[发明专利]一种一氧化二氮的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种一氧化二氮的制备方法。

背景技术

一氧化二氮，也称为笑气，是具有麻醉作用的气体，主要应用于电子工业、食品加工、医学等领域中，具体的，一氧化二氮可以和氧气混合作为外科和牙科手术的麻醉剂；也可以作为一种检漏剂、制冷剂，以及用作原子吸收光谱用的助燃剂；在喷灯中可以用作氧化剂；在半导体器件制造工艺中，可以用作平衡保护气；在化学气相淀积工艺中，可以用于制备掺杂二氧化硅膜；在压力包装领域中，可以用作不同悬浮微粒产品的推进剂；在食品工业中，可以用作生奶油的泡沫喷射剂和食品的密封剂；在食品浸没冷冻中，可以用作冷冻气体和冷冻液体；也可以用作火箭燃料的辅助配料。

目前一氧化二氮的生产方法主要有硝酸铵热分解法、氨催化氧化法和尿素法等。另外，在硝酸和己二酸的生产企业中，也有通过对在生产硝酸或己二酸的过程中产生的含一氧化二氮废气进行处理来回收一氧化二氮。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的一氧化二氮的制备方法。

本发明的发明人意外地发现在酮氨肟化反应过程中，如由环己酮与氨和过氧化氢反应制备环己酮肟的过程中，产生的废气中含有大量的一氧化二氮，而将这种废气直接排放到大气中会对环境(地表水、土壤、大气和饮用水)造成比较严重的危害，特别是，会促使全球变暖，这是因为一氧化二氮是比较严重的温室气体，其全球变暖系数值(GWP)相当于二氧化碳的310倍。而目前对上述废气的处理方法通常是经过水洗涤后直接排入大气中。

本发明提供了一种一氧化二氮的制备方法，该方法包括：将酮化合物、过氧化氢和氨进料到反应器中，在含有钛硅分子筛的催化剂存在下，在温度为45-200℃，压力为0.1-2.0MPa的反应条件下反应0.3-6小时，得到含有一氧化二氮的第一混合气体，并从所述第一混合气体中分离出一氧化二氮。

根据本发明的所述方法，实现了从酮氨肟化反应过程中收集一氧化二氮，避免了将一氧化二氮排放到大气中造成的环境危害。

具体实施方式

根据本发明的所述一氧化二氮的制备方法包括：将酮化合物、过氧化氢和氨进料到反应器中，并在含有钛硅分子筛的催化剂存在下，在温度为45-200℃，压力为0.1-2.0MPa的反应条件下反应0.3-6小时，得到含有一氧化二氮的第一混合气体，并从所述第一混合气体中分离出一氧化二氮。

优选地，所述反应条件包括：温度为50-120℃；压力为0.15-1MPa，反应时间为0.5-3小时。在本发明中，所述压力是指绝对压力。

根据本发明的所述方法，过氧化氢可以为浓度大于1.0重量％的水溶液，优选为浓度大于20重量％的水溶液，例如浓度为20-70重量％的双氧水。

根据本发明的所述方法，氨可以为浓度大于1.0重量％的水溶液，优选浓度为大于20重量％的氨水，更优选直接使用氨气。

根据本发明的所述方法，所述含有钛硅分子筛的催化剂可以为钛硅分子筛和/或含有钛硅分子筛的成型催化剂。通常，间歇反应采用钛硅分子筛作为催化剂，连续反应采用含有钛硅分子筛的成型催化剂作为催化剂。

在本发明中，所述钛硅分子筛可以为各种常规的钛硅分子筛，例如可以为MFI结构的钛硅分子筛(如TS-1)、MEL结构的钛硅分子筛(如TS-2)、BEA结构的钛硅分子筛(如Ti-Beta)、MWW结构的钛硅分子筛(如Ti-MCM-22)、MOR结构的钛硅分子筛(如Ti-MOR)、TUN结构的钛硅分子筛(如Ti-TUN)、二维六方结构的钛硅分子筛(如Ti-MCM-41、Ti-SBA-15)以及其他结构的钛硅分子筛(如Ti-ZSM-48)等。优选情况下，所述钛硅分子筛为MFI结构的钛硅分子筛、MEL结构的钛硅分子筛、BEA结构的钛硅分子筛、MWW结构的钛硅分子筛、MOR结构的钛硅分子筛、TUN结构的钛硅分子筛和二维六方结构的钛硅分子筛中的至少一种。

更优选地，所述钛硅分子筛为MFI结构的钛硅分子筛、MEL结构的钛硅分子筛和BEA结构的钛硅分子筛中的一种或多种。

进一步优选地，所述钛硅分子筛为MFI结构，晶粒为空心结构，该空心结构的空腔部分的径向长度为5-300纳米，且所述钛硅分子筛在25℃、P/P₀＝0.10、吸附时间为1小时的条件下测得的苯吸附量为至少70毫克/克，该钛硅分子筛催化剂的低温氮吸附的吸附等温线和脱附等温线之间存在滞后环。

在本发明中，所述钛硅分子筛可以商购得到，也可以制备得到，制备所述钛硅分子筛的方法已为本领域技术人员所公知，在此不再赘述。