本发明属于精细化工,尤其是涉及一种丁酮连氮的制备方法。
背景技术:
1、丁酮连氮是一种无色透明液体,是合成水合肼的重要中间产物,丁酮连氮经水解即可制备水合肼。水合肼又称水合联氨,是一种重要的化工产品。肼分子中含有两个亲核的氨基和四个可以被置换的氢原子,可以与氨、磷、硫、氧结合为含有三到七个原子的杂环,将一个杂环化合物变成另一个杂环化合物,也能将单环结构的化合物变成多环结构的化合物,所以可以广泛应用于发泡剂、水处理、医药、农药及燃料等领域。
2、目前,水合肼的工业化生产方法主要有4种,分别是拉西法、尿素法、丙酮连氮法和过氧化氢法。拉西法污染严重,生产效率低,利用该法的生产流程已经被淘汰;尿素法的原材料成本较高,对设备腐蚀较为严重,且废水的处理比较困难;丙酮连氮的缺点是要处理有机副产物,并且丙酮蒸汽也需要处理,能耗较高;过氧化氢法采用过氧化氢作为氧化剂,避免了腐蚀和污染等问题,是目前最环保的水合肼工业化生产方法。但是,过氧化氢作为反应物,其有效利用率一般低于90%。
3、专利cn201310017140.5中用过氧化氢作为反应物,其有效利用率为88.72%。专利cn201410536562.8中提到丁酮连氮收率(以过氧化氢计)收率为87.8%,即过氧化氢有效利用率为87.8%。专利us4093656中,丁酮连氮的合成反应,其过氧化氢的有效利用率为37-86.74%。过氧化氢未被利用的部分一般发生了分解,这使得过氧化氢不能被再利用,这意味着原料的直接损失。
4、如何提高丁酮连氮合成反应中过氧化氢利用率,成为亟待解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此,本发明旨在提出一种丁酮连氮的制备方法,以克服现有技术中过氧化氢利用率偏低的问题。
2、为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
3、一种丁酮连氮的制备方法,包括以下步骤,
4、s1、将过氧化氢溶液与稳定剂混合均匀,得到第一反应液;
5、s2,将氨水、丁酮、催化剂混合均匀,得到第二反应液;
6、s3,将预热后的第一反应液逐滴滴加到第二反应液中进行氧化反应,反应完成后得到丁酮连氮;
7、步骤s1中,所述稳定剂为苯亚膦酸、丙烯基硫脲、对称二苯硫脲、次氮基三亚甲基膦酸、1-羟基亚乙基二膦酸、1,3-二氨基-2-羟基丙烷-n,n,n',n'-四乙酸、甘露糖醇、次氮基三亚甲基磷酸的一种或多种的组合。
8、优选的,所述稳定剂为苯亚膦酸、对称二苯硫脲、1-羟基亚乙基二膦酸和次氮基三亚甲基磷酸中的一种或多种的组合。
9、在实际生产过程中,过氧化氢作为原料是无法回收的,在反应过程中没有参与合成丁酮连氮的过氧化氢会被分解,这会造成原料的损失,导致原料成本的上升和利润的下降。本发明利用稳定剂能够使得过氧化氢分解速度降低,使得更多的过氧化氢参与合成丁酮连氮的反应中,提高过氧化氢利用率。
10、本发明的稳定剂的作用原理经发明人研究认为,由于工艺中的反应物料内可能会含有金属离子,多价螯合剂可与金属离子发生螯合作用,使得重金属不和过氧化氢发生催化作用,因此可以降低过氧化氢分解速度。
11、具体的,过氧化氢溶液的质量浓度为10~70%,实际工业中一般选择浓度为37.5%的过氧化氢溶液。
12、具体的,步骤s1中,所述稳定剂加入的质量为过氧化氢溶液质量的0.05~2%。
13、具体的,步骤s2中,所述丁酮与过氧化氢溶液的摩尔比为2:1,所述氨水的溶液质量为反应总物料质量的10~50%;氨水溶液的浓度为反应物总物料质量的10~50%。所述反应总物料的质量为丁酮、氨水、过氧化氢、催化剂、稳定剂质量之和。
14、具体的,步骤s3中,反应温度范围30-100℃,反应压力范围为0.1-1mpa,反应时间为1-16h。
15、具体的,步骤s2中,所述催化剂为甲酰胺、乙酰胺、乙腈、丙烯酰胺、n,n-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲酸铵、乙酸铵中的一种或多种组合。
16、优选地,所述催化剂为甲酰胺、甲酸铵、乙酰胺和乙酸铵中的一种或多种组合。
17、具体的,所述催化剂的质量为反应总物料质量的10~60%。所述反应总物料的质量为丁酮、氨水、过氧化氢、催化剂、稳定剂质量之和。
18、本发明的有益效果:
19、本发明提供的一种丁酮连氮的制备方法,优选了过氧化氢稳定剂的选择,其可以使过氧化氢分解速度降低,减小因分解产生的氢气过多而造成的爆炸的风险,同时提高过氧化氢在反应体系中的反应速度,令过氧化氢更多的参与丁酮连氮的合成反应,提高过氧化氢利用率,从而减少了原料的损失,降低原料成本,提高生产利润;本发明的实施例表明过氧化氢利用率能够达到90%以上。
1.一种丁酮连氮的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种丁酮连氮的制备方法,其特征在于,所述稳定剂为苯亚膦酸、对称二苯硫脲、1-羟基亚乙基二膦酸和次氮基三亚甲基磷酸中的一种或多种组合。
3.根据权利要求2所述的一种丁酮连氮的制备方法,其特征在于,所述稳定剂为苯亚磷酸和对称二苯硫脲。
4.根据权利要求3所述的一种丁酮连氮的制备方法,其特征在于,所述稳定剂为苯亚磷酸。
5.根据权利要求1所述的一种丁酮连氮的制备方法,其特征在于,步骤s1中,所述第一反应液中加入的稳定剂的质量为过氧化氢溶液质量的0.05~2%。
6.根据权利要求1所述的一种丁酮连氮的制备方法,其特征在于,步骤s2中,所述氨水的溶液质量为反应总物料质量的10~50%,氨水溶液的质量浓度为10~50%,所述反应总物料为丁酮、氨水、过氧化氢、催化剂、稳定剂的质量之和。
7.根据权利要求1所述的一种丁酮连氮的制备方法,其特征在于,步骤s3中,氧化反应的温度为30-100℃,反应压力为0.1-1mpa,反应时间为1-16h。
8.根据权利要求1所述的一种丁酮连氮的制备方法,其特征在于,步骤s2中,所述催化剂为甲酰胺、乙酰胺、乙腈、丙烯酰胺、n,n-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲酸铵、乙酸铵中的一种或多种组合。
9.根据权利要求8所述的一种丁酮连氮的制备方法,其特征在于,所述催化剂为甲酰胺、甲酸铵、乙酰胺和乙酸铵中的一种或多种组合。
10.根据权利要求1所述的一种丁酮连氮的制备方法,其特征在于,所述催化剂的质量为反应总物料质量的10~60%,所述反应总物料为丁酮、氨水、过氧化氢、催化剂、稳定剂的质量之和。