DE4029119A1 - Verfahren zur herstellung von monomethylhydrazin in waessriger loesung - Google Patents
Verfahren zur herstellung von monomethylhydrazin in waessriger loesungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Mono
methylhydrazin (MMH) durch Umsetzung des Monochloramins mit
einem Überschuß an Monomethylamin in wäßrigem basischen
Medium.
Aufgabe der Erfindung ist die Verbesserung der Herstellungs
bedingungen und der Sicherheit bei der Durchführung dieses
Verfahrens.
MMH wird vor allem als Synthesezwischenstoff in der Agro
chemie und der Pharmazie, sowie als Treibstoff für Raketen
motoren verwendet.
Die bekannte industrielle Herstellung des MMH in wäßriger
Lösung erfolgt nach einer vom Raschig-Verfahren abgeleiteten
Technik, die sich auf Hydrazin und Alkalihydrazine bezieht.
Dieses Verfahren kann durch die beiden folgenden Hauptreak
tionen dargestellt werden:
1) NH₃+NaOCl → NH₂Cl+NaOH
2) NH₂Cl+CH₃NH₂+NaOH → CH₃-NH-NH₂+NaCl+H₂O
Diese beiden Reaktionen werden im allgemeinen nacheinander
in zwei verschiedenen Reaktoren, die untereinander so ver
bunden sind, daß der begrenzten Lebenszeit des Monochlor
amins Rechnung getragen wird, durchgeführt.
Nach diesen beiden Reaktionen wird das Reaktionsmedium ge
reinigt und angereichert, im allgemeinen durch Austreiben
mit anschließender Destillation, um eine wäßrige, an MMH
reine und relativ konzentrierte, z. B. eine ca. 30%-ige,
Lösung zu erhalten.
Die industrielle Durchführung dieses Verfahrens wirft zahl
reiche Probleme auf, die alle bereits ausführlich untersucht
wurden.
Ein Hauptproblem ist die Bildung von flüchtigen Nebenproduk
ten in beträchtlichem Ausmaß, die zum Teil toxisch und zum
andern thermisch oder in Anwesenheit von Sauerstoff zersetz
lich sind, so daß das Risiko, Explosionen bei der Anreiche
rung und Reinigung des MMH auszulösen, besteht.
Zudem begrenzen diese flüchtigen Nebenprodukte die Ausbeute
und die Reinheit des Endprodukts.
Der toxische oder explosive Charakter einiger dieser Neben
produkte, die sich bei der kontinuierlichen Durchführung des
Verfahrens anhäufen können, bringt schwere Risiken bei der
industriellen Nutzung, vor allem während der Reinigung und
Anreicherung des MMH, mit sich, da während der Durchführung
dieses Verfahrensschritts die thermischen Risiken und die
der Oxidation durch unbeabsichtigten Zutritt von Luft am
wichtigsten sind, und da die Rückführung der überschüssigen
leichten Stoffe, die von der Austreibung stammen, diese
Anhäufung begünstigt.
In den US-PS 33 94 184 und 34 23 464 wird dieses Risiko, das
anhand der Anwesenheit von Azomethan (CH3-N=N-CH3) als Ne
benprodukt im Reaktionsmedium vorgestellt wird, durch Ent
fernung des Azomethans durch azeotrope Destillation vor der
Anreicherung und Reinigung von MMH behoben.
Diese Verbesserung löst das Problem nur zum Teil, da die
Anmelderin entdeckt hat, daß besonders die Anwesenheit von
Methyldiazin (CH3-N=NH) als Nebenprodukt im Reaktionsmedium
das Verfahren potentiell gefährlich macht. Tatsächlich ist
Methyldiazin sehr instabil; es explodiert in Kontakt mit
Sauerstoff und zersetzt sich thermisch ab 22°C zu Stick
stoff und Methan, wohingegen Azomethan thermisch stabil bis
200°C ist, d. h. bei Temperaturen der Durchführung der
verschiedenen Verfahrensschritte zur Herstellung von MMH,
einschließlich der Reinigung und Anreicherung. Nach Wissen
der Anmelderin wurde das Problem der Sicherheit, das die
Anwesenheit von Methyldiazin als Nebenprodukt bei der Syn
these von MMH in wäßriger Lösung nach den oben genannten
beiden Hauptreaktionen stellt, niemals beschrieben und folg
lich noch weniger gelöst. Eine Grundlage der vorliegenden
Erfindung stellt demnach die Entdeckung dieses Problems dar.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Lösung dieses
Problems.
Mit diesem Ziel hat die Anmelderin entdeckt, daß, unerwarte
terweise, die flüchtigen Nebenprodukte, vor allem Methyldia
zin, ganz oder teilweise eliminiert werden durch die
Durchführung eines zusätzlichen Fertigstellungschritts nach
Reaktion des Monochloramins mit Monomethylamin und vor Rei
nigung und Anreicherung des Reaktionsmediums; dieser zusätz
liche Fertigstellungsschritt besteht aus dem Erwärmen des
Reaktionsmediums unter sauerstofffreier Atmosphäre bei ganz
besonderen Bedingungen der Zeit, der Temperatur und des pH-
Werts. So werden die Ausbeute und die Sicherheit des Ablaufs
des Verfahrens durch die Begrenzung der Menge der flüchti
gen, toxischen oder explosiven Nebenprodukte und besonders
des Methyldiazins, vor der Reinigung und der Anreicherung,
dem Verfahrensschritt, der aus den oben genannten Gründen
die höchsten Risiken der Explosion darstellt, verbessert.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demnach ein Ver
fahren zur Herstellung von Monomethylhydrazin in wäßriger
Lösung, in dem, eine Zeitspanne D1 lang, in wäßrigem Medium
unter sauerstofffreier Atmosphäre Monochloramin mit einem
molaren Überschuß von Monomethylamin in Gegenwart einer
starken Base, vorzugsweise von Natriumhydroxid, zur Reaktion
gebracht wird, um Monomethylhydrazin und flüchtige Nebenpro
dukte zu bilden, wonach das Reaktionsmedium gereinigt und
angereichert wird, vorzugsweise durch Austreiben mit an
schließender Destillation, um eine wäßrige, mit Monomethyl
hydrazin angereicherte Lösung zu erhalten.
Erfindungsgemäß ist dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet,
daß nach der Umsetzung des Monochloramins mit dem Mono
methylamin und vor Reinigung und Anreicherung des Reaktions
mediums ein zusätzlicher Fertigstellungsschritt durchgeführt
wird, der aus der Erwärmung des Reaktionsmediums auf eine
Temperatur zwischen 30°C und 100°C, vorzugsweise zwischen
70°C und 100°C, eine Zeitspanne D2 lang, so daß D2/D1
größer als 10, vorzugsweise zwischen 50 und 1000, unter
sauerstofffreier Atmosphäre und unter Aufrechterhaltung des
pH-Werts des Reaktionsmediums über 13,5, besteht, um die
oben genannten flüchtigen Nebenprodukte und besonders das
Methyldiazin, das im Verlauf dieses Fertigstellungsschritts
zu Stickstoff und Methan zersetzt wird, ganz oder teilweise
zu beseitigen.
Auf besonders bevorzugte Weise wird dieses Verfahren konti
nuierlich durchgeführt, aber es kann nichtsdestoweniger auch
diskontinuierlich durchgeführt werden.
Die Zeitspanne D1 zur Umsetzung des Monochloramins mit dem
Monomethylamin ist im allgemeinen von der Größenordnung von
einigen Sekunden oder vom Zehnfachen von Sekunden, da
größere Zeitspannen einen Rückgang der Ausbeute und die
Gegenwart der toxischen oder explosiven Nebenprodukte in
vergrößerter Menge mit sich bringen.
Im allgemeinen wird das Chloramin, das Monomethylamin und
die starke Base in Form von wäßrigen Lösungen eingesetzt.
Diese Stoffe können auch in reinem Zustand eingesetzt wer
den, vor allem das Monomethylamin. Diese reinen Stoffe oder
Lösungen werden vorzugsweise unter sauerstofffreier Atmo
sphäre aufbewahrt, z. B. unter Stickstoff. Auf besonders
bevorzugte Weise erlaubt ein Überdruck die Einspeisung die
ser Lösungen oder reinen flüssigen Stoffe in den Reaktor, in
dem sie reagieren werden.
Diese Reaktion, sowie der zusätzliche Fertigstellungs
schritt, finden unter sauerstofffreier Atmosphäre statt.
Bei der diskontinuierlichen Durchführung wird dies bei
spielsweise durch Hindurchströmen eines inerten Gases,
Stickstoff oder Argon, durch den Reaktor erreicht.
Bei der kontinuierlichen Durchführung erlauben die gebilde
ten flüchtigen Nebenprodukte und die Reaktanten im Über
schuß, eine solche Atmosphäre im Reaktor aufzubauen.
Erfindungsgemäß ist es notwendig, den pH-Wert des Reaktions
mediums während des zusätzlichen Fertigstellungsschritts
über 13,5 zu halten. Dies wird beispielsweise durch Zufügen
einer starken Base im Verlauf dieses Schritts erreicht.
Jedoch ist die Menge der bei der Reaktion zwischen dem
Monochloramin und dem Monomethylamin anwesenden starken Base
auf besonders bevorzugte Weise so beschaffen, daß sie er
laubt, den pH-Wert des Reaktionsmediums auf einem höheren
Wert als 13,5 während des zusätzlichen Fertigstellungs
schritts zu halten, ohne daß es notwendig ist, eine Base bei
diesem Schritt zuzufügen. Diese Vorgehensweise vereinfacht
die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Kontrolle des pH-Werts des Reaktionsmediums kann leicht
durch bekannte pH-Meßsonden erfolgen.
Zur Durchführung des abschließenden Schritts der Reinigung
und Anreicherung des Reaktionsmediums werden vorzugsweise
zuerst ein Austreiben unter Druck, das leichte Verunreini
gungen, vor allem den Überschuß der Reaktanten, die unter
Umständen wieder zurückgeführt werden können, beseitigen
läßt, und danach eine Destillation der verdünnten, im allge
meinen ca. 1%-igen wäßrigen Monomethylhydrazinlösung, die
sich durch das Austreiben ergibt, derart durchgeführt, daß
am Kopf der Destillationskolonne eine wäßrige azeotrope
konzentrierte, ca. 30%-ige, Monomethylhydrazinlösung gesam
melt wird.
Nach einer bevorzugten Abwandlung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird das Monochloramin in wäßrigem basischen
Medium mit einem pH-Wert zwischen 10 und 14, unter sauer
stofffreier Atmosphäre, durch Umsetzung von Ammoniak mit
einem Alkalihypochlorit, vorzugsweise Natriumhypochlorit,
bei einer Temperatur zwischen -10°C und +10°C erhalten.
Bei dieser Verfahrensabwandlung werden Ammoniak und Alkali
hypochlorit bevorzugt in wäßrigen Lösungen eingesetzt.
Auf besonders bevorzugte Weise dieser Verfahrensabwandlung
ist das wäßrige basische Medium ein ammoniakalisches Puffer
system (NH3-NH4Cl), das die Doppelrolle des Puffers und der
Ammoniakquelle spielt. Die Lösungen werden bevorzugt unter
sauerstofffreier Atmosphäre aufbewahrt, beispielsweise
unter Stickstoff. Auf besonders bevorzugte Weise erlaubt ein
Überdruck die Einspeisung dieser Lösungen in den Reaktor, in
dem sie reagieren werden.
Nach einer besonders bevorzugten Vorgehensweise dieser Ver
fahrensabwandlung wird das Monochloramin in einem ersten
Reaktor erhalten, der einen Eingang für die Einführung des
wäßrigen basischen Mediums, des Alkalihypochlorits und des
Ammoniaks und einen Ausgang besitzt, durch den nach der
Bildung des Monochloramins das Reaktionsmedium mit Hilfe
geeigneter bekannter Einrichtungen, beispielsweise durch
Leitungen aus rostfreiem Stahl, zum Eingang eines zweiten
Reaktors ausgetragen wird, der ebenso mit starker Base und
Monomethylamin beschickt wird und in dem das Monomethyl
hydrazin und die flüchtigen Nebenprodukte gebildet werden;
dieser zweite Reaktor besitzt einen Ausgang, durch den nach
der Bildung des Monomethylhydrazins und der flüchtigen Ne
benprodukte das Reaktionsmedium mit Hilfe geeigneter bekann
ter Einrichtungen, beispielsweise durch Leitungen aus rost
freiem Stahl, zum Eingang eines dritten Reaktors ausgetragen
wird, in dem der zusätzliche Fertigstellungsschritt durchge
führt wird; dieser dritte Reaktor, vorzugsweise ein Kolben
reaktor, der mit einem doppelten Mantel ausgestattet ist,
der die Zirkulation eines Fluids erlaubt, besitzt einen
Ausgang, durch den das Reaktionsmedium, das aus diesem zu
sätzlichen Fertigstellungsschritt hervorgegangen ist, mit
Hilfe geeigneter bekannter Einrichtungen, beispielsweise
durch Leitungen aus rostfreiem Stahl, zu bekannten Einrich
tungen zur Reinigung und Anreicherung dieses Mediums, vor
zugsweise zur Austreibung mit anschließender Destillation,
ausgetragen wird.
Nach einer Verfahrensabwandlung wird nach der Bildung des
Monochloramins im ersten Reaktor das Reaktionsmedium mit
Hilfe geeigneter bekannter Einrichtungen, beispielsweise
durch Leitungen aus rostfreiem Stahl, zum Eingang eines
Mischers, der ebenso mit Monomethylamin beschickt wird,
ausgetragen; die somit erhaltene Mischung wird mit Hilfe
geeigneter bekannter Einrichtungen, beispielsweise durch
Leitungen aus rostfreiem Stahl, zum Eingang des zweiten
Reaktors, der ebenso mit starker Base beschickt wird, ausge
tragen.
Nach einer anderen Verfahrensabwandlung werden in der vor
hergehenden Verfahrensabwandlung das Monomethylamin durch
die starke Base und die starke Base durch das Monomethylamin
ersetzt.
Nach einer anderen Verfahrensabwandlung ist das molare Ver
hältnis zwischen der starken Base und dem Alkalihypochlorit
größer oder gleich 2. Dieses Verhältnis kann jedoch auch
kleiner als 2 sein.
Im allgemeinen wird bei der kontinuierlichen Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens nach dem zusätzlichen Fer
tigstellungsschritt und vor der Reinigung und Anreicherung
des Reaktionsmediums der Druck des Reaktionsmediums bevor
zugt so reguliert, daß er einen Wert in der Größenordnung
von einigen 105 Pa (einige bar) annimmt.
Die nicht einschränkenden folgenden Beispiele 1 bis 8 mit
kontinuierlicher Betriebsweise erläutern die Durchführung
der Erfindung.
Beispiel 1 wurde in der in Abbildung 1 schematisch darge
stellten Anlage durchgeführt.
Diese Anlage umfaßt:
- - einen ersten Reaktor 1, Typ Sulzer, mit 1 cm3 Volumen,
- - einen zweiten Reaktor 2, Typ Sulzer, mit 1 cm3 Volumen, stromab vom Reaktor 1 gelegen,
- - einen dritten Reaktor 3, stromab vom Reaktor 2 gelegen, der aus einer Schlange mit einer Länge von 10 m und einem Volumen von 200 cm3 besteht, in dem die Temperatur durch ein Thermostatbad 4 konstantgehalten wird, in das er völ lig eintaucht,
- - Vorrichtungen 5, 6, 7 und 8 zur kontinuierlichen Zufuhr
von wäßrigen Lösungen:
- * Vorrichtung 5 erlaubt die Zufuhr eines ammoniakalischen Puffersystems (NH3-NH4Cl), dessen Temperatur auf -7°C mit Hilfe eines Kryostaten konstantgehalten wird; durch das Puffersystem beträgt die Gesamtkonzentration von NH3+NH4Cl 6,2 mol/kg und das molare Verhältnis NH4Cl/NH3 = 0,5
- * Vorrichtung 6 erlaubt die Zufuhr einer wäßrigen Lösung von Natriumhypochlorit (Eau de Javel), dessen Konzentra tion 1,65 mol/kg und dessen Temperatur -11°C beträgt
- * Vorrichtung 7 erlaubt die Zufuhr einer wäßrigen Lösung von Monomethylamin, dessen Konzentration 13 mol/kg be trägt und dessen Temperatur in der Größenordnung von 20°C ist
- * Vorrichtung 8 erlaubt die Zufuhr einer wäßrigen Natrium hydroxidlösung, deren Konzentration 7,7 mol/kg beträgt und dessen Temperatur in der Größenordnung von 20°C ist
- * die Vorrichtungen 5 und 6 versorgen den ersten Reaktor 1 und die Vorrichtungen 7 und 8 versorgen den zweiten Reaktor 2, die Vorrichtung 7 ist stromauf der Vorrich tung 8 gelegen
- * nicht in der Abbildung 1 dargestellte Dosierpumpen er lauben die Regulierung der Durchsätze zu gewünschten Werten,
- - eine Mischvorrichtung 9 mit 1 cm3 Volumen, die zwischen den Zuläufen 7 und 8 liegt,
- - einen Stripper 10, stromab des Reaktors 3 gelegen,
- - eine Destillationsapparatur 11, stromab des Strippers 10 gelegen,
- - eine Vorrichtung, die nicht auf der Abbildung 1 darge stellt ist, die den Druckausgleich und die Behandlung mit Inertgas der verschiedenen zuzuführenden wäßrigen Lösungen ermöglicht,
- - eine Zusammenstellung von Meßgeräten der Temperatur, des Drucks und von pH-Meßsonden, die nicht auf der Abb. 1 dargestellt ist,
- - Vorrichtungen zur Entnahme des Reaktionsmediums (flüssige und/oder gasförmige Phasen), die dessen Analyse erlauben, die nicht auf der Abb. 1 dargestellt sind,
- - Leitungen 12, 13 mit einem inneren Durchmesser von ca. 1 mm, aus rostfreiem Stahl, die die Einführung der Reak tanten und die Zirkulation des Reaktionsmediums im durch die Pfeile der Abb. 1 dargestellten Sinne erlauben, und
- - eine Vorrichtung 14, die die Regulierung des Drucks des Reaktionsmediums stromauf des dritten Reaktors 3 auf unge fähr 4 · 105 Pa (4 bar) zuläßt.
Zuerst wird der Reaktor 1 zu einem Teil mit dem ammoniakali
schen Puffersystem mit einem Durchsatz von 8,2 g/min mit
Hilfe der Vorrichtung 5 und zum andern Teil mit der Natrium
hypochloritlösung mit einem Durchsatz von 10 g/min mit Hilfe
der Vorrichtung 6 versorgt, so daß sich im Reaktor 1 das
Monochloramin bilden kann. Die Temperatur des Reaktions
mediums im Reaktor 1 beträgt 0°C. Das Reaktionsmedium wird
zum Mischer 9 ausgetragen, der gleichermaßen mit einer wäß
rigen Lösung von Monomethylamin mit einem Durchsatz von 13 g/min
mit Hilfe der Vorrichtung 7 versorgt wird. Nach der
Durchmischung wird das Reaktionsmedium zum Reaktor 2 ausge
tragen, der gleichermaßen mit einer wäßrigen Natriumhydroxyd
lösung mit einem Durchsatz von 4,7 g/min mit Hilfe der
Vorrichtung 8 versorgt wird. In diesem Reaktor 2 werden das
Monomethylhydrazin und die flüchtigen Nebenprodukte gebil
det. Das Reaktionsmedium wird danach zum Reaktor 3 ausgetra
gen, in dem die Temperatur auf 40°C konstant gehalten wird.
Danach wird das Reaktionsmedium zum Stripper 10, in dem vor
allem überschüssiges Ammoniak und Monomethylamin am Kopf der
Kolonne 15 entfernt werden, und danach zum Destillations
apparat 11 ausgetragen, wo am Kopf der Kolonne 16 eine
reine, wäßrige, konzentrierte (ca. 30%-ige) Monomethyl
hydrazinlösung abgefangen wird. Austreibung und Destillation
werden unter den gebräuchlichen und dem Fachmann wohlbekann
ten Bedingungen durchgeführt.
Zur Durchführung des Beispiels 2 wurden die Zuleitungen 7
und 8 vertauscht, und bei den Beispielen 3 bis 8 wurde der
Mischer 9 ausgeschaltet, daher gelangte das Reaktionsmedium
direkt aus dem Reaktor 1 in den Reaktor 2, der gleichzeitig
mit Monomethylamin und Natriumhydroxyd aus den Vorrichtungen
7 und 8 versorgt wurde.
Darüber hinaus wird bei den Beispielen 3 bis 5 der Durchsatz
der Zufuhr mit wäßriger Natriumhydroxydlösung auf folgende
Werte fixiert: 3,3 g/min, 4,3 g/min und 5,3 g/min, anstelle
von 4,7 g/min bei den anderen Beispielen. Daraus ergibt sich
das molare Verhältnis von Natriumhydroxyd zu Natriumhypo
chlorit für die Beispiele 3 bis 5 zu jeweils 1,54, 2,0 und
2,46 anstelle von 2,2 für die anderen Beispiele.
Darüber hinaus wird die Temperatur des Reaktors 3 auf 60 bis
76°C bei den Beispielen 7 und 8 gehalten, anstelle von
40°C bei den anderen Beispielen.
Bei allen Beispielen nimmt das Verhältnis zwischen der Dauer
D2 des Aufenthalts des Reaktionsmediums im Reaktor 3, d. h.
der Dauer des zusätzlichen Fertigstellungsschritts, und der
Dauer D1 des Aufenthalts des Reaktionsmediums im Reaktor 2,
d. h. der Zeitspanne, während der das im Reaktor 1 gebildete
Monochloramin mit einem molaren Überschuß von Monomethylamin
in Anwesenheit einer starken Base zur Reaktion gebracht
wird, einen Wert nahe bei 250 ein.
Der pH-Wert des Reaktionsmediums im Reaktor 3 beim zusätz
lichen Fertigstellungsschritt beträgt 14,3 für die Beispiele
3 und 4, 14,4 für das Beispiel 5, 14,5 für die Beispiele 7
und 8 und 14,6 für die Beispiele 1, 2 und 6.
Es wurden verschiedene Probeentnahmen des Reaktionsmediums
zur Analyse durchgeführt. Der Gehalt an MMH wurde durch
Polarographie bestimmt. Methyldiazin wurde qualitativ bei
allen Beispielen durch GC/MS-Kupplung in den zwischen den
Reaktoren 2 und 3 durchgeführten Probeentnahmen des Reak
tionsmediums nachgewiesen, aber nicht direkt bestimmt. Ein
gedenk der Tatsache, daß sich Methyldiazin im Reaktor 3 zu
Stickstoff und Methan zersetzt, werden Stickstoff und Methan
durch Gaschromatographie in der Gasphase des Reaktions
mediums beim Ausgang von Reaktor 3 bestimmt. Die gebildete
Methanmenge kann der Menge des zersetzten Methyldiazins
gleichgesetzt werden, da, soweit die Anmelderin weiß, Methan
nur aus dieser einzigen Zersetzung stammen kann, im Gegen
satz zum Stickstoff, der beispielsweise ebenso aus der Zer
setzung anderer Nebenprodukte stammen kann.
Die Ergebnisse der MMH-Bestimmung sind zum einen Teil als
Konzentration im Reaktionsmedium (Gew.-%) und zum anderen
Teil als mol bezogen auf mol eingesetzten Natriumhypochlo
rits ausgedrückt, dieser letztere Wert ist daher gleich
einem Hundertstel der Ausbeute an MMH.
Die Ergebnisse der Bestimmung von Stickstoff und Methan sind
ausgedrückt als mol pro mol eingesetzten Natriumhypochlo
rits.
Die folgende Tabelle 1 zeigt für jedes Beispiel die Ergeb
nisse der Bestimmungen.
Der Vergleich der Beispiele 6 und 8 zeigt, daß unerwarteter
weise eine bessere Entfernung des Methyldiazins erreicht
wird, und damit eine größere Effektivität des zusätzlichen
Fertigstellungsschritts und eine höhere Ausbeute von MMH,
wenn, unter sonst gleichen Bedingungen, die Temperatur
dieses Verfahrensschritts erhöht wird. Darüber hinaus zeigt
der Vergleich der Beispiele 1, 2 und 6, daß, unter sonst
gleichen Bedingungen, bei Arbeitsweise nach Beispiel 1 uner
warteterweise sehr viel mehr Methyldiazin zerstört wird.
Claims (9)
1. Verfahren zur Herstellung von Monomethylhydrazin in wäß
riger Lösung, bei dem, eine Zeitspanne D1 lang, in wäßri
gem Medium und unter sauerstofffreier Atmosphäre, Mono
chloramin mit einem molaren Überschuß von Monomethylamin
in Gegenwart einer starken Base, vorzugsweise von Na
triumhydroxid, zur Reaktion gebracht wird, um Monomethyl
hydrazin und flüchtige Nebenprodukte zu bilden, wonach
das Reaktionsmedium gereinigt und angereichert wird,
vorzugsweise durch Austreiben mit anschließender Destil
lation, um eine wäßrige, konzentrierte Monomethylhydra
zin-Lösung zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß nach
der Umsetzung des Monochloramins mit dem Monomethylamin
und vor Reinigung und Anreicherung des Reaktionsmediums
ein zusätzlicher Fertigstellungsschritt durchgeführt
wird, der aus der Erwärmung des Reaktionsmediums auf eine
Temperatur zwischen 30°C und 100°C, vorzugsweise zwi
schen 70°C und 100°C, eine Zeitspanne D2 lang, so daß
D2/D1 größer als 10, vorzugsweise zwischen 50 und 1000,
ist, unter sauerstofffreier Atmosphäre und unter Auf
rechterhaltung des pH-Werts des Reaktionsmediums auf
einem Wert über 13,5, besteht, um die oben genannten
flüchtigen Nebenprodukte und besonders das Methyldiazin
ganz oder teilweise zu beseitigen.
2. Verfahren zur Herstellung von Monomethylhydrazin in wäß
riger Lösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Verfahren kontinuierlich durchgeführt wird.
3. Verfahren zur Herstellung von Monomethylhydrazin in wäß
riger Lösung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Monochloramin in wäßrigem
basischem Medium mit einem pH-Wert zwischen 10 und 14,
vorzugsweise in einem ammoniakalischen Puffersystem (NH3-NH4Cl),
unter sauerstofffreier Atmosphäre, durch Um
setzung des Ammoniaks mit einem Alkalihypochlorit, vor
zugsweise mit Natriumhypochlorit, bei einer Temperatur
zwischen -10°C und +10°C, erhalten wird.
4. Verfahren zur Herstellung von Monomethylhydrazin in wäß
riger Lösung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
das Monochloramin in einem ersten Reaktor erhalten wird,
der einen Eingang für die Einführung des wäßrigen basi
schen Mediums, des Alkalihypochlorits und des Ammoniaks
und einen Ausgang besitzt, durch den nach der Bildung des
Monochloramins, das Reaktionsmedium mit Hilfe geeigneter
bekannter Einrichtungen zum Eingang eines zweiten Reak
tors ausgetragen wird, der ebenso mit starker Base und
Monomethylamin beschickt wird und in dem das Monomethyl
hydrazin und die flüchtigen Nebenprodukte gebildet wer
den, welcher zweite Reaktor einen Ausgang besitzt, durch
den, nach der Bildung des Monomethylhydrazins und der
flüchtigen Nebenprodukte, das Reaktionsmedium mit Hilfe
geeigneter bekannter Einrichtungen zum Eingang eines
dritten Reaktors ausgetragen wird, in dem der zusätzliche
Fertigstellungsschritt durchgeführt wird, welcher dritte
Reaktor am Ende dieses zusätzlichen Fertigstellungs
schritts, einen Ausgang besitzt, durch den das Reaktions
medium mit Hilfe geeigneter bekannter Einrichtungen zu
bekannten Einrichtungen zur Reinigung und Anreicherung
dieses Mediums, vorzugsweise zur Austreibung mit an
schließender Destillation, ausgetragen wird.
5. Verfahren zur Herstellung von Monomethylhydrazin in wäß
riger Lösung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
der dritte Reaktor ein Kolbenreaktor ist, der mit einem
doppelten Mantel ausgestattet ist, der die Zirkulation
eines Fluids erlaubt.
6. Verfahren zur Herstellung von Monomethylhydrazin in wäß
riger Lösung nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch
gekennzeichnet, daß nach der Bildung des Monochloramins
im ersten Reaktor das Reaktionsmedium mit Hilfe geeigne
ter bekannter Einrichtungen zum Eingang eines Mischers,
der ebenso mit Monomethylamin beschickt wird, ausgetragen
wird, wobei die somit erhaltene Mischung mit Hilfe geeig
neter bekannter Einrichtungen zum Eingang des zweiten
Reaktors, der ebenso mit starker Base beschickt wird,
ausgetragen wird.
7. Verfahren zur Herstellung von Monomethylhydrazin in wäß
riger Lösung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der starken Base so
beschaffen ist, daß sie erlaubt, den pH-Wert des Reak
tionsmediums auf einen höheren Wert als 13,5 während des
zusätzlichen Fertigstellungsschritts zu halten.
8. Verfahren zur Herstellung von Monomethylhydrazin in wäß
riger Lösung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß nach dem zusätzlichen Fertigstel
lungsschritt und vor der Reinigung und Anreicherung des
Reaktionsmediums der Druck des Reaktionsmediums so regu
liert wird, daß er einen Wert in der Größenordnung von
einigen 105 Pa (einigen bar) annimmt.
9. Verfahren zur Herstellung von Monomethylhydrazin in wäß
riger Lösung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß das molare Verhältnis zwischen der
starken Base und dem Alkalihypochlorit größer oder gleich
2 ist.
Applications Claiming Priority (2)
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Houben-Weyl, Methoden der Org. Chemie Georg ThiemeVerlag 1968 Bd.10/2 S.30-32 * |
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FR2651776A1 (fr) | 1991-03-15 |
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