Raschig法制備水合肼

[db:作者] / 2023-02-10 00:00

[分子式] H2N-NH2·H2O

[物化性質]水合肼又稱水合聯氨。無色發煙液體，有特殊的氨臭味，可燃。相對密度1.032(21℃的水合肼與4℃的水的密度比)，熔點-51.7℃，沸點120.1℃，蒸汽壓0.67kPa(25℃)，閃點73℃(開杯)，表面張力(25℃)74.0mN/m，生成熱-242.71kJ/mol，折射率(20℃)1.4280。

水合肼液體以二聚物的形式存在，與水混溶，不溶于乙醚和氯仿與水混溶，可混溶于乙醇。與極易還原的汞、銅等金屬氧化物和多孔性氧化物接觸時，會起火分解。能從空氣中吸收二氧化碳。水合肼是一種弱堿，其堿性比氨小，與無機酸反應會生成多種有用的鹽。有吸濕性，放置空氣中會冒煙。燃燒時呈紫色火焰。有強還原性、腐蝕性和毒性。

[制備方法]

(1)Raschig法

由Raschig發明的制肼法于1906年最先用于工業化生產。此法以次氯酸鈉與過量的氨反應生成水合肼。反應機理如下。

總反應：

2NH3+NaOCl→N2H4+NaCl+H2O

分兩步進行：

NH3+NaOCl→NH2Cl+NaOH

NH2Cl+NH3+NaOH→N2H4+NaCl+H2O

副反應：

N2H4+2NH2C1→+2NH4Cl+N2

工藝流程如圖12-1所示。

圖12-1 Raschig法生產水合肼工藝流程

反應過程有氯胺生成，故也稱為氯胺法。反應所用的NaOH質量分數為8%，在通入Cl2生產NaClO時，NaOH過剩，用純水吸收NH3成水溶液。NH3與NaClO溶液混合質量比為20：1，控制反應溫度為170℃，反應可在加壓下進行并在數秒內完成。向反應系統內加入明膠，有助于提高產率。反應塔內餾出物中除含有水合肼外，還含有NaCl與NaOH，再經濃縮由塔頂排出水分，塔底獲得水合肼。

該法得到的水合肼是1%～2%的稀水溶液，總合成率約67%。需用相當多的熱量來提濃稀溶液的水合肼，每回收1kg水合肼，需要蒸出40～110kg的水。由于使用過量的氨，需增設回收裝置，副產大量的NaCl和NH4Cl等鹽。肼的濃縮和過量氨的回收，能耗高，設備投資和操作費用大，此法已被淘汰。

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