TNT

学名为2,4,6-三硝基甲苯,一种最重要的单质炸药。为浅黄色的结晶,纯的2,4,6-三硝基甲苯的凝固点为80.65°C。晶体密度为1.651g/cm3,片状工业品密度为1.55~1.59g/cm3。几乎不溶于冷水,易溶于酒精、苯、甲苯和丙酮中。它对酸较稳定,与碱作用生成比其本身敏感的爆炸性化合物。梯恩梯的爆炸性能好,密度为1.62g/cm3时的爆速6990m/s,并且具有较低的机械感度。安定性良好,与重金属及其氧化物不发生反应,而且熔点低,温度稍高即具有塑性,50°C以上时成为塑性物质。

TNT分子式

沿革

1863年J.维尔布兰德首先制得梯恩梯。经研究发现它具有较强的爆炸性,且制造安全。1891年开始工业化生产,并作为炸药用于装填炮弹等,逐渐取代了苦味酸。在第二次世界大战中,梯恩梯已成为最主要的军用单质猛炸药。现仍是生产量和使用量最大的单质炸药。

生产流程

甲苯硝化为梯恩梯的反应式如下:

公式 符号

梯恩梯的生产是采用甲苯或硝基甲苯为原料,用硝酸和硫酸的混酸进行硝化而制得。制备过程包括三部分:配制混酸,硝化,梯恩梯的精制。

配制混酸

将硝酸和硫酸按甲苯硝化的各个阶段所需的浓度和配比进行混合,在带冷却蛇管及搅拌装置的混合器中进行。

硝化

为生产中的主要过程。过去采用间断的三段硝化法,现在逐渐为连续硝化法所取代。连续法产品质量稳定,生产效率高,工艺参数稳定,易于实现自动化控制。硝化过程的主要设备为硝化器和分离器。大多采用带机械搅拌和传热蛇管的立罐式硝化器,也有的用U形柱式硝化器和管式硝化器等。由于从甲苯硝化制三硝基甲苯需要往苯环上逐步引入三个硝基,每步要求不同的反应温度,酸的配比和浓度也不同。为保证产品质量和降低原材料消耗,曾出现过多种硝化工艺:

(1)以浓硫酸为催化剂的逆流硝化工艺;

(2)以浓硫酸和发烟硫酸为催化剂的硝化工艺;

(3)以发烟硫酸为催化剂的硝化工艺;

(4)以发烟硫酸为催化剂的并流-逆流法硝化工艺(图1)。

图1

为避免硝化物在硝化系统中停留时间长而造成氧化损失,采用并流-逆流连续硝化。将三硝化系统的硝化器分成若干组,每组有数个硝化器和一个分离器,如图中的N4、N5和S4。加入的混酸和物料在硝化器内呈并流状态。S4分离出的硝化物进入下一组继续硝化成梯恩梯,分离的废酸则送至二硝化系统,以逆流连续硝化的形式将硝基甲苯硝化为二硝基甲苯。在二硝化系统中,每个硝化器后均配有一个分离器。最后,由提取分离机S0分离出的废酸送去供一硝化系统使用。

精制

硝化后所得的梯恩梯为粗制品,含有少量的不对称三硝基甲苯及低硝化程度的杂质和酸,这会影响梯恩梯成品的熔点、渗油性以及化学安定性,需予以控制。广泛采用的精制方法为亚硫酸钠精制法。其步骤为:

(1)用水煮洗,除去梯恩梯中的水溶性杂质和无机酸。

(2)用亚硫酸钠精制(在梯恩梯熔融状态下),亚硫酸钠水溶液与其中杂质反应,可除去不对称梯恩梯、四硝基甲烷和部分二硝基甲苯、三硝基苯等。亚硫酸钠的精制过程有间断法和连续法(图2)两种。另外,也可用硝酸为溶剂精制梯恩梯。硝酸浓度为60%~65%,进行重结晶,然后再用水洗涤产品至酸度合格。

图2

精制后的梯恩梯以熔融状态流入干燥器内,以热风搅拌除去残余的水分,然后再连续流入制片机,冷凝于制片机的辊子上,被刮刀刮下,成为鳞片状的产品。最后进行称量和包装。

应用

可广泛地适应各种军用武器弹药的装填工艺,如压装、铸装和螺旋装药等。梯恩梯生产工艺完善,原料丰富、价格低廉,既可单独用于装填弹药,也可作为混合炸药的组分。工业炸药中将它作为敏化组分使用。梯恩梯受日光照射会发生复杂的化学反应,颜色变红,凝固点降低。另外,梯恩梯有毒,能引起肝脏疾病和再生障碍性贫血,还会引起白内障。生产、加工时要加强防护措施。采用连续化和自动化的生产方式,可有效地防止中毒事故。

参考文章