Сарнер С. - Химия ракетных топлив (1049261), страница 45
Текст из файла (страница 45)
Метан является основным компонентом природного газа, и его получают экстракцией. Бензол получают из каменноугольной смолы. Метод получения пропина основан на присоединении галогена к пропену [пропилену) и последующем удалении галогеноводорода НХ спиртовым раствором едкого кали КОН. Алифатические углеводороды не особенно токсичны. Метан неядовит, и его максимально допустимая концентрация более 0,02. Реальная опасность возникает только в том случае, если содержание метана возрастает настолько, что содержание кислорода падает ниже допустимого уровня.
Некоторое анестезирующее действие вызывается ацетиленами. Беизол токсичен, особенно при высоких концентрациях. Его максимально допустимая концентрация !0 — '. Реакции углеводородов хорошо известны и приводятся в любом учебнике органической химии. Здесь они не будут рассматриваться. 8.13. ОРГАНИЧЕСКИЕ ОКИСИ Органические окиси [эпоксисоединения) считаются низко- температурными однокомпонентными ракетными топливами из-за низких температур в камере прн их сгорании. Предпочтение отдается окиси этилена, так как ее легко получить, но предложено применять также и окись пропилена благодаря ее высокой температуре кипения.
Окись этилена получают окислением этилена воздухом прн 227' и атмосферном давлении в присутствии серебра в качестве катализатора или реакцией этиленхлоргидрина со щелочью прн 1100'. Окись пропилена получают путем взаимодействия щелочи с пропиленгликолем или пропиленхлоргидрином. Данные, приведенные в табл. 8.3? и 8.38, заимствованы из технических условий [!65] и литературы, опубликованной фирмами-изготовителями [5, !00, 148], а также из работ [84, 90, 145] и справочников. Для окиси этилена опубликовано больше данных в связи с широким применением этого соединения. Органические окиси имеют умеренную токсичность и могут вызывать ожоги при разливе. Максимально допустимые 248 а Рдкетные ГОРючие Таблица 8.,77 Свойства органических окисей Окись пропплснз О,Н„О Окпсь зтклскз С Н,О Свойства 58,081 34 — 104,4 0,831 Молекулярный вес Температура кипения, 'С Температура затвердевания, "С Критическая температура, 'С Критическое давление, итм Плотность (при 20'), г(смз Теплота образования (при 25'), ккал,'моль Теплота плавления, ккаггбиоль Теплота испарения (при 25'), ккалзмоль Коэффициент вязкости (при 20"), спз Давление пара (при 20'), мм рт.
ст. Температура ьспышки (петод открытой чашки), 'С Температура самовоспламенения, "С Температура воспламенения на воздухе, 'С Пределы взрываемости в смеси с воздухом, о(о 0,38 445 571 429 3 — 100 0 — 100 Таблица 8.88 Свойства окиси этилена Улсльпзн тспзоснкость каз'г град Козффкшгспт нпзкостк, тснпсрзтурз, "О Плотность, сп' ;гтнзснпс пзрз, к.к рт. ст. слз О, 443 О, 444 О, 447 0,451 0,456 0,461 0,466 0,471 0,896 ~ 0,320 0,883 0,291 0,869 , 0,264 0,862 0,856 0,842 — 70 — 53 — 40 — 30 — 20 — 1О 0 10 2г) 25 30 40 0,991 0,954 0,580 0,953 0,499 0,937 0,435 0,924 0,389 0,910 0,353 44, 054 10,73 — 111,3 195,8 71 0,869 — 22,2 1,247 5,881 0,264 1095 ( — 18 ? 32 63 115 194 315 493 720 1095 1280 1560 2200 249 З РАКЕТНЫЕ ГОРЮЧИЕ (8.132) (8.133) (8.134) (8.135) (8.136) (8.137) С,Н,О+ КОН вЂ” НОСН,СНЕОР, СН,СН, 2С,НАΠ— О О, СН,СН,' (8.
! 38) 8.14. ГОРЮЧИŠ— РАСТВОРЫ МЕТАЛЛОВ Вейль [235] в 1864 г. обнаружил, что металлические натрий и калий растворимы в жидком аммиаке. Позднее было установлено, что все шелочные металлы, магний и алюминий тоже концентрации окиси этилена составляют 10-4 для 8-часового рабочего дня и 3 10-' при действии в течение 1 часа. Большая летучесть этих соединений представляет опасность в отношении токсичности и воспламенения, поскольку они легко воспламеняются и образуют взрывчатые смеси с воздухом при незначительных концентрациях.
Органические окиси не должны находиться в контакте с воздухом, кислородом, аммиаком, ацетиленом, сероводородом, серой, водой и посторонними примесями. Все оборудование перед использованием необходимо продувать азотом или метаном. Органические окиси не должны соприкасаться с медью, латунью, бронзой, сплавами меди, серебром, ртутью, магнием и другими веществами, образующими ацетилениды, так как в противном случае возможны взрывы. Кислоты, гидроокиси щелочных металлов, органические основания, хлориды металлов, окислы железа и алюминия, а также вода ускоряют полимеризацию органических окисей, поэтому следует избегать их присутствия. Поскольку каучук растворим в органических окисях, то его нельзя применять.
Обычные и нержавеющие стали пригодны в качестве конструкционных материалов, используемых при обработке и хранении этих соединений. Основная реакция органических окисей с активным водородом происходит путем расщепления кислородной связи и введе. нпя спиртовой гидроксильной группы в молекулу. Типичными реакциями являются следующие: СЕН„О+ Н,О -- НОСН,СН„ОН, С,Н,О -!- Н,— СНзСН,ОН, Сэн О + НС! НОСНЕСН С! СЕН40 + ! !Нз Н )~СНзСНЕОН С,Н,О+ РСООН- КСООСН,СН,ОН, а Рлкетныг Гоеючии растворяются в жидком аммиаке.
Согласно результатам работ [10! — 106, 126 — !35, 138, !95, 196) н других, эти металлы образуют истинные ра творы, в которых сугцествуют катион металла и сольватированный электрон. Следовательно, растворы характеризуются высокой проводимостью благодаря металлической природе катиона и малой плотностью, поскольку часть пространства занята сольватированным электроном. Разбавленные растворы мегаллов в жидком аммиаке имеют характерную синюю, а более концентрированные растворы — медно-бронзовую окраску.
Растворы металлического натрия в жидком аммиаке имеюг две фазы: красную и голубую. Давление пара растворов не зависит от концентрации до состояния насыщения. В момент насыщения происходит резкое увеличение давления пара в зависимости от количества растворителя, вызываемое присутствием свободного аммиака. Применение растворов металлов в качестве горючих дает ряд преимуществ. К их числу о~носятся понижение давления пара по сравнению с давлением пара растворителя, увеличение теплоты сгорания благодаря присутствию металла, малая вязкость и высокая проводимость, обеспечивающая лучшие охлаждающие свойства, а также более легкая самовоспламеняемость рассматриваемых горючих по сравнению с аммиаком. Однако в настоящее время у этих горючих больше недостатков, чем преимуществ. К ним относится малая плотность растворов и реакция между металлом и аммиаком, ведущая к образованию амида и выделению водорода (8.139) 21.!+25!Нз 21.!5!Нз+ Н,.
В результате такие горючие имеют ограниченную возможность применения. Чтобы сделать возможным применение, необходимо разработать способы стабилизации известных систем или получить новый раствор. Ьорогидрид лития очень хорошо растворяется в аммиаке [!59], но эти растворы имеют высокие температуры затвердевания.
Минимальной температуре затвердевания такой системы, равной -12', соответствует содержание растворенного вещества около — 40 вес. % . Вблизи точки насыщения температура затвердевания раствора превышает 40'. Щелочные металлы растворяются в гидразине [22[, но при этом образуются соответствующие гидразиды. В работах [21, 102, 106] показано, что растворимость металлического лития в жидком аммиаке повышастся с температурой.
По имеющимся данным, максимальная растворимость составляет 11,32 г 1!!100 г 5!Нз при 0'. 251 8. РАКЕТНЫЕ ГОРЮЧИЕ Таблица 8 ЗУ Свойства растворов в жидком аммиаке Сноистао ига к ьгвгг, ы 20,1 -г 6,9 Растворимость 'г, г/!00 г ХН, Теплота растворения ккал/моль Температура затвердевания ", 'С Температура кипения,'С Плотность и гГсмг давление пара ", мм рг. ст 32,0 -! 4,5 177 — !9,2 10,2 — 9,7 — 157 — 110 — 185 43 70 О, 490 3 0,628 0,578 400 20 Ч Прн тсмлературе калении аммиака, котла олотность аммиака ранна 0,682 гусмх аа исключение» ЫВН Ч даннис лли антектик. ЛИТЕРАТУРА 1.
А 6 а т в О. К., 51о с )та О. '»Г., Ронгьх бугпровшгп оп Согпьна(!оп, Ва!- 1!Гааге, Тье и/1!!!ата апд у!/!!И!пя Со., 1953. 2. А 6 е и а 1 е 6 1 Н. К., Тгапа. А пс 5ос. Мегааь ! 952 3. А Ь т е 6 М. 5., Л'а/иге, 165, 246 (!950). 4. А Ь гп е с1 М. 8., РИП. Майт., 42, 997 (!952). 5. А!Иеб Сьепнса! Согпрапу Вниеипя оп ЕЬЬу1епе ОхЫе апд Напб!!пя апд 5!агапе о1 ЕЬЬу!епе ОхЫе. 6. А и 6 г а бе Е.
)Ч., О о Ь Ь я Е )1, Ртос. /)оу. Яос. (5олс(оп), А211,!2 (1952) Большинство работ с растворами металлов в жидком аммиаке было выполнено еще до того, как химия координационных комплексов достигла современного уровня развития. Оказалось, что растворы щелочных металлов в жидком аммиаке являются истинными растворами и не содержат присоединенных координационными связями молекул аммиака. Данные для щелочно- земельных металлов слишком поверхностны, чтобы можно было сделать обоснованный вывод, однако очевидно, что эти мета.члы могут образовывать комплексные соединения.
К растворам в жидком аммиаке, которые могли бы представлять основной интерес благодаря нх большой теплоте сгорания и малому молекулярному весу продуктов сгорания, относятся растворы бериллия, лития и сложных гидридов лития. Последние два раствора в настоящее время, по-видимому, не перспективны, а о растворах бериллия пока мало известно. Если удастся приготовить и стабилизировать эти растворы, то они станут наиболее перспективными. В этой области необходимо проводить дальнейшие исследования.
252 З. РАКЕТНЫЕ ГОРЮЧИЕ 7. А п и ! и о й., Фев!часа йерог!з 5СТ 2220 (!955). 8 А п и| и о й., |Чеь!часа йерог|з 5СТ 2308 (1957). 9. А г гп з | гоп и О. ), Аего1е1 Еп8!пеепп8 Согр. Керог1 КТМ-40 (1947!). 10. А г т з | г о п 8 О. Т., ХаПопа! Вигеао о1 5!апг)агбь Керог1 2626 (1953). 11.
Л г т ь 1 г о и 8 О. Т., )Ч о о 1 е у Н. %., Е ч а и з )Ч. Н., К г е 1 8 е г Е. Л., 1ЧаПопа| Вигеан о! 51апбагдв йерог1 6484 (Зи1у 1959). 12. Л ь )г е у Р. У., У. Ат. Сбет, 5ос., 52, 970 (!930). 13. А з | о п Л. О., Е ! б е и о 11 М. Е., Г о г ь ! е г )Ч. 5., У. Ат. Сзет. 5ос., 61, !539 (1939). 14. Л з1о п У. О., Р ! пЬ Н. 1., У а п г О. Л, й н аз е11 К.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
