JPH0737436B2 - カルボジヒドラジドの製造方法 - Google Patents

カルボジヒドラジドの製造方法

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JPH0737436B2
JPH0737436B2 JP10096391A JP10096391A JPH0737436B2 JP H0737436 B2 JPH0737436 B2 JP H0737436B2 JP 10096391 A JP10096391 A JP 10096391A JP 10096391 A JP10096391 A JP 10096391A JP H0737436 B2 JPH0737436 B2 JP H0737436B2
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urea
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隆志 番正
憲治 白井
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日本ヒドラジン工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カルボジヒドラジドの
製造方法に関し、より詳細には、高品質のカルボジヒド
ラジドを効率よく製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】カルボジヒドラジドは、ボイラー用脱酸
素剤として有用な物質であり、一般にジアルキルカーボ
ネートと水加ヒドラジンとを反応させて製造する方法
(特公昭61−28664号公報)や、尿素と水加ヒド
ラジンを反応させて製造する方法(西ドイツ特許第21
12398号)が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
方法においては用いるジアルキルカーボネートは比較的
高価であり、且つこの方法により高純度品を得るために
は種々の改良が必要であるという点で未だ十分満足のい
くものでなかった。一方、後者の方法では、反応速度が
小さいため反応時間が極めて長く、しかも同時に得られ
るカルボジヒドラジドの品質も低く、実用的方法として
実施し得るものではなかった。
【0004】従って、本発明の目的は、水加ヒドラジン
と安価な尿素を原料としつつも、短時間に効率よく、且
つ実用に耐える高品質なカルボジヒドラジドを製造する
方法を提供するにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、尿素と
水加ヒドラジンを反応させて、カルボジヒドラジドを製
造するにあたり、尿素と水加ヒドラジンを120〜19
0℃で反応させ、反応中間体としてとのセミカルバジド
が共存する状態で生成したカルボジヒドラジドを反応混
合物から分離回収し、セミカルバジドを含有する回収母
液の少なくとも一部を反応系にリサイクルし、残りの回
収母液から水加ヒドラジンを回収し、再利用することを
特徴とするカルボジヒドラジドの製造方法が提供され
る。
【0006】
【作用】尿素と水加ヒドラジンの反応は、次の如く逐次
に進行する。
【0007】
【化1】
【0008】
【化2】
【0009】
【化3】
【0010】このカルボジヒドラジドの生成反応におい
ては、「化1」は極めて速く進行するのに対し、カルボ
ジヒドラジドが生成する「化2」の反応は極めて遅く、
全体の速度を律するものである。次いで生成したカルボ
ジヒドラジドは「化3」の反応式から明らかなように加
水分解されてカルバジン酸ヒドラジン塩となるため、上
記「化1」乃至「化3」の逐次反応を完全に終結するま
で反応を進めるとカルボジヒドラジドの収率が悪くなる
のである。
【0011】本発明においてはこの「化3」の反応を制
御すること、すなわち「化2」の反応において生成した
時点でカルボジヒドラジドを分離して、カルボジヒドラ
ジドの加水分解及び不純物の副生を抑制して、高品質の
カルボジヒドラジドを効率よく生成させることを目的と
するものである。
【0012】上記逐次反応「化1」乃至「化3」を、
「化2」でカルボジヒドラジドが生成した時点で分離す
ると、分離後の反応系中の反応母液には未反応の水加ヒ
ドラジン及びセミカルバジド等がかなりの量で残存する
ことになる。本発明においては、効率よくカルボジヒド
ラジドを生成させために、かかる反応母液の一部を次回
の反応にリサイクルし、更に残りの反応母液からカルボ
ジヒドラジドの原料となる水加ヒドラジンを回収して、
次回の生成反応の原料として再利用することにより総合
的な収率を向上させて、効率のよいカルボジヒドラジド
の製造が可能となるのである。
【0013】また本発明では、反応温度を120乃至1
90℃で行うことがカルボジヒドラジドを工業的に生産
する上で重要である。この温度で反応を行うことにより
実用に供する反応速度に維持しながらも、カルボジヒド
ラジドの加水分解を抑制することができるのである。
【0014】
【発明の好適態様】「図1」は本発明のカルボジヒドラ
ジドの製造方法の好適な一態様を説明するためのフロー
チャートである。
【0015】この好適態様においては、フローチャート
に示される工程を行う前に、まずバージンの尿素と水加
ヒドラジンのみから成る基礎反応を行う。この基礎反応
について(a) カルボジヒドラジドが生成した時点で反応
を停止させ、(b) 反応混合物から生成したカルボジヒド
ラジドを分離回収し、(c) カルボジヒドラジド分離後の
回収母液の一部を次回の反応に供給するリサイクル用に
分離し、(d) 残りの回収母液から水加ヒドラジンを蒸留
回収して、次いで(e) 回収水加ヒドラジンとバージンの
水加ヒドラジンから成る水加ヒドラジン及びバージンの
尿素、ならびに前回の反応のリサイクル用分離回収母液
を120〜190℃で第2回目の反応を行い、同様に上
記(a) 乃至(e) の各工程を順次繰返すことより、カルボ
ジヒドラジドを製造する。
【0016】反応は、基礎反応及び第2回目以降の反応
の何れも、上述したように120乃至190℃、特に1
25乃至180℃の温度で行い、反応圧力が反応温度1
20乃至190℃における水加ヒドラジンの蒸気圧より
も高い圧力であることが好ましい。
【0017】反応系において、尿素と水加ヒドラジンの
比率は、基礎反応においては1:3乃至1:10、特に
1:3乃至1:7の範囲にあることが好ましく、また第
2回目以降の反応においては、下記式「数1」で表わさ
れるモル比を3乃至10、特に3乃至7の範囲に設定す
ることが望ましい。
【0018】
【数1】 式中、HHは反応器に新たに仕込む水加ヒドラジンとリ
サイクル母液中の水加ヒドラジンの合計モル数を、SC
はリサイクル母液中のセミカルバジドのモル数を、Uは
反応器に新たに仕込むバージン尿素のモル数を、CDH
はリサイクル母液中のカルボジヒドラジドのモル数を表
わすものである。したがって、この式から新たに仕込む
水加ヒドラジンとバージン尿素の量を決定することがで
きるのである。
【0019】またこのリサイクル母液は、後述するよう
に反応液からカルボジヒドラジドを分離した後の分離母
液であり、この分離母液中には、水加ヒドラジン、セミ
カルバジド、分離しきれなかったカルボジヒドラジド
等、反応の原料及び目的物が含まれているので、分離母
液全体を100%として90%以下、特に50乃至90
%のリサイクル率で次回の反応に供給することが総使用
原料に対する収率を向上させることができ好ましい。
【0020】反応混合物からのカルボジヒドラジドの分
離は、反応混合物を30℃以下、好ましくは20℃以下
に冷却し、晶出した結晶を分離することにより純度98
%以上のカルボジヒドラジドの結晶を得ることができ
る。このカルボジヒドラジド結晶は特別な精製をするこ
となくそのまま実用に供することが可能である。また必
要によって簡単な再結晶により、更に高純度化すること
もできる。
【0021】カルボジヒドラジド、セミカルバジド及び
副生物は、水溶液中または水加ヒドラジン水溶液中で加
熱すると、ヒドラジド基が加水分解されて、水加ヒドラ
ジンを回収することができる。従って次回の反応にリサ
イクルされなかった残部の分離母液を、水酸化ナトリウ
ムを添加した強アルカリ性下で加水分解することにより
水加ヒドラジンを得ることができる。本発明において
は、20%水酸化ナトリウム水溶液で3時間の加熱還流
でカルボジヒドラジド、セミカルバジド等は完全に加水
分解し、水加ヒドラジンと炭酸ナトリウムが得られる。
このうち水加ヒドラジンを蒸留回収することにより、総
使用原料に対する収率を向上させることができる。
【0022】本発明においては、上記「化1」乃至「化
3」の反応式のうち、「化3」の反応を制御するため
に、カルボジドヒドラジドが生成した時点でこまめにカ
ルボジドヒドラジドを分離することが必要である。
【0023】また反応を停止させる場合、その目安は反
応温度及び反応圧力等の反応条件によって異なるので、
実際の反応においては、一定のモル比及び一定の反応温
度を設定した予備実験的な反応を行い、上記範囲の尿素
の消費量となる反応時間を予め測定しておいて、反応時
間を以って反応停止の目安とすることができる。また本
反応においては、反応時に発生するアンモニアの量によ
り反応率を求めることができる。
【0024】
【実施例】
実施例1 容量500mlの攪拌機付きオートクレーブに尿素42
gと100%水加ヒドラジン175gを仕込み、1.2
時間かけて、室温より150℃まで昇温した。150℃
に温度を保ちつつ、2時間反応を行った。反応終了後の
圧力は13Kg/cm^2となった。その後20℃まで冷
却し、晶出したカルボジヒドラジドの結晶を濾別し、乾
燥した。得られたカルボジヒドラジドの重量は31.5
g(尿素に対する収率は50.0%)であり、純度9
9.79%、融点153.4℃であり、品質的に満足で
きるものであった。
【0025】実施例2 容量500mlの攪拌機付きオートクレーブに尿素42
gと100%水加ヒドラジン96gと、実施例1で得ら
れた分離母液125g(母液のリサイクル率75%)を
仕込んだ。分離母液は水加ヒドラジン、カルバジン酸ヒ
ドラジン塩、セミカルバジド、カルボジヒドラジド、水
がそれぞれ63.9%、2.0%、5.4%、10.6
%、18.1%の割合から成るものであった。実施例1
と同様の方法で反応を行い、得られたカルボジヒドラジ
ドは46.5g(尿素に対する収率は73.8%)であ
り、純度99.67%、融点155.7℃であり、品質
的に満足できるものであった。
【0026】実施例3 実施例1に記載したと同様の方法で、反応温度を170
℃に変えて反応を行った。170℃に温度を保ちつつ、
45分間反応を行った。反応終了時の圧力は23Kg/
cm^2となった。得られたカルボジヒドラジドの重量
は、31.9g(尿素に対する収率は50.6%)であ
り、純度99.57%、融点154.0℃であり、品質
的に満足できるものであった。
【0027】実施例4 容量500mlの攪拌機付きオートクレーブに尿素42
gと100%水加ヒドラジン122.5gと、実施例2
で得られた分離母液83g(母液のリサイクル率50
%)を仕込んだ。分離母液は水加ヒドラジン、カルバジ
ン酸ヒドラジン塩、セミカルバジド、カルボジヒドラジ
ド、水がそれぞれ63.6%、1.8%、3.4%、1
1.9%、19.3%の割合から成るものであった。実
施例2と同様の方法で反応を行い、得られたカルボジヒ
ドラジドは42.2g(尿素に対する収率は67.0
%)であり、純度99.92%、融点155.9℃であ
り、品質的に満足できるものであった。
【0028】比較例 温度計、還流冷却器、攪拌機付きの容量1000mlの
3つ口フラスコに、尿素240g(4モル)と100
%、水加ヒドラジン600g(12モル)とを仕込温度
115〜120℃で還流下、反応を行った。反応率は発
生するアンモニアの量を測定し、50時間後に反応率が
90%となった。その後20℃まで冷却し、晶出した結
晶を濾別し、乾燥した。得られたカルボジヒドラジドの
結晶は234.7g(尿素に対する収率65.2%)で
あり、純度86.5%、融点141℃であり、品質はき
わめて悪いものであった。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、カルボジヒドラジドの
製造に際し、反応中間体としてとのセミカルバジドが共
存する状態で生成したカルボジヒドラジドを反応混合物
から分離回収し、前述した「化1」の反応と「化2」の
反応の一部のみを実施して、尿素基準の反応率を低めに
規制し、しかも反応母液を次回の反応にリサイクルする
ことにより、反応速度を大きくでき、かつ高品質なカル
ボジヒドラジドを使用原料の無駄なく、効率よく製造す
ることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】カルボジヒドラジドの製造方法において基礎反
応以降の反応の工程を示すフロチャートである。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 尿素と水加ヒドラジンを反応させて、カ
    ルボジヒドラジドを製造するにあたり、尿素と水加ヒド
    ラジンを120〜190℃で反応させ、反応中間体とし
    てのセミカルバジドが共存する状態で生成したカルボジ
    ヒドラジドを反応混合物から分離回収し、セミカルバジ
    ドを含有する回収母液の少なくとも一部を反応系にリサ
    イクルし、残りの回収母液から水加ヒドラジンを回収
    し、再利用することを特徴とするカルボジヒドラジドの
    製造方法。
  2. 【請求項2】基礎反応における仕込み尿素と仕込み水加
    ヒドラジンとのモル比が1:3乃至1:10の範囲であ
    ることを特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】反応圧力が反応温度120〜190℃にお
    ける水加ヒドラジンの蒸気圧よりも高い圧力であること
    を特徴とする請求項1記載の方法。
  4. 【請求項4】カルボジヒドラジドの分離回収を、反応混
    合物を0〜20℃に冷却して晶出分離することにより行
    うことを特徴とする請求項1記載の方法。
  5. 【請求項5】水加ヒドラジンの分離回収を、回収母液に
    水酸化ナトリウムを添加し、加熱分解した後蒸留により
    回収することを特徴とする請求項1記載の方法。
  6. 【請求項6】次回の反応にリサイクルする回収母液のリ
    サイクル率が回収母液の90%以下であることを特徴と
    する請求項1記載の方法。
  7. 【請求項7】尿素と水加ヒドラジンを反応させて、カル
    ボジヒドラジドを製造するにあたり、基礎反応として尿
    素と水加ヒドラジンを120〜190℃で反応させ、
    (a) カルボジヒドラジドが生成した時点で反応を停止さ
    せ、(b) 生成したカルボジヒドラジドを反応混合物から
    分離回収し、(c) カルボジヒドラジド分離後の回収母液
    の一部をそのまま次回の反応に供給するリサイクル用に
    分離し、(d) 残りの回収母液から水加ヒドラジンを蒸留
    回収し、次いで(e) 回収水加ヒドラジンとバージンの水
    加ヒドラジンから成る水加ヒドラジン及びバージンの尿
    素、並びに前記(c) で得られたリサイクル用回収母液を
    120〜190℃で反応させ、次いで上記(a) 乃至(e)
    の各工程を順次繰返すことから成るカルボジヒドラジド
    の製造方法。
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