專利名稱：一種水合肼溶液的蒸發(fā)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水合肼溶液的蒸發(fā)方法。
水合肼的工業(yè)生產(chǎn)是用臘希(Rasching)，拜耳(Bayer)和Atochem法實(shí)現(xiàn)的。
臘希法中，氨被次氯酸鹽氧化得到水合肼稀溶液，該稀溶液爾后必須經(jīng)蒸餾濃縮。
拜耳法是臘希法的另一種形式，該方法是在酮存在下，通過(guò)收集生成物而使化學(xué)平衡位移，形成的肼以吖嗪形式(CH3)2C＝N-N＝C(CH3)2存在，所述的吖嗪經(jīng)分離后再經(jīng)解得到水合肼(hydrazine hydrate)。
Atochem法是在催化劑存在下，用過(guò)氧化氫水溶液氧化氨和酮的水溶液而直接制得所述吖嗪，所述的吖嗪經(jīng)充分水解后得到水合肼。Atochem法在許多專利中，如US3，972，878，US 3，972，876，US3，948，902和US4，093，656，得到了描述。
美國(guó)專利US4，724，133(Schirmann et al.)，US4，725，421(Schirmann et al.)以及英國(guó)專利GB1，164，460中描述了吖嗪水解制水合肼。這種水解是在一個(gè)蒸餾塔中完成的，所述的塔中加有水和吖嗪，從所述塔的塔頂回收酮，而從塔底得到水合肼。象在水合肼的濃縮塔的塔底一樣，在水解塔的塔底有一個(gè)水合肼的蒸發(fā)裝置。
本發(fā)明的申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用一個(gè)帶有熱虹吸管，盤管浸沒(méi)在塔底或是管簇浸沒(méi)于塔底的再沸器蒸發(fā)水合肼時(shí)，觀察到水合肼發(fā)生分解，因?yàn)橐话銇?lái)說(shuō)，再沸器中只是與加熱表面發(fā)生接觸的地方才會(huì)蒸發(fā)。本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，假如在減壓和不與傳熱表面發(fā)生接觸的條件下蒸發(fā)水合肼，會(huì)大大降低分解。
因此，本發(fā)明提供了一種蒸發(fā)水合肼溶液的方法，該方法基本上在液相中加熱所述的溶液然后使該溶液在減壓下蒸發(fā)。
所述的水合肼溶液可以是一種水和肼組成的溶液，該溶液的比例介于高度水稀釋的肼(或水合肼)和水合肼之間。
吖嗪和腙分別是指具有下列化學(xué)式的產(chǎn)物
其中R1和R6相同或不同，代表H，含一至十二個(gè)碳原子的直鏈烷基，含三至十二個(gè)碳原子的環(huán)烷基或支鏈烷基，或是含六至十二個(gè)碳原子的芳基?；鶊F(tuán)R1和R6連接在吖嗪或腙的相同的碳原子上，它們本身或者是相互之間發(fā)生鍵合形成含三至十二個(gè)碳原子的支鏈或直鏈烯基。
所有上述基團(tuán)R1至R6可以被氯原子，溴原子，氟原子或硝基，羥基或烷氟基或一個(gè)酯基官能團(tuán)取代。本發(fā)明特別適用于丙酮吖嗪
甲乙基酮連氮C2H5(CH3)C＝N-N＝C(CH3)C3H5，以及相應(yīng)的腙。
為使該溶液能在液相中充分受熱，在加熱液相時(shí)，必須使其處于足夠高的壓力下，也就是說(shuō)，水合肼溶液以加壓升溫的形式吸收熱能，爾后使其降壓，上述吸收的熱能又以蒸發(fā)的形式釋放出來(lái)。
如果說(shuō)有一部分熱能被吖嗪和/或腙水解生成相應(yīng)的肼或腙的水解反應(yīng)所消耗，這并不脫離本發(fā)明的范圍。
如果在水合肼溶液的加熱過(guò)程中有一部分溶液被蒸發(fā)，而且在水合肼溶液先加壓升溫然后再降壓時(shí)蒸發(fā)的那部分溶液可能高達(dá)3或5%(重量)，這也不脫離本發(fā)明的范圍。

圖1描述了本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。
圖1中，1表示蒸餾塔，2為泵，3為熱交換器。塔1底部的水合肼溶液經(jīng)管線10和泵2輸經(jīng)交換器傳遞，然后再經(jīng)管線11和泵2輸經(jīng)交換器3傳遞，然后再經(jīng)管線11返回到塔1中。為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，塔1的底部出料也可以，例如經(jīng)由泵2輸送的情況沒(méi)有表示出來(lái)。泵2可將水合肼溶液加壓到高于塔1的底部的壓力，這使得水合肼溶液能流經(jīng)交換器3和管線11。這一壓力可使得該溶液在換熱器3中基本上保持為液相。換熱器3經(jīng)12引入蒸汽或傳熱流體，換熱后從13排出。在管線11的任一點(diǎn)上可以安裝一個(gè)減壓裝置，例如一個(gè)閥或膜片。本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員可根據(jù)由交換器3和管線11中所產(chǎn)生的壓降情況而很容易地選擇是否在管線11安裝減壓裝置。由泵所提供的相對(duì)壓力，也就是說(shuō)泵的出料口與塔底之間的相對(duì)壓差可以為任意數(shù)值，但通常是高于0.5bars，優(yōu)選是1至10bars之間。
將交換器3和泵2安裝在塔1中的底部很下面的位置并不脫離本發(fā)明的范圍。這產(chǎn)生一額外的壓力作用在交換器3中的水合肼溶液。而且，根據(jù)另一種方式，如果所述的高度差足以使交換器3中的水合肼溶液保持為液相，則可以去掉泵2。這一實(shí)施情況僅僅是當(dāng)塔1高出地面足夠高時(shí)才是有利的。
塔1也可以是一個(gè)簡(jiǎn)單的儲(chǔ)料罐，在該罐中完成需要蒸發(fā)的反應(yīng)，該罐必須有出料口，可以選擇頂部出料，出料時(shí)可以有回流也可以沒(méi)有回流。這樣塔1也可以被選擇聯(lián)入到一個(gè)工藝過(guò)程中。例如，它可以作為一個(gè)儲(chǔ)料罐，在罐中發(fā)生吸熱反應(yīng)。
本發(fā)明特別適用于在溫度高于100℃，優(yōu)選是在130至220℃之間蒸發(fā)水合肼水溶液。因此，本發(fā)明特別適用于在塔底的鍋爐中水解吖嗪或腙制備肼的情形。
本發(fā)明也涉及采用特殊的材料來(lái)生產(chǎn)蒸發(fā)水合肼溶液而需要的裝置的表面。
本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，肼的分解隨形成傳遞蒸發(fā)能的傳熱表面的材料的不同而變化，而且這一性質(zhì)等同于(ⅰ)蒸發(fā)過(guò)程包括基本上在涉相中加熱所述的水合肼溶液，然后使該溶液減壓以及(ⅱ)在一帶有熱虹吸管，一浸于液相中的加熱盤管或者是任何常用的液體與加熱表面接觸時(shí)產(chǎn)生蒸發(fā)的加熱裝置的鍋爐中常規(guī)蒸發(fā)。
本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)鈦、氧化鉻、鋁、普通鋼、304號(hào)不銹鋼、316號(hào)不銹鋼、鎳及其合金以及鋯可以作為此類材料，使用鈦時(shí)導(dǎo)致的分解要比使用鋯時(shí)導(dǎo)致的分解要小。304號(hào)和316號(hào)不銹鋼是AISI(美國(guó)鋼鐵學(xué)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)中所指的不銹鋼的常用標(biāo)號(hào)。
應(yīng)該清楚的是，蒸發(fā)水合肼溶液的裝置材料與水合肼溶液發(fā)生接觸的材料有關(guān)，但并不與加熱流體發(fā)生接觸的材料相關(guān)。鉻的氧化物優(yōu)選用來(lái)作為金屬表面的涂層。
實(shí)施例一個(gè)容量為30升的罐中裝有一種水合肼溶液，該罐裝配有一個(gè)外表面積為5平方米的熱交換器，該熱交換器垂直安裝，其回線(return)進(jìn)入所述的罐的上部。也可以安裝一個(gè)排料量可為20立方米/小時(shí)的泵，使該罐與所述的交換器之間的壓差值為2bars，還安裝有一個(gè)出口膜片以使其能象一強(qiáng)制循環(huán)的鍋爐那樣操作。交換器中在18bars的壓力下，蒸氣的冷凝量為250Kg/h，所述的罐帶有一全回流冷凝器以除去提供給交換器的能量，該罐還帶有脫氣裝置以收集肼分解時(shí)所產(chǎn)生的氮?dú)狻錃夂桶保鶕?jù)這些氣體的量來(lái)確定分解程度。
整個(gè)罐體是用不銹鋼制備的，而交換器則根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果而采用不同的材料制備。
為了測(cè)試每一種材料，所述的罐中加有在250公斤水中稀釋后的50公斤水合肼(N2H4·H2O)，溶液，然后將壓力為18bars的蒸汽注入到作為鍋爐的交換器中(冷凝量為250公斤/小時(shí))。一小時(shí)后測(cè)量所述的罐中保留的肼的量。將此數(shù)值與測(cè)量到的脫氣值相關(guān)聯(lián)。罐中的壓力值為9bars，溫度為180℃。
a)作為熱虹吸管操作時(shí)采用316號(hào)不銹鋼制的交換器時(shí)，一小時(shí)后水合肼的保留量為45公斤，采用鋼制備的交換器時(shí)，一小時(shí)后水合肼的保留量為47公斤，后采用鈦制備的交換器時(shí)，一小時(shí)后水合肼的保留量為48.5公斤。
b)采用泵操作時(shí)采用316號(hào)不銹鋼交換器時(shí)，一小時(shí)后水合肼的保留量為47.5公斤。
權(quán)利要求
1.一種水合肼溶液的蒸發(fā)方法，包括基本上在液相中加熱所述的溶液然后使該溶液降壓。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，加熱過(guò)程中蒸發(fā)量小于被加熱量的5%(重量)。
3.按照權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，-所述述溶液從塔底部排出;-排出的溶液經(jīng)泵輸送到熱交換器;-該溶液然后又返回到所述的塔的底部。
4.按照權(quán)利要求1至3之一的方法，其特征在于，所述的水合肼溶液的溫度高于100℃，優(yōu)選是在130至220℃之間。
5.按照權(quán)利要求1至4之一的方法，其特征在于，在所述的塔的再沸器中進(jìn)行吖嗪或腙水解制肼的水解反應(yīng)。
6.按照權(quán)利要求1至5之一的方法，其特征在于，所述的加熱表面是用鈦或鉻的氧化物制備的。
7.一種水合肼溶液的蒸發(fā)方法，其特征在于形成傳遞蒸發(fā)能的表面材料是用鈦或鉻的氧化物制備的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種蒸發(fā)水合肼溶液的方法，該方法包括在液相中加熱所述的溶液，然后使其降壓以使溶液蒸發(fā)。采用該方法可避免水合肼的分解。該方法特別適用在塔的再沸器中進(jìn)行吖嗪R
文檔編號(hào)F28F21/08GK1052304SQ90109520
公開(kāi)日1991年6月19日 申請(qǐng)日期1990年12月1日 優(yōu)先權(quán)日1989年12月4日
發(fā)明者熱拉爾·克勒夫, 貝特郎·科利爾, 皮埃爾·泰利埃, 讓-皮埃爾·普萊于維利 申請(qǐng)人:奧托化學(xué)公司