CC BY
5
УДК 541.128.13; 541.127; 542.941.7; 547.545
Кузнецов М.В., доктор химических наук ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), г. Москва
УЛУЧШЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КАТАЛИТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ПРОДУКТОВ ПРИ УТИЛИЗАЦИИ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ (ВВ) С ИСТЕКШИМ РЕСУРСОМ ХРАНЕНИЯ
Аннотация
Разработаны экологически безопасные процессы гидрирования ароматических нитросоединений на стекловолокнистых тканых катализаторах с целью химической утилизации демилитаризованного тротила и других ВВ нитроароматического ряда, а также для создания новых технологий получения сложных аминов и их производных на основе этих процессов.
Ключевые слова: стекловолокнистые тканые катализаторы, гидрирование, утилизация нитроароматических соединений, амины.
Огромные объемы отработавших свой ресурс ВВ являются значительной проблемой с точки зрения необходимости обеспечения их хранения, утилизации путем переработки их в полезные продукты с соблюдением современных экологических требований. Используемые в настоящее время во всем мире методы утилизации путем подрыва на полигонах не обеспечивают соблюдения элементарных экологических норм и являются чрезвычайно невыгодными экономически.
В результате реализации предлагаемых технологических подходов были разработаны процессы гидрирования ароматических нитросоединений на стекловолокнистых тканых катализаторах с целью безотходной химической утилизации демилитаризованного тротила и других ВВ нитроароматического ряда, а также для создания новых технологий получения сложных аминов и их производных на основе этих процессов. Для катализаторов такого типа характерна активность, значительно превосходящая стандартные порошковые системы. Был предложен экологически чистый метод химической утилизации демилитаризованного взрывчатого вещества 2,4,6-тринитротолуола (ТНТ), основанный на восстановлении ТНТ до 2,4,6-триаминотолуола (ТАТ). ТАТ является основой для создания конкурентоспособных продуктов и материалов с ценным комплексом важных в практическом отношении свойств. Это новый уникальный компонент (сшиватель) пенополиуретанов (ГОПТАТ), эффективные огнезащитные вспенивающиеся композиции на основе продуктов конденсации ТАТ с формальдегидом, известный технический продукт широкого назначения метилфлороглюцин (МФГ) и новый стабильный конденсационный мономер (диамин) со свободной гидроксильной группой - 4-гидрокси-2,6-диаминотолуол (ГДАТ). В ходе проведения исследований было обнаружено и изучено явление «гиперселективности» при гидрировании на стекловолокнистых тканых катализаторах, допированных металлами платиновой группы. По результатам проведенных исследований был сделан вывод об аномально высокой активности стекловолокнистых тканых катализаторов и ее связи с аморфным, координационно дефектным состоянием стекломатрицы со специфической структурой сформированных в ней силанольных групп, а также с особым механизмом фиксации атомных кластеров каталитически активных металлов на метастабильном стекловолокнистом носителе. В настоящее время разрабатываются экологически безопасные технологии замкнутого цикла получения этих продуктов и материалов, которые могут быть применены при атмосферном давлении, невысоких температурах (до 100оС), в воде как реакционной среде. Препятствием к получению сложных аминов и их производных с невысокой себестоимостью является существующий периодический процесс каталитического гидрирования ТНТ до ТАТ с использованием порошкового катализатора - палладия на углеродном носителе. Большие расходы катализатора и большие безвозвратные потери металлического палладия делают этот способ малорентабельным. В основе метода, который будет предложен после реализации данного проекта, будет лежать новая прогрессивная технология процессов жидкофазного гидрирования
органических нитросоединений, основанная на восстановлении ароматических нитросоединений до соответствующих аминов на катализаторах нового поколения на основе стекловолокнистых тканых носителей (СВТК) для целей утилизации нитроароматических взрывчатых веществ (в первую очередь, тринитротолуола).
Применение предлагаемого технологического подхода для каталитического восстановления ароматических нитросоединений до соответствующих аминов позволяет обеспечить, в сравнении с традиционными процессами, следующие преимущества: осуществление трехфазного каталитического процесса в компактных высокопроизводительных реакторах нового типа на стеклотканых кассетных катализаторах при исключении традиционных порошковых катализаторов и связанной с ними фильтрационной стадии. Такая реорганизация процесса позволит в последствии перейти от периодичной системы его организации к непрерывной и одностадийной. Это обеспечит высокие удельные скорости процесса и, как следствие, существенное упрощение технологии гидрирования ароматических нитросоединений, а также снижение общих капитальных и эксплуатационных затрат при реализации технологической схемы. В дальнейшем будет использована автоматизированная непрерывная управляемая технологическая схема получения и регенерации катализаторов, что дает возможность гибко менять режимы и получать катализаторы с высокой степенью воспроизводимости при существенном упрощении технологии получения.
Предлагаемые процессы могут быть использованы в качестве промышленной базы при утилизации выводимых из режима штатного использования нитроароматических взрывчатых веществ с одновременным получением полезных продуктов.
© Кузнецов М.В., 2021
УДК 541.64
Кузнецов М. В., доктор химических наук ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), г. Москва
НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕКЛОПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФТОРОПЛАСТОВЫХ СВЯЗУЮЩИХ
ДЛЯ НУЖД МЧС РОССИИ
Аннотация
Предлагается при обработке стеклотканой основы в качестве источников фторопласта использовать радиационно-синтезированные растворы низкомолекулярных полимеров (теломеров) тетрафторэтилена. Одновременное использование предварительно обработанной методом кислотного травления стеклоткани и растворов теломеров ТФЭ для её пропитки позволяют получить материал с содержанием фторопласта порядка 5%, обладающий различными полезными функциональными характеристиками, которые могут быть использованы для решения задач, поставленных перед различными подразделениями МЧС России.
Ключевые слова: стекловолокнистые тканые материалы, теломеры тетрафторэтилена, термостабильность, гидрофобность, кислотостойкость.
Разработана принципиально новая отечественная импортозамещающая технология изготовления стеклополимерного композиционного материала с фторопластовыми связующими. Технология введения фторопласта в стеклотканую матрицу основана на применении операции пропитки основы жидкими средами, содержащими фторполимерную компоненту. При этом в качестве пропиточных сред используют растворы низкомолекулярных фракций (длина цепи 5-20 звеньев) политетрафторэтилена.
