Spis treści:

1. Właściwości nitrogliceryny.
2. Mała lekcji historii.
3. Proces produkcji nitrogliceryny.
4. Aparatura i warunki procesu.
5. Aparatura kontrolno-pomiarowa.
6. Zastosowanie.
7. Literatura.

1. Właściwości nitrogliceryny:

Nitrogliceryna jest oleistą, bezbarwną lub żółtawą cieczą o słodkim, palącym smaku i słabym zapachu, o
temperaturze topnienia 13,5 C, a temperaturze wrzenia 145

C i o gęstości 1,591 g/cm

3

. Trudno rozpuszcza się w

wodzie, ale dobrze w kwasach organicznych. Sama też jest bardzo dobrym rozpuszczalnikiem. Jest związkiem silnie
wybuchowym, bardzo wrażliwym na wstrząsy i uderzenia. Zmieszana z materiałami chłonnymi (jak ziemia
okrzemkowa, trociny, mączka drzewna) jest trwalsza, bezpieczniejsza i zdatna do transportu.

2. Mała lekcja historii:

Próby nitrowania gliceryny sięgają 1830r. Glicerynę rozpuszczano wtedy w kwasie azotowym nie stosując
chłodzenia, wobec czego reakcja przebiegała w temperaturze znacznie wyższej niż pokojowa i w tych
warunkach gliceryna nie podlegała nitrowaniu, lecz utleniała się. Powstawały rozpuszczalne w wodzie i
kwasie hydroksyketonokwasy.
Dopiero w 1847r. Ascanio Sobrero otrzymał nitroglicerynę stosując do nitrowania gliceryny mieszaninę
kwasu azotowego (V) i kwasu siarkowego (VI) w niskiej temperaturze. Całość wylewał następnie do wody.
Oleista nitrogliceryna opadała na dno, dzięki czemu łatwo było ją oddzielić i oczyścić od kwasu przez
dokładne przemywanie wodą.
Rosjanie Mikołaj Mikołajewicz Zinin i W. Pietruszewski próbowali w 1854 roku użyć nitrogliceryny do
celów górniczych. Powstała nawet fabryka nitrogliceryny, którą od roku 1863 kierował Pietruszewski. Tam
nitroglicerynę osłabiano poprzez zmieszanie z węglanem magnezowym. Ale i tak była niebezpieczna.
Nitrogliceryna ze względu na swoją wrażliwość na bodźce znalazła praktyczne zastosowanie dopiero w roku
1867, gdy Alfred Nobel nasycił nią ziemię okrzemkową w stosunku 1:3 otrzymując dynamit. Dynamit może
zawierać około 60% nitrogliceryny i w niskiej temperaturze z powodu zestalania się jej traciłby na wartości,
nitrowaniu poddaje się przeważnie mieszaninę gliceryny i glikolu etylowego, otrzymując produkt o niższej
temperaturze krzepnięcia. W kilka lat później Nobel zastosował nitroglicerynę do rozpuszczenia bawełny
koloidalnej, otrzymując tzw. żelatynę wybuchową. Z żelatyny tej przez zmieszanie z nośnikami tlenu (np.
azotanem sodu lub amonu) wytwarza się obecnie dynamit.

3. Proces produkcji nitrogliceryny:

Nitroglicerynę można otrzymad na różne sposoby. Najbardziej znane to:

- metoda Nobla
-metoda Nathana, Thomsona, Rintoula
metoda mieszana
-metoda ciagla Schmida
-metoda ciagla Schmida-Meissnera
-metoda ciągła Raczyńskiego
-metoda ciągła Biazzi

W naszym projekcie wykorzystujemy metodę ciągłą Schmida.

Estry alkoholi wielowodorotlenowych i kwasu azotowego, zwłaszcza estry gliceryny i glikoli, stosowane są
w produkcji materiałów wybuchowych.
Działając na 99%-ową glicerynę mieszaniną nitrującą (o składzie 45% HNO

3

i 55% H

2

SO

4

), otrzymuje się

trójazotan gliceryny, zwany nitrogliceryną:

H

2

SO

4

C

3

H

5

(OH)

3

+ 3 HNO

3

C

3

H

5

(ONO

2

)

3

+ 3 H

2

O

Procesy nitrowania gliceryny i mieszaniny glikolu z gliceryną wykonywane są różnymi metodami. Bez względu na
metodę proces otrzymywania nitrogliceryny polega na nitrowaniu, oddzieleniu od kwasu i przemyciu nitrogliceryny.
Proces nitrowania prowadzi się w nitratorach z polerowanej stali nierdzewnej zaopatrzonych w mieszadła i
wewnętrzne przewody dla przepływu czynnika chłodzącego, przeważnie solanki (oziębionej do temperatury -5

o

C),

ponieważ temperaturę procesu należy utrzymywad w zakresie 2-7

o

C. Powinno się pamiętad, że im niższa

temperatura nitrowania gliceryny, tym wyższa jest wydajnośd nitrogliceryny. Oddzielenie utworzonej nitrogliceryny
od kwasu ponitracyjnego odbywa się samoczynnie na drodze grawimetrycznej w separatorach, mających
wbudowane wewnętrzne przegrody przedłużające drogę przepływu oraz urządzenia przelewowe dla nitrogliceryny.
Oddzielona nitroglicerynę w celu usunięcia nadmiaru kwasu przemywa się wodą w kolumnowych półkowych
mieszalnikach, mieszając powietrzem. Następnie przemywa się nitrogliceryną 2,5%-owym wodnym roztworem
węglanu sodowego, sączy przez flanelową tkaninę i składuje w wyołowionych zbiornikach. Wody odpływowe
przepływają przez szereg kaskadowo ustawionych zbiorników w celu oddzielenia resztek nitrogliceryny. Kwas
ponitracyjny poddaje się regeneracji.

4. Aparatura i warunki procesu:

Najczęściej stosowanym materiałem konstrukcyjnym do budowy nitratorów jest ołów, który
posiada wiele zalet:
- w razie wybuchu z ołowiu nie powstają niebezpieczne odłamki, ale skwalona masa, która
pozostaje w pobliżu miejsca eksplozji
- jest kwasoodporny, więc siarczan ołowiu tworzący się na powierzchni nie przeszkadza w
procesie nitrowania, ale tworzy warstwę ochronną
- miękkość i niska temperatura topnienia ołowiu ułatwia jego spawanie

Obok mieszania na proces nitrowania ma wpływ sposób doprowadzenia gliceryny. Najlepszym
sposobem jest wlewanie gliceryny bezpośrednio do nitratora, bądź jej wtryśnięcie pod
powierzchnię kwasu nitrującego. Przed wprowadzeniem gliceryny do nitratora koniecznie należy
ją ogrzać do temperatury 30-40

o

C. Dzięki małej lepkości

gliceryny w tej temperaturze jej strumień

łatwo rozprasza się pod wpływem mieszania kwasu nitrującego.
Nitroglicerynę od kwasu ponitracyjnego oddzielamy wykorzystując różnicę ciężaru właściwego obu
cieczy. Proces ten przyśpieszyć można stosując separatory niskie o dużej powierzchni, w których krople
spływającej nitrogliceryny mają do przebycia bardzo krótką drogę. Albo podniesienie temperatury pod
koniec nitrowania do 18-20

o

C, gdyż rozdzielenie się warstw w zbyt niskiej temperaturze zachodzi powoli.

Nitrogliceryna po oddzieleniu od kwasu zawiera jeszcze ok. 10% kwasu. Usuwa się go przemywając
nitroglicerynę w kadzi wodnej, napełnionej wodą o temperaturze ok. 15

o

C. Nitrogliceryna jest po wymyciu

mętna wskutek tego, że znajduje się w niej jeszcze woda w postaci emulsji oraz niewielkie ilości
zanieczyszczeo mechanicznych. Zanieczyszczenia te oraz wodę usuwa się zazwyczaj w ten sposób, że
nitroglicerynę sączy się przez tkaninę wełnianą, która lekko posypana jest warstwą soli kuchennej (ułatwia to
zatrzymanie wody). Przesącz jest klarowny.

5.

Aparatura kontrolno-pomiarowa:

Dobre mieszanie zawartości nitratora jest z jednym z podstawowych warunków bezpieczeostwa pracy i
osiągniedia dobrej wydajności. Nitratory zaopatrzone sa w urządzenia do mieszania sprzężonym powietrzem,
w taki sposób aby nie było martwych przestrzeni. Skutecznośc mieszania sprawdzamy za pomocą korków
umieszczonych na powierzchni wody, którą został napełniony nitrator. Wazna jest czystośd sprzężonego
powietrza, dlatego powietrze przed wejściem do nitratora należy oczyścid. Służy do tego celu filt (odsmolacz)
wypełniony koksem albo pumeksem. Miedzy filtrem a nitratorem umieszczony jest zbiornik sprzężonego
powietrza z wentylem bezpieczeostwa uregulowanym na ciśnienie 4 atmosfer. Cisnienie te mierzone jest za
pomocą manometrów, a krytyczny wzrost ciśnienia sygnalizują czujniki bezpieczeostwa. Natomiast szybkośd
dozowania sprzężonego powietrza mierzymy za pomocą termoanemometru. Na wypadek defektów w

kompresorze i przerwania dopływu sprzężonego powietrza należy mied zapasowa butle ze sprzężonym
azotem lub dwutlenkiem wegla, która to należy zasapic uszkodzony przewod dopływu powietrza. Ważne jest
zachowanie zawartości kwasu azotowego w nitratorze, gdyż jego ubytek prowadzi do spadku wydajności
procesu. W tym celu stosuje się miernik poziomu kwasu azotowego. Działa on na zasadzie kondensatora
umieszczonego miedzy ścianka zbiornika, a izolowana sonda. Zmiana jego pojemności jest proporcjonalna do
wysokości słupa cieczy. Ustalona jest dolna granica poziomu cieczy, po przekroczeniu której układ to
sygnalizuje .
Wiadomo, ze im nizsza temperatura procesu nitrowania gliceryny, tym wieksza wydajności procesu.
Wprowadzona gliceryna musi mied temperaturę maksymalna 30 C, co kontrolowane jest za pomocą
termometru. Istotna częścią nitratora pozwalającą na utezymanie temperatury procesu w granicach 2-7 C
jest wężownica, czyli urządzenie do mieszania i chłodzenia, które umozliwia szybkie odprowadzenie
wydzielonego ciepla. Temperaturę mierzy się również za pomocą dwóch termometrow, zanurzonych na
roznych glebokosciach aparatu. Wzrost temperatury w nitratorze, polaczony z wydzielaniem brunatnych
tlenkow azotu, swiadczy o powstaniu niebezpiecznych procesow rozkładu i utleniania. W miejscu tym
umieszczony jest czujnik, który sygnalizuje grozny wzrost temperatury.Należy wowczqas przerwac proces i
czekad. Jeżeli temperatura nei spadnie należy zawartośd nitratora spuscic do specjalnej kadzi
bezpieczeostwa. Wylot z nitratora do kadzi powinien nastąpid w czasie maksymalnym pol minuty. Kadź
bezpieczeostwa powinna byd wypełniona woda do polowy co również mierzone jest za pomocą miernika
poziomu cieczy. Aby ulatwic prace w krytycznym momencie stosujemy urządzenia automatyczne ulatwiajace
obsługę zaworów przy kadzi bezpieczeostwa. Jest to guzik którego nacisniecie uruchamia jednocześnie
wszystkie zawory przy kadzi (zawór opróżniający nitrator do kadzi bezpieczeostwa, zawór doprowadzający
sprzężone powietrze do kadzi bezpieczeostwa oraz doprowadzenie sprzężonego powietrza do gwizdka
ogłaszającego o niebezpieczeostwie). Przed rozpoczęciem każdego nitrowania należy sprawdzid czy układ ten
sprawnie funkcjonuje.
Przy oczyszczaniu nitrogliceryny ważne jest, aby w każdej z kolumn płuczących temperatura nieprzekroczyła
50 C. aby temperaturę te utrzymywad na odpowiednim poziomie stosujemy termometr alkoholowy. Aby
zapobiec groźnym wybucha na tym etapie procesu, każda z płuczek nie powinna mied swojej konstrukcji
kranów do spuszczania cieczy, a przewód doprowadzający sprzężone powietrze powinien byd sztywny i
przymocowany do dna kolumny. Ważne jest aby każda z płuczek miała swój system wentylacyjny.
Nitrogliceryna po wymyciu powinna mied odczyn obojętny co sprawdzamy za pomocą ph-metru. Po
przesaczeniu nitrogliceryny trafia ona do zbiornika wylozonego ołowiem. Aby zmierzyd stężenie
nitrogliceryny w zbiorniku stosujemy refraktometr RHB firmy Master Chemical Europe. Oprócz tego
zastosowany jest wskanik poziomu nitrogliceryny.

6.

Zastosowanie:

Nitroglicerynę tosuje się do wyrobu dynamitu, prochów bezdymnych i innych materiałów wybuchowych, stosowanych miedzy
innymi w górnictwie i budownictwie.
W małych dawkach (0,0001 – 0,001g) w roztworze alkoholowym nitrogliceryna stosowana jest w lecznictwie, jako środek
rozkurczowy, rozszerzający naczynia krwionośne, w leczeniu choroby wieńcowej.