PT96064B - Processo para a vaporizacao de uma solucao de hidrato de hidrazina - Google Patents

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Description

ATOCHEM
PROCESSO PARA A VAPORIZAÇÃO DE DMA SOLUÇÃO DE HIDRATO DE HIDRAZINA
A presente invenção refere-se a um processo de vaporização de uma solução de hidrato de hidrazina.
A produção industrial de hidrato de hidrazina faz-se de acordo com os processos RASCHIG, BAYER e ATOCHEM.
De acordo com o processo RASCHIG, oxida-se amoníaco com um hipoclorito para se obter uma solução diluída de hidrato de hidrazina que é necessário concentrar em seguida por destilação .
processo BAYER é uma variante do processo RASCHIG, que consiste em deslocar um equilíbrio químico retendo, com o auxílio de acetona, a hidrazina formada sob a forma de azina, (CHg^C^N-^CCCHg^· Em seguida, a azina é isolada e depois hidrolisada com obtenção de hidrato de hidrazina.
processo ATOCHEM consiste em oxidar uma mistura de amoníaco e de uma cetona com água oxigenada na presença de um
-2' .,... - ..··.** catalisador para produzir directamente a azina, que basta seguida mente hidrolisar com obtenção de hidrato de hidrazina. 0 processo ATOCHEM encontra-se descrito em numerosas patentes de invenção, por exemplo nas patentes de invenção norte-americanas US 3 972 878, US 3 972 876, US 3 948 902 e US 4 093 656.
A hidrólise de uma azina com obtenção de hidrato de hidrazina é descrita nas patentes de invenção norte-americana US 4 724 133 de Schirman e col., norte-americana US 4 725 421 de Schirman e col·., e na patente de invenção britânica GB 1 164 460. Esta hidrólise efectua-se numa coluna de destilação que se alimenta com ãgua e azina, obtendo-se na parte superior a cetona e na parte inferior o hidrato de hidrazina. No fundo de uma coluna de hidrólise como no fundo de uma coluna de concentração de hidrato de hidrazina existe um dispositivo para vaporizar o hidrato de hidrazina.
A requerente descobriu que, se se utilizar um rebulidor de termo-sifão, uma serpentina mergulhada no fundo da coluna ou um feixe tubular mergulhado no fundo da coluna e, como regra geral, um rebulidor em que a vaporizaçao se produz em contacto com a superfície de aquecimento, observa-se a decomposição do hidrato de hidrazina. A requerente descobriu que, se se vaporizar o hidrato de hidrazina por expansão e não por contacto com a superfície de transferência de energia térmica, se pode reduzir sensivelmente a decomposição.
ί ,»
A presente invenção refere-se, portanto, a um processo de vaporizaçao de uma solução de hidrato de hidrazina que consiste em aquecer esta solução essencialmente em fase liquida e depois em expandir esta solução.
A solução de hidrato de hidrazina pode ser uma solução em agua e hidrazina em proporções compreendidas entre a hidrazina (ou o hidrato) muito diluída na água e hidrato de hidrazina. A solução de hidrato de hidrazina pode ser uma solução que contém também uma azina, uma hidrazona, cetonas; esta solução pode ser aquosa ou anidra.
Designam-se respectivamente por azina e por hidrazona os produtos de fórmulas gerais
R-.
RC = N-N = C
R,
R,
Rr
C = N-NEL·
R, nas quais os símbolos Rp R2, Rp Rp R^ e Rg são iguais ou diferentes e representam, cada um, um átomo de hidrogénio ou um radical alquilo de cadeia linear com um a doze átomos de carbono,
-hum radical alquilo de cadeia ramificada ou ciclo-alquilo com três a doze átomos de carbono ou um radical arilo com seis a doze átomos de carbono. Os radicais representados pelos símbolos Rp R2, Rp R^, R5 e ligados ao mesmo átomo de carbono da azina ou da hidrazona podem ser ligados entre si e representar em conjunto um radical alquileno de cadeia linear ou ramificada com três a doze átomos de carbono.
Todos os radicais representados pelos símbolos Rp R2, Rp Rp R^ e Rg referidos antes podem também ser substituídos por um átomo de cloro, de bromo ou de flúor ou porungrupo nitro, hidroxi, alcoxi ou uma função éster. A invenção é particularmente útil para a acetona-azina
CH3(CH3)C=N-N=C(CH3)CH3 para a metil-etil-cetazina
C2H5 ( CH3 ) C=N-N=C ( CH3 ) C2H5, e para as hidrazonas correspondentes.
Para aquecer esta solução essencialmente em fase líquida, basta submeter a fase líquida a pressão enquanto se aquece, isto é, a solução de hidrato de hidrazina absorve energia térmica sob a forma de um aumento de temperatura e
depois expande-se esta solução e a energia referida antes é restituída sob a forma de uma vaporização.
Não se sai do quadro da presente invenção se uma parte da energia térmica for consumida por uma reacçao de hidrólise de uma azina e/ou de uma hidrazona com obtenção da hidrazina ou da hidrazona correspondentes.
Também não se sai do quadro da presente invenção se, durante o aquecimento da solução de hidrato de hidrazina, se vaporizar uma fracção, podendo essa fracção representar até 3 7, ou 5 7o em peso da solução que é aquecida e depois expandida. A Figura 1 representa uma forma de realização preferida da presente invenção.
Nesta Figura 1, (1) representa uma coluna de destilação, (2) uma bomba e (3) um permutador de calor. A solução cfe hidrato de hidrazina sai pelo fundo da coluna (1), ê transportada por intennédio da tubagem (10) e por meio da bomba (2), passa através do permutador (3) e depois volta à coluna através da tubagem (11). Por uma questão de simplificação, não se representa a salda do fundo da coluna (1), que pode ser, por exemplo, por refluxo de (2). A bomba (2) permite proporcionar à solução de hidrato de hidrazina uma pressão superior â do fundo da coluna (1), permitindo-lhe circular através do permutador (3) e da tubagem (11), Esta pressão permite manter a solução em fase essencialmente líquida
no permutador de calor (3). 0 permutador (3) é alimentado em (12) por meio de vapor ou de um fluido caloportador que é evacuado por (13). Pode colocar-se num ponto qualquer da tubagem (11) um dispositivo para provocar a perda de carga, tal como uma válvula ou um diafragma. Os especialistas na matéria podem escolher facilmente colocar ou nao colocar o dispositivo de perda de carga na tubagem (11) em função das perdas de carga criadas pelo permutador de calor (3) e pela tubagem (11). A pressão relativa fornecida pela bomba, isto é, a diferença de pressão entre a saída da bomba e o fundo da coluna, pode ser uma qualquer mas, habitualmente, é superior a 0,5 bar e, de preferência, estã compreendida entre 1 e 10 bar.
Não há afastamento do quadro da presente invenção se se colocar o permutador de calor (3) e a bomba (2) muito abaixo do nível do fundo da coluna (1). Cria-se assim uma pressão suplementar sobre a solução de hidrato de hidrazina no permutador de calor (3). De acordo com esta variante, também se pode suprimir a bomba (2) se a diferença de nível for suficiente para manter no permutador de calor (3) a solução sob a forma de fase líquido. Esta forma de realização não tem interesse se a coluna (1) estiver a uma altura suficiente acima do solo.
A coluna (1) pode também ser um simples reservatório no qual se efectua uma reacção que necessita da vaporização, e que é dotado de uma alimentação e, eventualmente, de uma saída
-Ίί Λ na parte superior, com ou sem refluxo. Esta coluna (1) é inserida eventualmente num processo. É, por exemplo, um reservatório no qual se efectua uma reacção endotérmica.
A presente invenção é particularmente útil para vaporizar soluções aquosas de hidrato de hidrazina a temperaturas superiores a 100° Ce, de preferência, compreendidas entre 130° C e 220° C. A invenção é assim particularmente útil para o vaporizador no fundo de uma coluna de hidrólise de azina ou de hidrazona com obtenção de hidrazina.
A presente invenção refere-se também à utilização de materiais particulares para realizar a superfície de um dispositivo de vaporização de uma solução de hidrato de hidrazina.
A requerente descobriu que a decomposição da hidrazina varia de acordo com o material que constitui a superfície da transferência de energia de vaporização e que esta propriedade é válida tanto i) quando a vaporização consiste em aquecer a solução de hidrato de hidrazina essencialmente em fase líquida e depois expandir esta solução, como também ii) para uma vaporização convencional num ebulidor de termo-sifão, uma serpentina mergulhada e, em geral, qualquer dispositivo no qual a vaporização se efectue por contacto com a superfície de aquecimento.
-8Α requerente descobriu assim que se pode classificar por ordem o titânio, os óxidos de crómio, o alumínio, o aço vulgar, o inox 304, o inox 316, o níquel e as suas ligas e o zircónio. O titânio provoca uma menor decomposição do que o zircõnio. 0 inox 304 e 316 são as designações usuais dos aços inoxidáveis de acordo com a norma AISI (American Iron and Steel Institute).
Ê evidente que o material do dispositivo de vaporização de uma solução de hidrazina se refere ao material em contacto com a solução de hidrato de hidrazina e não ao material em contacto com o fluido de aquecimento. Os óxidos de crómio são utilizados de preferência sob a forma de revestimento de uma superfície metálica.
EXEMPLO
Um reservatório com a capacidade volumétrica de 300 litros, contendo uma solução de hidrato de hidrazina, ê dotado de um permutador de calor externo com 5 metros quadrados, montado verticalmente, com retorno na parte superior do recipiente. Pode dispor-se também de uma bomba capaz de debitar 20 metros cúbicos por hora, com uma altura manométrica de 2 bar entre o recipiente e o permutador e um diafragma à saída, para faze-lo funcionar como ebulidor de circulação forçada. Condensam-se 250 kg/hora de
-9vapor de água a 18 bar no permutador. 0 recipiente é dotado de um condensador de refluxo total para eliminar a energia fornecida ao permutador e de um dispositivo cbdesgasamento para recolha do azoto, hidrogénio e amoníaco provenientes da decomposição da hidrazina e assim medir esta decomposição.
conjunto é feito de aço e ensaiaram-se permutadores de diferentes materiais.
Para ensaiar cada um dos materiais, enche-se o recipiente com 50 quilogramas de hidrato de hidrazina (^H^.I^O) diluído em 250 quilogramas de água e depois envia-se vapor a 18 bar para fazer funcionar o permutador como ebulidor (condensam-se 250 quilogramas por hora). Ao fim de uma hora, mede-se a quantidade de hidrazina que se encontra ainda no recipiente. Este valor é correlacionado com a medida do desgasamento. A pressão no recipiente é igual a 9 bar relativos e a temperatura é igual a 180° C.
a) Funcionamento em termo-sifão
Se se utilizar um permutador de inox 316, ao fim de uma hora existem 45 quilogramas de hidrato de hidrazina; no caso do aço, existem 47 quilogramas; e no caso do titânio, 48,5 quilogramas.
-10b) Funcionamento com a bomba
Utilizando um permutador de inox 316, ao fim de uma hora existem 47,5 quilogramas de hidrato de hidrazina.

Claims (7)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. - Processo para a vaporização de uma solução de hi drato de hidrazina, caracterizado pelo facto de se aquecer ta solução essencialmente em fase liquida e, em seguida, de se expandir esta solução.
  2. 2. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de a quantidade vaporizada durante o aque cimento ser inferior a 5% da quantidade aquecida.
  3. 3. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindi cações 1 ou 2, caracterizado pelo facto:
    - de se recolher a solução na parte inferior de uma
    -12ff .Xj coluna;
    - de se transferir a solução por meio de uma bomba para um permutador de calor; e
    - em seguida, de se recircular esta solução para o fun do da coluna.
  4. 4. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo facto de a solução de hidrato de carbono estar a uma temperatura superior a 1OO°C, e de preferência compreendida entre 130 e 220°C.
  5. 5. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo facto de se utilizar o rebuli dor de uma coluna de hidrólise de azina ou de hidrazona para a obtenção de hidrazina.
  6. 6. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo facto de a superfície de aque cimento ser de titânio ou de óxido de crómio.
  7. 7.- Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo facto de o material que constitui a superfície de transferência da energia de vaporização ser de titânio ou de óxido de crómio.
PT96064A 1989-12-04 1990-12-03 Processo para a vaporizacao de uma solucao de hidrato de hidrazina PT96064B (pt)

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