微反应堆的连续生产不仅更安全,而且速度快十倍

自从发明硝化甘油在19世纪中期,人们一直试图找到更安全的方法来制造高度不稳定的液体炸药。现在,位于德国Pfintzal的弗劳恩霍夫化学技术研究所(ICT)的研究人员提出了一种可能是迄今为止最安全的方法——使用微反应器连续生产硝酸甘油,而不是批量生产。这不仅更安全,而且速度更快,使产量提高了十倍。

硝化甘油是在硫酸和硝酸的混合物中加入有三个羟基的简单碳氢化合物甘油制成的。反应的放热性很强,但如果温度过高——例如超过30°C——就会发生“失控”,大大增加爆炸的风险。

因此,制造商不断冷却反应混合物,并在传统的间歇过程中,将甘油一滴一滴地添加到酸中,以给予热量消散的时间,并保持过量的酸,这对于确保所有羟基的完全硝化至关重要。

“这是相当老式的化学,”弗劳恩霍夫信息与通信研究所负责爆炸材料的副主任Stefan Löbbecke说。在微反应堆中切换到连续过程意味着使用更少的量——出于几个原因更安全。它使得更容易控制整体温度和混合程度,这对于避免局部温度变化和危险的“热点”很重要。这也使它更容易控制分解产物。如果发生了非常糟糕的事情,爆炸的规模会小得多。

微型反应堆是一块手掌大小的透明聚合物瓦,内部通道蜿蜒穿过飞机。内部通道有两个入口,但只有一个出口——反应物在开始时聚集在一起,然后在通道两侧复杂的沟槽和脊状结构引起的湍流中通过微反应器进行混合。
为了扩大生产规模,你只需同时增加更多的微反应堆。一个微型反应堆每天可以生产10-50公斤硝酸甘油,Löbbecke说。但他的团队已经通过“编号”微反应堆,尝试每周生产2-3吨。

也就是说,这不是批量生产硝酸甘油的方法。低级产品,主要用于采矿业和建筑业,已经可以批量廉价生产。Löbbecke说,这种方法的真正优势在于制造少量的硝酸甘油和其他氮酯,在制药工业中使用的非常高的等级。硝酸甘油不仅是一种强力炸药,也是一种强力药物(有时称为三硝酸甘油),广泛用于治疗心绞痛和其他心脏问题。

该方法安全性的提高降低了制造商的成本,同时也提高了生产率。微反应堆方法已经在工业上使用,尽管Löbbecke出于商业敏感性拒绝透露在哪里。