专利名称：一种用于偏二甲肼催化氢解的催化剂及其制备方法
技术领域：
本发明提供一种用于偏二甲肼催化氢解生产氨和二甲胺的催化剂和方法。
偏二甲肼的主要用途是作为火箭的推进剂。长期保存的偏二甲肼会被空气缓慢氧化而生成一部分腙。
这样的被氧化的偏二甲肼不能再用做火箭推进剂。它的处理是一个很困难的问题。由于偏二甲肼含氮量高，作为燃料燃烧会产生大量的NOX，造成严重空气污染。又由于偏二甲肼易燃、易爆，有毒，长距离运送到生产厂进行处理也有困难。但是目前尚未检索到能有效地氢解偏二甲肼的催化剂及其制备方法。
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具体地说，本发明中所用的催化剂是由主活性组分、助剂组分和担体组成，主活性组分是金属铑，在担载的铑催化剂上添加了助剂，助剂主要选自元素周期表中第VIII族元素Fe、Co、Ni、Ru、Pd、Ir或Pt或碱金属Li、Na或K的氧化物等。担体可以选自氧化铝、氧化硅、活性炭或硅藻土等。催化剂中金属铑含量一般最好在0.5-5％(重量)，助剂含量一般最好在0.05-1％(重量)。
本发明所用的新的催化剂是用金属铑和助剂的可溶性盐类如硝酸盐、氯化物等的溶液浸渍担体制备。完成浸渍的催化剂，干燥后可以用于还原，也可以在300-500℃焙烧后用于还原。催化剂在使用前用氢气还原，还原温度为300-500℃。
本发明还提供了一套利用上述催化剂进行反应的工艺流程、和相应装置用于实现偏二甲肼催化氢解制取氨和二甲胺。工艺条件为反应温度为100-300℃，反应压力为常压，H2/UDMH＝1-10(分子比)，液体体积空速为1-10小时-1。装置由偏二甲肼储罐(1)，偏二甲肼泵(2)，制氢机(7)，汽化混合器(3)，反应器(4)，冷却器(5)和分离器(6)构成。新的偏二甲肼催化氢解催化剂放在反应器(4)中。该装置可以小型化，偏二甲肼的处理能力为300吨/年的装置可以整体安装在一辆汽车上。
上述使用的反应器可以是一个或几个并联或串联使用，或切换使用。反应器可以是列管式反应器，该反应器可以在等温或近于等温的条件下运行，管内装有催化剂，管间为导热介质。
本发明的工艺操作说明如下用泵把储罐中的偏二甲肼定量输送到汽化混合器中，汽化混合器的温度一般维持在100-200℃，使偏二甲肼汽化，同时，来自制氢机的氢气也进入汽化混合器，与汽化的偏二甲肼实现混合，混合气经管道进入反应器，反应器的温度一般维持在100-300℃，气态的偏二甲肼和氢气在反应器中与催化剂接触，并发生催化氢解反应，生成氨和二甲胺等产物，产物经冷却，在分离罐中实现氨和二甲胺的分离。整个反应过程是常压过程，也可以在有压力的条件下进行。
附
图1是有一个反应器的偏二甲肼催化氢解制备氨和二甲胺的装置简化流程图。
总之，本发明是把偏二甲肼通过新的催化剂转化为氨和二甲胺。新的催化剂是由金属铑为主活性组分，添加了助剂显出极高的活性、选择性和高负荷。可以实现小型化，偏二甲肼的处理能力为300吨/年的装置可以整体安装与一辆汽车上(8300mm×2500mm×3200mm)。
称取担体三氧化二铝49克，配置含1.02克三氯化铑和1.15克硝酸锂水溶液，用配置好的水溶液浸渍担体，放置，然后，120℃干燥，然后，500℃焙烧，焙烧后的催化剂在氢气流下500℃还原制得催化剂。实例6采用如附图所示的实验设备进行偏二甲肼的催化分解。反应压力为常压，反应温度为200℃，催化剂为实例1所制的催化剂，催化剂用量为100毫升，偏二甲肼的进料量为500毫升/小时，氢气流量为25升/分，实验结果列于表1中。实例7采用如附图所示的实验设置进行偏二甲肼的催化氢解。反应压力为常压，反应温度为100℃，催化剂为实例2所制的催化剂，催化剂用量为100毫升，偏二甲肼的进料量为800毫升/小时，氢气流量为19升/分，实验结果列于表1中。实例8采用如附图所示的实验设备进行偏二甲肼的催化分解。反应压力为常压，反应温度为300℃，催化剂为实例3所制的催化剂，催化剂用量为100毫升，偏二甲肼的进料量为1000毫升/小时，氢气流量为5升/分，实验结果列于表1中。实例9采用如附图所示的实验设备进行偏二甲肼的催化分解。反应压力为常压，反应温度为150℃，催化剂为实例4所制的催化剂，催化剂用量为100毫升，偏二甲肼的进料量为200毫升/小时，氢气流量为5升/分，实验结果列于表1中。实例10采用如附图所示的实验设备进行偏二甲肼的催化分解。反应压力为常压，反应温度为150℃，催化剂为实例5所制的催化剂，催化剂用量为100毫升，偏二甲肼的进料量为500毫升/小时，氢气流量为15升/分，实验结果列于表1中。
表1.实验结果
由上述实施例的结果可知，本发明所提供的催化剂制备方法简单、贵金属含量低，用于偏二甲肼催化剂氢解反应活性高并且可以实现设备小型化、机动化，偏二甲肼处理能力为300吨/年的装置可以在大型货车上实现车载化。
权利要求
1.一种用于偏二甲肼催化氢解生成氨和二甲胺的催化剂，其特征在于是由主活性组分、助剂组分和担体组成，主活性组分是金属铑，助剂为元素周期表中第VIII族元素或碱金属氧化物，担体为氧化铝、氧化硅、活性炭或硅藻土，在催化剂中金属铑重量含量为0.5-5％，助剂重量含量为0.05-1％。
2.一种用于偏二甲肼催化氢解生产氨和二甲胺的催化剂的制备方法，其特征在于用金属铑和助剂元素的可溶性盐类的水溶液浸渍担体，干燥后用氢气还原，还原温度为300-500℃。
3.按照权利要求2所述的制备方法，其特征在于用金属铑和助剂的可溶性盐类为硝酸盐或氯化物。
4.按照权利要求3所述的制备方法，其特征在于催化剂在300℃-500℃焙烧再还原。
5.一种偏二甲肼催化氢解生产氨和二甲胺的方法，其特征在于(1)使用权利要求1所述的催化剂；(2)工艺条件为，反应温度100-300℃，反应压力常压，H2(mol)/UDMH(mol)＝1-10，偏二甲肼的液体空速1-10毫升/毫升催化剂·小时。
全文摘要
一种偏二甲肼(UDMH)氢解生产氨和二甲胺的催化剂是担载型的铑催化剂的改进型。在担载型的铑催化剂上添加助剂。助剂主要选自元素周期表中第VIII族元素和碱金属氧化物。在改进的催化剂上，反应温度100－300℃，反应压力常压，H2(mol)/UDMH(mol)＝1－10，偏二甲肼的液体空速0.5－8毫升/毫升催化剂·小时的反应条件下，偏二甲肼可以转化生成二甲胺和氨。该催化剂制备过程简单，反应转化率高并且可以实现设备小型化、机动化，偏二甲肼处理能力为300吨/年的装置可以在大型货车上实现车载化。
文档编号C07C211/03GK1403194SQ0113129
公开日2003年3月19日 申请日期2001年9月5日 优先权日2001年9月5日
发明者林培滋, 丁云杰, 罗洪原 申请人:中国科学院大连化学物理研究所