[发明专利]一种水合肼的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化学合成技术领域，具体涉及一种水合肼的制备方法。

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、水处理剂、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收率较低，在75-80％之间(以次氯酸钠计)。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，由于制得的水合肼浓度较低，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，将被逐步淘汰。酮连氮法是以氨、丙酮和次氯酸钠为原料进行氧化反应合成丙酮连氮，再将丙酮连氮在高温高压下水解制得水合肼。虽然该方法的收率较高，但丙酮连氮水解制水合肼的设备投资和能耗都较高，还有大量的含盐废水产生，由于含盐废水中盐浓度较高，存在大量的有机物，废水的处理难度很大、处理费用非常高，目前国内尚无处理后能达标排放的先例，存在一定的环境污染问题。

目前，国外发达国家已普遍采用过氧化氢法制备水合肼。过氧化氢法是用氨、丁酮和过氧化氢为原料，首先合成丁酮连氮，然后将丁酮连氮在高温高压下水解制得水合肼。反应方程式如下：

2NH₃+H₂O₂+2R₁R₂CO→R₁R₂C＝N-N＝CR₁R₂+4H₂O

R₁R₂C＝N-N＝CR₁R₂+3H₂O→N₂H₄·H₂O+2R₁R₂CO

该方法虽然不产生含盐废水，无环境污染问题，但丁酮连氮的水解过程会产生较多的有机杂质，这些有机杂质的存在会降低水合肼的收率，还会影响水合肼的品质。为了将这些有机杂质从水合肼中去除，需要安装一套特殊的水合肼精制装置，另外由于丁酮连氮的性质很稳定，其水解反应必须在较高的温度和压力下进行，水解装置的设备要求较高、投资较大，水解所需要的蒸汽能耗也较高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种水合肼的制备方法，该方法既能实现清洁化生产，即无含盐废水产生和环境污染问题，又能降低酮连氮水解能耗，减少设备投资，提高水合肼的质量和收率，是对过氧化氢法生产工艺的改进。

本发明的技术方案是一种水合肼的制备方法，包括如下步骤：

a、将氨、过氧化氢和丁酮在催化剂存在下进行反应，生成丁酮连氮；

b、将含有丁酮连氮的上层油相和含有催化剂的水相分离；

c、将含有催化剂的水相浓缩后用于步骤a中；

d、分离的油相用酸调pH值至1～4，丁酮连氮被酸解为肼盐和丁酮，将丁酮蒸馏回收用于步骤a中；

e、含有肼盐的溶液调pH值至9～12，肼盐被碱中和后生成水合肼，将溶液中的水合肼和水全部蒸馏出来，蒸馏冷凝液即为水合肼溶液。

具体的，所述的过氧化氢为H₂O₂水溶液，其质量百分比为20～90％。

具体的，步骤a中每摩尔过氧化氢用0.2～5摩尔的丁酮、0.1～10摩尔的氨和0.2～5摩尔的催化剂。

优选的，步骤a中每摩尔过氧化氢用1.5～4摩尔的丁酮、01.5～4摩尔的氨和1～3摩尔的催化剂。

优选的，步骤a的催化反应在常压下进行，反应温度为30～70℃。

具体的，所述的氨为氨水或氨气。

具体的，所述的催化剂为酰胺、铵盐或腈中的至少一种。

优选的，所述的酰胺为甲酰胺、乙酰胺或丙酰胺。

优选的，所述的铵盐为甲酸铵、乙酸铵或丙酸铵。

优选的，所述的腈为乙腈或丙腈。