روش بهبود یافته تولید هیدرازین هیدرات در سال 2024

فرآیند بهبود یافته برای تولید هیدرازین هیدرات

فرآیند بهبود یافته برای تولید محلول های آبی غلیظ هیدرازین هیدرات با روش کتازین شرح داده شده است. به طور خاص، تهیه هیدرازین هیدرات را با روش کتازین با استفاده از پراکسید هیدروژن 50-70٪، استامید جامد قابل بازیافت و فعال کننده استات آمونیوم برای تشکیل کتازین و هیدرولیز بدون کاتالیزور کتازین برای به دست آوردن محلول های آبی هیدرازین هیدرات به روشی کارآمد توصیف می کند.

یک فرآیند بهبود یافته برای تولید هیدرازین هیدرات

اختراع حاضر به یک روش بهبود یافته برای تولید محلول های آبی غلیظ هیدرازین هیدرات با استفاده از فعال کننده جامد قابل بازیافت برای تشکیل کتازین و هیدرولیز کتازین بدون کاتالیزور مربوط می شود.

پیشینه تهیه هیدرازین هیدرات

هیدرازین هیدرات (N2H4.H2O)، مایعی بی رنگ که بوی آمونیکی دارد، به دلیل پیوند N-N، ساده ترین دی آمین و منحصر به فرد در کلاس خود است. اولین بار در سال 1887 توسط کورتیوس از استر دیازو استیک تهیه شد.

در سال 1893 تیله پیشنهاد کرد که اکسیداسیون آمونیاک با هیپوکلریت باید هیدرازین هیدرات را تولید کند و در سال 1906 راشیگ این فرآیند را نشان داد، تغییراتی که روش‌های تجاری اصلی تولید در دهه 1990 را تشکیل می‌دهند.

این یک پایه ملایم است که با حلال های قطبی مانند آب، آمونیاک، آمین ها و الکل ها قابل اختلاط است.

در طول پنجاه سال گذشته هیدرازین هیدرات از یک کنجکاوی جالب به یک ماده شیمیایی تولید شده در تن تبدیل شده است. هیدرازین هیدرات از سال 1863 شناخته شد و در سال 1875 امیل فیشر ترکیبات آریل هیدرات هیدرازین را تهیه و مشخص کرد.

در سال 1887 کورتیوس موفق شد خود هیدراته هیدرازین را با اثر قلیایی روی استر دیازو استیک جدا کند.

Raschig، به دنبال پیشنهاد Thiele، نشان داد که هیدرازین هیدرات می تواند با اثر هیپوکلریت سدیم بر روی آمونیاک آبی تولید شود، بازده در حضور آمونیاک اضافی بیشتر است.

Raschig دریافت که 60-70٪ بازده هیدرازین هیدرات را می توان در حضور چسب یا ژلاتین به دست آورد و این اثر را به افزایش ویسکوزیته محلول نسبت داد.

جوینر نشان داد که افزایش نسبت آمونیاک: هیپوکلریت باعث افزایش بازده هیدرازین هیدرات می شود و بازده متناسب با مقدار چسب اضافه شده زمانی است که این مقدار در مقادیر کم وجود دارد.

ساخت هیدرات هیدرازین با روشی مشابه از اوره به جای آمونیاک در این زمان ثبت اختراع شد، بازده گزارش شده 70٪ است.

کشف این که هیدرازین هیدرات حاوی 15 درصد متانول می تواند به عنوان سوخت موشک در هنگام مخلوط شدن با عوامل اکسید کننده مانند اسید نیتریک، پراکسید هیدروژن یا اکسیژن استفاده شود، باعث افزایش تولید هیدرازین هیدرات در آلمان و فروش هیدرازین هیدرات در طول جنگ جهانی دوم شد.

تثبیت مستقیم نیتروژن و هیدروژن به هیدرازین از نظر ترمودینامیکی نامطلوب است. در عوض، فرآیند تجاری امکان پذیر شامل اکسیداسیون جزئی آمونیاک (یا اوره) با استفاده از هیپوکلریت یا پراکسید هیدروژن است.

بایر اولین بار چنین فرآیندی را با استفاده از استون و هیپوکلریت به عنوان اکسیدان تجاری کرد. فرآیند دیگری که توسط Produits Chimiques Ugine Kuhlmann (PCUK) توسعه یافته و توسط Atofina (فرانسه) و Mitsubishi Gas (ژاپن) انجام شده است، شامل اکسیداسیون آمونیاک توسط پراکسید هیدروژن در حضور بوتانون و جزء دیگری است که ظاهراً به عنوان یک عامل انتقال اکسیژن عمل می کند.

اکسیداسیون بنزوفنون ایمین نیز بسیار مورد توجه قرار گرفت، اما به صورت تجاری مورد استفاده قرار نمی گیرد.

اولین استفاده در مقیاس بزرگ از هیدرازین هیدرات عنوان سوختی برای نیرو دادن به موشک، یک هواپیمای جنگنده آلمانی ME-163 در طول جنگ جهانی دوم بود.

تولید در ایالات متحده در سال 1953 در کارخانه لیک چارلز، لوئیزیانا در شرکت Olin Corporation (اکنون Arch Chemicals) آغاز شد که در آن زمان دارای ظرفیت 2040 تن متریک بود.

در سال 2004، ظرفیت جهانی تقریباً 462100 تن متریک است که به عنوان N2H4 گزارش شده است. بیشتر این به شکل هیدرازین هیدرات است. هیدرازین هیدرات و مشتقات متیل و دی متیل ساده آن دارای گرمای گرماگیر تشکیل و گرمای احتراق زیاد هستند.

از این رو، این ترکیبات به عنوان سوخت موشک استفاده می شوند. سایر مشتقات به عنوان مولد گاز و مواد منفجره استفاده می شود. هیدرازین، پایه ای که کمی ضعیف تر از آمونیاک است، مجموعه ای از نمک های مفید را تشکیل می دهد.

هیدرازین هیدرات به عنوان یک عامل کاهش دهنده قوی برای کنترل خوردگی در دیگهای بخار و سیستم گرمایش آب گرم استفاده می شود. همچنین برای آبکاری فلز، کاهش کاتالیزورهای فلزات نجیب و هیدروژنه کردن پیوندهای غیراشباع در ترکیبات آلی.

هیدرازین هیدرات 55 درصد نیز در شرایط مناسب یک عامل اکسید کننده است. هیدرازین با داشتن دو نیتروژن هسته دوست فعال و چهار هیدروژن قابل تعویض، ماده اولیه بسیاری از مشتقات است.

برخی از آنها به عنوان یک عامل کف کننده برای کاربردهای پلاستیکی، در ساخت آنتی اکسیدان ها، پلیمرها، پلیمرهای متقاطع و گسترش دهنده های زنجیره ای و همچنین در قارچ کش ها، علف کش ها، تنظیم کننده های رشد گیاهان و داروها هستند.

هیدرازین هیدرات نیز لیگاند خوبی است. مجتمع های متعددی مورد مطالعه قرار گرفته است. بسیاری از هتروسیکلیک ها بر پایه هیدرازین هستند که در آن حلقه ها از یک تا چهار اتم نیتروژن و همچنین هترواتم های دیگر هستند.

بسیاری از خواص سودمند هیدرازین هیدرات، کاربرد تجاری آن را ادامه داد. هیدرازین عمدتاً به صورت یک محلول آبی (که به هیدرات هیدرازین معروف است) به صورت تجاری تولید می شود و معمولاً در درصد وزنی هیدرات هیدرازین متفاوت است. منابع زیر به عنوان هنر قبلی برای تهیه هیدرات هیدرازین با رویکردهای مختلف عمل می کند.

هدف از اختراع

با توجه به محدودیت‌های موجود در هنر قبلی، هدف اصلی اختراع حاضر ارائه یک فرآیند کارآمد برای تولید محلول‌های آبی غلیظ هیدرازین هیدرات است.

هدف دیگر اختراع حاضر ارائه فرآیندی برای تولید و ساخت هیدرازین هیدرات با استفاده از استامید جامد به عنوان کاتالیزور قابل بازیافت برای تشکیل کتازین و هیدرولیز بدون کاتالیزور کتازین برای به دست آوردن محلول های آبی هیدرات هیدرازین است.

هدف دیگر اختراع حاضر ارائه فرآیندی است که شامل هیدرولیز بدون کاتالیزور کتازین برای ایجاد هیدرازین هیدرات با نسبت آب کمتر به کتازین (1: 1.5) است، بر خلاف روش‌های شناخته شده، که در آن کاتالیزور و نسبت آب بالاتر برای آن مورد نیاز است. هیدرولیز

یکی دیگر از اهداف اختراع حاضر ارائه روشی برای تولید هیدرازین هیدرات است که در آن همه بسترهای واکنش نداده و اضافی قابل بازیافت و استفاده مجدد هستند و آن را به یک فرآیند بسیار کارآمد، تمیز و سازگار با محیط زیست تبدیل می کند.

اهمیت کار انجام شده

با توجه به اهمیت و عدم وجود روش‌های کارآمد تولید مقیاس‌پذیر برای تهیه هیدرازین هیدرات، فرآیند حاضر توسعه‌یافته توسط ما به عنوان یک روش بسیار کارآمد، تمیز، سازگار با محیط زیست و مقیاس‌پذیر برای تولید محلول‌های آبی غلیظ هیدرات هیدرات است.

این روش همچنین به عنوان یک روش بدون کاتالیزور برای هیدرولیز کتازین برای تولید هیدرازین هیدرات عمل می کند.

مزایای اختراع روش بهبود یافته تولید هیدرازین هیدرات چیست؟

مزایای مختلف این اختراع در زیر آورده شده است:

• مزیت اصلی اختراع حاضر این است که یک فرآیند کارآمد، تمیز، سازگار با محیط زیست و مقیاس پذیر برای تولید محلول های آبی غلیظ هیدرات هیدرازین ارائه می دهد.
• مزیت اختراع حاضر این است که بر خلاف روش‌های شناخته شده که در آن محلول‌های کاتالیزور استفاده می‌شود، از استامید کریستالی جامد قابل بازیافت به عنوان کاتالیزور استفاده می‌شود.
• مزیت دیگر اختراع حاضر استفاده از پارامترهای واکنش ساده و عملیاتی است.
• خالص سازی و/یا بازیابی محصولات و/یا توسط فرآورده ها در تمام مراحل فرآیند مستقیم است.
• این فرآیند شامل هیدرولیز بدون کاتالیزور کتازین برای ایجاد هیدرات هیدرازین با نسبت کمتر آب به کتازین (1: 1.5) است، برخلاف روش‌های شناخته شده، که در آن کاتالیزور و نسبت آب بالاتر برای هیدرولیز مورد نیاز است.

این یک روش جذاب و اقتصادی برای تولید محلول های آبی غلیظ هیدرات هیدرازین است.

ادعاها:

1. فرآیندی برای تهیه محلول‌های آبی هیدرازین هیدرات شامل:

الف) واکنش پراکسید هیدروژن، آمونیاک و کتون برای تشکیل یک آزین در حضور یک فعال کننده؛

(ب) جداسازی مخلوط حاصل از مرحله (الف) به یک لایه کتازین و یک لایه محلول آبی.

(ج) غلظت کتازین و بازیابی متیل اتیل کتون با تبخیر.

(د) خالص سازی کتازین با تقطیر خلاء.

2. فرآیند تولید هیدرازین هیدرات طبق ادعای 1، که در آن فعال کننده مورد استفاده برای مرحله تشکیل کتازین (a) استامید و استات آمونیوم است.
3. فرآیند تولید هیدرازین هیدرات طبق ادعای 1، که در آن استامید مورد استفاده در مرحله (a) یک جامد کریستالی است.
4. فرآیند تولید هیدرازین هیدرات طبق ادعای 1، که در آن استامید بازیابی شده از مرحله آبگیری (b) بیشتر با سانتریفیوژ یا فیلتراسیون در خلاء خالص می شود تا جامد کریستالی بدست آید.
5. فرآیند تولید هیدرازین هیدرات طبق ادعای 1، که در آن پراکسید هیدروژن یک محلول 50 تا 70 درصد وزنی Η202 است.
6. فرآیند تولید هیدرازین هیدرات طبق ادعای 1، که در آن نسبت مولی پراکسید هیدروژن: متیل اتیل کتون: و آمونیاک 1:4:3 است.
7. فرآیند تولید هیدرازین هیدرات طبق ادعای 1 که در آن مرحله (الف) در دماهای بین 0 تا 60 درجه سانتیگراد انجام می شود.
8. فرآیند تولید هیدرازین هیدرات طبق ادعای 1، که در آن تبخیر مرحله (c) در دماهای بین 85 تا 110 درجه سانتیگراد انجام می شود.