Спосіб утилізації тетроксиду діазоту – окислювача ракетного палива з одержанням терморозширюваного нітрату графіту

СПОСІБ УТИЛІЗАЦІЇ ТЕТРОКСИДУ ДІАЗОТУ - ОКИСЛЮВАЧА РАКЕТНОГО ПАЛИВА, З ОДЕРЖАННЯМ ТЕРМОРОЗШИРЮВАНОГО НІТРАТУ ГРАФІТУ МПК6 С 01 В 21/36, С 06 В 47/04, С 01 В 31/04 Винахід відноситься до технології утилізації тетроксиду діазоту й його може бути використано для утилізації окислювачів ракетного палива на його основі. У зв'язку з ліквідацією ракетно-ядерної зброї виникла проблема утилізації тисяч тон окислювача ракетного палива - тетроксиду діазоту. який зливають з міжконтинентальних балістичних ракет, що знято з бойового чергування, а також тетроксиду діазоту, що зберігають у сховищах. Тетроксид діазоту є високочистою, рухливою, низько киплячою й високотоксичною рідиною рудого кольору з задушливим запахом й сильними окислювальними й корозійними властивостями. Тетроксид діазоту виробляли у великій кількості як окислювач ракетного палива й для інших цілей не використовували. Є відомим спосіб утилізації тетроксиду діазоту, що передбачає його залучення у процес одержання азотної кислоти [1]. В основу відомого способу [1] покладено обробку тетроксиду діазоту хімічними реагентами: водою у присутності газуватого кисню. У загальному вигляді процес передається схемою 2N2O4 + 2Н2О + О2 -> 4HNO3 (1). Але відомий спосіб [1] є економічно недоцільним, бо передбачає одержання з високочистого й дорогого тетроксиду діазоту дешевої азотної кислоти. Найбільш близьким до пропонованого способу по технічній суті й одержуваному результату є спосіб утилізації тетроксиду діазоту [2]. що вибрано нами у якості прототипу. На відміну від відомого способу [1] спосіб-прототип [2] включає обробку тетроксиду діазоту водою та газуватим киснем у присутності додаткового хімічного реагенту - графіту. Кінцевим продуктом цього процесу є терморозширюваний нітрат графіту - сполука інтеркалювання графіту акцепторного типу, що має властивість збільшувати свій об'єм при нагріванні у сотні разів. Цінатерморозширюваного нітрату графіту по крайній мірі у десять разів перевищує вартість вихідного тетроксиду діазоту 2 й у двадцять разів вище вартості азотної кислоти, що забезпечує високу економічність способу прототипу [2] у порівнянні з відомим способом [1]. Терморозширгований нітрат графіту має унікальну властивість багаторазово збільшувати свій об'єм при нагріванні з утворенням термічно розширеного графіту - сировини для виробництва гнучкого графіту та виробів з нього. Здатність терморозширюваного нітрату графіту до термічного розширення оцінюють по значенню коефіцієнта спучення К с, який розраховують з співвідношення Кс = V/m, де V - об'єм термічно розширеного графіту у 3 CM , m - маса вихідного терморозширюваного нітрату графіту в фамах. Спосіб-прототип [2] передбачає, що процес обробки фафіту еквімолярною сумішшю тетроксиду діазоту й води та газуватим киснем необхідно проводити під підвищеним тиском. Процес проводять в одну технологічну стадію. При цьому у результаті протікання реакції, що передається рівнянням (1), забезпечується утворення в реакційній масі азотної кислоти, взаємодія якої з графітом веде до одержання цільового продукту - терморозширюваного нітрату графіту (C24n+NO3~-mHNO3). Основні реакції, що протікають при цьому, передаються наступними рівняннями; N2O4 О 2NO2, (2) 4NO2 + О2 + 2Н2О > 4HNO3, (3) 2HNO3 О NO2+ + NO3 " + Н2О, (4) С24п+ + NO3' + mHNO3 -» C24n+NO3"mHNO3. (6) Згідно способу-прототипу [2] рідкі реагенти (N2O4 та Н2О) додають до реакційної маси у такій кількості, щоб вагове співвідношення між азотною кислотою, що утво рюється при реакції, та графітом не перевищувало 1. В таких умовах уся азотна кислота утримується на поверхні часток фафіту й рідка фаза у реакційній масі візуально не реєструється. Такий режим обробки фафіту виключає необхідність відділення окисленого фафіту від відпрацьованої азотної кислоти, тобто робить непотрібною стадію фільтрування , а також виключає утворення рідких відходів. Але відомий спосіб [2] поряд з очевидними перевагами має істотні недоліки. I _____ По-перше, рівномірне перемішування такої напівсухої реакційної маси у апараті, f що працює під підвищеним тиском, є важкою технічною проблемою й потребує / використання спеціального дорогого обладнання. По-друге, серйозною проблемою відомого способу [2] є розбіг оптимальних температурних умов проведення процесів синтезу азотної кислоти й утворення терморозширюваного нітрату графіту (реакції (1)-(3) та (4)-(6), відповідно). Процес утворення азотної кислоти з тетроксиду діазоту у результаті його взаємодії з водою та киснем під тиском є екзотермічним й супроводжується розігрівом реакційної маси до 100-150 С Примусове охолодження реакційної маси до температури нижче за 80 °С неприпустиме, бо викликає катастрофічне зниження швидкості реакції утворення азотної кислоти. З іншого боку відомо, що оптимальна температура утворення терморозширюваного нітрату фафіту дорівнює 20-30 °С. В умовах здійснення способупрототилу при підвищеній температурі рівновага процесу утворення терморозширюваного нітрату графіту зсувається в сторону вихідних реагентів, тобто фактично відбувається блокування реакції утворення терморозширюваного нітрату графіту. Додатковою проблемою є інгібірування процесу утворення терморозширюваного нітрату графіту оксидами азоту, що обов'язково є присутніми у реакційній масі, особливо на початку реакції. Окрім цього, при підвищеній температурі паралельно з процесом утворення графітових макрокатюнів (5) протікає конкуруючий з ним процес фазового окислення графіту до вуглекислого газу, що також заважає протіканню реакції утворення терморозширюваного нітрату графіту. Наші спроби масштабування процесу згідно способу-прототипу [2] з метою його використання для промислової утилізації тетроксиду діазоту показали, що цей спосіб має наступні істотні недоліки: реалізація процесу передбачає перемішування напівсухої реакційної маси під тиском при підвищеній температурі, що є значною технологічною проблемою й потребує складного та важкого в експлуатації обладнання; внаслідок особливостей хімічних процесів, що протікають у реакційній масі, технологія є нестабільною в керуванні, що в свою чергу обумовлює розбіг властивостей різних партій одержуваного продукту; збільшення питомої потужності реактору веде до зменшення здатності кінцевого продукту до спучення; спосіб має лише обмежене лабораторне значення й його не може бути використано у промислових умовах для утилізації існуючих запасів тетроксиду діазоту окислювача ракетного палива. В основу пропонованого винаходу покладено наступні задачі. 1. Розробка високотехнологічного та економічного способу утилізації тетроксиду діазоту, який передбачає використання серійного технологічного обладнання. 2. Розробка високотехнологічного та економічного способу одержання терморозширюваного нітрату графіту з контрольованими й стабільними властивостями. 3. Розробка способу одержання терморозширюваного нітрату графіту, який забезпечує зберігання здатності продукту до термічного розширення при масштабуванні процесу. 4. Розробка способу, придатного для утилізації тетроксиду діазоту у промислових масштабах. 5. Розробка способу одержання терморозширюваного нітрату графіту з коефіцієнтом спучення при нагріванні в діапазоні 600-700 С від 50 до 120 см3/г. Рішення поставлених задач у пропонованому винаході забезпечується за рахунок того, що на відміну від відомого способу-прототипу [2], що містить обробку тетроксиду діазоту водою під тиском газуватого кисню в присутності графіту в одній технологічній стадії, процес утилізації тетроксиду діазоту здійснюють у двох технологічних стадіях. На першій стадії одержують димучу азотну кислоту шляхом обробки тетроксиду діазоту еквімолярною кількістю води під тиском газуватого кисню. На другій стадії графіт оброблюють одержаною димучою азотною кислотою при атмосферному тиску й безперервному вилученні газуватих побічних продуктів з реакційної маси. Істотною відміною пропонованого способу від прототипу, що містить утилізацію тетроксиду діазоту шляхом сумісного синтезу димучоі азотної кислоти й терморозширюваного нітрату графіту в одній технологічній стадії, є те, що проведення процесу утилізації тетроксиду діазоту здійснюють у двох технологічних стадіях: на 5 першій стадії одержують димучу азотну кислоту, а на другій - терморозширюваний нітрат графіту. Другою істотною відміною пропонованого способу від прототипу є те, що графіт оброблюють димучою азотною кислотою, узятою у кількості від 20 до 70 вагових частин на 100 вагових частин вихідного графіту. Третьою істотною відміною пропонованого способу від прототипу є обробка графіту димучою азотною кислотою в умовах безперервного вилучення газуватих продуктів реакції з реакційної маси. Реалізація пропонованого винаходу дозволяє: підвищити технологічність й економічність процесу утилізації тетроксиду діазоту за рахунок використання стандартного технологічного обладнання, що застосовується у виробництві азотної кислоти й у процесах окислення різних хімічних речовин; зберегти високу технологічність й економічність стадії обробки графіту димучою азотною кислотою, що притаманна способу -прототипу, за рахунок використання димучої азотної кислоти у кількості 20-70 вагових частин на 100 вагових частин вихідного графіту; одержувати терморозширюваний нітрат графіту з гарантовано відтворюваним значенням коефіцієнту спучення; одержувати терморозширюваний нітрат графіту зі значенням коефіцієнту спучення у режимі теплового удару від 50 до 120 см /г при 600-700 С; масштабувати процес обробки графіту димучою азотною кислотою зі збереженням значення коефіцієнту термічного спучення кінцевого продукту; організувати у промислових масштабах високоекономічну утилізацію окислювача ракетного палива - тетроксиду діазоту. Пропонований спосіб одержання терморозширюваного нітрату графіту може бути використано в технологіях газифікації графіту й очистки синтетичних алмазів від графіту. Нагрівання терморозширюваного нітрату графіту, що одержано згідно пропонованому способу, веде до утворення терморозширеного графіту з питомою площею поверхні у діапазош від 20 до 40 м /г й насипною густиною в діапазоні від 6 до 20 г/дм3. Вказані характеристики одержуваного терморозширеного графіту 6 забезпечують можливість його використання для формування листів гнучкого графіту й виробів з нього без використання сполучних матеріалів Досягнуті при реалізації пропонованого винаходу технічні ефекти повністю вирішують задачі, що покладено у його основу, й можуть бути пояснені тим. що розділення процесу на дві технологічні стадії дозволяє здійснити синтез димучої азотної кислоти й подальшу обробку графіту одержаною кислотою в оптимальних для кожної стадії температурних умовах з використанням звичайного технологічного обладнання Обробку тетроксиду діазоту водою під тиском газуватого кисню здійснюють у стандартному реакторі синтезу азотної кислоти у відпрацьованому для цього, давно відомого у промисловості способу, режимі [1] Обробку графіту димучою азотною кислотою здійснюють у відкритому реакторі, який забезпечує рівномірне змішування компонентів реакційної маси й вилучення газуватих продуктів з зони реакції Від 20 до 70 г азотної кислоти на 100 г графіту досить для протікання процесу інтеркалювання азотної кислоти у матрицю графіту, а безперервне перемішування реакційної маси забезпечує ефективне розподілення компонентів й вилучення оксидів азоту з сорбованоі на поверхш часток графіту азотної кислоти Останнє досягається навіть при вилученні газової фази з реактору з використанням звичайної системи вентиляції При контакті графіту з димучою азотною кислотою відбувається утворення терморозширюваного нітрату графіту, частки котрого покриті шаром азотної кислоти, що містить розчинені у ній оксиди азоту, переважно діоксид азоту Накопичення дюксиду азоту призводить до гальмування реакції утворення терморозширюваного штрату графіту, тобто до зниження здатності кінцевого продукту до спучення В умовах інтенсивного перемішування реакційної маси й вентиляції реактору відбувається безперервний вихід оксидів азоту з рідкої фази, сорбованоі на поверхні часток терморозширюваного штрату графіту, й вилучення оксидів азоту з реактору Це забезпечує оптимальні умови для протікання реакції утворення терморозширгованого штрату графіту, й як наслідок, високі й відтворювані від синтезу до синтезу значення коефіцієнту спучення кінцевого продукту Експериментально доведено, що проведення обробки графіту димучою азотною кислотою у відкритому реакторі, що обладнано мішалкою, яка обертається зі швидкістю 7 100+10 хв"\ й з якого за допомогою системи вентиляції вилучають газову фазу, забезпечує одержання терморозширюваного нітрату графіту з відтворюваним значенням коефіцієнту спучення. Збільшення завантаження реактору з 25 г до 50 кг за цих умов також не призводить до погіршення якості продукту. Але просте зачинення реактору кришкою (навіть не герметично) призводить до одержання кінцевого продукту з неприпустимо низьким й до того ж невідтворюваним значенням коефіцієнту спучення . Експериментально встановлено, що витрати димучої азотної кислоти повинні становити від 20 до 70 вагових частин на 100 вагових частин вихідного графіту. Витрати димучої азотної кислоти нижче за 20 вагових частин на 100 вагових частин вихідного графіту (нижня межа) неприпустимі, бо це призводить до одержання кінцевого продукту з коефіцієнтом спучення менш ніж 50 см /г. що не забезпечує досягнення технічного ефекту. Використання димучої азотної кислоти у кількості, що перевищує 70 вагових частин на 100 вагових частин вихідного графіту (верхня межа), є недоцільним, бо викликає зниження коефіцієнту спучення кінцевого продукту проти досягнутого. Експериментально встановлено, що тривалість процесу обробки графіту димучою азотною кислотою згідно пропонованому способу має становити 5-30 хвилин в залежності від завантаження реактору. При проведенні процесу з 25 г графіту обробка триває 5 хвилин, а з 50 кг графіту - 30 хвилин при однаковому співвідношенні між графітом й димучою азотною кислотою. Про закінчення процесу утворення терморозширюваного нітрату графіту свідчить припинення виділення з реакційної маси діоксиду азоту. Додаткове перемішування реакційної маси після закінчення виділення діоксиду азоту терміном до 1 години до суттєвої зміни коефіцієнту спучення терморозширюваного нітрату графіту не веде. Встановлено, що максимальне значення коефіцієнту спучення терморозширюваного нітрату графіту, одержуваного згідно даного винаходу, при його нагріванні у режимі теплового удару досягається при 600 °С. При температурі нагрівання терморозширюваного нітрату графіту менш ніж 600 °С відбувається різке зниження коефіцієнту спучення, а підвищення температури нагрівання терморозширюваного нітрату графіту у режимі теплового удару аж до 900 °С викликає лиш незначне збільшення коефіцієнту спучення проти досягнутого. Гарантовано повне 8 й ефективне термічне розширення кінцевого продукту відбувається в температурному інтервалі 600-700 °С. Для реалізації пропонованого способу використовували тетроксид діазоту кваліфікації "осч", злитий з стратегічної ракети, що знято з бойового чергування, газуватий кисень технічний (Державний стандарт СРСР 5583-78), дистильовану воду й природний лускатий графіт марки ГТ-1 Завал'євського родовища (Україна) по Державному стандарту СРСР 4596-75. Для порівнювальних експериментів використовували красну димучу азотну кислоту, яку готували по лабораторній методиці [3] шляхом відгону з суміші, що містить один об'єм концентрованої азотної кислоти ("хч", 70 %мас, Державний стандарт СРСР 4461-77) й двох об'ємів концентрованої сірчаної кислоти ("хч", 95,8 %мас, Державний стандарт СРСР 4204-77). Експериментально доведено, що обробка графіту димучою азотною кислотою, одержаною шляхом обробки тетроксиду діазоту водою й газуватим киснем під тиском, й димучою азотною кислотою, одержаною по методиці [3], веде до терморозширюваних нітратів графіту з однаковим значенням коефіцієнту спучення. Для реалізації способу-прототипу [2] й першої стадії пропонованого способу використовували автоклав з нержавіючої сталі місткістю 500 см3, обладнаний мішалкою й системою для вводу газів. Для реалізації другої стадії пропонованого способу використовували три реактора, що дозволили здійснити масштабування процесу при завантаженні графіту від 25 г до 50 кг. Перший реактор уявляє собою стакан з термостійкого скла місткістю 300 см , обладнаний вертикальною Т - подібною мішалкою з нержавіючої сталі, що закріплена на валу універсального лабораторного змішувача MPW 309. Цей реактор дозволив здійснити обробку графіту димучою азотною кислотою згідно пропонованому способу при кількості графіту від 25 до 100 г. Другий реактор уявляє собою горизонтальний змішувач з нержавіючої сталі місткістю 20 см , обладнаний п'ятилопатевою мішалкою, що обертається зі швидкістю 100±10 хв" . Реактор дозволив здійснити обробку графіту димучою азотною кислотою згідно пропонованому способу при завантаженні графіту від 1 до 6 кг. Перші два реактора встановлювали у витяжній шафі й обробку графіту димучою азотною кислотою у них здійснювали при працюючій системі вентиляції. Третій реактор 9 відрізняється від другого тільки по місткості, яка становить 200 дм , що дозволяє змінювати завантаження реактору від 10 до 50 кг. Про здатність терморозширюваного нітрату графіту до термічного розширення у / судили по коефіцієнту термічного спучення Кс. Значення Кс у см3/г визначали в режимі ударного нагріву зразка терморозширюваного нітрату графіту з використанням наступної' методики. У розігріту до необхідної температури муфельну піч встановлювали металеву кювету, в яку вносили зважений зразок терморозширюваного графіту масою m (0.2-0,3 г) й тримали його в печі до повного спучення протягом 60 с Кювету з одержаним терморозширеним графітом виймали з печі й терморозширений графіт кількісно переносили у вимірювальний циліндр й вимірювали зайнятий їм об'єм V. Значення коефіцієнту спучення для кожного зразка розраховували як середнє арифметичне з трьох паралельних вимірювань з використанням співвідношення Кс = V/m. Середня помилка вимірювань ±5%. Насипну густину терморозширеного графіту (рн, г/дм3) визначали шляхом зважування відомого об'єму неущіленого зразка спученого нітрату графіту, Питому площу поверхні зразків терморозширеного графіту (Sn^M /г) визначали з використанням методу низькотемпературної" сорбції' аргону, кількість якого вимірювали методом газової хроматографії [4]. Здійснення пропонованого способу утилізації тетроксиду діазоту з одержанням терморозширюваного нітрату графіту ілюстровано наступними прикладами. Приклад 1 (порівняльний по прототипу [2]) В автоклав завантажують 50 г порошку природного лускатого графіту марки ГТ1, 18,3 г рідкого тетроксиду діазоту й 3,6 г води. Автоклав герметизують, сполучують через газовий редуктор з кисневим балоном, встановлюють значення тиску 10 атм й на 60 хвилин вмикають перемішування, Потім перемішування зупиняють, знижують тиск до атмосферного, відчиняють автоклав й вилучають одержаний терморозширюванкй нітрат графіту. Коефіцієнт спучення продукту при 600 °С дорівнює 100см3/г. 10 П р ик л ал и 2-4 (порівняльні, по прототип у [2]) Графіт оброблю ють як наведено у прик ладі 1. Одерж ують терморозши рювані нітрати графіту, значення коефіцієнтів спучення кот рих при 600 С наведено у табл, 1. П р ик л ад и 5-8 (порівняльні, по прототипу [2]) Графіт оброблю ють як у прикла ді 1, але зміню ють кількості графіту, рідкого тетроксиду діазоту та води , що завантажують в автоклав , Значення коефіцієнтів спучення одержани х терморозширювани х нітратів графіту при 6 00 °С наведено у табл. 1. Таблиця 1 Прик лади, що ілюструють невідтворюваність властивостей терморозши рюван ого нітрату графіту одерж уваног о по способу-прототилу [2] (прикла ди 1-4), а тако ж неможл ивість масштабування процесу одержання терморозширюваног о нітрату графіту по вказаному способу (прикла ди 1, 5-8) Кількість реагентів, г Кс60 0, см3/г № Витрати димучої HNO 3 , вагові частини на 100 вагових частин прик- Графіт N2 O4 Н2 О вихідного графітуа ладу 1 50 18,3 50 100 2 50 18,3 3,6 50 60 3 50 18,3 3,6 50 90 4 50 18,3 3,6 50 70 5 75 27,5 5,4 50 80 6 100 36,6 7,2 50 70 7 150 54,9 50 50 8 200 73,2 14,4 50 30 а Дані розраховано по кількості тетроксиду діазоту й води по рівнянню (1) 1 П ри кл ад 9 В автокла в завантаж ують 10 0 г рідког о тетроксиду діазоту й 19,6 г води. Після цього автокла в герметизують, сполучують через газовий редукт ор з кисневим балоном, встановлю ють значення тиску 10 атм й на 60 хвили н вмикають перемішування . Потім перемішування зупиня ють, зниж ують тиск до атмосферног о, відчиняють авток лав й вилучають 137 г красної димучої азотної кислоти з густиною 1,518 г/см . У скляний реакт ор місткістю 30 0 см 3 , обладнаний вертикально ю Т - подібною мішалко ю з нержавіючої сталі, що закріплена на валу універсального лабораторног о змішувача M P W 309, завантажу ють 25 г природног о лускатого графіту марки ГТ-1, вмика ють перемішування й додають 12,5 г одержан ої з тетроксиду діазоту димучої п азотної кислоти (витрати кислоти становлять 50 вагових частин на 100 вагових частин графіту). Обробку графіту азотною кислотою ведуть при працюючій системі витяжної вентиляції, шо забезпечує вилучення газуватих продуктів з реакційної маси. Виділення діоксиду азоту з реактора закінчується через 5 хвилин опісля введення азотної кислоти. Через 10 хвилин опісля введення азотної кислоти перемішування зупиняють й вилучають терморозширюваний нітрат графіту. Коефіцієнт спучення одержаного продукту при 600 °С становить 105 см3/г. Значення параметру Кс60 продукту й характеристики одержаного з нього при 600 С терморозширеного графіту наведено в табл. 2. Приклади 10-20 Одержують димучу азотну кислоту як наведено у прикладі 9 й далі використовують її для обробки природного лускатого графіту марки ГТ-1. Обробку графіту азотною кислотою здійснюють як наведено у прикладі 9, але змінюють при цьому кількість графіту й димучої азотної кислоти. Значення коефіцієнту спучення Кс одержаних продуктів й характеристики одержаних з нього при 600 °С терморозширених графітів наведено в табл. 2. Приклад 21 В горизонтальний реактор місткістю 20 дм3 завантажують 1 кг графіту, вмикають перемішування й додають 0,5 кг димучої азотної кислоти, отриманої з тетроксиду діазоту, як наведено у прикладі 9. Обробку графіту азотною кислотою ведуть при працюючій системі витяжної вентиляції, що забезпечує вилучення газуватих продуктів з реакційної маси. Реакційну масу перемішують протягом 15 хвилин. Далі перемішування зупиняють та отримують терморозширюваний нітрат графіту. Значення коефіцієнту спучення продукту при 600 °С наведено в табл. 3. Приклад 22 У горизонтальному реакторі місткістю 20 дм оброблюють 1 кг графіту димучою азотною кислотою як наведено у прикладі 21, але при цьому реактор одразу після введення в нього азотної кислоти зачиняють кришкою. Значення коефіцієнту спучення tir600\ f "і (Кс ) одержаного продукту наведено в таол. 3. 12 Таблиця 2 Приклади, що показують можливість масштабування пропонованого способу одержання терморозширюваного нітрату графіту (приклади 9-12) й обгрунтування пропонованого діапазону витрати димучої азотної кислоти3 Кількість реагентів № Характеристики Kc600, см3/г приктерморозширеного фафіту8 STIH T , М /Г Графіт, г HNO3,r [HNO3]6 рн, г/дм3 ладу 9 25 12,5 50 105 5,7 38,0 1 10 50 25,0 50 105 5,7 38,0 11 75 37,5 50 105 5,7 38,0 12 100 50,0 50 105 5,7 38,0 13 50 10 20 45,0 3,2 h 14 50 9,0 42 20,0 15,0 ~T8 15 ' 50 50 17,2 20,0 _ 20l_ 16 Ї5Д) ~~3 0 9,5 22,0 Г~~85 17 50 ' 20,0 40 100 7,6 32,0 18 50 31,5 63 112 6,0 40,0 д 19 50 35,0 70 iJ20_ 5,6 40,0 1 50 20 40,0 90 6,8 27,0 а 3 6 Синтез у скляному реакторі місткістю 300 см . Витрати у вагових Б частинах на 100 вагових частин графіту. Терморозширений графіт одержано нагріванням відповідного зразка терморозширюваного нітрату графіту при 600 С. г Нижня межа, то заявлено. д Верхня межа, що заявлено. Приклади 23-24 Графіт оброблюють димучою азотною кислотою, як наведено у прикладі 21, але при цьому змінюють кількість завантаженого в реактор фафіту й азотної кислоти. Значення коефіцієнту спучення (Кс600) одержаних продуктів наведено у табл, 3. Приклади 25-28 Графіт оброблюють димучою азотною кислотою, як наведено у прикладах 23-24, але використовують для цього відчинений реактор місткістю 200 дм3. Значення коефіцієнту спучення одержаних продуктів наведено в табл. 4. У табл. 5 наведено дані, що ілюструють залежність коефіцієнту спучення терморозширюваного нітрату графіту, одержаного по пропонованому способу, від температури його термічної обробки в режимі теплового удару. 13 Таблиця З Приклади, які показують можливість масштабування пропонованого способу одержання терморозширюваного нітрату графіту та обгрунтування необхідності вилучення газуватих продуктів з зони реакції при реалізації способуа № Витрати Кс600, см7г Стан реактору прикладу Кількість графіту, кг 21 105 50 Відчинено 50 10 22 23 Зачинено 50 105 Відчинено 105 Відчинено 50 Синтез у горизонтальному реакторі місткістю 20 дм . Витрати азотної кислоти наведено у вагових частинах на 100 вагових частин графіту. ________________________________________________________ 24 Таблиця 4 Приклади, що показують можливість масштабування пропонованого способу одержання терморозширюваного нітрату графіту3. л г 600 Ъ, Кількість графіту, кг Витрати HNO36 № Кс , см /г прикладу 50 25 10 105 26 20 50 105 27 30 50 105 28 50 50 105 а Синтез у відчиненому горизонтальному реакторі місткістю 200 дм3. 6 Витрати азотної кислоти наведено у вагових частинах на 100 вагових частин графіту. Наведені у прикладах й у таблицях дані показують , що для досягнення технічного ефекту пропонованого винаходу необхідно: здійснювати процес утилізації по запропонованій схемі, що містить дві окремі технологічні стадії - стадію обробки тетроксиду діазоту водою й газуватим киснем під тиском та стадію обробки графіту димучою азотною кислотою, яку одержано на першій стадії; здійснювати стадію обробки графіту димучою азотною кислотою в умовах, що забезпечують вилучення газуватих продуктів з зони реакції; на стадії обробки графіту використовувати димучу азотну кислоту у кількості від 20 до 70 вагових частин на 100 вагових частин вихідного графіту. 14 Таблиця 5 Дані, що ілюструють залежність коефіцієнту спучення Кс терморозширюваного нітрату графіту, одержаного по пропонованому способу, від температури його термічної обробки в режимі теплового удару тг ЬОО іі Температура термічної обробки. С Кс , см /г 300 19 400 23 500 39 550 75 600 105 700 106 800 107 900 108 Синтез терморозширюваного нітрату графіту проведено у скляному реакторі місткістю 300 см , кількість графіту 25 г, витрати димучої азотної кислоти - 50 вагових частин на 100 вагових частин графіту. Використано димучу азотну кислоту, одержану по способу, що наведено у прикладі 9. Пропонований спосіб характеризується високою економічністю й технологічністю бо: передбачає здійснення стадії обробки графіту димучою азотною кислотою при відсутності в реакційній масі візуально реєстрованої рідкої фази; передбачає використання стандартного технологічного обладнання; легко масштабується й забезпечує при цьому одержання кінцевого продукту високої якості з відтворюваними характеристиками. Запропонований спосіб може бути реалізовано у промислових масштабах й він може забезпечити кваліфіковану та економічно доцільну утилізацію тетроксиду діазоту - окислювача ракетного палива. Оксиди азоту, що утворюються при обробці графіту димучою азотною кислотою й при спученні терморозширюваного нітрату графіту, можуть бути використані для виробництва азотної кислоти або знешкоджені стандартними способами. 15 Джерела інформації 1. Атрощенко В.И., Каргин СИ. Технология азотной кислоты.- М.: Химия, 1970.- 494 с. 2. Пат. 20816 А Україна, Спосіб утилізації тетроксид)' діазоту - окислювача ракетного палива. 1997 (прототип). 3. Карякин Ю.В., Ангелов И.И. Чистые химические вещества.- М: Химия, 1974.- 408 с. 4. Кельцов Н.В. Основы адсорбционной техники.- М.: Химия, 1984.- 592 с.