stringtranslate.com

Пероксидный процесс

Пероксидный процесс — это метод промышленного производства гидразина .

В этом процессе в качестве окислителя используется перекись водорода вместо гипохлорита натрия , который традиционно используется для получения гидразина. Главное преимущество процесса перекиси гидразина по сравнению с традиционным процессом Олина-Рашига заключается в том, что он не производит соль. В этом отношении процесс перекиси является примером зеленой химии . Поскольку ежегодно производятся многие миллионы килограммов гидразина, этот метод имеет как коммерческое, так и экологическое значение. [1]

Производство

Образование кетазина

В обычной реализации перекись водорода используется вместе с ацетамидом . Эта смесь не реагирует с аммиаком напрямую, но делает это в присутствии метилэтилкетона, давая оксазиридин .

Сбалансированные уравнения для отдельных стадий следующие. Образование имина путем конденсации:

Me(Et)C=O + NH3 Me(Et)C=NH + H2O

Окисление имина до оксазиридина:

Me(Et)C=NH + H 2 O 2 → Me(Et)CONH + H 2 O

Конденсация оксазиридина со второй молекулой аммиака с образованием гидразона:

Me(Et)CONH + NH 3 → Me(Et)C=NNH 2 + H 2 O

Затем гидразон конденсируется со вторым эквивалентом кетона, образуя кетазин :

Me(Et)C=O + Me(Et)C=NNH 2 → Me(Et)C=NN=C(Et)Me + H 2 O

Типичные условия процесса: 50 °C и атмосферное давление, с исходной смесью H 2 O 2 :кетон:NH 3 в молярном соотношении около 1:2:4. [2] Метилэтилкетон выгоднее ацетона, поскольку образующийся кетазин не смешивается с реакционной смесью и может быть отделен декантацией. [2] Также был описан аналогичный процесс на основе бензофенона . [3]

Кетазин в гидразин

Заключительный этап включает гидролиз очищенного кетазина:

Me(Et)C=NN=C(Et)Me + 2 H 2 O → 2 Me(Et)C=O + N 2 H 4

Гидролиз азина катализируется кислотой , отсюда необходимость изолировать азин из исходной реакционной смеси, содержащей аммиак. Он также эндотермический , [4] и поэтому требует повышения температуры (и давления) для смещения равновесия в пользу желаемых продуктов: кетона (который рециркулируется) и гидрата гидразина. [ 5] Реакция осуществляется путем простой перегонки азеотропа: типичные условия - давление 8 бар и температура 130 °C в верхней части колонны и 179 °C в нижней части колонны. Гидразина гидрат (30-45% водный раствор) сливается из основания колонны, в то время как метилэтилкетон отгоняется из верхней части колонны и рециркулируется. [5]

История

Пероксидный процесс, также называемый процессом Печине-Южина-Кульмана , был разработан в начале 1970-х годов компанией Produits Chimiques Ugine Kuhlmann . [6] [5] Первоначально в этом процессе использовался ацетон вместо метилэтилкетона. [6] Метилэтилкетон выгоден тем, что полученный кетазин не смешивается с реакционной смесью и может быть разделен декантацией. [2] [7] Крупнейший в мире завод по производству гидразингидрата находится в Ланнемезане во Франции, производя 17 000 тонн гидразиновой продукции в год. [8]

Процесс кетазина Байера

До изобретения перекисного процесса был коммерциализирован процесс Байера с кетазином. В процессе Байера окисление аммиака гипохлоритом натрия проводится в присутствии ацетона. В процессе образуется кетазин, а также хлорид натрия: [1]

2 Me 2 CO + 2 NH 3 + NaOCl → Me 2 C=NN=CMe 2 + 3 H 2 O + NaCl
Me2C = NN = CMe2 + 2H2ON2H4 + 2Me2CO

Ссылки

  1. ^ ab Жан-Пьер Ширманн, Поль Бурдодук «Гидразин» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана, Wiley-VCH, Weinheim, 2002. doi : 10.1002/14356007.a13_177.
  2. ^ abc Максвелл, Гэри Р. (2004), Синтетические азотные продукты: практическое руководство по продуктам и процессам , Springer, стр. 342–44, ISBN 0-306-48225-8.
  3. ^ Хаяси, Хирому; Кайно, Акихико; Катаяма, Масаеши; Кавасаки, Кенго; Оказаки, Тацуя (1976), «Производство гидразина из аммиака с помощью азина», Индиана, Англия. хим. Прод. Рез. Дев. , 15 (4): 299–303, doi :10.1021/i360060a016.
  4. ^ Гилберт, EC (1929), «Исследования гидразина. Гидролиз диметилкетазина и равновесие между гидразином и ацетоном», J. Am. Chem. Soc. , 51 (11): 3394–3409, doi :10.1021/ja01386a032.
  5. ^ abc US 4724133, Ширманн, Жан-Пьер; Комбру, Жан и Делаваренн, Серж И., «Приготовление концентрированного водного раствора гидразингидрата», опубликовано 09.02.1988, передано Atochem  .
  6. ^ ab US 3972878, Ширманн, Жан-Пьер; Комбру, Жан и Делаваренн, Серж Ивон, «Метод получения азинов и гидразонов», опубликовано 3 августа 1976 г., передано Produits Chimiques Ugine Kuhlmann . US 3978049, Ширманн, Жан-Пьер; Телье, Пьер и Матэ, Анри и др., «Способ получения гидразиновых соединений», выпущено 31 августа 1976 г., передано Produits Chimiques Ugine Kuhlmann .  
  7. ^ Коттон, Ф. Альберт ; Уилкинсон, Джеффри (1988), Advanced Inorganic Chemistry (5-е изд.), Нью-Йорк: Wiley-Interscience, стр. 317–18, ISBN 0-471-84997-9.
  8. ^ Site industriel de Lannemezan (PDF) , Arkema, архивировано из оригинала (PDF) 2011-09-04 , извлечено 2010-07-02.