Тринитротолул

2-ая стадия; (получение динитротолуола): В трёхгорлую колбу, снабжённую мешалкой, капельной воронкой и термометром заливают 220 грамм нитрующей смеси состава: H2SO4 – 67%, HNO3 – 23%, H2O – 10%. и помещают на водяную баню.(Количество моногидрата HNO3, взятого на нитрацию, должно составлять 200% от теоретически необходимого). Затем постепенно сливают при работающей мешалке 100 грамм мононитротолуола. Нагревом или охлаждением водяной бани регулируют температуру содержимого реактора, таким образом чтобы температура постепенно возрастала, начиная с комнатной и заканчивая 70 – 80°С. (Слив мононитротолуола продолжается от 30 минут до 1 часа). После слива всего мононитротолуола постепенным нагревом водяной бани повышают температуру реакционной смеси до 100°С и делают при этой температуре выдержку в течение 30 минут. Далее охлаждают содержимое реактора до 70 – 80°С и медленно прибавляют 100 мл воды. Скорость прилива воды регулируют таким образом, чтобы выделившийся динитротолуол был всё время в расплавленном состоянии (температура не ниже 70°С) и, чтобы с другой стороны не имел бы место слишком сильный подъём температуры (выше 90°С). Затем реакционная смесь сливается в предварительно подогретую делительную воронку, где в течение 5 – 10 минут происходит отделение слоя расплавленного динитротолуола (верхняя фаза) от отработанной кислоты. Слой динитротоуола сливают в фарфоровую чашку. 3-ая стадия; (получение тринитротолуола): В трехгорлую колбу емкостью 1 литр, снабженную термометром, капельной воронкой, механической мешалкой и помещённой на водяную баню, заливается 100 грамм расплавленного динитротолуола. Затем нагревают содержимое колбы до 75°С и при этой температуре начинают медленно сливать из капельной воронки нитрующую смесь в количестве 400 грамм состава: H2SO4 – 83%, HNO3 – 17%. Во время слива кислотной смеси содержимое колбы непрерывно перемешивается и нагревом или охлаждением водяной бани обеспечивается равномерный подъём температуры от 75° С до 85°С – к концу слива. Слив кислотной смеси должен продолжаться около 1 часа. Когда вся кислотная смесь слита, повышают температуру содержимого колбы до 110 – 115°С. (С этой целью сменяют водяную баню на заранее приготовленную нагретую до 90 – 100°С масляную баню). Период подъёма температуры должен продолжаться около 30 минут. После этого при температуре 110 – 115°С, выдерживают содержимое колбы в течение 1 часа, при непрерывной работе мешалки (3-ая стадия нитрации толуола сопровождается значительными окислительными процессами, проявляющимися в выделении окислов азота). При недостаточном соблюдении температурного режима нитрации возможны местные перегревы, которые могут повлечь за собой резкий температурный скачок. В этом случае необходимо прекратить слив нитрующей смеси и озаботиться о максимальном охлаждении реакционной массы. Не следует поднимать температуру выше 140°С). По истечении этого периода нитрация закончена. Содержимое колбы охлаждают до 80 – 85°С, и затем медленно при работающей мешалке приливают в реакционную колбу из капельной воронки около 100 мл воды. Время слива воды регулируют таким образом, чтобы температура содержимого колбы находилась в пределах 90 – 100°С. По окончании слива воды содержимое колбы переливается в предварительно подогретую делительную воронку ёмкостью в 1 литр, где в течение 3 – 5 минут происходит отделение слоя расплавленного тротила (верхний слой) от отработанной кислоты (нижний слой). Слой расплавленного тротила сливается в фарфоровую чашку. Выход сырого кислого тротила составляет 110 – 115 грамм. Температура затвердевания хорошо пронитрованного продукта не ниже 78°С. Отмывка кислого тротила от кислот: Полученный тротил содержит значительное количество кислых примесей, как минерального, так и органического характера. Для удаления последних применяют промывку тротила от кислот в расплавленном состоянии горячей водой. В автоклав ёмкостью 500 см3, снабжённый мешалкой, помещают 50 – 100 грамм кислого тротила и тройное по весу количество горячей воды. Расплавившийся тротил перемешивают с горячей водой в течение 5 – 10 минут. Затем останавливают мешалку и осторожно сливают сифоном кислую воду. Затем заливают в автоклав свежую порцию горячей воды и снова повторяют промывку по вышеописанному способу. Операцию промывки проводят несколько раз, пока промывные воды не покажут нейтральной реакции на лакмус. После этого тщательно отделяют сифоном последнюю промывную воду и расплавленный тротил сливают в тарированную фарфоровую чашку. После этого тротилу дают остыть в течение 1 часа до комнатной температуры, сливают находящуюся на поверхности воду и помещают в сушильный шкаф, в котором сушат при 110°С в течение 6-ти часов. После этого высушенный тротил остужают в эксикаторе над CaCl2 до комнатной температуры. Сульфитная очистка тротила: Сухой неочищенный тротил тонко измельчается в фарфоровой ступке. 50 грамм измельчённого тротила помешается в автоклав емкостью 500 см3, снабжённый механической мешалкой и термометром. Туда же заливается 100 мл свежеприготовленного водного раствора сульфида натрия, при этом раствор принимает красную окраску. Затем нагревом водяной бани доводят содержимое до 40° – 50°С, при этой температуре перемешивают в течение 1 часа, после чего переносят содержимое колбы на воронку Бюхнера, где тротил тщательно отжимают от промывных вод и промывают теплой (40° – 50°С) водой до полного обесцвечивания промывных вод. После этого очищенный тротил пересыпается в фарфоровую чашку, в которой сушиться при 110°С в течение 6-ти часов. Выход очищенного продукта 45 – 47 грамм. Перекристаллизация из спирта: В колбу, соединённую обратным холодильником и помещённую на водяную баню, помещают 50 грамм сырого тротила и 250 – 300 мл 96%-ного спирта. Нагревом водяной бани доводят спирт до кипения, при этом тротил растворяется в спирте. После этого полученный раствор (окрашенный в красный цвет) фильтруют, и дают остужаться до следующего дня. После этого выделившиеся кристаллы отфильтровывают на воронке Бюхнера и промывают небольшим количеством чистого спирта. Отжатые от спирта кристаллы сушат при 40 – 50°С. Выход кристаллического продукта 42 – 44 грамма.