水合肼生产工艺比较
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水合肼详细资料大全水合肼(肼:拼音:jǐng)又称水合联氨。
纯品为无色透明的油状液体,有淡氨味,在湿空气中冒烟,具有强碱性和吸湿性。
常压下,肼可以和水形成共沸(共沸物中肼含量约为69%)。
工业上一般套用含量为40%--80%的水合肼水溶液或肼的盐。
水合肼液体以二聚物形式存在,与水和乙醇混溶,不溶於乙醚和氯仿;它能侵蚀玻璃、橡胶、皮革、软木等,在高温下分解成N2、NH3和H2;水合肼还原性极强,与卤素、HNO3、KMnO4等激烈反应,在空气中可吸收CO2,产生烟雾。
水合肼及其衍生物产品在许多工业套用中得到广泛的使用,用作还原剂、抗氧剂,用于制取医药、发泡剂等。
基本介绍•中文名:水合肼•外文名:Hydrazine hydrate•别称:水合联氨•分子式:N2H4·H2O•分子量:50.06•CAS号:7803-57-8•MDL号:MFCD00149931•EINECS号:206-114-9•RTECS号:MV8050000•BRN号:878137•PubChem号:24852482性质用途,物理性质,用途,包装储运,生产方法,上游原料,下游产品,危害影响,毒理学,处理方法,水合肼溶液,对环境的影响,性质用途避免接触氧化物,氧,金属粉末,有机材料,工作人员应作好全面防护,皮肤和眼睛接触肼之后,应直接用大量清水冲洗,并请医生检查治疗。
工作区域必须充分通风,并经常使用适当的仪器检测生产区域环境中的肼浓度。
能与水、醇任意混合,不溶于三氯甲烷和醚。
具有强碱性与还原性,是一种强还原剂。
与氧化剂接触,会自燃自爆。
具有强腐蚀性、渗透性。
在空气中能吸收二氧化碳。
有毒。
折光能力很强液体。
在空气中发烟,相当难流动,有特异的不像氨的臭味。
可与水、酒精混溶,不能与醚、氯仿混溶。
物理性质冰点:-51.7℃ 熔点:-40℃ 沸点:118.5℃ 相对密度(水=1):1.032(21/4℃,指21℃的水合肼与4℃的水的密度比) 蒸汽压:72.8℃ 比重:1.03(21℃)表面张力(25℃):74.0mN/m 折光指数:1.4284 生成热:-242.71kJ/mol 闪点(开杯法):72.8℃ 溶解性:水合肼液体以二聚物形式存在,与水和乙醇混溶,不溶於乙醚和氯仿腐蚀性:能侵蚀玻璃、橡胶、皮革、软木等稳定性:稳定,在高温下(约1000℃)分解成N2、NH3和H2 化学反应:水合肼还原性极强,与卤素、HNO3、KMnO4等激烈反应,在空气中可吸收CO2,产生烟雾外观与性状:无色透明的油状发烟液体,微有特殊的氨臭味,在湿空气中冒烟,具有强碱性和吸湿性。
水合肼生产废水处理工艺的研究

水合肼生产废水处理工艺的研究摘要:针对水合肼生产废水特点,提出了混凝过滤-纳滤-臭氧催化氧化-微滤工艺处理废水,本文对其中的纳滤及臭氧催化氧化进行了研究。
对纳滤膜的通量、拉伸强度及SEM等进行了表征,在臭氧催化氧化工段,对影响废水处理效果的因素:臭氧投加量、催化剂投加量、pH值进行了分析。
结果表明,经纳滤后COD去除率可达到67.4%;纳滤出水经臭氧催化氧化,在pH为9,臭氧投加量10g/h,催化剂投加量10g/L时,COD去除率达到88.3%。
经纳滤及臭氧催化氧化后COD综合去除率可达96%,出水COD在90mg/L左右,可进行后续盐回收。
关键词:水合肼生产废水;纳滤;臭氧催化氧化;工艺研究引言水合肼是又称水合联氨,分子式N2H4·H2O,是精细化工产品的重要原料和中间体,用途广泛,市场发展迅速[1]。
目前国内外工业化应用的水合肼生产方法主要有尿素法及酮连氮合成法等,酮连氮法会产生含盐量很高的废水,氯化钠浓度很高,此外,该废水COD值也比较高。
属于较难处理的高含盐有机废水,传统的生化等方法难以高效的处理这类废水[2],如果处理不当排入水体会严重污染环境,因而,开发出一套水合肼生产废水的处理工艺有着重要的意义。
膜技术作为近几年来有用的分离技术已代替了传统的分离工艺,已广泛地应用于废水处理领域[3]。
纳滤膜平均孔径为1~2nm,对废水中有机物有一定的分离作用,并且具有高通量,但对氯化钠等基本无截留。
非均相臭氧催化氧化作为高级氧化技术的一种,近年来广泛应用于废水处理中,其对有机物有开环断链的作用,理想状态下可使有机物完全矿化成为CO2和水[4]。
本文研究了水合肼生产废水处理工艺,主要探讨工艺中纳滤及臭氧催化氧化工段对废水COD的去除效果,考察影响处理废水效果的因素,为废水处理工程化应用提供指导作用。
1 实验部分1.1 实验材料和试剂纳滤膜材料为改性的聚酰胺膜,催化剂为活性炭负载型金属氧化物催化剂,催化剂活性组分原料为Mn和Ce的硝酸盐,实验过程中所用试剂均为分析纯。
水合肼生产方法介绍

水合肼生产方法介绍
田金枝
【期刊名称】《川化》
【年(卷),期】1998(000)002
【摘要】水合肼(NH_2NH_2·H_2O)是肼与水分子形成1:1的水合物。
肼又名联氨,无色发烟液体,用途广泛,主要用于发泡剂(如偶氮二甲酰胺)、医药(如抗结核药异烟肼)、农药(如植物生长调节剂马来酰肼、除莠剂)和染料的合成;在水处理方面用作高压锅炉脱氧剂;也用于火箭燃料、炸药、显影剂、燃料电池原料和高纯度金属的提取等方面。
1887年,Curtius第一次由重氮醋酸盐制得硫酸肼。
1907年,德国化学家拉希开发了用次氯酸钠氧化氨制备肼的工业方法。
此后近60年制肼工艺几乎没有变化。
【总页数】5页(P28-31,41)
【作者】田金枝
【作者单位】川化研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ226.52
【相关文献】
1.酮连氮法和尿素法水合肼生产技术比较 [J], 周志刚; 石松林
2.电解法氯碱生产联产酮连氮法水合肼生产工艺探讨 [J], 刘源源
3.水合肼生产废水及其处理现状 [J], 黄克生;张克;柳荣展;肖本益
4.酮连氮法生产水合肼产生的高盐废水处理工艺研究 [J], 乌英嘎;海泉
5.酮连氮法生产水合肼产生的高盐废水处理工艺研究 [J], 乌英嘎;海泉
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水合肼专刊zl2

信息专刊 集团研究院- 1 -信 息 专 刊序言:水合肼(N 2H 4·H 2O ),别名:水合联氨,是一种透明、易吸潮的油状液体,有氨的气味,在湿空气中冒烟。
肼有很高的极性,较弱的碱性,相当大的缔合度,并呈现有较高的沸点,肼与水分子之间出现有氢键,生成肼的一水化合物(即水合肼N 2H 4·H 2O ),它也能与水形成两种低共熔组成物,分子式:N 2H 4·2H 2O 及H 2O ·2N 2H 4。
水合肼的用途很广泛,可用于医药、农药和制作塑料发泡剂和橡胶助剂等。
ADC 发泡剂(原名AC 发泡剂,1991年新部标改称ADC 发泡剂),学名:偶氮二甲酰胺,分子式:H 2NCONNOCNH 2,分子量:116。
ADC 发泡剂,外观为淡黄色的结晶粉末,相对密度1.65,属于偶氮系列,是分解温度较高的有机热分解型发泡剂。
也是比较稳定的一种发泡剂,发气量大,无毒、无嗅、不污染、不变色、不变质,在常温下可经久贮存。
但贮存时,不可靠近热源,要防止进水受潮。
ADC 发泡剂的用途极广。
由于ADC 发泡剂的发气量大,价格较便宜,可用作聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS 树脂、尼龙66、乙烯一醋酸乙烯共聚物、氯丁橡胶、天然橡胶、硅橡胶等的发泡剂,可得纯白的泡沫体。
水合肼和ADC 发泡剂都是耗碱的产品,每吨80%水合肼耗用烧碱5.3吨(42%);每吨ADC 发泡剂需耗烧碱3吨(折100%)。
集团研究院信息中心 审 核:张 磊 第 23 期 编 辑:沙 锋 2011年1月15日我国水合肼与ADC 发泡剂生产现状及其发展信息专刊 集团研究院- 2 -一 水合肼1 我国水合肼生产概况国外,肼的主要生产国家是美国、法国、德国、日本,主要进出口国是苏联和东南亚各国。
我国50年代开始生产水合肼,最早生产的是上海向阳化工厂,随后四川、辽宁、天津、陕西、江苏、北京等市相继建厂投产,基本上都用尿素法。
肼的生产工艺发展及应用概述

NH  ̄ CO NH z +Na O + N a C| 2 OH —卟 i ・ H2 H + H2 N ・ o Na I hCO  ̄ C +N
以 3% 0 浓度的 N OH吸收 c ,直至溶 袭含有有 a h 效 氯 10 1 5/, a 4 - 5 g1N OH 含量约 10 10 /,尿 素溶 7 ̄ 9g I . 液 浓度为 4%, 3 并加 入明胶为 5 0 g l 0 m / 抑制金 属离子 的 副作用 , 将次氯酸钠 和尿素以 41 : 的体积比 同时 进 入反 应器 , 升温至 1 0 1 4 得到含肼 3 昏l 0.0 ̄ - C, 5 / 的反应 液, 后处理基本类似拉希格法 。 这个方 法工艺简单 , 备投 资少 , 设 小规模 生 产时 经济 上是有 利的 ,国内大多数 生产厂家 采用此工艺 , 但随 着水合肼 产量的增 加 , 渡方法将失 去意义 , 国外
1:) :2 在大约 3 ̄和  ̄0 P 压力下. 20 5( 2 Ka 碍瞄薨连 续地
维普资讯
化 工 巾 ■ 曩
加 入一个反应器 中, 反应肼收 率以氯计达到 9 %。过 8 量 的氨用蒸馏的方法从反应 混合物 中回收 ,冷却 , 在
反 应器中循环 ,二 甲基 甲酮连氮水溶 液与 氨分离后 ,
3甲一连| 法 . | .
甲酮 连氦法 是对拉希格 法的改 革 ,它 鼍基于 在 p 1~ 4 丙酮存在下 , 胺与氨 反应 的基础 上的 。 H= 2 1 、 氯 次 氯酸钠 、 丙酮和 2 % 水溶液 ( 0氨 摩尔地 分别 为
1 拉 格映
在拉希格法中 , 用次氯酸钠对氨进行氧化 。 工艺过程如 下:
O 曾广谟 刘岭梅
肼( y r ie , H da n ) 分子式 N ・ , 称联 氨 , z H2 N 又 是 最简单的二胺 ,肼通常以水合物状 态存在和销售 , 被 称为水合肼 。 由于肼分子 中有 4个活泼的可取代的氢 原子 , 能进 行很 多化学合成 反应 , 目前已有 3 O余种 O 有机化合物通过 肼反应制备 , 已成 为化学 工业中一 肼 个很重要 的中间体, 并获得了迅速 发展。 肼的用途很 广 , 在化工 、 医药 、 业 、 农 航天 及公用 事业等许 多领域都 有很重要的应用。 目前世界市场 在 中, 用于 医药制造 的肼的 比例 占 4  ̄ , 于制造 发泡 06用 / 剂用途的 占 3 %, 3 水处 理的占 1%, 5 其余 占 1 ̄。 2 6 / 我国 5 年代开 始少 量生产水合肼 ,发展至今 已 0 有 生产企 业 2 余 家 ,00 年总 产量 在 2万 吨左右 , 0 20 但仍 不能满 足国 内市场 发展 需求 , 每年需进 口 8 % 0 水 合肼 6 0  ̄ 0 0吨 ,且 国内市场需 求量每年 以 7 - 00 70 %
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水合肼的开发与应用拓展水合肼又称水合联氨。
纯品为无色透明的油状液体。
工业上一般应用含量为40%~80%的水合肼水溶液或肼的盐。
水合肼具有强碱性和吸湿性。
一、应用1.火箭推动剂和炸药肼、一甲肼、偏二甲肼、硫酸甲肼都是良好的火箭燃料,可贮性好。
使用时通过催化分解产生气体。
肼在军事上的应用历史最长,最初肼的工业化生产就是为了在军事上用作火箭燃料。
肼系一自燃燃料,即与一氧化剂接触后就能自发点火,或遇一催化剂后,即能自动催化分解。
2.发泡剂以水肼、丙酮、氰化氢、氯气为原料,经缩合、氰化、氧化而得偶氮二异丁腈(ABIN)是一种高效、非污染型有机发泡剂。
世界范围内被尝试和探索的化学品多达千余种,但最终得到确认并广泛应用的发泡剂不过十几种,其中以偶氮二异丁腈、偶氮二甲酰胺(发泡剂AC)的应用最为普遍。
有机以泡剂为放热型发泡剂,达到一定温度时急速分解,发气量比较稳定。
现在品种繁多的发泡剂是以这些基本结构的发泡剂为基础复配而成的。
偶氮二异丁腈主要缺点是毒性较大,作为发泡剂使用日益减少,肼的有机衍生物在加热时分解而生成含氮的气体产物,是最好的好泡气体。
许多肼的有机衍生手发泡剂在聚合物发泡中得到良好的泡沫和细小的蜂窝状结构;常用的发泡剂大都涉及其衍生物,在所有化学发泡剂中,肼基发泡剂占97%。
由水合肼与苯磺酰氯反应而得苯磺酰肼,可用作制鞋用泡沫材料的发泡剂,最重要的肼基发泡剂偶氮二甲酰胺(AC发泡剂)是由水合肼、尿素、硫酸合成联二脲,再经氧化而得的,作为常规化学发泡剂中较稳定的品种之一,是目前使用最广泛的通用型发量大的高效发泡剂,可用作聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺11、乙烯—乙酸乙烯共聚物、聚苯乙烯、ABS、尼龙6、酚醛树脂和氯丁胶、乙腈胶、丁基胶、丁苯胶和硅橡胶等多种合成材料的发泡剂,常压发泡剂和加压发泡均可适用。
3.抗氧剂用水合肼和β—(3,5一二叔丁基—4—羟基苯基)丙酸甲酯反生成β—(3,5一二叔丁基—4—羟基苯基)丙酰肼,再与β—(3,5一二叔丁基—4—羟基苯基)丙酰氯反应可制得,1,2—双[β—(3,5一二叔丁基—4—羟基苯基)丙酰]肼,可用作抗氧剂及金属钝化剂,又称金属螯合剂,具有防止金属离子对聚合物产生引发氧化的作用。
国内水合肼情况分析3

国内水合肼情况分析一、国内水合肼装置状况目前国内有水合肼装置10套,总产能折80%水合肼约15万吨/年,其中尿素法水合肼产能约7.5万吨/年(折80%),酮连氮法水合肼产能约6万吨/年((折100%,折80%为7.5万),在开车的有9家。
具体情况见下表:二、两种生产工艺主要原料成本情况:酮连氮法和尿素法水合肼主要原材料及能量消耗成本比较:从以上主要原材料及动力消耗可以看出,如用尿素法和酮连氮法生产的水合肼都以目前中盐株化的原材料价格计,则每吨80%水合肼主要原材料成本相差约15413-10177.2=5235.8元,酮连氮法生产的水合肼成本明显低得多,如酮连氮法水合肼放在大西北等有资源的地方生产,由于其液碱及蒸汽价格更低,其成本将会更低。
如在中国的大西北等有资源的地方采用尿素法生产水合肼,依据2013年11月12日鄂尔多斯化工集团总裁王鹏来中盐株化集团,其承诺的水合肼各主要物料、能源价格如下:我们将有资源的大西北的原料及能源价格按鄂尔多斯化工集团的计,而水合肼装置的生产单位消耗按中盐株化目前的水平计,则在大西北等采用尿素法生产水合肼其生产成本比中盐株化低3584元/吨(80%),实际上在大西北等有资源的地方生产的水合肼原料及动力价格可能比这还低些,从而成本上会更低些。
如果在内地用酮连氮法生产水合肼,而在西北地区有资源优势的地方采用尿素法生产水合肼,从以上两表数据可以看出两种工艺的原料及动力成本相差不大(如宁夏日盛)。
此外尿素法生产水合肼相对酮连氮法生产水合肼其投资要小些,如同样投资10000吨/年80%的水合肼装置,尿素法约1个亿,而酮连氮法则约要1.5个亿,故在成本项上,尿素法折旧相对低些。
尿素法生产水合肼副产的碱渣和盐渣目前能得到充分利用,能实现清洁生产,而酮连氮法生产水合肼的废盐水则难以回收或回用的成本较高,综上所述,在没有资源优势的地方用尿素法生产水合肼在成本上已没有竞争能力。
三、水合肼市场情况:自2005年水合肼反倾销后,国内含量80%以上的水合肼禁止直接出口,故市场情况仅考虑国内市场。
我国水合肼生产技术亟待提高

济南水合肼价格我国水合肼生产技术亟待提高由于水合肼分子式中有4个氢原子可供取代,具有重要的还原作用,可用作医药、农药、染料、化学试剂、橡胶和塑料助剂原料等,是一种精细化学品。
水合肼在被发现的一个多世纪以来,由于合成困难,价格一直居高不下,绝大多数的水合肼都依靠各种改进的拉希法生产。
直到1980年,法国PUCK公司开发成功过氧化氢作氧化剂的新工艺,才结束了拉希法生产水合肼一统天下的局面。
拉希法工艺,首先以氯气和氢氧化钠反应生成次氯酸钠,然后用它与氨作用,反应温度控制在5℃左右,快速生成氯胺,反应混合产物再和过量的氨混合,其摩耳比约为1∶40,在130℃~150℃和3.0M Pa条件下,低速反应生成水合肼,反应出料时,约含1%的水合肼和约4%的氯化钠在蒸发器中,在压力降为常压情况下进行蒸发,蒸发出来的氨被冷凝、浓缩、循环利用。
汽提塔底部的溶液进入强制循环的盐蒸发器中,蒸发出来的是水合肼。
该工艺生产费用十分贵昂,目前已被淘汰。
尿素法工艺,用尿素替代氨为原料生产水合肼的方法是拉希法的一种改进,可使水合肼生产过程设备简化。
过去国内绝大部分厂家采用此法。
该法先合成次氯酸钠,然后与尿素在碱作用下反应生成异氰酸酯,再水解,生产出水合肼和碳酸盐。
该工艺操作繁琐,收率低,能耗高,不能适合大规模生产,将被逐步淘汰。
拜耳酮法工艺是拉希法工艺的一个变种,是在丙酮存在情况下,氯胺和氨反应为基础的工艺。
该工艺过程:次氯酸钠、丙酮和20%氨水(摩耳比为1∶2∶20)按比例加入,在35℃和0.2M Pa条件下连续进入反应器反应。
过量未反应的氨通过汽提塔,出来的氨水冷凝返回反应器,分离出二甲基甲酮联氨溶液中未反应的丙酮、氯化钠和有机杂质,将蒸馏得到的二甲基甲酮联氨在0.8~1.2 M Pa下水解,所得丙酮再回反应器循环,10%水合肼溶液浓缩至规定浓度的水合肼溶液。
该法与拉希法工艺相比,总水合肼得率高,设备投资费用低,水蒸气消耗少,生产水合肼浓度高。
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水合肼生产工艺比较水合肼:化学名水合联氨分子式:N2H4.H2O分子量:50.08性状:无色发烟强碱性液体,有特臭。
沸点119.4℃,溶点-51.7℃。
溶于水和乙醇,不溶于氯仿和乙醚。
可燃、强腐蚀性,能侵蚀玻璃、橡胶和皮革等,毒性大,其毒性有积蓄作用,对血液和神经有毒害。
目前国内外水合肼的生产工艺主要有拉西法(Rashig法)、尿素法、酮连氮法以及过氧化氢法(PCUK法)等四种方法。
酮连氮法是德国拜尔公司在上世纪六十年代工业化的生产技术,它是采用丙酮加氧化剂次氯酸钠以及氨生产酮连氮,酮连氮再经高压水解生产水合肼。
尿素法(又称拉希改良法)它是利用霍夫曼酰胺降级反应,氨的来源是尿素而不是氨。
其反应过程为尿素分子中氮原子上的一个氢原子被氯取代,在碱的影响下氮原子失去一个分子HCl,后经霍夫曼分子重排而变为异氰(酸酯),在碱溶液中水解生成肼和碳酸盐。
其反应过程为:NH2CONH2 + NaClO+ 2Na0H— N2H4H2O+ NaCl+NaCO3此法用尿素代替氨,设备大大简化,投资节省。
但由于反应物NaClO是强氧化剂,生成物是强还原剂,在反应过程中存在水合肼被NaClO氧化的副反应,因而尿素氧化法收率偏低,一般为70%~80%。
此方法在次钠的温度控制方面要求温度一般超过35度,在35度以上次氯酸氯很容易分解,而次氯酸钠中的有效氯和游离碱的比例就会失调,进而对下一步尿素和次钠的反应造成影响。
另一方面,尿素和次钠反应温度一般控制在105~108度,这是一个相对较容易控制的温度。
温度太低反应不完全,温度太高生成的水合肼就会分解成氮气。
在尿素法制取水合肼时将会产生大量的盐,无论是氯化钠还是碳酸钠生成的数量是生成水合肼的3倍左右,也就是说生成一吨水合肼,能生成3吨左右的盐。
这样就会造成设备的堵塞和腐蚀。
因此这一点必须要解决才能满足环保方面的要求。
水合肼生产工艺比较:目前,水合肼的生产方法主要有拉西法、尿素法、酮连氮法、双氧水法以及空气氧化法等。
1、拉西法(Raschig)拉西法是以氨为氮源,用次氯酸钠氧化氨气生成水合肼。
此反应过程中有氯胺生成,故也称为氯胺法。
用过量的浓度为8%的氢氧化钠与氯气反应生成次氯酸钠,用纯水吸收氨气成水溶液。
氨与次氯酸钠溶液的混合比为20:1,控制反应温度为170℃,反应可在加压下进行并在数秒内完成。
向反应系统内加入明胶,有助于提高产率。
从反应塔内馏出的馏出物中除含有水合肼外,还含有氯化钠、氢氧化钠、未反应的氨以及少量的副产物。
可在常压下闪蒸,经氨分离塔分出氨与塔底液。
底液进入蒸发塔,分出氯化钠和氢氧化钠后,再经浓缩由塔顶排出水分,塔底获得水合肼。
该法得到的肼是1%-2%的稀水溶液,最高浓度不超过4%。
总收率约为67%,需要用相当多的热量来浓缩稀溶液的肼,每获1kg水合肼,需要蒸出40-110kg的水。
由于使用过量的氨,需要增设回收装置,副产大量的氯化钠和氯化铵等盐。
该法由于环境污染严重,设备投资大,产品收率低,目前在国外已经基本上被淘汰。
2、尿素法此法以次氯酸钠为氧化剂,以尿素为氮源,合成水合肼。
此法先将尿素溶解于水中形成尿素液,在硫酸镁存在下与次氯酸钠和烧碱混合溶液在管式氧化反应器中进行反应得到粗肼,即氧化液,肼含量大于2%。
因为粗肼中含有大量的氯化钠、碳酸钠及氢氧化钠等杂质,所以将粗肼通过五层锅真空蒸馏除去这些杂质,并通过分馏釜制得含肼大于6%的淡肼水溶液,再通过蒸发器进一步浓缩制得40%的水合肼。
此法工艺成熟,技术易掌握。
由于副反应较多,因此必须维持很低的肼浓度(一般为2%-3%),因此副产大量的盐需要处理,同时蒸发提浓水合肼需要消耗大量的热能,因此该法能耗和物耗高、环保压力比较大。
近年来,我国生产企业不断对此法进行改革,目的在于抑制副反应的发生,提高水合肼的收率,主要技术改进有:在填料吸收塔内生产次氯酸钠;将罐式反应器改为列管式加热反应器用于合成水合肼,利于提高收率;将五层蒸发器间歇蒸发改为专用新型蒸发器连续蒸发;将液相进塔改为气相进塔提浓,降低蒸汽消耗;水合肼粗溶液冷却回收十水碳酸钠,回收副产氯化钠,使副产物得到综合利用以降低生产成本。
3、酮连氮法此法由德国Bayer公司首先提出,并于20世纪70年代实现工业化生产,故也称Bayer法。
该法是在酮存在下,将次氯酸钠与氨反应,生成的酮连氮中间物在高压下水解生成水合肼。
采用丙酮、氧化剂或次氯酸钠与氨反应生成中间体酮连氮,在次氯酸钠:丙酮:氨的摩尔比为1:2:20的混合条件下,经充分反应后其收率达到98%(以氯计)。
稀合成液经加压脱氨塔脱去未反应的氨,氨被水吸收后再返回酮连氮反应器,脱氨塔釜底液由腙、酮连氮及盐水组成,将其送入酮连氮塔,从塔顶蒸出的是一丙酮连氮与水的低沸共混物(沸点95℃,质量分数为55.5%的丙酮连氮),塔釜为盐水,塔顶馏出的丙酮连氮在加压水解塔内于1MPa的压力下水解,生成丙酮和水合肼。
生成的丙酮由塔顶馏出,返回到酮连氮反应器中,釜液为10%-12%的肼水溶液,经浓缩得到80%水合肼。
酮连氮法明显优于拉西法,其合成收率接近理论值,能耗约为拉西法的1/3。
若所用的酮为甲乙酮时的总收率以氯计算接近90%。
4、双氧水法双氧水法实际上是酮连氮法的改进,即采用双氧水替代次氯酸钠作为氧化剂,从而避免了次氯酸钠作为氧化剂带来的大量副产盐的问题,是一种清洁生产工艺,目前国外重要的水合肼生产商多采用此法进行生产。
此法是由甲乙酮和氨在催化剂存在下生成酮连胺,与双氧水氧化成氧杂异腙后再生成甲酮连氮,后者水解成肼和酮,酮可以循环使用。
具体工艺过程为:第一步是将含有酮、水、甲醇及催化剂乙酰胺(或用无机铵盐、砷化合物或腈等)的混合液加入到附有蒸馏釜的反应塔中,氨气鼓泡通入液体,待到液相内溶有一定量的氨,将液体升温到50℃,加入双氧水进行反应,反应完成后,通过减压蒸馏分出未反应的原料和中间产品,首先将压力逐步降低到26kPa,驱除过量的氨,在50℃以下将未反应的甲乙酮、甲醇等蒸馏出来,压力进一步降低到6.7kPa,在35℃时蒸馏出酮连氮,而羧基酰胺残留在釜液中。
第二步是使酮连氮水解得到水合肼或肼盐,同时,酮得以再生,水解反应可以在常压和150℃下进行,酮连氮进行水解,然后采取蒸馏的方法提取水合肼。
双氧水法生产水合肼的收率可以达到90%以上,设备投资费用低,蒸汽消耗少,最后生成的肼的浓度比较高,同时没有盐类副产物,无环境污染。
目前,法国Produit Chimiques、Ugine Kuhlmann公司、阿托化学公司,德国朗盛公司,日本三菱瓦斯化学公司均拥有较为成熟的工业化双氧水法生产水合肼的工业生产装置。
5、空气氧化法日本报道了用空气氧化生产水合肼的工艺。
选用氧化钍或氧化钍-二氧化硅作催化剂;液相法选用氯化锌、氯化铵或离子交换树脂为催化剂,在催化剂存在下,先用空气氧化亚胺,使二苯甲酮和铵进行脱水缩合,生成二苯亚甲胺,再在氯化亚酮催化剂作用下使亚胺氧化偶合产生二苯甲酮连氮,最后使连氮水解得到肼,同时回收二苯甲酮,空气氧化法是目前制备水合肼方法中最为先进的一种,其基本原料仅为氨和空气,其他原料如二苯甲酮、氯化亚铜等在合成过程中可循环使用,原料来源比较容易,但此法目前还没有实现工业化生产。
6、工艺技术比较在水合肼的以上几种合成方法中,拉西法原材料费用低,在生产规模大时,其总成本比尿素法低,但是该法污染大,设备投资和能耗高,目前国内外已经很少有厂家采用该方法进行生产。
尿素法的优点是投资低,设备简单,对于小规模生产(小于1000吨/年)是最经济的一种生产方法。
我国水合肼企业几乎全部采用这一方法,并且已经实现了连续化生产,工艺最为成熟,技术易于掌握,合成收率比拉西法高,但是由于使用的原材料价格较其他方法高,故在大规模生产时,无法与其他方法竞争,国外该方法已经基本上被淘汰。
尽管目前国内很多企业对尿素法进行了大量的技术革新,但是考虑到其存在的许多缺点,所以目前国内很多生产企业是既生产尿素又生产水合肼。
酮连氮法有明显优点,由于酮连氮生产避免了肼分解,合成收率接近理论值,且能耗约为拉西法的1/3。
在酮连氮法中,肼作为酮连氮与水形成低沸点共沸物从塔顶移出,其余水及盐留在塔釜。
拉西法中肼与水形成高沸点恒沸物存在于塔底,大量水需蒸出。
而且为了防止塔釜析出盐,还需要预先蒸发除盐,故能耗大。
在能源紧张、价格上涨的情况下,酮连氮法的节能优点尤为重要。
此外,酮连氮法设备投资较拉西法低。
酮连氮法的缺点是要处理有机副产品,并消耗丙酮。
但总的来说,酮连氮法优于拉西法,近年来发展较快。
双氧水法与拉西法及酮连氮法的经济性比较,主要取决于氯、氢氧化钠的相对价格。
该法的收率可以达到75%,若有廉价的双氧水来源时,此法颇具吸引力。
该法使用甲乙酮,虽然比丙酮价格高,但生成的甲酮连氮不溶于水,易分离,不必进行精馏,故能耗比酮连氮法低。
此外,该法无盐类副产物,无环境污染,且氨过量少,连氮回收用相分离操作,能耗比其他方法低,提高了产品的品位。
另外,以双氧水代替氯,可以避免由于氯及氯化钠所引起的诸如腐蚀,污染等一系列问题的发生。
该法目前国内技术并不成熟,而且要配套使用双氧水,目前国内还没有采用该法生产的水合肼装置。
已知水合肼(NH2NH2.H2O)密度为1.032,分子量为50.06。
不同浓度的水合肼,例如80%、85%的水合肼为NH2NH2.H2O的水溶液,其密度不同,经测定,80%和85%的水合肼密度分别为0.96和0.9780%水合肼比重好像是1.033。