偏二甲肼的催化氫解方法
2023-10-28 15:48:47 1
專利名稱：偏二甲肼的催化氫解方法
技術領域：
本發明涉及環境的保護，特別提供了一種偏二甲肼催化氫解生產氨和二甲胺的方法。
1,1-二甲肼，又稱偏二甲肼，是無色液體，有刺激性氣味。在空氣中，偏二甲肼易被緩慢氧化發煙而變黃。目前，偏二甲肼主要是採用氯胺法生產，以次氯酸鈉、氨水和二甲胺為原料生產。
偏二甲肼的主要用途是作為火箭的液體燃料。長期保存的偏二甲肼會被空氣緩慢氧化而生成一部分腙。
這樣的被氧化的偏二甲肼不能再用做火箭燃料。它的處理是一個很困難的問題。由於偏二甲肼含氮量高，作為燃料燃燒會產生大量的NOx，造成嚴重空氣汙染。又由於偏二甲肼易燃、易爆，也不易長距離運送到原生產廠進行處理。
本發明的目的在於提供一種偏二甲肼的催化氫解方法，其可以將偏二甲肼催化氫解為有用的氨和二甲胺，方法簡單安全，並且可以實現設備小型化。
本發明提供了一種偏二甲肼的催化氫解方法，其特徵在於氫氣與偏二甲肼在催化劑作用下生成氨和二甲胺。
本發明方法與催化分解不同之處在於反應使用氫氣。使用氫氣可以提高氨和二甲胺的收率。反應如下式表示
本發明中所用的催化劑由主活性組分、助劑組分和擔體組成；主活性成分是金屬鈀，助劑組分選自Rh,Ru,Ir,Pt,Ni,Co金屬元素之一種或多種，擔體選自氧化矽、氧化鋁、活性炭、硅藻土常用擔體之一種或多種；金屬鈀含量在0.1-30％(重量)，最好為0.5-5％(重量)，助劑含量在0.01-10％(重量)，最好為0.05-5％(重量)。工藝條件為反應溫度100-300℃，偏二甲肼的進料速度0.5-10克/克催化劑·小時，氫氣與偏二甲肼的比例H2/UDMH=1-10(mol/mol)。
本發明中所用催化劑的擔體可以選用球型、柱型和片型。所用的催化劑可以是用金屬鈀和助劑元素的可溶性鹽類如硝酸鹽、氯化物的水溶液浸漬擔體製備的。在使用前最好用氫氣還原，還原溫度為100-500℃，還原時間為0.5-14小時。
本發明還提供了一種專門用於實現上述方法的偏二甲肼的催化氫解設備，其特徵在於該設備由偏二甲肼儲罐(1)經偏二甲肼泵(2)，與制氫機(7)共同接汽化器(3)，再接反應器(4)，反應器(4)出口接冷卻器(5)、分離器(6)構成。上述偏二甲肼的催化氫解設備可以整體安裝於一輛汽車上。
本發明中所使用的反應器可以是一個或幾個並聯或串聯使用，或切換使用。反應器可以是列管式反應器，該反應器可以在等溫或近於等溫的條件下運行，管內裝有催化劑，管間為導熱油。然而，一般優先選用絕熱反應器，因為它比列管式反應器造價低，安裝方便。
本發明的工藝操作說明如下用泵把儲罐中的偏二甲肼定量輸送到汽化混合器中，汽化混合器的溫度一般維持在100-200℃，使偏二甲肼汽化，同時，來自製氫機的氫氣也進入汽化混合器，與汽化的偏二甲肼實現混合，混合氣經管道進入反應器，反應器的溫度一般維持在100-300℃，氣態的偏二甲肼和氫氣在反應器中與催化劑接觸，並發生催化氫解反應，生成氨和二甲胺等產物，產物經冷卻，在分離罐中實現氨和二甲胺的分離。整個反應過程是常壓過程，也可以在有一定壓力的條件下進行。
總之，本發明將偏二甲肼催化氫解為有用的氨和二甲胺，方法簡單安全，並且設備可以小型化，可以安裝在汽車上，在各種大量儲存偏二甲肼的庫地就地處理。以下通過實施例進一步給予說明附
圖1是有一個反應器的偏二甲肼催化氫解製備氨和二甲胺的實驗設備簡化流程圖。
實例1稱取擔體二氧化矽49克，配置50毫升含1.667克的氯化鈀的鹽酸水溶液，用配置好的50毫升含1.667克氯化鈀的鹽酸水溶液浸漬49克二氧化矽，放置，室溫下自然乾燥，然後，120℃乾燥2小時，然後，在氫氣流下300℃還原1小時。製得二氧化矽擔載的鈀催化劑。
實例2稱取29.7克三氧化二鋁擔體，取10毫升氯化鈀鹽酸水溶液(0.05克PdCl2/ml)加50毫升蒸餾水稀釋，用上述50毫升溶液浸漬29.7克的三氧化二鋁擔體，放置，室溫下自然乾燥，然後，120℃乾燥2小時，然後，在氫氣流下300℃還原1小時。製得三氧化二鋁擔載的鈀催化劑。
實例3稱取擔體二氧化矽49.45克，配置50毫升含0.837克氯化鈀和0.103克三氯化釕鹽酸水溶液，用配置好的50毫升含0.837克的氯化鈀和0.103克三氯化釕的鹽酸水溶液浸漬49.45克二氧化矽，放置，室溫下自然乾燥，然後，120℃乾燥2小時，然後，在氫氣流下300℃還原1小時。製得二氧化矽擔載的含釕助劑的鈀催化劑。
實例4採用如附圖所示的實驗設備進行偏二甲肼的催化分解。反應壓力為常壓，反應溫度為160℃，催化劑為實例1所制的催化劑，催化劑用量為10克，偏二甲肼的進料量為28毫升/小時，氫氣流量為300毫升/分，實驗結果列於表1中。
實例5採用如附圖所示的實驗設備進行偏二甲肼的催化分解。反應壓力為常壓，反應溫度為170℃，催化劑為實例2所制的催化劑，催化劑用量為10克，偏二甲肼的進料量為28.2毫升/小時，氫氣流量為300毫升/分，實驗結果列於表1中。
實例6採用如附圖所示的實驗設備進行偏二甲肼的催化分解。反應壓力為常壓，反應溫度為170℃，催化劑為實例3所制的催化劑，催化劑用量為10克，偏二甲肼的進料量為28.2毫升/小時，氫氣流量為300毫升/分，實驗結果列於表1中。
表1．實驗結果
權利要求
1．一種偏二甲肼的催化氫解方法，其特徵在於氫氣與偏二甲肼在催化劑作用下生成氨和二甲胺。
2．按照權利要求1所述偏二甲肼的催化氫解方法，其特徵在於所用的催化劑由主活性組分、助劑組分和擔體組成；主活性組分是金屬鈀，助劑組分選自Rh,Ru,Ir,Pt,Ni,Co金屬元素之一種或多種，擔體選自氧化矽、氧化鋁、活性炭、硅藻土常用擔體之一種或多種金屬鈀含量在0.1-30％重量，助劑含量在0.01-10％重量。
3．按照權利要求2所述偏二甲肼的催化氫解方法，其特徵在於工藝條件為反應溫度100-300℃，偏二甲肼的進料速度0.5-10克/克催化劑·小時，氫氣與偏二甲肼的摩爾比例H2/UDMH=1-10。
4．按照權利要求2所述偏二甲肼的催化氫解方法，其特徵在於所用金屬鈀重量含量在0.5-5％。
5．按照權利要求2所述偏二甲肼的催化氫解方法，其特徵在於所用的助劑重量含量在0.05-5％。
6．按照權利要求2所述偏二甲肼的催化氫解方法，其特徵在於所用的擔體可以選用球型、柱型和片型。
7．按照權利要求2所述偏二甲肼的催化氫解方法，其特徵在於所用的催化劑是用金屬鈀和助劑元素的可溶性鹽類如硝酸鹽、氯化物的水溶液浸漬擔體製備的。
8．按照權利要求7所述偏二甲肼的催化氫解方法，其特徵在於使用前用氫氣還原，還原溫度為100-500℃，還原時間為0.5-14小時。
9．一種專門用於實現權利要求1所述方法的偏二甲肼的催化氫解設備，其特徵在於該設備由偏二甲肼儲罐(1)，偏二甲肼泵(2)，制氫機(7)，接汽化器(3)，反應器(4)，接冷卻器(5)，和分離器(6)構成。
10．按照權利要求9所述偏二甲肼的催化氫解設備，其特徵在於所述設備可以整體安裝於一輛汽車上。
全文摘要
一種偏二甲肼的催化氫解方法,其特徵在於:氫氣與偏二甲肼在催化劑作用下生成氨和二甲胺;所用的催化劑由主活性組分金屬鈀、助劑組分Rh,Ru,Ir,Pt,Ni,Co和擔體組成;反應溫度100－300℃,偏二甲肼的進料速度:0.5－10克/克催化劑·小時,氫氣與偏二甲肼的比例H
文檔編號C07C211/00GK1314305SQ0011023
公開日2001年9月26日 申請日期2000年3月22日 優先權日2000年3月22日
發明者林培滋, 羅洪原, 丁雲傑, 黃世煜 申請人:中國科學院大連化學物理研究所