Способ утилизации иприта

 

Изобретение относится к химии сероорганических соединений, а именно к разработке способа утилизации бис(2-хлорэтил)сульфида - иприта. Способ заключается в обработке иприта щелочью с использованием в качестве сореагента тетраэтоксисилана. Процесс проводят в избытке последнего, при нагревании и перемешивании с одновременной отгонкой образующихся в реакции низкокипящих продуктов - спирта и дивинилсульфида, а также избыточного тетраэтоксисилана по ее завершении. Способ гарантирует полную конверсию иприта и обеспечивает высокую скорость реакции его дегидрохлорирования. Основан на использовании промышленно-доступного сырья и предполагает возможность повторного использования избыточного количества тетраэтоксисилана. 1 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к химии сероорганических соединений, а именно к разработке способа утилизации бис(2-хлорэтил) сульфида - иприта.

Одним из наиболее распространенных способов переработки иприта с участием концевых функциональных C1-групп является обработка его щелочью [Поконова Ю. В. "Галоидсульфиды". г. Ленинград, 1977 г. Davies J.S.H. Oxford A.E.J. Chem. Soc. 1931, N 1, p.224-236. Щербакова Л.Ф., Шантроха А.В., Гормай В.В. и др. В сб.: Экологические проблемы уничтожения химического оружия. Тез. докл. научн. -техн. конф. (10-11 июня 1993 г.) Вольск, 1993, с. 13-14]. использование данного приема, как дополнительной меры, считается целесообразным и в других способах переработки иприта, если они претендуют на высокую степень его дезактивации [Пат. 2039039. Заявл. 3.08.93. Опубл. 9.07.95. Бюл. N 19, МКИ C 07 C 319/20. РЖХим., 6H 53П (1996)]. Одним из основных компонентов в указанных выше реакционных системах является вода, которая позволяет избежать гетерофазности реакционной системы, вместе с тем доступна и экологически безопасна.

Однако, известно, что ограниченная растворимость иприта в водных растворах дегазирующих веществ является основным фактором, затрудняющим детоксикацию иприта [Соборовский Л.3., Эпштейн Г.Ю). Химия и технология боевых отравляющих веществ. M.-Л.: Гос.изд.оборон.пром., 1938, с.587]. Повышение эффективности взаимодействия в двухфазной системе, какой является система иприт - водный раствор дегазатора, достигается применением катализаторов межфазного переноса [Щербакова Л.Ф., Шантроха А.В., Гормай В.В. и др. В сб.: Экологические проблемы уничтожения химического оружия. Тез. докл. научн.-техн. конф. (10-11 июня 1993 г.), Вольск 1993, с. 13-14].

Прототипом изобретения является метод детоксикации иприта обработкой его 20%-ным спиртовым раствором щелочи [Bales S.H., Nickelson S.A. J.Chem.Soc., 1922, p.2137- 2139].

Недостатками метода являются низкая конверсия исходного продукта и длительность процесса.

Целью изобретения является разработка эффективной технологии переработки иприта с высокой степенью конверсии.

Поставленная цель достигается использованием при обработке иприта щелочью (КОН, NaOH) сореагента - тетраэтоксисилана (ТЭС). Взаимодействие проводят по схеме: (C2H5O)4Si + (ClCH2CH2)2S + 2KOH = [CH2 = CH]2S + 4C2H5OH + 2KCl + SiO2 при перемешивании и нагревании иприта с избытком щелочи от расчетного количества и 4-х кратным избытком ТЭС, с отгоном выделяющихся в ходе реакции низкокипящих продуктов и избытка ТЭС, по ее завершении. Применение избытка КОН диктуется возможным отклонением по составу основного вещества в используемой реакции щелочи.

Избыток ТЭС определяется необходимостью создания условий для более полного протекания реакции за счет сохранения жидкой фазы по мере расходования основных продуктов, удаления низкокипящих фракций и накопления осадка. А также с учетом расходования ТЭС в условиях щелочной среды на связывание присутствующих в системе следов влаги.

Сущность изобретения заключается в следующем: В колбу, снабженную мешалкой, термометром и системой для отгона летучих веществ, помещают расчетное количество щелочи, ТЭС и иприта (с учетом указанных выше избытков) и при перемешивании нагревают смесь до температуры кипения (63oC), с которой и начинают отбор первой фракции. По окончании ее выделения (до 93oC) убирают мешалку, подключают "азотную" ловушку и продолжают отгон второй фракции - избытка ТЭС, под вакуумом (18 мм рт.ст.) до прекращения конденсации и образования сухого остатка в колбе.

Предложенный способ дезактивации иприта обладает следующими достоинствами: - гарантирует полную конверсию иприта, - обеспечивает высокую скорость реакции дегидрохлорирования иприта, - основан на использовании промышленно доступного сырья, - предполагает возможность повторного использования отгоняемого в ходе реакции избытка ТЭС в рассматриваемом процессе.

Пример 1.

В колбу, снабженную мешалкой, термометром и системой для отгона летучих веществ, помещают смесь, состоящую из 8,07 г (1,5-кратного избытка) КОН, 39,97 г (4-кратного избытка) ТЭС и 7,644 г иприта. Реакцию проводят при перемешивании и нагревании. При достижении температуры реакционной смеси 63oC начинается кипение и отгоняется I фракция в интервале температур от 63 до 93oC (18,14 г). По окончании выделения легколетучей фракции в реакционной колбе образуется двухфазная система с подвижным осадком на дне. Прекращают перемешивание и избыток ТЭС отгоняют при остаточном давлении в системе - 18 мм рт. ст. с "азотной" ловушкой. Выход II высококипящей фракции - 18 г, в ловушке собрано - (III фракция) - 3,23 г, сухой остаток в колбе - 16 г.

Полученные фракции исследовались методом ИК-, ПМР- и масс-спектрометрии.

Данные масс-спектрометрии свидетельствуют об отсутствии в продуктах реакции как иприта, так и продукта его полупревращения - (CH2 = CHS - CH2CH2Cl). По данным масс-спектрометрии состав I фракции представляет собой смесь C2H5OH и [CH2= CH]2S, II фракция содержит (C2H5O)4Si и следы [(C2H5O)3Si2O, III фракция - смесь C2H5OH, [CH2 = CH]2S и [C2H5O]4Si.

Наличие дивинилсульфида подтверждается присутствием в ИК-спектре I фракции наряду с полосами поглощения, характерными для C2H5OH, полос поглощения: 1585 см-1 (C=C) , 712 (C-S-C), 960 см-1 ( CH2) и появлением в ПМР-спектре этой фракции сигналов - 5,10 м.д. (цис) и 5,0 м.д. (транс), сигналов CH2 и квартета (6,23 м.д.), принадлежащего группе (SCH=).

Аналогичные характеристики дивинилсульфида отмечаются в ИК- и ПМР-спектрах III фракции, в которых характеристики спирта дополнены характерными полосами поглощения ТЭС.

Пример 2.

В условиях примера 1 проводят взаимодействие 7,644 г иприта, 8,07 г (1,5-кратного избытка) КОН и 19,98 г (2-кратного избытка) ТЭС. Выделено 16,0 г легкокипящей фракции (I), 2,5 г высококипящей фракции (II), 1,23 г (III) собрано в азотной ловушке и получено 15,7 г сухого остатка. Анализ фракций с привлечением масс-спектрометрии, ИК- и ПМР-спектрометрии свидетельствует об идентичности продуктов во фракциях тем, которые описаны в примере 1. Однако, выделение высококипящей фракции осложняется высоким содержанием сухого остатка в реакционной смеси перед ее выделением.

Пример 3.

В условиях примера 1 проводят взаимодействие 7,644 г иприта, 5,76 г (1,5-кратного избытка) NaOH и 39,972 г (4-кратного избытка) ТЭС. Выделено 15 г низкокипящей фракции (I), 22,3 г высококипящей (18 мм рт.ст.) фракции (II) и 2,96 г фракции (III) (азотная ловушка), сухого остатка получено 12,95 г. Отсутствие в продуктах реакции иприта и CH2=CH-S-CH2CH2Cl подтверждено данными масс-спектрометрии, а присутствие (CH2 = CH)2S зафиксировано в I и II фракциях данными масс-спектрометрии и ИК- и ПМР-спектрами (аналогично примеру 1).

ИК-спектры сняты на спектрометре UR-20.

ЯМР(1H)-спектры записаны на приборе Varian Т-60.

Масс-спектрометр - фирмы Finnigan MAT-212.

При масс-спектрометрическом анализе фракций, полученных при перегонке реакционной смеси, зафиксированы пики ионов (M+), характеризующие соответствующие продукты реакции: m/z-86 (CH2=CH)2S; m/z-46 (C2H5OH);
m/z-208 (C2H5O)4Si;
m/z 342 [(C2H5O)3Si]2O.


Формула изобретения

1. Способ утилизации иприта путем обработки его щелочью при нагревании и перемешивании, отличающийся тем, что обработку проводят с использованием в качестве сореагента тетраэтоксисилана с одновременной отгонкой органической части в интервале температур 63 - 93oС с последующим вакуумированием до сухого остатка.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что тетраэтоксисилан берут в избытке от расчетного.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к химии сероорганических соединений, а именно к разработке способа утилизации бис (2-хлор-этил) сульфида - иприта
Изобретение относится к химии сероорганических соединений, а именно к разработке способа утилизации бис (2-хлорэтил)сульфида-иприта
Изобретение относится к химии сероорганических соединений, а именно к разработке способа утилизации бис (2-хлор-этил) сульфида - иприта
Изобретение относится к химии сероорганических соединений, а именно к разработке способа утилизации бис (2-хлорэтил)сульфида-иприта

Изобретение относится к новым -аминовинилкетонам, имеющим ароматический заместитель на атоме углерода, соединенном с аминогруппой, к способу их получения из нитрилов и метилорганокетона и их использованию для получения ароматических -дикетонов

Изобретение относится к способу получения 2-гидрокси-4-метилтиомасляной кислоты согласно ограничительной части пункта 1 формулы, к получаемому согласно изобретению ГАМ и к применению полученного по этому способу ГАМ
Изобретение относится к области получения хлорированных ароматических тиоэфиров , в частности к способу получения 4,4'-дихлородифенилсульфида (ДХДФС), используемого в производстве серосодержащих полимеров и тонком органическом синтезе

Изобретение относится к способу получения метионина, который применяют в качестве кормовой добавки, в частности, в виде водного раствора

Изобретение относится к новым производным 2-циано-1,3-диона, способу их получения, композиции, содержащей их, и их применению в качестве гербицидов
Наверх