SK822004A3

SK822004A3 - Spôsob výroby 2-hydroxyetylhydrazínu

Info

Publication number: SK822004A3
Application number: SK82-2004A
Authority: SK
Inventors: Ladislav Komora; Kamil Niederland; Ľudovít Jureček
Original assignee: Výskumný Ústav Pre Petrochémiu, A. S.
Priority date: 2004-02-02
Filing date: 2004-02-02
Publication date: 2005-08-04
Also published as: SK286400B6

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu výroby hydroxyetylhydrazínu, ktorý na rozdiel od iných derivátov hydrazínu nevykazuje karcinogenitu a mutagenitu a je ho teda možné výhodne použiť ako redukčné činidlo napr. vo farebnej fotografii, na odstraňovanie kyslíka z vody na potlačenie korózie napr. v tepelných výmenníkoch, na syntézu pyrazolových derivátov a inde.

Doterajší stav techniky

Hydroxyetylhydrazín sa podľa patentu GB 1 085 794 pripravuje v tlakovej nádobe z etylénoxidu a metyletylketónizohydrazónu pri teplotách 10 až 17 °C počas 24 hodín.

Podľa SU 1 027 153 sa β-hydroxyetylhydrazín pripravuje z hydrazínhydrátu a etylénoxidu pri molárnom pomere 12:1 a pri teplotách -10 až +10 °C s následným oddestilovaním nadbytku hydrazínhydrátu.

Podľa patentu US 2 660 607 sa výroba hydroxyetylhydrazínu uskutočňuje v uzavretom systéme zahrievaním 7 dielov 85 %-ného hydrazínhydrátu, pridaním 1 dielu etylénoxidu k hydrazínhydrátu a udržiavaním reakčnej zmesi pri teplote 70 až 72 °C. Nadbytok hydrazínhydrátu a vody sa odstráni destiláciou pri zníženom tlaku 25 až 30 mm Hg pri teplote 50 až 55 °C a 2-hydroxyetylhydrazín sa získa zo zvyšku destiláciou pri teplote 112 až 115 °C a tlaku 5 až 6 mm Hg.

Patent DE 1 039 526 popisuje kontinuálny postup prípravy β-hydroxyetylhydrazínu pri molárnom pomere 5 až 50 koncentrovaného hydrazínhydrátu ku etylénoxidu pri teplote 50 až 70 °C a pretlaku 0,34 MPa.

Známa je aj príprava β-hydroxyetylhydrazínu z etanolamínu a vodného roztoku chlóramínu [J.Am.Chem.Soc. 77, 3131 (1955)].

Popísané postupy vychádzajú z vysokých molámych pomerov hydrazínu k etylénoxidu, prípadne etylénchlórhydrinu spravidla 10 až 15 : 1; prísnych podmienok temperácie počas reakcie, buď pod 10 °C alebo pri teplote blízkej 70 °C s čistým alebo vydestilovaným hydrazínhydrátom.

Podstata vynálezu

Podstatou tohto vynálezu je spôsob výroby 2-hydroxyetylhydrazínu reakciou etylénoxidu s prebytkom hydrazínhydrátu väčším ako 4 moly hydrazínhydrátu na 1 mól etylénoxidu, pri ktorom sa etylénoxid dávkuje do hydrazínhydrátu alebo vodného roztoku hydrazínhydrátu s rýchlosťou 0,01 až 1,00 hmotn. dielov/h etylénoxidu na 1 hmotn. diel hydrazínhydrátu, pričom pri stúpnutí teploty reakčnej zmesi nad 80 °C sa rýchlosť dávkovania etylénoxidu zníži a pri poklese teploty pod 40 °C sa zvýši, po nadávkovaní celého množstva etylénoxidu sa reakčná zmes nechá doreagovať a následne sa po oddelení prchavých podielov vody a hydrazínhydrátu vákuovou destiláciou, oddestiluje pri teplote pod 140 °C 2-hydroxyetylhydrazín.

Dávkovanie etylénoxidu sa uskutočňuje výhodne bez nárokov na odvod tepla. 2-Hydroxyetylhydrazín sa po oddelení prchavých podielov izoluje s výhodou na vákovej rotačnej odparke.

Spôsob výroby 2-hydroxyetylhydrazínu je zrejmý z príkladov, kde sú zachytené jednotlivé postupy, ktoré je možné rôzne kombinovať.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad 1 - referenčný o

Do 2 dm tlakového reaktora, opatreného miešadlom, sa nadávkovalo 1400 g hydrazínhydrátu a po vytemperovaní na požadovanú teplotu 10 a 70 °C sa v priebehu 60 minút nadávkoval do reaktora 1 mól etylénoxidu na 6 molov hydrazínhydrátu. Reakčné podmienky sa po ukončení dávkovania etylénoxidu držali ešte 1 h.

Za uvedených reakčných podmienok sa po oddestilovaní hydrazínhydrátu a vody analyzoval reakčný produkt. Pritom bolo stanovené nasledovné zloženie zmesi:

Reakčná teplota [°C]	Výťažok na etylénoxid [%]
2-hydroxyetylhydrazín	bis-hydroxyetylhydrazín
10	88	9
70	80	18

Príklad 2

Do 2 1 reaktora sa nadávkovalo 1400 g hydrazínhydrátu (HH) pri teplote 23 °C a v priebehu 1 h sa do predsadeného hydrazínhydrátu dávkovalo 206 g etylénoxidu (EO) (6 molov HH na mól EO). Pritom teplota (bez chladenia reaktora) stúpala postupne do 73 °C.

Po 1 hodine doreagovania teplota klesla na 50 °C, následne sa oddestiloval hydrazínhydrát a voda. V reakčnom zbytku bol stanovený 87 %-ný výťažok 2-hydroxyetylhydrazínu, počítané na etylénoxid a 10 % bishydroxyetylderivátu.

Príklad 3

Do 2 1 reaktora sa nadávkovalo 1400 g hydrazínhydrátu a následne v priebehu 1 h 88,2 g až 247 g etylénoxidu, pri počiatočnej teplote HH 20 až 24 °C. Po 1 h doreagovania EO sa zo zmesi oddestiloval HH a vzniknutá voda pri tlaku 131 Pa.

Podľa analýzy zbytku sa v závislosti od molámeho pomeru HH : EO stanovilo zloženie produktu.

Molový pomer HH : EO	Výťažok na etylénoxid [%]	Výrobnosť HEH [g/1 reaktora]
HEH	bis-HEH
5,0	81,6	16,4	163,5
6,0	87,0	11,0	148,0
7,0	88,8	9,2	129,6
8,0	90,9	7,1	116,5
14,0	93,0	6,0	66,5

Príklad 4

Do 2000 ml reaktora, naplneného 1400 g 50 až 100 % hydrazínhydrátu, sa pridávalo 148 až 296 g etylénoxidu, t.j. aby bol zachovaný konštantný molárny pomer HH : EO = 6.

V tomto prípade sa EO dávkoval do sania cirkulačného čerpadla, ktoré umožňovalo zvýšenie miešania reakčného roztoku. Doba dávkovania EO bola 1 h, doba doreagovania 20 minút. Pritom v závislosti od množstva dávkovaného EO teplota reaktora v priebehu dávkovania EO stúpala z 23 °C na 60 až 83 °C.

Výťažok HEH v závislosti od koncentrácie vodného roztoku HH bol nasledovný:

Koncentrácia HH vo vode [%]	Výťažok na etylénoxid [%]	Výrobnosť HEH [g/1 reaktora]
HEH	bis-HEH
50	89,0	8,0	75,5
65	87,5	9,2	96,5
80	87,0	10,5	118,0
100	86,3	11,5	146,0

Príklad 5

Do 2000 ml reaktora sa navážilo 1400 g 65 % hydrazínhydrátu vo vode a k nemu sa v priebehu 10 min až 4 h dávkoval etylénoxid. Počiatočná teplota vodného roztoku hydrazínhydrátu bola 15 °C. Molárny pomer HH : EO = 6.

V prípade dávkovania EO za 10 minút stúpla teplota roztoku v reaktore na 86 °C, v prípade dávkovania roztoku 3 h na 45 °C.

Po oddestilovaní nezreagovaného hydrazínhydrátu a vody sa stanovil výťažok HEH v závislosti od rýchlosti dávkovania EO.

Dávkovanie EO [min]	Výťažok na etylénoxid [%]	Dávkovanie EO na 1 000 g HEH [g/h]
HEH	bis-HEH
10	78	19	862
60	80	16	144
120	82	15	72
240	83	14	36

Priemyselná využiteľnosť

Postup podľa vynálezu je využiteľný pri ekonomicky výhodnej výrobe nekarcinogénneho hydroxyetylhydrazínu, ktorý je možné použiť na odstránenie kyslíka z vody výhodne pri parných elektrárňach, v teplárňach, ako redukčné činidlo vo výrobe roztokov pre farebnú fotografiu, prípadne pre syntézy vo farmaceutickom priemysle, alebo najmä ako neškodné redukčné činidlo namiesto hydrazínu.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Spôsob výroby 2-hydroxyetylhydrazínu reakciou etylénoxidu s prebytkom hydrazínhydrátu väčším ako 4 móly hydrazínhydrátu na 1 mól etylénoxidu, vyznačujúci sa tým, že etylénoxid sa dávkuje do hydrazínhydrátu alebo vodného roztoku hydrazínhydrátu s rýchlosťou 0,01 až 1,00 hmotn. dielov/h etylénoxidu na 1 hmotn. diel hydrazínhydrátu, pričom pri stúpnutí teploty reakčnej zmesi nad 80 °C sa rýchlosť dávkovania etylénoxidu zníži a pri poklese teploty pod 40 °C sa zvýši, po nadávkovaní celého množstva etylénoxidu sa reakčná zmes nechá doreagovať a následne sa po oddelení prchavých podielov vody a hydrazínhydrátu vákuovou destiláciou oddestiluje pri teplote pod 140 °C 2-hydroxyetylhydrazín.
2. Spôsob výroby 2-hydroxyetylhydrazínu podľa patentového nároku 1, vyznačujúci sa tým, že reakcia sa uskutočňuje adiabaticky.
3. Spôsob výroby 2-hydroxyetylhydrazínu podľa patentového nároku 1, vyznačujúci sa tým, že po nadávkovaní celého množstva etylénoxidu sa reakčná zmes nechá doreagovať 1 h.
4. Spôsob výroby 2-hydroxyetylhydrazínu podľa patentového nároku 1, vyznačujúci sa tým, že 2-hydroxyetylhydrazín sa odparí za vákua v tenkej vrstve roztoku.