CN109020831A - 一种偶氮二异丁腈的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种偶氮二异丁腈的制备方法。工艺步骤为次氯酸钠、氨和丙酮反应制备丙酮连氮合成液；提纯得到质量含量不低于90%的丙酮连氮；与氰氢酸进行反应得到氢化偶氮二异丁腈；氯气或双氧水氧化得到偶氮二异丁腈溶液。与传统工艺相比，本发明简化了生产工艺，缩短了生产周期，降低蒸汽、循环水的消耗，进而提高了偶氮二异丁腈的生产量，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明属于有机化工生产技术领域，具体地说涉及一种偶氮二异丁腈的制备方法。
背景技术
传统的丙酮连氮法制备水合肼工艺参阅说明书附图1所示，采用次氯酸钠、氨和丙酮为原料反应获得含丙酮连氮的合成液，然后经蒸发、精馏、萃取得到高浓度的丙酮连氮，再经水解、精馏提浓得到80%水合肼。其化学反应方程式如下：
传统的氰氢酸法生产偶氮二异丁腈工艺参阅说明书附图2所示， 80%水合肼先与丙酮反应生成丙酮连氮，再与氰氢酸进行反应生成氢化偶氮二异丁腈，氢化偶氮二异丁腈再用氯气或双氧水氧化得到偶氮二异丁腈。其化学反应方程式如下：
传统的氰氢酸法生产偶氮二异丁腈需要使用80%的水合肼作为中间体，而由酮连氮法生产80%水合肼需要水解、提纯，原料、能源消耗高，工艺复杂。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供工艺简化，减少了生产工序，生产周期短，同时降低蒸汽、循环水消耗的偶氮二异丁腈的制备方法。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：
一种偶氮二异丁腈的制备方法，主要包括如下工艺步骤：
（1）次氯酸钠、氨和丙酮为原料反应制备丙酮连氮合成液；
（2）提纯得到质量含量不低于90%的丙酮连氮；
（3）丙酮连氮与氰氢酸进行反应得到氢化偶氮二异丁腈；
（4）氢化偶氮二异丁腈用氯气或双氧水氧化得到偶氮二异丁腈溶液。
本发明的优化，步骤（1）中次氯酸钠、氨和丙酮投料量摩尔比值为1:( 4- 8) :(2- 4)，氨和丙酮混合后，然后持续滴加质量百分含量3~20%的次氯酸钠水溶液，其反应温度30~50℃，反应时间为30~60min。
进一步优化：步骤（2）中提纯方法包括过滤、萃取、蒸馏中的任意一种。
进一步优化：步骤（2）中提纯分离出的气体冷凝回收，其回收液作为步骤（1）原料返投。
进一步优化：步骤（3）中氰氢酸采用氰氢酸气体，其氰氢酸与丙酮连氮的摩尔比值为（2.0~2.05）:1，反应温度为40~80℃,反应时间20~60min。
进一步优化：步骤（3）中反应生成的氢化偶氮二异丁腈中加入质量百分含量不低于80%水合肼，水合肼与氢化偶氮二异丁腈中游离丙酮质量比值为（1~3）：1。
进一步优化：步骤（4）中加入溴化钠作为催化剂，溴化钠与氢化偶氮二异丁腈质量比值为1：（150~250）。
进一步优化：氯气或双氧水投入量占氢化偶氮二异丁腈投料量的摩尔比为105%~115%，反应温度为5~20℃。
进一步优化：制备得到的偶氮二异丁腈溶液经降温结晶、脱水洗涤、干燥得到偶氮二异丁腈。
进一步优化：降温结晶温度为-5~5℃,所用洗涤液为质量含量不低于90%的甲醇或乙醇溶液，干燥采用20~40℃真空烘干或流化床干燥。
本发明与传统工艺对比：
（1）传统的丙酮连氮生产水合肼的方法，由高含量丙酮连氮水解制备水合肼， 10%水合肼提纯生产80%水合肼；本发明直接以次氯酸钠、氨和丙酮为原料反应制备丙酮连氮，将高浓度的丙酮连氮直接与氢氰酸反应得到氢化偶氮二异丁腈。
（2）传统的氰氢酸法是将80%水合肼与丙酮反应生成丙酮连氮，与氰氢酸反应得到氢化偶氮二异丁腈，再用氯气或双氧水氧化得到偶氮二异丁腈；本发明优化了传统的氢氰酸法，直接使用高浓度的丙酮连氮作为原料，丙酮连氮首先与氰氢酸进行反应得到氢化偶氮二异丁腈，氢化偶氮二异丁腈再用氯气或双氧水氧化得到偶氮二异丁腈溶液。
本发明的有益效果为：本发明优化了传统工艺丙酮连氮水解生产水合肼与氢氰酸法生产偶氮二异丁腈，本发明简化了生产工艺，缩短了生产周期，降低蒸汽、循环水的消耗，进而提高了偶氮二异丁腈的生产量，降低了生产成本。
本发明不仅适用于制备偶氮二异丁腈，同时本发明也适用于制备偶氮二异戊腈和偶氮二异庚腈。
偶氮二异戊腈的制备工艺：次氯酸钠、氨和丁酮为原料反应制得含丁酮连氮的合成液，经萃取、精馏得到精制的丁酮连氮，丁酮连氮再与氢氰酸进行反应制备氢化偶氮二异戊腈，氢化偶氮二异戊腈再用氯气或双氧水氧化得到偶氮二异戊腈。
偶氮二异庚腈的制备工艺：次氯酸钠、氨和戊酮为原料反应制得含戊酮连氮的合成液，经萃取、精馏得到精制的戊酮连氮，戊酮连氮再与氰氢酸进行反应制备氢化偶氮二异庚腈，氢化偶氮二异庚腈再用氯气或双氧水氧化得到偶氮二异庚腈。
附图说明
图1为传统的丙酮连氮法制备水合肼工艺流程图；
图2为传统的氰氢酸法生产偶氮二异丁腈工艺流程图；
图3为本发明一种偶氮二异丁腈的制备方法的工艺流程图；
图4为本发明一种偶氮二异丁腈的制备方法中加入80%水合肼的工艺流程图。
具体实施方式
下面对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。参阅说明书附图3和图4进行说明。
一、具体实施例一：
将26%氨水1m3倒入3 m3搪瓷反应釜中，加入丙酮173.5Kg，滴加入有效氯为5%的次氯酸钠1m3，并加热至30℃，反应生成含丙酮连氮的混合液，30分钟后，将混合液送入蒸发器中进行蒸发，蒸发出的气体进入精馏塔中，外排管中的冷却回收冷凝液，冷凝液作为原料返投，从塔底得到87 Kg丙酮连氮，含量97%，其中丙酮2.2%，将氢氰酸气体定量通入丙酮连氮液体中，氢氰酸气体流量为 29Kg/h，氢氰酸通气时间为2小时，控制反应温度40℃，反应得到氢化偶氮二异丁腈，并补加1.2Kg 80%水合肼，使反应液中游离的丙酮与氢氰酸反应生成丙酮氰醇，所生成的丙酮氰醇再与水合肼反应一并生成氢化偶氮二异丁腈，然后经过滤、离心、洗涤得到氢化偶氮二异丁腈127.3Kg（折干基计），将水投入3 m3搪瓷反应釜中，加入氢化偶氮二异丁腈，加入1 Kg溴化钠，通入氯气，氯气流量为 30 Kg/h，通氯气时间为3小时，控制温度20℃，反应生成偶氮二异丁腈，经过滤、洗涤、离心，并用甲醇重结晶，降温至-5℃，结晶析出偶氮二异丁腈, 经离心、洗涤20~40℃真空烘干，得到偶氮二异丁腈113.4 Kg，纯度99.2%。
二、具体实施例二：
将32%氨水1m3倒入3 m3中搪瓷反应釜，加入丁酮230Kg，滴加入有效氯为20%的次氯酸钠0.26m3，并加热至50℃，反应生成含丁酮连氮的混合液，45分钟后，将混合液送入萃取塔中进行萃取，萃取液进入精馏塔中，从塔底得到110.3Kg丁酮连氮，含量96%，其中游离丁酮1.5%，将氢氰酸气体定量通入丙酮连氮液体中，氢氰酸气体流量为30 Kg/h，氢氰酸通气时间为 2小时，控制反应温度60℃，反应得到氢化偶氮二异戊腈，并补加1.0Kg 80%水合肼，使反应液中游离的丁酮与氢氰酸反应生成丁酮氰醇，反应生成的丁酮氰醇再与水合肼反应一并生成氢化偶氮二异戊腈，经过滤、离心、洗涤得到氢化偶氮二异戊腈149.5Kg（折干基计），将水投入3 m3搪瓷反应釜中，加入氢化偶氮二异戊腈，1 Kg溴化钠，通入氯气，氯气流量为32 Kg/h，通氯气时间为2小时，控制温度5℃，反应生成偶氮二异戊腈，经过滤、洗涤、离心，再用乙醇重结晶，降温至-10℃，析出偶氮二异戊腈，再经过滤、洗涤、离心，20~40℃流化床干燥烘干，得到偶氮二异戊腈134 Kg，纯度99%。
三、具体实施例三：
将30%氨水1m3倒入3 m3中搪瓷反应釜，加入戊酮350Kg，滴加入有效氯为10%的次氯酸钠0.5m3，并加热至40℃，反应生成含戊酮连氮的混合液，60分钟后，将混合液送入萃取塔中进行萃取，萃取液进入精馏塔中，从塔底得到140.6 Kg戊酮连氮，含量92%，其中游离戊酮5.5%，将氢氰酸气体定量通入戊酮连氮液体中，氢氰酸气体流量为30 Kg/h，氢氰酸通气时间为2小时，控制反应温度80℃，反应得到氢化偶氮二异戊腈，并补加2.5Kg 80%水合肼，使反应液中游离的戊酮与氢氰酸反应生成戊酮氰醇，生成的戊酮氰醇再与水合肼反应一并生成氢化偶氮二异庚腈，经过滤、离心、洗涤得到氢化偶氮二异庚腈175.0Kg（折干基计），将水投入3 m3搪瓷反应釜中，加入氢化偶氮二异庚腈，加入2 Kg溴化钠，加入质量百分含量98%硫酸25Kg，再滴加质量百分含量为27.5 %双氧水145 Kg，滴加时间2小时，控制温度5℃，反应生成偶氮二异庚腈，经过滤、洗涤、离心，再用乙醇重结晶，结晶温度控制在-10℃，析出偶氮二异庚腈，经过滤、洗涤、离心再在20~40℃真空烘干，得到偶氮二异庚腈151.4 Kg，纯度99%。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述仅为本发明的优选例，本发明并不受上述优选例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还可有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种偶氮二异丁腈的制备方法，主要包括如下工艺步骤：
（1）次氯酸钠、氨和丙酮为原料反应制备丙酮连氮合成液；
（2）提纯得到质量含量不低于90%的丙酮连氮；
（3）丙酮连氮与氰氢酸进行反应得到氢化偶氮二异丁腈；
（4）氢化偶氮二异丁腈用氯气或双氧水氧化得到偶氮二异丁腈溶液。
2.根据权利要求1所述的一种偶氮二异丁腈的制备方法，其特征在于，步骤（1）中次氯酸钠、氨和丙酮投料量摩尔比值为1:( 4- 8) :( 2- 4)，氨和丙酮混合后，然后持续滴加质量百分含量3~20%的次氯酸钠水溶液，其反应温度30~50℃，反应时间为30~60min。
3.根据权利要求1所述的一种偶氮二异丁腈的制备方法，其特征在于：步骤（2）中提纯方法包括过滤、萃取、蒸馏中的任意一种。
4.根据权利要求1或3所述的一种偶氮二异丁腈的制备方法，其特征在于：步骤（2）中提纯分离出的气体冷凝回收，其回收液作为步骤（1）原料返投。
5.根据权利要求1所述的一种偶氮二异丁腈的制备方法，其特征在于：步骤（3）中氰氢酸采用氰氢酸气体，其氰氢酸与丙酮连氮的摩尔比值为（2.0~2.05）:1，反应温度为40~80℃,反应时间20~60min。
6.根据权利要求1所述的一种偶氮二异丁腈的制备方法，其特征在于：步骤（3）中反应生成的氢化偶氮二异丁腈中加入质量百分含量不低于80%水合肼，水合肼与氢化偶氮二异丁腈中游离丙酮质量比值为（1~3）：1。
7.根据权利要求1所述的一种偶氮二异丁腈的制备方法，其特征在于：步骤（4）中加入溴化钠作为催化剂，溴化钠与氢化偶氮二异丁腈质量比值为1：（150~250）。
8.根据权利要求1或7所述的一种偶氮二异丁腈的制备方法，其特征在于：氯气或双氧水投入量占氢化偶氮二异丁腈投料量的摩尔比为105%~115%，反应温度为5~20℃。
9.根据权利要求1所述的一种偶氮二异丁腈的制备方法，其特征在于：制备得到的偶氮二异丁腈溶液经降温结晶、脱水洗涤、干燥得到偶氮二异丁腈晶体。
10.根据权利要求9所述的一种偶氮二异丁腈的制备方法，其特征在于：降温结晶温度为-5~5℃,所用洗涤液为质量含量不低于90%的甲醇或乙醇溶液，干燥采用20~40℃真空烘干或流化床干燥。
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