Articles

Průmyslové nitroglycerin učinil rychlý a bezpečný

Od vynálezu nitroglycerin v polovině devatenáctého století, se lidé snažili najít bezpečnější způsoby, jak vyrábět vysoce nestabilní kapalné výbušné. Teď, vědci z Fraunhoferova Institutu Chemických Technologií (ICT) v Pfintzal, Německo, přijít s co možná nejbezpečnější přístup, přesto – pomocí mikro-reaktory vyrábět nitroglycerin nepřetržitě, nikoli v dávkách. To je nejen bezpečnější, ale také rychlejší, což usnadňuje desetinásobné zvýšení rychlosti výroby.

Nitrogylcerin se vyrábí přidáním glycerolu, jednoduchého uhlovodíku se třemi hydroxylovými skupinami, ke směsi kyseliny sírové a kyseliny dusičné. Reakce je velmi exotermická, ale pokud se teplota dostane příliš vysoko – někde nad 30°C pro příklad – ‚runaway‘ může dojít, dramaticky zvyšuje riziko výbuchu.

Proto výrobci neustále chladné reakční směsi a – v tradiční dávkové zpracování – přidejte glycerol drop-drop na kyselinu dát čas pro teplo rozptýlí a udržovat přebytek kyseliny, nezbytné k zajištění úplné nitridace všech hydroxylových skupin.

‚To je docela staromódní chemie,‘ říká Stefan Löbbecke, zástupce ředitele pro výbušné materiály ve Fraunhofer ICT. Přechod na nepřetržitý proces v mikroreaktoru znamená práci s mnohem menšími množstvími-bezpečnější z několika důvodů. Usnadňuje kontrolu celkové teploty a stupně míchání, což je důležité, aby se zabránilo lokálním změnám teploty a nebezpečným „hotspotům“. To také usnadňuje kontrolu produktů rozkladu. A v případě, že by se něco velmi pokazilo, výsledná exploze by byla mnohem menší.

mikroreaktor je ručně velká čirá polymerní dlaždice s vnitřním kanálem, který meandruje přes rovinu. Vnitřní kanál má dva vchody, ale jen jeden východ – reaktanty jsou dohromady na začátku a pak se smísí tak, jak se pohybují microreactor tím, že turbulence způsobená komplexní vzor drážek a hřebeny na stranách kanálu.
Chcete-li zvýšit výrobu, jednoduše přidáte více mikroreaktorů paralelně. Jeden mikroreaktor může být použit k výrobě 10-50kg nitroglycerinu denně, říká Löbbecke. Jeho skupina však experimentovala s produkcí 2-3 tun týdně „číslováním“ mikroreaktorů.

to znamená, že se nejedná o přístup pro hromadnou výrobu nitroglycerinu. Nízkokvalitní produkt, především pro těžební a stavební průmysl, lze již levně vyrábět ve velkém. Tam, kde je tento přístup skutečnou výhodou, říká Löbbecke, je výroba menších množství nitroglycerinu a dalších esterů dusičnanů ve velmi vysokých stupních pro použití ve farmaceutickém průmyslu. Nitroglycerin je nejen silný výbušný, ale také silný lék (někdy nazývaný glyceryltrinitrát), široce používaný k léčbě anginy pectoris a dalších srdečních problémů.

zvýšená bezpečnost přístupu snižuje náklady pro výrobce, stejně jako vyšší rychlost výroby. Mikroreaktorový přístup se již průmyslově používá, ačkoli Löbbecke odmítl říci, kde kvůli obchodní citlivosti.