摘要：水合肼作为一种重要的精细化工原料，主要用于合成AC、D1PA、TSH等发泡剂;也用作锅炉和反应釜的脱氧和脱二氧化碳的清洗处理剂等等，本文从水合肼的生产方法入手，着重讲解了如何通过优化合成工艺和优化提成工艺来提高肼含量。
关键字：尿素法,水合肼,提高,含量
前言：
水合肼作为一种重要的精细化工原料，主要用于合成AC、D1PA、TSH等发泡剂;也用作锅炉和反应釜的脱氧和脱二氧化碳的清洗处理剂等等，在原材料中占据着重要的地位，然而如何提高水合肼中肼的含量、降低合成成本以及工业污染这一些问题困扰其发展。
一、关于肼和水合肼
肼是一种用途广泛的化学用品，可以用作制药原料，如合成氨基脲、异烟肼、呋喃西林、百生肼，并用作喷气式发动机燃料、火箭燃料、显影剂、抗氧剂、还原剂等。也用于制发泡剂等。
水合肼作为一种重要的精细化工原料，主要用于合成AC、D1PA、TSH等发泡剂;也用作锅炉和反应釜的脱氧和脱二氧化碳的清洗处理剂;在医药工业中用于生产抗结核、抗糖尿病的药物;在农药工业中用于生产除草剂、植物生长调和剂和杀菌、杀虫、杀鼠药;此外它还可用于生产火箭燃料、重氮燃料、橡胶助剂等。近年来，水合肼的应用领域还在不断拓展。
水合肼及其衍生物产品在许多工业应用中得到广泛的使用，如化学产品、医药产品、农化产品、水处理、照相及摄影产品等用作还原剂、抗氧剂，用于制取医药、发泡剂等。
二、水合肼的生产方法
水合肼工业生产方法主要有拉西法、尿素法、酮连氮法和过氧化氢法4种，目前国内主要采用尿素法工艺。
1、尿素氧化法就是将10%的次氯酸钠溶液和30%液碱混合，调整混合液中氯和碱成份1：1.8的重量比，然后冷却，与七水硫酸镁作为催化剂参与的尿液按一定比值混合，然后冷却，进入水合肼反应器，肼反应器内部列管有蒸汽加热，将反应温度控制在108℃，生成物粗肼经冷却除去碳酸钠后送入真空蒸馏塔蒸馏脱水、提浓，除去氯化钠，使水合肼含量达到规定值。尿素加入量按有效氯计算，有效氯的重量比是76：75。当含量≥40%时尿素 770次氯酸钠890030%液碱 52002.次氯酸钠氨化法首先由氯气和烧碱配制成次氯酸钠，然后在3.922×107Pa压力和130-150℃温度下进行合成，得水合肼反应液，经气提脱除多余的氨，再进行蒸发脱盐和精馏得成品水合肼。尿素法能耗和物耗高，生产的粗肼中含有大量的碳酸钠、氯化钠等无机盐。水合肼生产工艺不仅影响ADC的生产成本，而且对ADC生产废水的综合治理影响较大。
2、甲酮连氮法
甲酮连氮法是国外七十年展起来的新技术。该法是氨在过量丙酮存在下，用氯或次氯酸钠氧化，生成甲酮连氮，再加压水解得到肼。该法优点是收率高，可达95%左右，能耗低。缺点是丙酮的加入，使系统中有有机副产物生成，需要清除，且丙酮蒸汽需处理。
3.过氧化氢法
此法是法国于结纳-库尔曼化学公司开发成功的。于1979年建成年产5000吨(100%)水含肼装置。该法是氨和浓H2O2在甲乙酮、乙酰胺和磷酸氢二钠存在下互相作用，生成甲甲乙酮连氮和水，再加压水解得水合肼。肼的产率以H2O2计为75%左右，该法没有副产物氯化钠，对简化流程和环保有利，并且产品溶易分离，不必进行精馏。但甲乙酮的化学损耗高于甲酮连氮法的丙酮的损耗。
三、提高肼含量的措施
(一)优化合成工艺
1、生产次氯酸钠的设备由反应釜改为填料吸收塔。
在次氯酸钠生产工艺中，由反应釜改为2个吸收塔，采用二级吸收工艺：尾气首先用质量分数为20%左右的烧碱溶液吸收，之后进主吸收塔。主吸收塔为填料塔，次氯酸钠溶液在塔外冷却后循环，将次氯酸钠生产过程中放出的热量及时移走，保证反应温度在控制范围内，减少副反应。吸收后系统氧化尾气后的第2次碱吸收液(主要成分为氯化钠及次氯酸钠)并入次氯酸钠循环液中，减少了废水排放量。通过上述改造，产品中次氯酸钠质量分数将大幅下降。
2、合成水合肼的反应器由罐式改为列管式。
我们将肼合成反应器进行改造，由原来的罐式反应器改为列管式反应器，提高反应收率。在水合肼合成过程中。为减少副反应，进而减少后系统的废水量，选用七水硫酸镁作为催化剂。一方面MgSO4在碱性条件下可转化为Mg(OH)2胶体，其胶团外层具有的正电荷吸附C10一，为尿素与CIO一发生氧化反应提供场所，并降低反应的活化能;另一方面，Mg2+具有较强的配位能力，能够与尿素中的胺衍生物、缩氨基脲等杂质形成不溶于水的络合物，阻止它们参与氧化反应形成复杂的副产物而影响粗肼的质量。
(二)优化提纯工艺
根据肼合成反应机制，合成产物中含有大量的碳酸钠，如果合成产物直接去后道工序进行缩合反应，碳酸钠会与硫酸反应，一方面增加硫酸消耗量，另一方面会增加缩合洗涤废水排放量，增加废水中的硫酸根含量;因此，必须对肼合成反应后得到的粗肼进行提纯，去除其中的碳酸钠、氢氧化镁等杂质，以得到相对较纯的肼液。
1、原粗肼提纯增浓工艺及使用效果
粗肼提纯增浓工艺有2种：①冷冻法，②蒸发浓缩法。冷冻法是将粗肼冷却，碳酸钠以Na2CO3•10H20形式结晶析出。蒸发浓缩法是将粗肼蒸馏、分馏、真空浓缩。
2、优化的粗肼提纯增浓工艺
采用混冷器。从强制循环冷却器中抽出部分低温的肼液与粗肼在混冷器中混合，将粗肼温度降至设定值，从而保证粗肼中的大部分碳酸钠在混冷器中析出。利用强制循环泵大流量循环肼液，一方面可提高传热系数，另一方面可防止碳酸钠析出附着在传热列管上而影响传热效果。这样，就实现了从粗肼中连续回收碳酸钠。
(三)丙酮汽提法提纯水合肼
采用冷冻法回收碳酸钠后的肼溶液中仍含有大量的无机盐、碱等物质，这些物质进入ADC生产的后道工序——缩合过程中，与联二脲、尿素等一起构成了成分多、氨氮及COD含量高的废水，这成为制约尿素法ADC生产发展的世界性难题。
我们可以采用丙酮汽提法提纯水合肼的工艺。选择丙酮作试剂，让气体(或液体)丙酮先与肼在 肼溶液的沸腾温度下反应，再经精馏、汽提将反应物从其盐溶液中分离出来，送到常压(或中低压)水解塔进行水解反应制得不含杂质的肼水溶液。水 解产生的丙酮返回系统循环使用。水解工艺是成熟的工艺，丙酮与低浓度肼溶液中肼的物质量的比为(2.0一3.6)：l，常压水解时控制温度在100～120℃，正压水解时控制温度在150—190℃。生产的水合肼可根据需要掺水配成肼质量分数在10%以上的水合肼。.
尿素法是我国生产ADC的传统工艺，有一定的优势。对于已选择尿素法生产水合肼的生产企业来说，提纯低浓度肼溶液是解决ADC生产废水问题的关键。采用丙酮汽提法提纯水合肼可将肼从无机盐溶液中分离出来，为无机盐返回氯碱生产循环使用创造条件，从而减小ADC生产废水治理难度。
