专利名称：一种水合肼溶液的蒸发方法
技术领域：
本发明涉及一种水合肼溶液的蒸发方法。
水合肼的工业生产是用腊希(Rasching)，拜耳(Bayer)和Atochem法实现的。
腊希法中，氨被次氯酸盐氧化得到水合肼稀溶液，该稀溶液尔后必须经蒸馏浓缩。
拜耳法是腊希法的另一种形式，该方法是在酮存在下，通过收集生成物而使化学平衡位移，形成的肼以吖嗪形式(CH3)2C＝N-N＝C(CH3)2存在，所述的吖嗪经分离后再经解得到水合肼(hydrazine hydrate)。
Atochem法是在催化剂存在下，用过氧化氢水溶液氧化氨和酮的水溶液而直接制得所述吖嗪，所述的吖嗪经充分水解后得到水合肼。Atochem法在许多专利中，如US3，972，878，US 3，972，876，US3，948，902和US4，093，656，得到了描述。
美国专利US4，724，133(Schirmann et al.)，US4，725，421(Schirmann et al.)以及英国专利GB1，164，460中描述了吖嗪水解制水合肼。这种水解是在一个蒸馏塔中完成的，所述的塔中加有水和吖嗪，从所述塔的塔顶回收酮，而从塔底得到水合肼。象在水合肼的浓缩塔的塔底一样，在水解塔的塔底有一个水合肼的蒸发装置。
本发明的申请人发现，当使用一个带有热虹吸管，盘管浸没在塔底或是管簇浸没于塔底的再沸器蒸发水合肼时，观察到水合肼发生分解，因为一般来说，再沸器中只是与加热表面发生接触的地方才会蒸发。本申请人发现，假如在减压和不与传热表面发生接触的条件下蒸发水合肼，会大大降低分解。
因此，本发明提供了一种蒸发水合肼溶液的方法，该方法基本上在液相中加热所述的溶液然后使该溶液在减压下蒸发。
所述的水合肼溶液可以是一种水和肼组成的溶液，该溶液的比例介于高度水稀释的肼(或水合肼)和水合肼之间。
吖嗪和腙分别是指具有下列化学式的产物
其中R1和R6相同或不同，代表H，含一至十二个碳原子的直链烷基，含三至十二个碳原子的环烷基或支链烷基，或是含六至十二个碳原子的芳基。基团R1和R6连接在吖嗪或腙的相同的碳原子上，它们本身或者是相互之间发生键合形成含三至十二个碳原子的支链或直链烯基。
所有上述基团R1至R6可以被氯原子，溴原子，氟原子或硝基，羟基或烷氟基或一个酯基官能团取代。本发明特别适用于丙酮吖嗪
甲乙基酮连氮C2H5(CH3)C＝N-N＝C(CH3)C3H5，以及相应的腙。
为使该溶液能在液相中充分受热，在加热液相时，必须使其处于足够高的压力下，也就是说，水合肼溶液以加压升温的形式吸收热能，尔后使其降压，上述吸收的热能又以蒸发的形式释放出来。
如果说有一部分热能被吖嗪和/或腙水解生成相应的肼或腙的水解反应所消耗，这并不脱离本发明的范围。
如果在水合肼溶液的加热过程中有一部分溶液被蒸发，而且在水合肼溶液先加压升温然后再降压时蒸发的那部分溶液可能高达3或5%(重量)，这也不脱离本发明的范围。
图1描述了本发明的一个优选实施例。
图1中，1表示蒸馏塔，2为泵，3为热交换器。塔1底部的水合肼溶液经管线10和泵2输经交换器传递，然后再经管线11和泵2输经交换器3传递，然后再经管线11返回到塔1中。为简明起见，塔1的底部出料也可以，例如经由泵2输送的情况没有表示出来。泵2可将水合肼溶液加压到高于塔1的底部的压力，这使得水合肼溶液能流经交换器3和管线11。这一压力可使得该溶液在换热器3中基本上保持为液相。换热器3经12引入蒸汽或传热流体，换热后从13排出。在管线11的任一点上可以安装一个减压装置，例如一个阀或膜片。本领域的熟练技术人员可根据由交换器3和管线11中所产生的压降情况而很容易地选择是否在管线11安装减压装置。由泵所提供的相对压力，也就是说泵的出料口与塔底之间的相对压差可以为任意数值，但通常是高于0.5bars，优选是1至10bars之间。
将交换器3和泵2安装在塔1中的底部很下面的位置并不脱离本发明的范围。这产生一额外的压力作用在交换器3中的水合肼溶液。而且，根据另一种方式，如果所述的高度差足以使交换器3中的水合肼溶液保持为液相，则可以去掉泵2。这一实施情况仅仅是当塔1高出地面足够高时才是有利的。
塔1也可以是一个简单的储料罐，在该罐中完成需要蒸发的反应，该罐必须有出料口，可以选择顶部出料，出料时可以有回流也可以没有回流。这样塔1也可以被选择联入到一个工艺过程中。例如，它可以作为一个储料罐，在罐中发生吸热反应。
本发明特别适用于在温度高于100℃，优选是在130至220℃之间蒸发水合肼水溶液。因此，本发明特别适用于在塔底的锅炉中水解吖嗪或腙制备肼的情形。
本发明也涉及采用特殊的材料来生产蒸发水合肼溶液而需要的装置的表面。
本申请人发现，肼的分解随形成传递蒸发能的传热表面的材料的不同而变化，而且这一性质等同于(ⅰ)蒸发过程包括基本上在涉相中加热所述的水合肼溶液，然后使该溶液减压以及(ⅱ)在一带有热虹吸管，一浸于液相中的加热盘管或者是任何常用的液体与加热表面接触时产生蒸发的加热装置的锅炉中常规蒸发。
本申请人发现钛、氧化铬、铝、普通钢、304号不锈钢、316号不锈钢、镍及其合金以及锆可以作为此类材料，使用钛时导致的分解要比使用锆时导致的分解要小。304号和316号不锈钢是AISI(美国钢铁学会)标准中所指的不锈钢的常用标号。
应该清楚的是，蒸发水合肼溶液的装置材料与水合肼溶液发生接触的材料有关，但并不与加热流体发生接触的材料相关。铬的氧化物优选用来作为金属表面的涂层。
实施例一个容量为30升的罐中装有一种水合肼溶液，该罐装配有一个外表面积为5平方米的热交换器，该热交换器垂直安装，其回线(return)进入所述的罐的上部。也可以安装一个排料量可为20立方米/小时的泵，使该罐与所述的交换器之间的压差值为2bars，还安装有一个出口膜片以使其能象一强制循环的锅炉那样操作。交换器中在18bars的压力下，蒸气的冷凝量为250Kg/h，所述的罐带有一全回流冷凝器以除去提供给交换器的能量，该罐还带有脱气装置以收集肼分解时所产生的氮气、氢气和氨，根据这些气体的量来确定分解程度。
整个罐体是用不锈钢制备的，而交换器则根据试验结果而采用不同的材料制备。
为了测试每一种材料，所述的罐中加有在250公斤水中稀释后的50公斤水合肼(N2H4·H2O)，溶液，然后将压力为18bars的蒸汽注入到作为锅炉的交换器中(冷凝量为250公斤/小时)。一小时后测量所述的罐中保留的肼的量。将此数值与测量到的脱气值相关联。罐中的压力值为9bars，温度为180℃。
a)作为热虹吸管操作时采用316号不锈钢制的交换器时，一小时后水合肼的保留量为45公斤，采用钢制备的交换器时，一小时后水合肼的保留量为47公斤，后采用钛制备的交换器时，一小时后水合肼的保留量为48.5公斤。
b)采用泵操作时采用316号不锈钢交换器时，一小时后水合肼的保留量为47.5公斤。
权利要求
1.一种水合肼溶液的蒸发方法，包括基本上在液相中加热所述的溶液然后使该溶液降压。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于，加热过程中蒸发量小于被加热量的5%(重量)。
3.按照权利要求1或2的方法，其特征在于，-所述述溶液从塔底部排出;-排出的溶液经泵输送到热交换器;-该溶液然后又返回到所述的塔的底部。
4.按照权利要求1至3之一的方法，其特征在于，所述的水合肼溶液的温度高于100℃，优选是在130至220℃之间。
5.按照权利要求1至4之一的方法，其特征在于，在所述的塔的再沸器中进行吖嗪或腙水解制肼的水解反应。
6.按照权利要求1至5之一的方法，其特征在于，所述的加热表面是用钛或铬的氧化物制备的。
7.一种水合肼溶液的蒸发方法，其特征在于形成传递蒸发能的表面材料是用钛或铬的氧化物制备的。
全文摘要
本发明涉及一种蒸发水合肼溶液的方法，该方法包括在液相中加热所述的溶液，然后使其降压以使溶液蒸发。采用该方法可避免水合肼的分解。该方法特别适用在塔的再沸器中进行吖嗪R
文档编号F28F21/08GK1052304SQ90109520
公开日1991年6月19日 申请日期1990年12月1日 优先权日1989年12月4日
发明者热拉尔·克勒夫, 贝特郎·科利尔, 皮埃尔·泰利埃, 让-皮埃尔·普莱于维利 申请人:奥托化学公司