Штехер М. С. - Топлива и рабочие тела ракетных двигателей (1043408), страница 16

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 16)

Тетрафторгидразин склонен к диссоциации, так, при воздей-ствии накаленной электроспирали это соединение диссоциирует на трифторид азота и азот без взрыва, но с большим выделением тепла - до 1465 Дж/г (350 кал/г).

С точки зрения взрыво- и пожароопасности тетрафторгидразин надо считать таким же устойчивым соединением, как три-фторид азота, и использовать те же меры защиты и предосторожности. С большинством горючих он не самовоспламеняется.

Коррозионная активность тетрафторгидразина очень невысока, но ввиду недостаточной изученности этого окислителя пока рекомендуются те же конструкционные материалы, что и при работе с трифторидом азота, исключая полистирол.

О токсичности тетрафторгидразина нет надежных данных, но учитывая большое содержание фтора в составе этого соединения (до 73%), следует быть очень осторожным и пользоваться нормативами и защитными формами, рекомендованными для таких соединений, как моноокись фтора или трифторид азота.

Транспортировка и хранение тетрафторгидразина рекоменду-ется в сосудах из латуни. Длительное хранение возможно при температуре сухого льда.

Новые окислители на основе фтора

В последние годы поиски новых эффективных окислителей на основе фтора и его производных проводятся довольно широко и, по американским данным, можно назвать более тридцати наименований. Большинство этих веществ не вышло еще из стадии лабораторных исследований, и поэтому нет надежных сведений об их энергетических, токсических, реакционных и других эксплуатационных показателях.

В ряде случаев нет полных сведений об их физико-химических константах. Тем не менее уже сейчас можно провести неко-торую классификацию предлагаемых окислителей на основе фтора, это будет полезно с точки зрения оценки их общих свойств. Предлагается разделять эти окислители на три группы: фторкислородные соединения, фторамины и фторнитраты. Основные известные физико-химические константы этих соединений приведены в табл. 2.4.

Как видно из данных табл. 2.4, большинство этих жидкостей имеет очень низкую степень криогенности. Удельный импульс, степень токсичности, коррозионная и химическая активность этих соединений неизвестны. Производство этих веществ еще не налажено и не вышло из стадии лабораторных исследований. Основные эксплуатационные условия неизвестны.

86

Таблица 2.4

Фторкислородные соединения

Фторамины

Фторнитраты

2.4. ОТДЕЛЬНАЯ ГРУППА ОКИСЛИТЕЛЕЙ

Эта группа окислителей может рассматриваться как давно известная, но не имеющая практического применения из-за склонности к каталитической взрывоопасности и абсолютной нестабильности, свойственных каждому из названных окислителей. Так, озон в чистом виде пока не может быть получен на практике и находится обычно в смесях с кислородом.

Тетранитрометан не применяется из-за каталитической реакционной активности, обычно оканчивающейся взрывом при контакте с рядом конструкционных и технических материалов.

Хлорная кислота из-за абсолютной нестабильности и низкой теплопроизводительности с основными видами горючих не может рассматриваться как основной окислитель.

Однако, если будут найдены надежные присадки - стабили-заторы для озона и тетранитрометана, которые позволят исполь-зовать эти окислители так же, как в настоящее время применя-ют стабилизированную перекись водорода, оба окислителя будут немедленно и широко введены в практику.

Основанием к их использованию являются: очень высокая энергетичность озона и высокая плотность тетранитрометана. Хлорная кислота, если будут найдены ее стабилизаторы, может широко использоваться в качестве присадки к основному окислителю, обеспечивающей надежное самовоспламенение в условиях особо низких температур и давлений.

Коротко рассмотрим свойства и условия эксплуатации этих окислителей.

Озон

Озон представляет собой криогенную жидкость с более высокой степенью криогенности, чем кислород. Температура плавления 22 К (-251° С), а кипения 161,9 К (-111,1° С). Это жид-кость темно-синего цвета, без запаха, очень токсична, обладает значительной плотностью, равной 1,46 г/см³ при температуре кипения.

Озон - эндотермическое соединение, отличающееся исключительной взрывоопасностью и склонностью к самопроизвольному разложению. Основным источником получения озона являет-ся кислород, из которого он получается под действием слабого электрического разряда. Подробно вопросы производства озона рассматриваются Я. М. Паушкиным [35]. Теоретически озон яв-ляется одним из самых высококалорийных окислителей, с водородом он дает до 16,15 МДж/кг топл. (3850 ккал/кг), но практически эта энергия не может быть использована потому, что получение озона 100%-ной концентрации в настоящее время затруднено из-за его исключительной взрывоопасности.

88

В, современных условиях обычно получают взрывоустойчивые смеси озона с кислородом, если концентрация озона не превышает 17-20%. Смеси с концентрацией озона от 25 до 55% являются особо взрывоопасными, и практическое их применение исключается до момента, когда будут найдены надежные стабилизирующие присадки. Применение смесей озона с кислородом с концентрациями озона до 20% едва ли можно считать рациональным по следующим соображениям.

Энергетические показатели таких смесей мало отличаются от кислорода, технический озон в составе смесей обладает высокой чувствительностью к удару, детонации и склонен к взрыву.

За счет испарения жидкого кислорода (температура кипения 90 К (-183° С) смеси обогащаются озоном, при этом растет опасность их взрыва, смеси кислорода с озоном токсичны и эта усложняет эксплуатацию. В ряде работ [35, 40] отмечается, что чистый озон очень стоек к различным импульсам, однако там же подчеркивается, что достаточно небольших органических примесей, особенно в паровой фазе, и озон взрывается. Эксплуатация его при таких данных до появления надежных стабилизаторов едва ли целесообразна.

Учитывая исключительную реакционную способность озона, необходимо очень тщательно подбирать конструкционные материалы. Для работы с озоном допускается применение чистого алюминия и его сплавов, нержавеющих сталей, титана, стекла и фторопласта в качестве прокладочного материала.

Токсичность озона очень высока, практически такая же, как у фтора. Максимальная допустимая концентрация озона в воздухе не более 10^-7 при восьмичасовом рабочем дне. Вдыхание паров озона вызывает раздражение дыхательных путей и отек легких, а при концентрациях выше предельных - смерть.

Недостаточная изученность эксплуатационных свойств озона, исключительная взрывоопасность, отсутствие надежных стабилизаторов для высококонцентрированных смесей озона препятствует его практическому использованию.

Тетранитрометан (СN₄О₈)

Тетранитрометан при нормальной температуре представляет собой тяжелую подвижную жидкость. В тонких слоях он прозрачен и бесцветен, в толстых - имеет слабо-зеленоватый оттенок. Тетранитрометан токсичен, обладает резким запахом окислов азота и вызывает обильное слезотечение. Плотность тетранитрометана при 293 К (20° С) равна 1,64 г/см³. Для технического продукта температура плавления равна 286 К (13° С), она может быть легко понижена до 243 К (-30° С) минимальным количеством примесей окислов азота. Высокая температура плавления является серьезным недостатком этого окислителя.

89

Температура кипения его 399 К (125,7° С), при температуре 399-400 К (126-127° С) тетранитрометан начинает разлагаться на углекислоту и окислы азота.

Энергетические возможности тетранитрометана с применяемыми горючими сравнимы с азотным тетраксидом, но благодаря высокой плотности он может иметь явные преимущества по объемной удельной тяге. Серьезными препятствиями к применению тетранитрометана являются его высокая температура плавления и каталитическая взрывоопасность.

В кислой и нейтральной среде тетранитрометан весьма стоек и может без изменения сохраняться в течение длительного времени. В щелочной среде он претерпевает изменения, образуя опасные (с точки зрения взрыва) соединения - соли нитроформа.

С водой тетранитрометан не смешивается; в бензоле, нитробензоле, этиловом спирте, ацетоне и эфире легко растворим.

С четырехокисью азота и азотной кислотой он смешивается во всех отношениях, и при этом значительно снижается температура его застывания.

Смеси тетранитрометана с жидкими органическими веществами являются чувствительными взрывчатыми веществами. Взрывоопасность тетранитрометана зависит от степени его очи-стки, очень незначительные органические примеси повышают его склонность к детонации.

Смеси тетранитрометана с углеводородами, например с толуолом, обладают сильными взрывчатыми свойствами.

Особую опасность представляет контакт тетранитрометана с остатками технологических жидкостей. Это всегда приводит к взрыву, поэтому емкости, трубопроводы и детали установки, ра-ботающей на тетранитрометане, должны быть тщательно очищены от следов органических соединений.

Токсичность и меры предосторожности. Тетранитрометан токсичен, вызывает слезотечение, сильно раздра-жает слизистую оболочку глаз, носа и дыхательных путей. Пары его удушливы и обладают запахом окислов азота. Предельно допустимая концентрация в воздухе 0,0005-0,001 мг/л. Помещения должны хорошо вентилироваться. При попадании на кожу тетранитрометан слабо раздражает ее.

Первичные признаки отравления тетранитрометаном выражаются в обильном выделении слюны с последующим воспалением верхних дыхательных путей.

При хроническом отравлении тетранитрометаном наблюдаются постоянные головные боли, усталость, сонливость, замедленный пульс. При продолжительном его воздействии на человеческий организм поражается центральная нервная система, ухудшается сердечная деятельность. Чувствительность людей к отравляющим действиям тетранитрометана неодинакова. В ряде слу-

90

чаев тетранитрометан не действует на кожу, признаки отравления быстро проходят в условиях пребывания на свежем воздухе.

Хранение и транспортировка тетранитрометана. Ввиду высокой летучести тетранитрометан необходимо хранить в закрытых сосудах. Длительное хранение возможно в кислой или нейтральной среде, лучше хранить его в твердой фазе при температурах ниже 286 К (13° С). В качестве тары в этом случае можно использовать даже деревянные ящики. Обычно тетранитрометан транспортируется и хранится в герметически закрытых металлических бочках. Транспортные цистерны обяза-тельно должны иметь подогрев горячим паром.

Тетранитрометан, залитый слоем чистого глицерина, может сохраняться в открытом сосуде длительное время без изменения.

Складские помещения для хранения тетранитрометана должны иметь хорошую вентиляцию и обогрев емкостей.

Характеристики

Список файлов книги