановления, по меньшей мере, части указанных энергетических соединений. 11. Способ по п. 10, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве второго электрода используют электролитическую ячейку. О і—» о 26910 12. Способ по п. 10 или 11, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что указанный состав предварительно смешивают с жидкостью для образования суспензии. 13. Способ по п. 10 или 11, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что указанный состав непрерывно смешивают с жидкостью для образования суспензии в процессе пропускания электрического тока между электродами. 14. Способ по пп. 12 или 13, о т л ич а ю щ и й с я тем, что указанную жидкую среду выбирают из группы, включающей водную среду, спирты с низким молекулярным весом и кетоны. Изобретение относится к области электрохимических процессов и оборудования, в которых осуществляются электрохимические реакции. Соединения, содержащие энергетические соединения, такие как нитратоэфиры, нитрамины и/или другие соединения, несущие нитрогруппу, горючее топливо, оксиданты и их смеси используются для различных функций в широком диапазоне промышленных и других применений. Проблема использования таких составов лежит в применении их экологически приемлемым образом. Эти составы имеют потенциал к случайному или связанному инициированию мощной реакции, сопровождающейся расщеплением большого количества энергии. Инициирование может быть результатом внешних воздействий, таких как случайный удар или случайный электрический разряд, что с точки зрения экологии и безопасности требует снижения такого потенциала или его избежания. Установлено, что составы описанного типа могут быть эффективно десенсибилизированы, и, таким образом, стать намного меньше чувствительными к случайному инициированию при контролируемом способе электролиза. Состав размещается в контакте с двумя электродами, и электрический ток пропускается от одного к другому через состав. Один или более активных компонентов в составах подвергается электролитической конверсии в окислительной или восстановительной (или в обеих) реакциях при соответствующем электроде, таким образом снижая чувствительность состава к инициированию. Известен способ обработки жидких составов, содержащих примеси из груп пы, включающей нитраты сложных эфиров и нитросоединений, наиболее близкий к заявляемому решению, выбранный в качестве прототипа [1]. Способ включает размещение указанного состава, содержащего, по меньшей мере, одно энергетическое соединение, связанное полимерным связующим, в электролитической ячейке в контакте с парой электродов, пропускание электрического тока между указанными электродами через указанный состав для катодного восстановления присутствующего в примеси азота и, таким образом, снижения чувствительности состава к инициированию. Недостаток известного способа заключается в том, что его используют для десенсибилизации только жидких составов, а именно сточных вод. Для обработки твердых составов, содержащих взрывоопасные энергетические" соединения, известный способ не применялся, твердое топливо можно было обрабатывать только в растворенном специальными растворителями виде. В основу изобретения поставлена задача создать способ обработки составов, содержащих взрывоопасные примеси энергетических соединений, который позволил бы путем пропускания через состав электрического тока десенсибилизировать твердые взрывоопасные составляющие составов без их предварительного растворения. Поставленная задача решена тем, что в способе обработки состава, содержащего одно или более энергетических соединений, связанных полимерным связующим, включающей размещение указанного состава в электролитической ячейке, т5. Способ по пп. 12 или 13, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что указанная жидкая среда - водная. П р и о р и т е т 24.01.1991. П р и о р и т е т 21.01.1992. 5 10 15 20 25 30 35 40 по пп. 1-9 по пп. 10 - 15 26910 содержащей два электрода, и пропускание электрического тока между электродами через указанный состав, согласно изобретению, размещают указанный состав в контакте с первым электродом, энергезируют первый электрод как анод и пропускают ток между первым и вторым электродами до, по меньшей мере, частичного окисления связующего и энергетических соединений. Это окисление и полученное в результате разрушение связующего заставляют состав набухать, улучшая доступ ионов, продуцированных электрическим током к другим компонентам состава. Наиболее благоприятным является выполнение способа, когда указанный состав предварительно смешивают с жидкостью для образования суспензии. При этом, согласно изобретению, указанный состав желательно непрерывно смешивать с жидкостью для образования суспензии в процессе пропускания электрического тока между электродами. Жидкость будет улучшать перенос ионов через состав и будет растворять один или более компонентов состава для получения разбавленного электролита. Эффективность процесса будет увеличиваться по мере увеличения площади контакта между твердым телом и жидкостью, и в результате будут получены высокие степени мацерации. Можно смешивать указанное топливо с жидкостью в процессе пропускания электрического тока между электродами. При этом жидкость может быть выбрана из группы, включающей воду, спирты с низким молекулярным весом или кетоны. Способ может быть осуществим, если в качестве жидкости использовать одну только воду. В суспензию может быть добавлено также водорастворимое неорганическое основание,кислота или соль, способные увеличивать электропроводимость суспензии. Способ возможно осуществлять пропусканием между электродами постоянного тока, переменного тока или импульсного постоянного тока. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Поставленная задача может быть также решена, если в способе обработки 50 состава, содержащего одно или более энергетических соединений, связанных полимерным связующим, включающем размещение указанного состава в электролитической ячейке, содержащей два элект- 55 рода, и пропускание электрического тока между электродами через указанный состав, согласно изобретению, размещать указанный состав в контакте с первым электродом, энергезировать его как анод, пропускать электрический ток между первым и вторым электродами до, по меньшей мере, частичного окисления указанного связующего, далее энергезировать первый электрод как катод и пропускать ток между первым и вторым электродами до восстановления, по меньшей мере, части указанных энергетических соединений. Полярность первого электрода или сохраняется или меняется в зависимости от оставшихся разрушенных материалов и типа требуемой реакции разрушения. Для реакций восстановления рабочий электрод переключается на отрицательную полярность (катод), для окислительных реакций рабочий электрод удерживается на положительной полярности (анод). Когда энергетические нитро-, нитрамин- или нитратосоединения считаются разрушенными, например, отрицательная полярность применяется к рабочему электроду. В варианте выполнения изобретения в качестве второго электрода может быть использована электролитическая ячейка. Согласно изобретению, указанный состав предварительно смешивают с жидкостью для образования суспензии. Преимущественно в процессе десенсибилизации указанный состав непрерывно смешивают с жидкостью для образования суспензии в процессе пропускания электрического тока между электродами. При этом жидкая среда может быть выбрана из группы, содержащей водную среду, низкомолекулярные спирты и кетоны. В качестве жидкой среды может быть использована только одна вода. Преимущества изобретения включают устранение необходимости специальных растворителей. Изобретение позволяет разрушать два или более чувствительных компонентов одновременно, осуществлять разрушение при низкой плотности и низком напряжении тока и проводить разрушение с помощью простого легко конструируемого оборудования. Другие преимущества будут описаны далее. Настоящее изобретение применимо к широкому ряду составов вышеописанного типа, включая различные составы ракетных топ л ив и взрывчатых веществ. Примерами являются моноосновные топлива, двухосновные топлива, монолитные ракетные топлива, топлива с поперечной сшивкой, моноосновные и многоосновные взрывчатые вещества и пластичные взрывчатые вещества. Эти составы обычно включают взрывчатые компоненты, оксиданты, топлива, связующие вещества, последние содержат как энергетические, так 26910 и неэнергетические субстанции, включая топливо-обогащенные и/или окислителеобогащенные связующие, и другие присадки, такие как платификаторы, связующие вещества, расширители, катализаторы, стабилизаторы, смазки и другие типы модифицирующих веществ, наполнителей и функциональных веществ. Примерами особых энергетических соединений, включая окислители, являются аммонийный нитрат (AN), аммонийный перхлорат (АР), аммонийный пикрат, 2-4-диамино-1,3,5тринитробензол (DATB), диазонитрофенол (DDNP), диэтилнитрамин динитрат (ДИНА), этилен динитрамин (ЄДНА), этилен гликоль динитрат (EGDN), циклотетраметилен тетранитрамин (НМХ), азид свинца, стифнат свинца, маннитол гексанитрат (MN), гремучая ртуть, нитроцеллюлоза (NC), нитроглицерин (NG), гидрометан, пентаэритригол тетранитрат (PENT), пикриновая кислота, циклотриметилен тринитрамин (РДЬ), тринитрофенилметилнитрамин ("Тетрил"), 2,2,2-тринитроэтил 4,4,4-тринитробутират (TNETB), тетразен, тетранитрометан (TNM), 2,4,6-тринитротолуол (TNT) и 2-нитродифениламин (2NDPA). В эти составы могут быть включены алюминий и другие металлы или гибриды металлов. В топливе могут содержаться связующие и другие добавки, которые являются частью топлива, полисульфиды, полиуретаны, полибутадиены, триацетин, резорцинол и графит. Этот список не полон, но достаточно нагляден. Форма, в которой состав десенсибилизируется, согласно изобретению, может быть любой, электрический ток может проходить и через твердый состав. Многие составы, к которым изобретение приемлемо, находятся перед обработкой в твердой форме, и некоторые из них способны десенсибилизироваться в твердой форме в зависимости от самого состава и устройства для электрода. В большинстве случаев лучшие результаты достигаются, если вещество находится в виде суспензии. Жидкость для образования суспензии может быть любой, способной проводить ток ионно, предпочтительно полярная жидкость, способная растворять соли, кислоты или основания для образования ионнопроводящего электролита. Предпочтительно, чтобы жидкость частично растворяла один или более компонентов состава, т.е. тех, которые являются источником детонационного риска. Это поможет выщелачивать активный компонент и усилить его разрушение при действии электрического тока. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 8 Примерами полярных жидкостей являются вода или водная среда, спирты с низким молекулярным весом, такие как метанол, этанол, пропанол, изопропанол, бутанол, изобутанол, кетоны, такие как ацетон, метил этил кетон и метил изобутил кетон. Вода предпочтительнее из-за низкой стоимости, безопасности и легкости использования. Количество требуемой жидкости, используемой для приготовления суспензии - не критическое, подобрано на основании практических соображений, легкости использования, обработки и переноса. В большинстве случаев это количество должно составлять 30 - 90% по объему суспензии, предпочтительно 50 - 75%. Добавки, которые не являются частью состава, могут быть введены в суспензию для ускорения и усиления электролиза. Такими добавками могут служить материалы, увеличивающие электропроводимость суспензии, а также материалы, которые разрушают нитро-, нитрамин- и нитратосодержащие соединения, присутствующие в составе. Примерами таких добавок являются щелочные металлы, щелочноземельные металлы и гидроксид аммония или другие водорастворимые неорганические основания, водорастворимые кислоты vi соли, сульфиды, сульфаты, сульфиты и полисульфиды щелочных металлов, щелочноземельные металлы и аммиак. Примерами щелочных или щелочпоземельных металлов являются натрий, калий и кальций. Калий наиболее широко используется для разрушения нитросоединения. Добавки такого рода наиболее подходящие в растворе, растворимом в полярных растворителях, таких как метанол, этанол, ацетон или диметилсульфоксид. Другими оптимальными добавками являются катализаторы для реакций, имеющих место в процессе десенсибилизации. Металлические катализаторы в сочетании с водородом, например, катализируют восстановление энергетических соединений. Примером является иридий, который может быть использован в виде оксида иридия, предпочтительно как покрытие на электроде, на котором генерируется водород. Поскольку метод проведения электролиза настоящего изобретения не критический и может изменяться, предпочтительно, чтобы использовался ток низкой плотности длительный период времени. Термин "плотность тока" используется для обозначения количества тока на единицу площади поверхности, площадь поверх 26910 ности, используемая для определения плотности тока, является площадью поверхности электрода, которая предполагает высокое сопротивление проходящему току. Процесс проводится при таких условиях времени, температуре и плотности тока, что реакции, которые имеют место, происходят в несамораспространяющейся манере, т.е. они не подвергаются спонтанному ускорению, но приводятся в движение в основном электрическим током. Оптимальный или предпочтительный ток при любом применении этого изобретения будет зависеть от масштаба процесса, включая количество обрабатываемого материала, размер оборудования и период времени, необходимый для обработки. В большинстве случаев, однако, эффективные результаты получают с плотностью тока, не превышающей 0,30 А/ см 3 , предпочтительно не превышающей 0,20 А/см3. Токи ниже 0,01 А/см3 также применяются на практике в некоторых маломасштабных системах. Предпочтительный ряд для большинства систем - от 0,01 А/см3 до 0,20 А/см3, для частных случаев - от 0,01 А/см 3 до 0,03 А/см3. Во многих случаях предпочтительно уменьшить применяемый электродный потенциал (а, следовательно, и ток) по мере прохождения десенсибилизации. По мере уменьшения концентрации энергетического соединения применяемый потенциал может быть снижен в направлении минимального потенциала активации, потенциал- регулируется при интервалах к низшему потенциалу, который будет сохранять максимальный отрицательный наклон для кривой истощения. Температура - не критическая, только нужно учитывать, что температура сама по себе не создает опасную ситуацию и может служить причиной любого значительного количества испарения. Поскольку скорость десенсибилизации увеличивается с увеличением температуры, изобретение легко проводить при температуре окружающей среды или комнатной температуре, т.е. 20 - 25°С. Охлаждение системы во время процесса в основном не требуется, и температура будет часто подниматься, что обусловлено самим током. В большинстве случаев подъем незначителен и не требует контроля температуры. На практике температура сохраняется на повышенном уровне. Для водных систем предпочтительный температурный ряд около 140°F (60°C) даже ниже температуры кипения 212°F (100°С). Повышенная тем 10 пература повышает скорость реакции и снижает требования к энергии активации разрушения. Продолжительность времени десенси5 билизации может быть любой и зависит от желаемой степени десенсибилизации при используемом токе. В большинстве , случаев продолжительность больше чем двадцать минут, предпочтительно два ча10 са и может быть больше 4 часов. Электроды могут быть изготовлены из любого материала, однако на выбор материалов влияет ряд факторов. Например, предпочтительно, чтобы материалы имели 15 наименьшую восприимчивость к разрушению при прохождении электрического тока. В некоторых системах, предпочтительными материалами являются те, которые инертны к электрохимическим реакциям, 20 которые наблюдаются во время процесса. В других процессах предпочтительно использовать электроды, которые сами восстанавливаются или окисляются во время процесса. В других системах предпочти25 тельно использовать электроды, которые абсорбируют реагенты или продукты электрохимических реакций, происходящих в процессе. Примерами таких материалов являют 30 ся металлы, графит, оксиды металлов и проводящие полимеры. Металлы - медь, олово, алюминий, платина, титан и цинк. Оксиды металлов - двуокись свинца (РЬО2), двуокись марганца (МпО 2 ) и оксид трех35 валентного железа, содержащий двухвалентный никель (NIFeO4). Примерами проводящих полимеров являются полианилин, по л ацетилен и полипиррол. Каждый тип электрода будет иметь преимущества для 40 определенных типов обрабатываемых составов. Например, в системах, где электролиз приводит к выделению водорода, металлы с высокими сверхпотенциалами водорода (также называемые "высокие 45 сверхнапряжения водорода") могут быть использованы для снижения или устранения расщепления газообразного водорода. Для систем, где окисление электрода может наблюдаться на аноде, оксиды ме50 тал лов или благородных металлов будут предпочтительными для сохранения анода. Другие причины и мотивации при выборе индивидуальны. Конфигурация и расстояние между 55 электродами и конструкция ячейки электролиза не являются критичными. Ячейка может быть ячейкой с одной емкостью, разделена на две части. Эффективность ячейки зависит от площади поверхности электрода, поскольку электрохимические 11 26910 реакции имеют место на поверхностях электрода. Для использования большого количества материала электроды размещаются на расстоянии от 1 см до 100 см друг от друга, предпочтительно 3 - 30 см. Ячейка может быть сконструирована из любого инертного материала, способного выдержать рабочие условия. Непроводящие материалы, такие как пластик, наиболее предпочтительны, хотя может быть использован и целый ряд других материалов. Альтернативно, ячейка должна быть сконструирована из проводящего материала со стенками ячейки, служащими одним из электродов. Для системы, в которой будет обрабатываться состав в виде суспензии, предпочтительно включать механизм для перемешивания или смешивания суспензии с целью сохранения суспензии и представления компонентов состава электрическому току в эффективной и обычной манере. Преимущественно периодически удалять отложенные частицы с электродов для максимизации площади поверхности электрода для представления суспензии и оптимизации эффективности прохождения тока. Далее характерными признаками являются температурные детекторы и детекторы напряжения, которые могут быть размещены на электродах или вблизи их или в любых местах в ячейке, где пробируется рН. Электролиз может проводиться с использованием любого профиля электрического тока. Тип тока может варьироваться, хотя некоторые типы могут быть и предпочтительными для обработки некоторых соединений. Используют, в основном, переменный, постоянный или пульсирующий ток. Для переменного тока частота может изменяться и не быть критической. Для пульсирующих токов каждый импульс будет прямым током. Продолжительность импульса может изменяться. Для контроля переключения и длительности импульса полезен компьютер. Степень, с которой состав электролизируется, на практике не критична и может изменяться. В случаях, когда состав обрабатывается с определенными требованиями, необходимо, чтобы состав электролизировался таким образом, чтобы эти требования выполнялись. Необходимо производить полный электролиз этих компонентов, т.е. до такой степени, чтобы оставались только следовые количества. В большинстве случаев, например, достаточно преобразовать 30%, предпочтительно 70% и даже 90% нитрогрупп составов, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 12 например, до аминогрупп путем электролиза. Наоборот во многих случаях достаточно восстановить около 30% и предпочтительно 70% оксиданта, содержащегося в таких составах. Более детально изобретение проиллюстрировано на рисунках, где на фигурах чертежей представлены: на фиг. 1 представлен десенсибилизирующий процессор, который может быть использован в проведении процесса настоящего изобретения, вид сбоку; на фиг. 2 - блоксхема системы для управления, контроля и работы процессора, изображенного на фиг. 1; на фиг. 3 - внешний вид электролитической ячейки, которая может быть использована на практике и имеет различные конфигурации; на фиг. 4 - диаграмма, показывающая ячейку рис. З в сочетании с электрической и температурной контрольной системой; на фиг. 5 диаграмма, показывающая третий тип ячейки, в которой может работать настоящее изобретение; на фиг. 6 - график содержания нитроглицерина по отношению ко времени в составе топлива, подвергшегося десенсибилизации. Десенсибилизирующий процессор содержит электролитическую ячейку 1, представляющую собой сосуд 2 с открытым верхом, в который помещена суспензия 3. Сосуд 2 установлен на вращающемся столе 4. Стол должен быть сконструирован таким образом, чтобы снижать или увеличивать контакт с ним, или удалить его от контакта с другими компонентами структуры, входящими в сосуд через отверстие. Над вращающимся столом 4 и сосудом 2 устанавливают опору 5, сконструированную для расширения отверстия. В сосуде устанавливается мешалка б и электроды 7, 8, также устанавливаемые внутри сосуда 2 и погруженные в суспензию 3. Мешалка 6 жестко прикреплена к скобе 9 опоры и находится в стационарном состоянии по мере вращения стола 4. Устройство снабжено механизмом для очистки электродов от отложенных частиц. Электроды имеют форму стержня, а чистящий механизм состоит из пары клеток 10, 11 для очистки, каждая из которых окружает один из электродов с небольшим зазором. Эти клетки также жестко крепятся к первому ярусу 9 опоры, а электроды 7, 8 установлены с возможностью вертикального движения внутри клеток для очистки. Электроды идут от общей скобы, которая закрепляется подвижно со вторым ярусом 12 опоры. Электроды прохо 13 26910 дят через отверстия от общей скобы 9 над клетками 10, 11 скребка и простираются в пространство внутрь клеток скребка. Пригонка достаточно свободная, что позволяет двигаться электродам в клетках с небольшим зазором, чтобы эффективно удалять отложенные твердые частицы. Скоба 13, которая соединяет электроды, подвешивается от второго яруса опоры 12 подвижным стержнем 14, движение которого контролируется пневматическим цилиндром 15, которым может быть, например, цилиндр с приводом с двойным ходом поршня. Подвижный стержень 14 показан на фиг. 1 в вытянутом состоянии. При подаче соответствующего сигнала цилиндр с приводом оттягивает стержень 14, двигая электроды вниз внутрь стационарных скребковых клеток и удерживает стержень в таком положении до поступления следующего сигнала. Скребковые клетки расположены таким образом, что небольшого движения стержня достаточно для его очистки. На фиг. 2 представлена схема, осуществляющая управление и контроль работы десенсибилизирующего процессора. В электролитическую ячейку 1 с электродами 7, 8 и эмульсией погружен датчик 16, связанный с монитором 17 рН, сенсор напряжения 18 (или пара сенсоров, каждый примыкающий к одной из скребковых клеток 10, 11), связанный с монитором 19 напряжения для записи градиента напряжения между электродами, и температурный детектор 20 (или пара детекторов для каждой скребковой клетки), связанный с монитором 21 градиента температуры суспензии для записи указанного параметра. С ячейкой также связаны теплообменник 22, соединенный с системой 23 контроля температуры, в свою очередь связанную с монитором 21 градиента температуры для записи градиента температуры в суспензии, вращающийся привод 24, управляемый устройством 25 управления стола, и пневматический цилиндр 15, управляемый приводом 26. Ток подводят к электродам от источника 27 тока и регулируют посредством регуляторов тока 28 и контрольным переключающим устройством 29 полярности. В устройстве предусмотрена система 30 анализатора газа, необходимая для записи состава газа над суспензией. Каждое из этих устройств управляется контрольным устройством процесса и сигнальной системой 31, которая, в свою очередь, контролируется компьютером 32, 5 10 .15 20 25 30 35 40 45 50 55 14 снабженным дисплеем 33, панелью управления 34 и устройством 35 записи данных. Автоматическое устройство 36 обес- 4 печивает автоматизированную работу системы. Электролитическая ячейка 1 может иметь вид, представленный на фиг. 3. Ячейка может быть выполнена из прямоугольного резервуара 37 с открытой верхней поверхностью, предпочтительно выполненного из электропроводящего и химически инертного материала, например, стекла. Один электрод 38 в ячейке, плоский и прямоугольный, расположен горизонтально на дне резервуара, второй 39, тоже прямоугольный и плоский, с размерами, равными размерам первого электрода, расположен горизонтально внутри резервуара выше первого. Над нижним электродом 38 размещают суспензию мацеризованного (размоченного) топлива 40 или сходного ему состава, причем размещают таким образом, чтобы оставался зазор 41 между топливом и верхним электродом 39. Электроды соединены с источником тока посредством проводников 42, 43 таким образом, чтобы нижний электрод 38 выполнял роль катода, а верхний 39 - анода. Электрод может быть твердой пластиной или пластиной типа гриль, или в виде сот, но предпочтительно во всех случаях - плоским. Поскольку пузырьки воздуха обычно генерируются во время электролиза, предпочтительно, чтобы верхняя пластина была грилевого типа или сотового типа для выхода пузырьков газа. Альтернативно, верхняя пластина может быть сплошной твердой, но слегка наклонной. для ускорения выхода пузырьков га^а. Размер пластины - величина не критическая, хорошие результаты были получены с размерами пластин от 13 до 258 см 2 , хотя с успехом использовались и большего размера. Ячейка может быть помещена в кожух 44, контролирующий температуру. Циркуляция охладителя через кожух и контроль температуры охладителя достигается нагревательно-охладительным устройством 45, которое располагается на термопарном зонде 46 внутри ячейки. Зонд покрыт слоем непроводящего ток материала. Устройство снабжено насосом, механизмом контроля и управления нагревом и охлаждением. Проводники 42, 43 соединены с верхним и нижним электродами через переключатель полярности 47, который позволяет менять полярность электродов при необходимости. 15 26910 В зависимости от вида и природы топлива устройство, представленное на фиг. 3 и фиг. 4, будет работать различным образом. В обычном режиме мацеризированное топливо размещают на нижнем 5 электроде 38, оно имеет такую толщину, чтобы зазор 41 между верхней поверхностью слоя топлива и нижней поверхностью верхнего электрода 39 был по меньшей мере 1,27 см (0,5 дюймов). Для 10 обеспечения хороших результатов зазор должен составлять предпочтительно 2,54 см (1 дюйм). Другой вариант ячейки представлен на фиг. 5. Это устройство состоит из двух 15 полуячеек, полуячейки 48 и второй полуячейки 49. Рабочий электрод 50 входит в первую полуячейку 48, а контрольный электрод 51 - во вторую полуячейку 49. Две полуячейки соединены электролитным 20 мостиком 52. Электролиты и электролитный мостик имеют соответствующую конструкцию и изготовлены из соответствующего' материала. Электрические свинцовые полосы 53, 54 подают напряжение к 25 электродам от источника питания 55, и полярность этих полос изменяется переключателем полярности 56, как показано на фиг. 4. Мацеризированное топливо 57 размещено только на первой полуячейке 30 48. Вторая полуячейка 49 и участок первой заполняется водой или жидкостью, . . оставшейся от мацеризации топлива или другой проводящей среды. Как правило, процесс десенсибили- 35 зации начинают с включения переключателя 56 полярности таким образом, чтобы на электроде 50 был положительный потенциал, что заставляет первую полуячейку 48 работать как анод, при этом конт- 40 рольный электрод 51, соединенный с отрицательным полюсом источника питания 55, является катодом. Анодная реакция первой полуячейки заставляет оксидирующие вещества в мацеризированном топ- 45 ливе атаковать связующее вещество в топливе, заставляя его увеличиться. Набухание увеличивает доступ энергетических соединений, которые связаны со связующим материалом. При набухании поляр- 50 ность электродов меняется, в первой полуячейке идет катодная реакция, направленная на десенсибилизацию энергетических соединений. 55 С целью иллюстрации приведем несколько примеров. П р и м е р 1. Десенсибилизация состава топлива с помощью данного изобретения приведена в табл. 1. 16 Для проведения десенсибилизации состав топлива мацеризировался и смешивался с водой для образования суспензии, у которой конечное содержание воды составило 45 вес.%. Суспензию затем размещали в электролитическую ячейку емкостью 400 мл из непроводящего ток материала с двумя алюминиевыми электродами на расстоянии 4 см друг от друга и источником прямого тока. Количество загруженной в емкость суспензии. - 155 мл. Прямой ток применяли при плотности тока 0,02 А/см2. Продолжительность воздействия составляла четыре дня. В течение этого времени смесь перемешивали вручную три раза и добавляли, при необходимости, воду для сохранения начального уровня жидкости. В конце четырехдневного периода ток отключали, и суспензию удаляли с пластикового контейнера. Воду удаляли из суспензии декантированием и выпариванием для возвращения топливных веществ в твердую форму. Анализы и стандартные испытания чувствительности проводили для сравнения обработанного материала с исходным до превращения его в суспензию. Анализы состояли из определения уровней аммонийного перхлората, НМХ иNG и тестов на чувствительность, включенных в Naval Ordnance Laboratory Card Gap Test и Bureau of Mines Dropweight Impact Test. Каждый из тестов на чувствительность проводили согласно известным способам. Gard Gap Test проводили с использованием нулевых карт. Термин "позитивная" у Gard Gap Test означал детонирование в испытываемых условиях, а "отрицательная" - потерю детонирования. У Impact Test данная величина - это минимальная высота, с которой 2 кг веса падало на образец, заставляя его детонировать, увеличение в величине означало потерю чувствительности. Результаты сравнительных тестов до и после электролиза приведены в табл. 2. Данные табл. 2 ясно показывают, что согласно настоящему изобретению при электролизе осуществляется потеря чувствительности. П р и м е р 2 . Десенсибилизация топливного состава при использовании настоящего изобретения с применением катализатора и показом скорости освобождения нитроглицерина. j Топливный состав тот же, что и в примере 1, и как и в этом же примере состав мацеризируется и смешивается с водой до образования суспензии, имеющей 45 вес.%. Суспензия размещается в четыре 18 26910 17 Анализы и испытания на стандартную ячейки (фиг. 1): волюметрическая способчувствительность проводились для каждоность каждой ячейки 1 литр, и количество го обработанного и высушенного образца загруженной суспензии в каждую ячейку для сравнения обработанного материала 600 мл. Каждая ячейка содержит анод и с образцами материала, идентичного искатод, длиной 15,2 см (6 дюймов) и 1,3 ходному до его образования в суспензию. см (0,5 дюймов) в диаметре и пространство Анализы включали определение процента между ними - 5,1 см (2 дюйма). Катод веса NG и Bureau of Mines Dropweight выполнен в виде титанового электрода с Impact Test, как и в примере 1. покрытием из оксида иридия. Подается прямой ток в 173 А, и пе- 10 Результаты приведены в табл. 3, а на риод его подачи для каждой ячейки разфиг. 6 показано освобождение нитроглиный - 2, 4, 8 и 24 часа соответственно. церина в % от исходного количества. Во время этого периода ячейка и ее содержимое остается в спокойном состояДанные в табл. 3 ясно показывают нии, без перемешивания. Затем ток вык- 15 значительную потерю чувствительности лючается, и суспензии удаляются из ячеек и высушиваются досуха. согласно настоящему изобретению. Таблица 1 Весовой процент Компонент 10.8 Перхлорат аммония Циклотетраметилен тетранитрамин (НМХ) Нитроцеллюлоза (НЦ) Нитроглицерин (NG) Алюминий Триацетин (триацетат глицерина) 2-Нитродифениламин t Резорцинол 10.8 21.6 29 6 19.8 5.3 10 1.1 100.0 Т а б л и ц а Состав, вес. % До Перхлорат аммония НМХ NG Инициирующие свойства: Способность к детонированию (Gard Gap Test) Удар, см После 29 6 10.8 10 8 1.3 2.3 2.4 Полож. 16,6 Отриц. 44.3 Т а б л и ц а После До Время, ч Нитроглицерин Удар в см, вес.% 0 29.6 14.5 2 2 22.0 20.1 4 19.0 19.4 8 14.0 18.2 24 1.4 63.0 З 26910 15 /* 12 - 14 1 rL її -11 Ш О ФИГ.1 ФИГ 2 h 26910 42 ФИГ.5 a* 90 * a «0% \ 5 60% I 50* s I 40% 30% a. 20\ "^ 0% 5 Ю 1 5 Время в часах 25 ФИГ б Упорядник Техред М. Келемеш Коректор М.Самборська . Замовлення 539 Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101
ДивитисяДодаткова інформація
МПК / Мітки
Мітки: обробки, складу, сполучення(варіанти, вміщує, спосіб, енергетичні
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/12-26910-sposib-obrobki-skladu-yakijj-vmishhueh-energetichni-spoluchennyavarianti.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб обробки складу, який вміщує енергетичні сполучення(варіанти)</a>
Попередній патент: Спосіб одержання кристалічних цеолітних алюмосилікатів з мольним відношенням sio2/al2o3 не менше 20
Наступний патент: Спосіб одержання кетонів та їх солей
Випадковий патент: Гусеничний хід