RU2237644C1 - Method of recovering octagon from active binder-based mixed solid rocket fuels - Google Patents
Method of recovering octagon from active binder-based mixed solid rocket fuels Download PDFInfo
- Publication number
- RU2237644C1 RU2237644C1 RU2003112984/02A RU2003112984A RU2237644C1 RU 2237644 C1 RU2237644 C1 RU 2237644C1 RU 2003112984/02 A RU2003112984/02 A RU 2003112984/02A RU 2003112984 A RU2003112984 A RU 2003112984A RU 2237644 C1 RU2237644 C1 RU 2237644C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- octogen
- polymer matrix
- suspension
- aqueous solution
- hmx
- Prior art date
Links
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области утилизации вооружения и военной техники и, более конкретно, к утилизации компонентов энергетических конденсированных систем - зарядов смесевых твердых ракетных топлив (СТРТ), и может быть использовано при утилизации СТРТ, содержащих в качестве активного пластификатора нитроглицерин (НГ). С целью повышения энергетических характеристик были отработаны рецептуры СТРТ, основными компонентами которых являются перхлорат аммония, взрывчатое вещество (ВВ) октоген, горючее - алюминий, полимерное органическое связующее и активный пластификатор НГ. После выработки эксплуатационного ресурса такие СТРТ подлежат уничтожению. Однако они содержат ценные компоненты, которые не претерпевают изменений со временем и могут быть использованы повторно. К таким компонентам относится, прежде всего, октоген. Экологически чистое и безопасное извлечение СТРТ из корпусов РДТТ выполняют, как правило, гидроструйными способами. В результате получают суспендированную в воде или водном растворе окислителя мелкофрагментированную топливную массу, которая подлежит уничтожению с предпочтительной предварительной регенерацией октогена как ценного продукта.The invention relates to the field of disposal of weapons and military equipment and, more specifically, to the disposal of components of energy condensed systems - charges of mixed solid rocket fuels (STRT), and can be used for disposal of STRT containing nitroglycerin (NG) as an active plasticizer. In order to increase the energy characteristics, STRT formulations were developed, the main components of which are ammonium perchlorate, explosive (BB) HMX, fuel - aluminum, a polymeric organic binder and active NG plasticizer. After the development of the operational resource, such STRT are subject to destruction. However, they contain valuable components that do not change over time and can be reused. These components include, first of all, HMX. The environmentally friendly and safe extraction of STRT from solid propellant rocket motors is performed, as a rule, by hydro-jet methods. As a result, a finely fragmented fuel mass suspended in water or an aqueous solution of an oxidizing agent is obtained, which is to be destroyed with the preferred preliminary regeneration of HMX as a valuable product.
Утилизация с извлечением компонентов СТРТ осуществляется способами экстракции целевых компонентов из топливной массы с применением органических растворителей [1]. Недостатком этих способов является низкая производительность и связанные с ней большие капиталовложения и высокая стоимость эксплуатации, применение в цикле больших объемов растворителей и экологическая опасность из-за вероятности выброса или разлива токсичных растворителей, а также необходимость периодической регенерации (очистки) больших объемов растворителей.Utilization with the extraction of components of STRT is carried out by methods of extraction of the target components from the fuel mass using organic solvents [1]. The disadvantage of these methods is the low productivity and the large investment and high cost of operation associated with it, the use of large volumes of solvents in the cycle and the environmental hazard due to the likelihood of the release or spill of toxic solvents, as well as the need for periodic regeneration (cleaning) of large volumes of solvents.
Известен способ регенерации октогена из энергетических материалов путем экстракции азотной кислотой всех компонентов, кроме октогена, с последующей нейтрализацией эфлюента и выделением октогена в исходном виде из смеси продуктов экстракции [2]. Однако этот способ не пригоден для выделения октогена из СТРТ, содержащих НГ, так как процесс регенерации октогена является опасным, поскольку чувствительность НГ к внешним воздействиям много выше чувствительности октогена.A known method of regeneration of HMX from energetic materials by extraction with nitric acid of all components except HMX, followed by neutralization of the effluent and the isolation of HMX in the initial form from a mixture of extraction products [2]. However, this method is not suitable for the isolation of octogen from STRT containing NG, since the process of octogen regeneration is dangerous, since the sensitivity of NG to external influences is much higher than the sensitivity of octogen.
Наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип способом извлечения октогена из зарядов СТРТ является способ [3], в соответствии с которым проводят гидроструйное разрушение заряда, выполненного из указанного топлива, получают из заряда фрагменты, выдерживают их в веществе струи, гидрокавитационным разрушением получают суспензию из водного раствора окислителя и частиц полимерной матрицы, наполненной дисперсным октогеном, далее полученную суспензию измельчают и калибруют до получения частиц размером не более удвоенного среднего размера частицы октогена, твердую фазу суспензии отделяют и отмывают от водного раствора окислителя, затем твердую фазу разделяют в сепараторе на фракции с плотностями ρ~1,2, 1,2<ρ<1,8, ρ≥1,8 г/см3, при этом первую фракцию подвергают утилизации как полимерные отходы, а третью фракцию выгружают как целевой продукт регенерации.The closest in technical essence and adopted as a prototype method for extracting octogen from STRT charges is the method [3], in accordance with which hydrostatic destruction of a charge made from the specified fuel is carried out, fragments are obtained from the charge, they are held in the jet substance, and suspension is obtained by hydrocavitation destruction from an aqueous solution of an oxidizing agent and particles of a polymer matrix filled with dispersed HMX, then the resulting suspension is crushed and calibrated to obtain particles no larger than double the average particle size of HMX, the solid phase of the suspension is separated and washed from the aqueous solution of the oxidizing agent, then the solid phase is separated in the separator into fractions with densities ρ ~ 1.2, 1.2 <ρ <1.8, ρ≥1.8 g / cm 3 , while the first fraction is recycled as polymer waste, and the third fraction is discharged as the target regeneration product.
Недостатком принятого за прототип способа является его повышенная опасность при регенерации СТРТ, содержащих активный пластификатор. НГ растворим почти во всех органических жидкостях и достаточно растворим в воде (0,18 г/100 г воды при Т=20°С), что может вызывать его накопление в водной фазе суспензии. Вследствие высокой плотности (~1,6 г/см3) возможно оседание НГ на дно емкости с коагуляцией мелких капель в более крупные образования, которые очень чувствительны к различным внешним воздействиям. При отсутствии кислот НГ стабилен, однако очень чувствителен к механическим воздействиям. НГ разлагается при температурах выше 60°С с образованием оксидов азота, которые катализируют его дальнейшее разложение.The disadvantage of the prototype method is its increased danger during the regeneration of STRT containing an active plasticizer. NG is soluble in almost all organic liquids and is quite soluble in water (0.18 g / 100 g of water at T = 20 ° C), which can cause its accumulation in the aqueous phase of the suspension. Due to the high density (~ 1.6 g / cm 3 ), NG can settle to the bottom of the container with coagulation of small drops into larger formations, which are very sensitive to various external influences. In the absence of acids, NG is stable, but very sensitive to mechanical stress. NG decomposes at temperatures above 60 ° C with the formation of nitrogen oxides, which catalyze its further decomposition.
Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является безопасная регенерация октогена из состава СТРТ, содержащего активный пластификатор связующего НГ, только с частичным использованием экстракции органическим растворителем.The technical problem solved by the present invention is the safe regeneration of HMX from the composition of STRT containing an active plasticizer of a binder NG, with only partial use of extraction with an organic solvent.
Решение поставленной технической задачи достигается в способе регенерации октогена из заряда смесевого твердого ракетного топлива на основе нитроглицерина, включающем гидроструйное разрушение заряда с получением суспензии водного раствора окислителя и частиц полимерной матрицы, наполненной дисперсным октогеном и пластифицированной нитроглицерином, удаление из этой суспензии водного раствора окислителя до получения концентрата полимерной матричной массы, суспендирование и нейтрализацию полученного концентрата полимерной матричной массы в щелочном водном растворе при концентрации гидроксида натрия 0,75 М - 2 М и температуре 15-20°С, отделение от полученной суспензии концентрата полимерной матричной массы выпавшего октогена, измельчение и калибрование твердой фазы суспензии до получения частиц с размером не более удвоенного среднего размера частицы октогена, отделение и отмывание твердой фазы, разделение в сепараторе твердой фазы на фракции с плотностями ρ~1,2, 1,2<ρ<1,8, ρ~1,8 или более г/см3, утилизацию фракции с плотностью ρ~1,2 г/см3 как полимерных отходов, экстрагирование октогена из фракции с плотностью 1,2<ρ<1,8 г/см3 органическим растворителем, объединение выпавшего октогена, октогена фракции с плотностью ρ~1,8 или более г/см3 и экстрагированного октогена для получения регенерированного октогена, выгрузка регенерированного октогена.The solution of the technical problem is achieved in the method of octogen recovery from the charge of mixed solid rocket fuel based on nitroglycerin, including hydro-jet destruction of the charge to obtain a suspension of an aqueous solution of an oxidizing agent and particles of a polymer matrix filled with dispersed octogen and plasticized with nitroglycerin, removing an aqueous solution of an oxidizing agent from this suspension to obtain polymer matrix concentrate suspension, suspension and neutralization of the obtained polymer matrix concentrate mass in an alkaline aqueous solution at a concentration of sodium hydroxide of 0.75 M - 2 M and a temperature of 15-20 ° C, separation of the precipitated HMX from the resulting suspension of the concentrate of the polymer matrix mass, grinding and calibration of the solid phase of the suspension to obtain particles with a size of no more than double the average particle size of HMX, separation and washing of the solid phase, separation in the separator of the solid phase into fractions with densities ρ ~ 1.2, 1.2 <ρ <1.8, ρ ~ 1.8 or more g / cm 3 , utilization of the fraction with a density ρ ~ 1.2 g / cm 3 as a polymer waste, extracted HMX from a fraction with a density of 1.2 <ρ <1.8 g / cm 3 by an organic solvent, combining precipitated HMX, HMX with a density of ρ ~ 1.8 or more g / cm 3 and extracted HMX to produce regenerated HMX, unloading regenerated octogen.
Концентрат полимерной матричной массы можно нейтрализовать в щелочном водном растворе путем барботирования газообразной смеси аммиака и водорода с добавлением катализатора гидрогенолиза. Отработавший щелочной водный раствор можно направлять на регенерацию щелочного компонента. Концентрат полимерной матричной массы можно суспендировать и нейтрализовать в щелочном водном растворе при перемешивании и содержании твердой фазы 5-10 об.%. Измельчение и калибрование твердой фазы можно проводить способом гидроизмельчения. Перед суспендированием и нейтрализацией концентрата полимерной матричной массы можно добавлять порошок алюминия или цинка.The polymer matrix concentrate can be neutralized in an alkaline aqueous solution by sparging a gaseous mixture of ammonia and hydrogen with the addition of a hydrogenolysis catalyst. The spent alkaline aqueous solution can be sent to the regeneration of the alkaline component. The concentrate of the polymer matrix mass can be suspended and neutralized in an alkaline aqueous solution with stirring and a solids content of 5-10 vol.%. The grinding and calibration of the solid phase can be carried out by the method of hydraulic grinding. Before suspending and neutralizing the polymer matrix concentrate, aluminum or zinc powder may be added.
При гидрокавитационном извлечении СТРТ из корпуса ракетного двигателя твердого топлива (РДТТ) размер получаемых фрагментов составляет 2-10 мм. Известно также, что при извлечении этим способом СТРТ с НГ выход активного пластификатора в воду составляет около 2% от общего содержания его в СТРТ. Так что накопления НГ в емкости не происходит при правильном хранении суспензии в условиях перемешивания и ограничении сроков хранения.When hydrocavitation extraction of STRT from the body of a rocket engine of solid fuel (solid propellant rocket engine) the size of the resulting fragments is 2-10 mm It is also known that when this method is used to extract STRT with NG, the yield of active plasticizer in water is about 2% of its total content in STRT. So, the accumulation of NG in the tank does not occur if the suspension is properly stored under mixing conditions and the storage time is limited.
Фрагменты СТРТ с водорастворимым окислителем (перхлоратом аммония) или без него могут быть безопасно обработаны растворами щелочей для гидролиза как НГ, так и октогена. При этом из-за большой разницы в скоростях реакций щелочного гидролиза сначала происходит разрушение НГ, а затем октогена. Наиболее существенной эта разница является при пониженных температурах (на несколько порядков величины), что показывает таблица.STRT fragments with or without water-soluble oxidizing agent (ammonium perchlorate) can be safely treated with alkali solutions for hydrolysis of both NG and HMX. Moreover, due to the large difference in the rates of alkaline hydrolysis reactions, NG first breaks down, and then HMX. This difference is most significant at low temperatures (by several orders of magnitude), as the table shows.
Осуществление реакции щелочного гидролиза при пониженной температуре (10-20°С) позволяет нейтрализовать НГ без практически заметного влияния на октоген.The implementation of the reaction of alkaline hydrolysis at low temperatures (10-20 ° C) allows you to neutralize NG without a practically noticeable effect on the octogen.
Сравнительный анализ существенных признаков прототипа и предлагаемого способа показывает, что отличительными признаками заявляемого изобретения являются те, в соответствии с которыми:A comparative analysis of the essential features of the prototype and the proposed method shows that the distinguishing features of the claimed invention are those in accordance with which:
- перед измельчением удаляют водный раствор окислителя из суспензии с частицами полимерной матрицы, наполненной октогеном и пластифицированной нитроглицерином, до получения концентрата полимерной матричной массы;- before grinding, the aqueous solution of the oxidizing agent is removed from the suspension with particles of a polymer matrix filled with octogen and plasticized with nitroglycerin to obtain a concentrate of a polymer matrix mass;
- суспендируют и нейтрализуют в щелочном водном растворе полимерную матричную массу, наполненную октогеном и пластифицированную нитроглицерином, при концентрации гидроксида натрия 0,75 М - 2 М и температуре 15-20°С,- polymer matrix mass filled with octogen and plasticized with nitroglycerin is suspended and neutralized in an alkaline aqueous solution at a concentration of sodium hydroxide of 0.75 M - 2 M and a temperature of 15-20 ° C,
- отделяют от суспензии полимерной матричной массы выпавший октоген,- precipitated octogen is separated from the suspension of the polymer matrix mass,
- измельчают и калибруют суспендированные в щелочном растворе частицы нейтрализованной полимерной матрицы до получения частиц с размером не более удвоенного среднего размера частицы октогена,- particles of a neutralized polymer matrix suspended in an alkaline solution are ground and calibrated to obtain particles with a size of no more than twice the average HMX particle size,
- отделяют и отмывают твердую фазу суспензии от водного щелочного раствора,- separate and wash the solid phase of the suspension from the aqueous alkaline solution,
- экстрагируют органическим растворителем октоген из фракции с плотностями 1,2<ρ<1,8 г/см3,- extracted with an organic solvent HMX from the fraction with densities of 1.2 <ρ <1.8 g / cm 3 ,
- объединяют октоген, выпавший из матрицы при нейтрализации, октоген фракции с плотностью ρ≥1,8 г/см3 или более и экстрагированный октоген и выгружают как целевой продукт.- combine the octogen precipitated from the matrix upon neutralization, the octogen of the fraction with a density of ρ≥1.8 g / cm 3 or more and the extracted octogen and unload as the target product.
Сущность настоящего изобретения более понятна из рассмотрения чертежа, который представляет блок-схему установки регенерации октогена из СТРТ с активным пластификатором связующего нитроглицерином, и следующего описания примера выполнения способа.The essence of the present invention is more clear from the consideration of the drawing, which is a block diagram of an installation for the regeneration of HMX from STRT with an active plasticizer binder nitroglycerin, and the following description of an example of the method.
Как показано на чертеже, установка для реализации способа содержит накопитель 1 суспензии СТРТ, поступающей с установки вымывания с РДТТ гидроструйным способом. Накопитель 1 соединен с сепаратором 2, например, гидроциклонного типа для отделения раствора окислителя от полимерной матричной массы, наполненной октогеном и пластифицированной НГ. Водный раствор ПХА из сепаратора направляется на выделение ПХА. Полученная влажная масса далее попадает в вакуумную сушилку 3 и затем в буферный накопитель 4, обеспечивающий работу последующих аппаратов, независимо от поступления исходной суспензии. Буферный накопитель 4 транспортером соединен с реактором 5, снабженным термостатирующей системой 6, мешалкой и ловушкой 7 для октогена. Выпавший из полимерной матричной массы октоген отделяют от жидкости в сепараторе 8, например, гидроциклонного типа, а жидкость с помощью насоса рециркуляции 9 возвращают в реактор. Отделенный октоген поступает в гидроочиститель 10. Выход реактора 5 соединен с гидроизмельчителем 11, имеющим насос высокого давления 12. Выход гидроизмельчителя 11 через промывочную колонну 13 и нагнетательный насос 14 сообщен с батареей классификаторов 15а, 15б и 15в. Выходы твердых фракций классификаторов 15а, 15б, 15в соединены с коллектором 16 октогена, с блоком экстракционного выделения октогена 17 и с линией сбора полимерных отходов 18 соответственно. Выход жидкости из батареи классификаторов 15а-15в соединен с линией отвода жидкости в блок 19 регенерации щелочи, очистки воды, уничтожения продуктов гидролиза нитросоединений (НГ и частично октогена). Выходами из блока 19 являются линия подвода рециклированной воды в водяную емкость 20, линия отвода рециклированного гидроксида натрия в бак щелочного раствора 21 и линия сброса избыточной очищенной воды.As shown in the drawing, the installation for implementing the method comprises a storage device 1 of the suspension of STRT coming from the washing unit with the solid-propellant rocket engine by the hydro-jet method. The drive 1 is connected to a separator 2, for example, of a hydrocyclone type for separating an oxidizing solution from a polymer matrix mass filled with octogen and plasticized NG. An aqueous solution of PHA from the separator is sent to the allocation of PHA. The resulting wet mass then goes into a vacuum dryer 3 and then into a buffer storage 4, which ensures the operation of subsequent apparatuses, regardless of the receipt of the initial suspension. The buffer accumulator 4 is connected by a conveyor to a reactor 5 equipped with a thermostatic system 6, an agitator and an octogen trap 7. The octogen deposited from the polymer matrix mass is separated from the liquid in a separator 8, for example, of a hydrocyclone type, and the liquid is returned to the reactor using a recirculation pump 9. The separated octogen enters the hydrotreater 10. The outlet of the reactor 5 is connected to the hydrogrinder 11 having a high pressure pump 12. The output of the hydrothermal 11 through the wash column 13 and the pressure pump 14 is connected to the battery of classifiers 15a, 15b and 15c. The outputs of the solid fractions of the classifiers 15a, 15b, 15c are connected to the HMX collector 16, to the HMX extraction extraction unit 17 and to the polymer waste collection line 18, respectively. The liquid exit from the battery of classifiers 15a-15c is connected to the line for draining the liquid into the alkali recovery unit 19, water purification, and destruction of the products of the hydrolysis of nitro compounds (NG and partially HMX). The outputs from block 19 are a line for supplying recycled water to a water tank 20, a line for removing recycled sodium hydroxide to an alkaline solution tank 21, and a line for discharging excess purified water.
При работе установки в соответствии с предложением водную суспензию фрагментов СТРТ из накопителя 1 направляют в сепаратор 2, не содержащий движущихся деталей, например гидроциклонный сепаратор для получения на выходе сгущенной полимерной матричной массы с соотношением твердое:жидкое на уровне 1:1 для обеспечения достаточной текучести и низких механических напряжений внутри массы и на границе с поверхностью гидроциклона. С этой же целью на внутренних поверхностях гидроциклона организуют пристеночный слой жидкости для снижения трения. Отделенный в сепараторе 2 водный раствор перхлората аммония (ПХА) направляют на получение кристаллического ПХА по обычным технологиям или на получение других продуктов. Сгущенную полимерную матричную массу перегружают в вакуумную сушилку 3 для получения полимерной матричной массы в виде гранулята, который транспортируют для хранения в буферный накопитель 4. Буферный накопитель 4 предназначен для обеспечения непрерывной работы последующей технологической цепи в условиях неравномерного периодического поступления суспензии от установки вымывания РДТТ. Из буферного накопителя 4 дозированное количество гранулята полимерной матричной массы в соответствии с объемом реактора и заданным соотношением твердое:жидкое в суспензии, например 1:10, загружают в реактор 5, в который подают раствор гидроксида натрия из бака щелочного раствора 21 с концентрацией 0,75 М - 2,0 М и температурой 15-20°С, суспендируют полимерную матричную массу в растворе путем интенсивного перемешивания и нейтрализуют гидроксидом натрия. Частицы полимерной матричной массы не слипаются между собой и легко перемешиваются с жидкостью. Реакция щелочного гидролиза НГ из частиц полимерной матричной массы представляет собой гетерогенный процесс, ограниченный массообменом на границе раздела фаз "щелочной раствор - твердая фаза". В процессе нейтрализации полимерной матричной массы, наполненной октогеном и алюминием и пластифицированной НГ, происходят деформация частиц и разрушение ячеек матрицы, наполненных алюминием, вследствие выделения большого количества водорода. Это вызывает вскрытие ячеек матрицы, заполненных октогеном, и выпадение зерен октогена. Эти зерна опускаются в ловушку 7 в донной части реактора. Накопление кристаллов октогена происходит неравномерно по времени пребывания полимерной матричной массы в реакторе. Свободные кристаллы октогена из-за большой удельной поверхности и интенсивного массообмена с щелочной средой при перемешивании гидролизуются и теряются для регенерации. Оптимальное время для отвода выпавших зерен октогена из реактора 5 находится в первой половине общего времени пребывания полимерной матричной массы в реакторе и зависит от конкретных условий проведения процесса нейтрализации. Отвод кристаллов октогена осуществляют путем их удаления вместе жидкостью из придонной части реактора 5 и ловушки 7 в сепаратор 8. Твердую фракцию из сепаратора 8 направляют в гидроочиститель 10, а жидкость рециклируют обратно в реактор 5 с помощью насоса рециркуляции 9. Нейтрализация полимерной матричной массы в реакторе проводится течение 2-3 ч в зависимости от фракционного состава исходной суспензии СТРТ. При среднем размере частиц исходной суспензии 3-4 мм время пребывания частиц полимерной матричной массы в реакторе с заданными условиями по температуре и концентрации гидроксида натрия для снижения чувствительности частиц к удару от 25 см на стандартном копре К-4-5 (чувствительность НГ) до 40 см (чувствительность октогена) должно быть 2,5 часа. После нейтрализации суспензию полимерной матричной массы в щелочном водном растворе направляют на измельчение в гидроизмельчитель 11 с насосом высокого давления 12. Воду от насоса 12 под давлением 15-25 МПа подают в кавитирующее сопло гидроизмельчителя 11. Струя из кавитирующего сопла попадает на отбойник со слоем поступившей суспензии и вызывает измельчение фрагментов как за счет эрозионного воздействия кавитирующего потока, так и вследствие сложной структуры обратных токов внутри перфорированного конуса гидроизмельчителя, ведущей к продавливанию частиц через калибрующие перфорации (положительное решение по заявке №2000128136 от 13.11.2000 г.). Измельченную суспензию полимерной матричной массы отделяют от щелочи путем промывки водой в промывочной колонне 13. Далее частицы измельченной суспензии полимерной матричной массы фракционируют по плотности в классификаторе, например, из трех гидроциклонов 15а, 15б и 15в. В первом гидроциклоне 15а отделяют фракцию с плотностью 1,8 г/см3 и более. Эта фракция состоит преимущественно из октогена, и ее направляют в коллектор 16 октогена. Во втором гидроциклоне 15б отделяют фракцию с плотностью 1,2<ρ<1,8 г/см3, которая содержит значительное количество октогена. Эту фракцию направляют в блок 17 экстракционного выделения октогена с помощью органических растворителей по известным технологиям. Полученный октоген направляют в коллектор 16 октогена. В третьем гидроциклоне 15в отделяют твердую фракцию с плотностью ≤1,2 г/см3, практически не содержащую октогена. Чистая полимерная матрица имеет плотность материала на уровне 0,8-0,9 г/см3 в зависимости от типа материала, а алюминизированная матрица - на уровне 1,1-1,2 г/см3 в зависимости от содержания алюминия, степени его превращения в алюминат натрия и степени вымывания алюмината натрия водой из ячеек матрицы. Эту фракцию по линии 18 направляют на утилизацию полимерных отходов, например, сжиганием. Жидкость из батареи классификаторов отводят в блок 19 регенерации щелочи, очистки воды, уничтожения продуктов гидролиза нитросоединений (НГ) и частично октогена. В зависимости от условий эксплуатации установки отходы обрабатываются либо путем нейтрализации щелочи с последующей стадией биотехнологических превращений, например, по патенту DE 4036787, либо путем обезвоживания отходов обратным осмосом с рециркуляцией воды, прокаливания сухого остатка с оксидом железа с получением феррита натрия для регенерации гидроксида натрия, например, по способу, предложенному в заявке №2002128360 от 23.10.2002. Очищенную воду направляют в водяную емкость 20, регенерированный гидроксид натрия - в бак щелочного раствора 21. Избыток воды отводят в линию сброса.During operation of the installation, in accordance with the proposal, an aqueous suspension of STRT fragments from drive 1 is sent to a separator 2 that does not contain moving parts, for example, a hydrocyclone separator to obtain a condensed polymer matrix mass with a solid: liquid ratio of 1: 1 to provide sufficient fluidity and low mechanical stresses inside the mass and at the border with the surface of the hydrocyclone. For the same purpose, a parietal layer of fluid is organized on the inner surfaces of the hydrocyclone to reduce friction. The ammonium perchlorate aqueous solution (PCA) separated in the separator 2 is sent to obtain crystalline PCA using conventional techniques or to obtain other products. The thickened polymer matrix mass is transferred to a vacuum drier 3 to obtain a polymer matrix mass in the form of granules, which are transported for storage in a buffer accumulator 4. Buffer accumulator 4 is designed to ensure continuous operation of the subsequent processing chain under conditions of irregular periodic flow of the suspension from the RTTT washout unit. From the buffer storage 4, the metered amount of the polymer matrix granulate in accordance with the reactor volume and the given ratio solid: liquid in suspension, for example 1:10, is loaded into the reactor 5, into which the sodium hydroxide solution is supplied from the alkaline solution tank 21 with a concentration of 0.75 M - 2.0 M and a temperature of 15-20 ° C, suspend the polymer matrix mass in solution by vigorous stirring and neutralize with sodium hydroxide. The particles of the polymer matrix mass do not stick together and easily mix with the liquid. The reaction of alkaline hydrolysis of NG from particles of a polymer matrix mass is a heterogeneous process limited by mass transfer at the "alkaline solution - solid phase" interface. In the process of neutralizing a polymer matrix mass filled with octogen and aluminum and plasticized NG, deformation of particles and destruction of the matrix cells filled with aluminum occur due to the release of a large amount of hydrogen. This causes the opening of the cells of the matrix filled with HMX and the loss of HMX grains. These grains fall into trap 7 in the bottom of the reactor. The accumulation of HMX crystals occurs unevenly over the residence time of the polymer matrix mass in the reactor. Due to the large specific surface area and intensive mass transfer with an alkaline medium, free octogen crystals are hydrolyzed and lost for regeneration with stirring. The optimal time for the removal of precipitated octogen grains from the reactor 5 is in the first half of the total residence time of the polymer matrix mass in the reactor and depends on the specific conditions of the neutralization process. Octogen crystals are removed by removing them together with liquid from the bottom of the reactor 5 and trap 7 into the separator 8. The solid fraction from the separator 8 is sent to a hydrotreater 10, and the liquid is recycled back to the reactor 5 using a recirculation pump 9. Neutralization of the polymer matrix mass in the reactor for 2-3 hours, depending on the fractional composition of the initial suspension of STRT. With an average particle size of the initial suspension of 3-4 mm, the residence time of the particles of the polymer matrix mass in the reactor with specified conditions for temperature and concentration of sodium hydroxide to reduce the sensitivity of the particles to impact from 25 cm on a standard K-4-5 copra (NG sensitivity) to 40 cm (HMX sensitivity) should be 2.5 hours. After neutralization, the suspension of the polymer matrix mass in an alkaline aqueous solution is sent for grinding into a hydraulic grinder 11 with a high pressure pump 12. Water from the pump 12 is fed under pressure of 15-25 MPa to the cavitating nozzle of the hydraulic grinder 11. The jet from the cavitating nozzle enters the chipper with a layer of the suspension received and causes fragmentation both due to the erosive effect of the cavitating flow and due to the complex structure of the reverse currents inside the perforated cone of the grinder, leading to capitation calibrating particles through the perforation (positive decision on application of №2000128136 from 13.11.2000). The crushed suspension of the polymer matrix mass is separated from the alkali by washing with water in the wash column 13. Next, the particles of the crushed suspension of the polymer matrix mass are fractionated by density in the classifier, for example, from three hydrocyclones 15a, 15b and 15c. In the first hydrocyclone 15a, a fraction with a density of 1.8 g / cm 3 or more is separated. This fraction mainly consists of HMX, and it is sent to HMX collector 16. In the second hydrocyclone 15b, a fraction with a density of 1.2 <ρ <1.8 g / cm 3 , which contains a significant amount of HMX, is separated. This fraction is sent to the block 17 extraction extraction of HMX using organic solvents by known technologies. The obtained octogen is sent to the octogen collector 16. In the third hydrocyclone 15c, a solid fraction is separated with a density of ≤1.2 g / cm 3 , which is practically free of octogen. A pure polymer matrix has a material density of 0.8-0.9 g / cm 3 depending on the type of material, and an aluminized matrix has a level of 1.1-1.2 g / cm 3 depending on the aluminum content and its degree conversions to sodium aluminate; and the degree of leaching of sodium aluminate with water from the matrix cells. This fraction through line 18 is sent to the disposal of polymer waste, for example, by burning. The liquid from the battery of classifiers is diverted to the alkali recovery unit 19, water purification, destruction of the products of hydrolysis of nitro compounds (NG) and partially octogen. Depending on the operating conditions of the installation, the waste is treated either by neutralizing the alkali with the subsequent stage of biotechnological transformations, for example, according to the patent DE 4036787, or by dehydrating the waste with reverse osmosis with water recirculation, calcining the dry residue with iron oxide to obtain sodium ferrite to regenerate sodium hydroxide, for example, according to the method proposed in the application No. 2002128360 from 10.23.2002. The purified water is sent to a water tank 20, the regenerated sodium hydroxide to a tank of an alkaline solution 21. Excess water is diverted to a discharge line.
В качестве нейтрализующих агентов могут быть также использованы аммиак как агент гидролиза и водород как агент деструктивного гидрирования, называемого также гидрогенолизом. При наличии алюминия в составе СТРТ нейтрализация щелочным гидролизом усиливается гидрогенолизом НГ выделяющимся атомарным водородом. Нейтрализация щелочным гидролизом путем барботирования аммиака может быть усилена за счет смешения аммиака с водородом. В реакционную смесь дополнительно может быть введен катализатор гидрогенолиза. Нейтрализация НГ щелочным гидролизом может быть усилена также гидрогенолизом путем смешения подаваемой в реактор полимерной матричной массы с алюминиевым или цинковым порошком.Ammonia as a hydrolysis agent and hydrogen as a destructive hydrogenation agent, also called hydrogenolysis, can also be used as neutralizing agents. In the presence of aluminum in STRT, neutralization with alkaline hydrolysis is enhanced by hydrogenolysis of NG released by atomic hydrogen. Neutralization by alkaline hydrolysis by bubbling ammonia can be enhanced by mixing ammonia with hydrogen. An additional hydrogenolysis catalyst may be added to the reaction mixture. Neutralization of NG by alkaline hydrolysis can also be enhanced by hydrogenolysis by mixing the polymer matrix mass fed to the reactor with aluminum or zinc powder.
При реализации предлагаемого способа регенерации октогена из СТРТ с активным пластификатором связующего нитроглицерином обеспечивается необходимая безопасность и пооперационный контроль за деструкцией нитроглицерина. Резко сокращается использование органических растворителей. Выход целевого продукта октогена составляет более 95%. Кроме того, полезным продуктом является окислитель перхлорат аммония, выделяемый из водного раствора в процессе удаления водного раствора окислителя из суспензии с частицами полимерной матрицы, наполненной октогеном и пластифицированной нитроглицерином. Из отмытого от полимерной матрицы щелочного раствора вместе с продуктами разложения нитроглицерина и гидролиза алюмината натрия может быть регенерирован гидроксид натрия для повторного использования в цикле регенерации октогена. При регенерации щелочного раствора ферритным способом уничтожаются все органические продукты гидролиза нитроглицерина и единственным твердым минеральным отходом остается оксид алюминия.When implementing the proposed method for the regeneration of HMX from STRT with an active plasticizer of the binder nitroglycerin, the necessary safety and operational control over the destruction of nitroglycerin are ensured. The use of organic solvents is drastically reduced. The yield of the target product of HMX is more than 95%. In addition, a useful product is the oxidizing agent ammonium perchlorate, which is released from an aqueous solution in the process of removing an aqueous solution of an oxidizing agent from a suspension with particles of a polymer matrix filled with octogen and plasticized with nitroglycerin. Sodium hydroxide can be regenerated from the alkaline solution washed from the polymer matrix together with the decomposition products of nitroglycerin and hydrolysis of sodium aluminate for reuse in the octogen regeneration cycle. When alkaline solution is regenerated by the ferritic method, all organic products of hydrolysis of nitroglycerin are destroyed and aluminum oxide remains the only solid mineral waste.
Источники информацииSources of information
1. Патент США №4389265, 1983.1. US patent No. 4389265, 1983.
2. US 6063960. Phillips R.S., Cain A.W., Schilling T.J., Miks M.W. Recovering nitramines and reformulation of by-products.2. US 6063960. Phillips R.S., Cain A.W., Schilling T.J., Miks M.W. Recovering nitramines and reformulation of by-products.
3. RU 2145588. Мелешко В.Ю., Кирий Г.В., Карелин В.А., Гусев С.А., Гребенкин В.И., Милехин Ю.М., Соломонов Ю.С., Ключников А.Н. Способ экологически чистой регенерации нитраминов из смесевых твердых ракетных топлив. 05.05.98/20.02.2000.3. RU 2145588. Meleshko V.Yu., Kiriy G.V., Karelin V.A., Gusev S.A., Grebenkin V.I., Milekhin Yu.M., Solomonov Yu.S., Klyuchnikov A. N. The method of environmentally friendly regeneration of nitramines from mixed solid rocket fuels. 05/05/98 / 02/20/2000.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003112984/02A RU2237644C1 (en) | 2003-05-06 | 2003-05-06 | Method of recovering octagon from active binder-based mixed solid rocket fuels |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003112984/02A RU2237644C1 (en) | 2003-05-06 | 2003-05-06 | Method of recovering octagon from active binder-based mixed solid rocket fuels |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2237644C1 true RU2237644C1 (en) | 2004-10-10 |
| RU2003112984A RU2003112984A (en) | 2004-12-27 |
Family
ID=33537947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003112984/02A RU2237644C1 (en) | 2003-05-06 | 2003-05-06 | Method of recovering octagon from active binder-based mixed solid rocket fuels |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2237644C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2417970C2 (en) * | 2009-05-26 | 2011-05-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого | Method of regenerating hexanitrohexaazaisowurtzitane (cl-20) from composite folid propellants |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4389265A (en) * | 1981-07-16 | 1983-06-21 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Breakdown of solid propellants and explosives, recovery of nitramines |
| US5284995A (en) * | 1993-03-08 | 1994-02-08 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Method to extract and recover nitramine oxidizers from solid propellants using liquid ammonia |
| RU2122536C1 (en) * | 1997-04-23 | 1998-11-27 | Научно-производственное объединение "Алтай" | Method and decomposing mixture for decomposition of solid rocket fuel |
| RU2145588C1 (en) * | 1998-05-05 | 2000-02-20 | Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого | Method of environmentally safe recovery of nitramines from compound solid rocket fuels |
| US6063960A (en) * | 1997-12-15 | 2000-05-16 | Tpl, Inc. | Recovering nitroamines and reformulation of by-products |
| US6416601B1 (en) * | 2000-03-10 | 2002-07-09 | Alliant Techsystems Inc. | Method of recovery for nitramines from aluminized energetic materials |
-
2003
- 2003-05-06 RU RU2003112984/02A patent/RU2237644C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4389265A (en) * | 1981-07-16 | 1983-06-21 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Breakdown of solid propellants and explosives, recovery of nitramines |
| US5284995A (en) * | 1993-03-08 | 1994-02-08 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Method to extract and recover nitramine oxidizers from solid propellants using liquid ammonia |
| RU2122536C1 (en) * | 1997-04-23 | 1998-11-27 | Научно-производственное объединение "Алтай" | Method and decomposing mixture for decomposition of solid rocket fuel |
| US6063960A (en) * | 1997-12-15 | 2000-05-16 | Tpl, Inc. | Recovering nitroamines and reformulation of by-products |
| RU2145588C1 (en) * | 1998-05-05 | 2000-02-20 | Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого | Method of environmentally safe recovery of nitramines from compound solid rocket fuels |
| US6416601B1 (en) * | 2000-03-10 | 2002-07-09 | Alliant Techsystems Inc. | Method of recovery for nitramines from aluminized energetic materials |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2417970C2 (en) * | 2009-05-26 | 2011-05-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого | Method of regenerating hexanitrohexaazaisowurtzitane (cl-20) from composite folid propellants |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4240897A (en) | Oil sands hot water extraction process | |
| US4198209A (en) | Process for the leaching of AP from propellant | |
| US4852269A (en) | Combined sewage and lime slude treatment process | |
| US5476994A (en) | Method for extracting metals from sediment | |
| JP3422738B2 (en) | Exhaust gas desulfurization method and system | |
| CN107640780B (en) | A kind of preparation method of high-purity aluminum hydroxide | |
| CA1196768A (en) | Molten salt hazardous waste disposal process utilizing gas/liquid contact for salt recovery | |
| RU2237644C1 (en) | Method of recovering octagon from active binder-based mixed solid rocket fuels | |
| RU2122536C1 (en) | Method and decomposing mixture for decomposition of solid rocket fuel | |
| WO2004106841A2 (en) | Process for accessing munitions using fluid jet technology | |
| US4229182A (en) | Recovery of aluminum from composite propellants | |
| US5538641A (en) | Process for recycling laden fluids | |
| US5849984A (en) | Method and system for treating waste nitrocellulose | |
| JP4065659B2 (en) | Method for recovering active ingredients from polyethylene terephthalate waste | |
| JP2002167341A (en) | Method of recovering effective components from polyester fiber wastes | |
| CN108655157B (en) | A kind of detoxification treatment process for changing black lead | |
| RU2339906C1 (en) | Method of solid fuel rocket engine hydro-cavitating wash-out drains treatment | |
| US12384733B2 (en) | Method for extracting ammonium perchlorate from a solid composite propellant | |
| CN112028718B (en) | Method for recycling waste single-base propellant | |
| RU2417970C2 (en) | Method of regenerating hexanitrohexaazaisowurtzitane (cl-20) from composite folid propellants | |
| KR101694268B1 (en) | Dust collecting system | |
| RU2145588C1 (en) | Method of environmentally safe recovery of nitramines from compound solid rocket fuels | |
| USRE34419E (en) | Method to demilitarize, extract, and recover ammonium perchlorate from composite propellants using liquid ammonia | |
| CA2088320A1 (en) | Method for oil extraction from oil sands and/or tailings | |
| RU2003112984A (en) | METHOD FOR HMX REGENERATION FROM MIXED SOLID MISSILES THROUGH AN ACTIVE BINDING |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100507 |