163574. lajstromszámú szabadalom • Eljárás hidrazin gyártása
5 163574 6 elő. Az elegyhez célszerűen az elegy összsúlyára számított kb. 0,01-2 súly % mennyiségű katalizátort adhatunk. Különösen előnyösen járunk el, ha katalizátorként a nitrilnek megfelelő sav ammóniumsóját használjuk fel. Ebben az esetben ugyanis az ammóniumsót a karbonsavamiddal együtt különíthetjük el, és a vízmentesítési reakcióban az ammóniumsókat is nitrilekké alakíthatjuk. Ezzel az eljárással kiküszöbölhetjük pl. azt, hogy a visszavezetett nitril-vegyület egy más sav ammóniumsójából származó, nem-kívánt nitril-szennyezőanyagot tartalmazzon. A reakciót szakaszosan vagy folyamatos üzemben hajthatjuk végre. Az első reakciólépés után a képződött_ ketazint és karbonsavamidot elkülönítjük a reakcióelegytől, és további reakciókban feldolgozzuk-. Az elkülönítést előnyösen frakcionált desztillációval végezzük. A találmány szerinti eljárás gazdaságilag, igen jelentős előnye, hogy nem kell az egyes komponenseket messzemenően elkülöníteni egymástól, és az elkülönítés egyetlen lépésben megvalósítható. A frakcionált desztillációt szakaszos üzemben, rektifikáló oszlopok felhasználásával, vagy a 2. ábrán vázolt oszlop-sorozatban folyamatosan hajthatjuk végre. Annak érdekében, hogy az elválasztás során megakadályozzuk a ketazin hidrolízisét, ügyelnünk kell arra, hogy a ketazint tartalmazó elegy ne maradjon hosszabb ideig viszonylag magas hőmérsékleten. Előnyösen úgy járunk el.hogy az elválasztást 80 °C-nál alacsonyabb hőmérsékleten hajtjuk végre, azaz a nyomás megfelelő szabályozásával az elegy forráspontját 80 °C-nál alacsonyabb értéken tartjuk. Ha gyors műveletet lehetővé tevő készülékeket — pl. bepárlókat vagy filmbepárlókat — használunk, az elválasztást magasabb hőmérsékleten, így legföljebb 120 °C-on is végrehajthatjuk. A desztilláció nyomását az elegy jellegének és a fenti hőmérséklet-határoknak a figyelembevételével választjuk meg. A reagálatlan ammóniát pl. a rendszerben uralkodó nyomás és 400 Hgmm közötti nyomáson, míg az egyéb komponenseket - pl. a ketazint - atmoszférikus nyomás és 1 Hgmm közötti nyomáson különíthetjük el. A ketazin hidrolízisét ismert módon hajthatjuk végre. Eljárhatunk pl. úgy, hogy a ketazint erős sav, pl. sósav, kénsav vagy foszforsav vizes oldatával hidrolizáljuk, ekkor a (2/2) egyenlet értelmében a megfelelő hidrazinsóhoz jutunk, és ugyanakkor a (II) általános képletű keton ismét felszabadul. Egy másik eljárásváltozat szerint a hidrolízist vízzel végezzük, ekkor a (2/1) egyenlet értelmében a hidrazint vizes oldatban, hidrazin-hidrát formájában kapjuk, és ugyancsak (II) általános képletű keton szabadul fel. A hidrolízist atmoszférikus nyomáson vagy nagyobb nyomáson (pl. legföljebb 25 bar nyomáson), kb. 100-200 °C-on hajthatjuk végre. A hidrolízist pl. nyers ketazinnal és vízzel táplált desztillációs berendezésben végezhetjük. A visszavezetendő ketont a berendezés tetején, míg a végterméket - azaz a hidrazin vizes oldatát - a berendezés alján különítjük el. Eljárhatunk úgy is, hogy a kétféle típusú hidrolízis kombinációját hajtjuk végre, ekkor szabad hidrazin vizes oldatának és hidrazin-sóknak az elegyéhez jutunk. Ebben az esetben a ketazint atmoszférikusnál nagyobb nyomáson részlegesen hidrolizáljuk, majd a reagálatlan ketazint desztillációval elválasztjuk a hidrazintól, és kénsav jelenlétében hidrolizáljuk. Előnyösen úgy járunk el, hogy az első készülékben a ketazin részleges vizes hidrolízisét hajtjuk végre, a hidrazint elválasztjuk a reagálatlan ketazintól és a felszabadult ketontól, majd a ketazin maradékát erős sav vizes oldatával kezeljük, és így a hidrolízist teljessé tesszük. Az utóbbi lépésben a hidrazin megfelelő savval képezett sóját kapjuk. Ez az eljárásmód akkor előnyös, ha szabad hidrazint és hidrazin-sót egyaránt elő kívánunk állítani, így ugyanis a műveleti költségek jelentősen csökkenthetők. Ismert, hogy a ketazinok hidrazin-sókhoz vezető savas hidrolízise egyszerűen és kvantitatív hozammal megy végbe, másrészről viszont a ketazinok vizes hidrolízise egyensúly kialakulásához vezet. Ennek megfelelően előnyösen úgy járunk el, hogy az első lépésben a ketazint vízzel kb. 20-70%-ban elhidrolizáljuk, majd a ketazin maradékát savas közegben tovább hidrolizáljuk. A reakcióban képződő karbonsavamidok vízmentesítését ismert módon, pl. a Houben Weyl: Methoden der Organischen Chemie szakkönyv VIII. kötet 3. rész 330. és következő oldalain leírt eljárással végezhetjük. Vízelvonószerként megfelelő vegyszereket, pl. foszforsavanhidridet, foszforpentakloridot, foszforoxikloridot vagy tionilkloridot alkalmazhatunk. Egy előnyös eljárásváltozat szerint a vízelvonást termikus úton, folyadék- vagy gázfázisban, adott esetben katalizátor, pl. szilkagél, dumíniumoxid, horzsakő, tóriumoxid, bórfoszfát, 5-30% foszforsavval átitatott alumíniumoxid stb. jelenlétében, pl. 200-600 °C-on hajtjuk végre. A reaktorba a kétazm-desztillációs berendezés alján elkülönített, ádött esetben reagálatlan nitrileket is tartalmazó nyers amidot tölthetjük, eljárhatunk azonban úgy is, hogy a nyers amidot előzetesen tisztítjuk. A találmány szerinti eljárás egy lehetséges kiviteli módját a csatolt ábrákra hivatkozva ismertetjük. Az 1. ábra a hidrazin előállításának vázlatos folyamatábrája. A 2. ábrán a hidrazin folyamatos előállításának elvét ismertetjük. "? Az 1. ábrán „A"-val jelölt reaktorban állítjuk elő a ketazint és a savamidot. Az ammóniát és a hidrogénperoxidot az 1, ül. 2 vezetéken, míg a ketont és a nitrilt a 4, ill. 5 vezetéken vezetjük be. A ketazint és az amidot a „B" készülékben választjuk el egymástól. A ketazint tartalmazó frakciót a „C"( készülékbe, míg az amidot tartalmazó frakciót az ,,E*' készülékbe vezetjük, A „C" készülékben a ketazint tartalmazó frakciót hidrolízisnek vetjük alá. A hidrazint és/vagy hidrazinsókat a „D" készülékben választjuk el a ketontól. A hidrazint és/vagy hidrazinsókat a 3 vezetéken vezetjük el, míg a felszabadult ketont a 4 vezetéken visszavezetjük az „A" reaktorba. Az „E" készülékben az amidvegyületet nitrillé alakítjuk. A kapott nitril-vegyületet az 5 vezetéken át tápláljuk be az „A" reaktorba. A 2. ábrán A, B, C, D és E jelentése azonos az 1. ábrával kapcsolatban közöltekkel. Az „A" reaktorból távozó nyers reakcióelegyet a 6 vezetéken a 7 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
