[发明专利]一种合成水合肼的方法

说明书

技术领域

本发明涉及水合肼领域，具体涉及一种合成水合肼的方法。

背景技术

水合肼又名水合联氨，是肼的一水化合物(N₂H₄·H₂O)，外观为无色透明液体，能与水、醇任意混合，不溶于乙醚和氯仿。水合肼是一种重要的精细化工中间体，广泛应用于合成农药、医药、水处理、发泡剂、引发剂和固化剂等，开发利用前景广阔。

目前国内生产水合肼的方法多为尿素法生产，也有部分采用酮连氮法生产。其中，尿素法是采用尿素与次氯酸盐在碱性溶液中进行反应得到水合肼，该方法得到的水合肼得率在75-80%（以Cl计）之间。反应过程中每摩尔水合肼需要消耗4摩尔烧碱，还副产了大量的碳酸钠、氯化钠等无机盐类，通过蒸发、浓缩还需要消耗大量的蒸汽，使得水合肼的原材料消耗、能耗均较高，不符合国家节能减排、循环经济的理念。酮连氮法虽然只需要消耗2摩尔烧碱，并把其中的氨等回收利用，减少了原材料消耗，但是由于由于其水解的需要，制备的水合肼浓度也在10%~12%左右，后续还需要进行浓缩蒸发，也需要消耗大量的蒸汽。更重要的是，由于其引入了丙酮等有机物，使得酮连氮法生产的水合肼中含有较多的有机物残留，在医药等的使用中受到了限制。

本发明提出一种合成水合肼的方法，是在拉西法的基础上进行了改进，通过次氯酸盐与氯化铵反应，在低温的条件下，制备优质的一氯胺，再有一氯胺与过量的氨反应，合成水合肼。反应方程式如下：

NH₄Cl+ClO^-=NH₂Cl+Cl^-+H₂O

NH₂Cl+2NH₃=N₂H₄+NH₄Cl

改进了拉西法直接采用氨与次氯酸钠反应的方法，采用氯化铵溶液与次氯酸盐反应，由于氨是以铵离子的形式存在，其稳定性大大增加，浓度可以大幅度提高，可以制备出高浓度的一氯胺，为制备高浓度的水合肼提供了条件。高浓度的一氯胺再与过量的氨在较高的压力下进行反应，提高了氨的浓度，就可以制得较高浓度的水合肼。本发明把原本一段式反应改为分段式反应，分别针对不同反应阶段的特点，采用不同的反应条件和反应物料，提高参与反应的物料的浓度，杜绝了高氧化性的次氯酸盐与高还原性的水合肼接触的机会，减少了副反应的发生，控制其单步反应均有较高的收率，最终可以得到较高收率，较高浓度的水合肼溶液。同时，还对反应阶段副产的氯化铵进行蒸发结晶、回收利用，并根据反应物料平衡，加入碱性物质把剩余氯化铵中的铵根以氨的形式蒸发出来利用，做到了循环利用，吃干榨尽。该发明还避免了在水合肼中引入其他难以去除的有机物，提高了产品质量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种合成水合肼的方法，一种通过低温、高压，采用氯化铵、次氯酸盐、氨合成水合肼的方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。这种合成水合肼的方法，该方法包括以下几个步骤：

a.配置次氯酸盐溶液，其有效氯含量为100~400g/l，游离碱浓度在0.1mol~1mol/l之间；

b.配置氯化铵溶液，NH₄Cl的浓度在质量百分比10%及以上；

c.为了保证反应温度可控，先把次氯酸盐溶液和氯化铵溶液降温，保证次氯酸盐溶液温度在20℃以下（优选15℃），氯化铵溶液在0℃以下；

d.向氯化铵溶液中加入次氯酸盐溶液，搅拌，并控制反应温度在-30~0℃范围内，反应压力可以在0~1MPa范围内，制备一氯胺的反应过程中，应保持氯化铵过量，氯化铵：有效氯摩尔比为1-2:1；优选1.1:1。

e.反应完成后，反应母液与过量的氨混合，在0-2.5MPa压力下反应，控制反应温度为-15~50℃，反应中氨和一氯胺的摩尔比为2-4:1；优选2.5:1。

f.反应结束后，对反应母液进行真空蒸发，除去其中过量的氨，经过收集后回用；

g.分离的母液调节PH值至弱酸性，蒸发结晶，使得其中的部分氯化铵以结晶形式析出，经过离心分离，制得结晶氯化铵，回用；

h.离心母液再调节PH值为碱性，进行蒸发，把其中的水合肼、水和氨全部蒸发出来，分离其中的氨，收集后回用；母液部分即为制得的水合肼。

本发明的方法，次氯酸盐可以为次氯酸钠、次氯酸钾、次氯酸钙、次氯酸锂等的一种或几种。