PL234701B1

PL234701B1 - Sposób wytwarzania karbohydrazydu

Info

Publication number: PL234701B1
Application number: PL425112A
Authority: PL
Inventors: Jolanta Iłowska; Jolan Ta Iłowska; Justyna Chrobak; Michał Szmatoła; Rafał Grabowski; Jan Gniady; Iady Jan Gn; Bronisław Dejnega; Bronisła W Dejnega; Julia Woch; Kamil Korasiak; Małgorzata Mościpan; Małg Orzata Mościpan; Renata Fiszer; Rena Ta Fiszer
Original assignee: Inst Ciezkiej Syntezy Organicznej Blachownia
Priority date: 2018-04-03
Filing date: 2018-04-03
Publication date: 2020-03-31
Also published as: PL425112A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób wytwarzania karbohydrazydu, który polega na tym, że w temperaturze 120-140°C pod ciśnieniem atmosferycznym przez 2-16 godzin miesza się hydrat hydrazyny i mocznik w stosunku molowym hydratu hydrazyny do mocznika od 2.9:1 do 3.2:1, przy czym proces prowadzi się przez czas nie krótszy niż 8 godzin i nie dłuższy niż 16 godzin w temperaturze 120-129°C, a przez czas nie krótszy niż 2 godziny i nie dłuższy niż 8 godzin w temperaturze 130-140°C, następnie mieszaninę poreakcyjną ochładza się, a wykrystalizowany produkt odsącza się.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania karbohydrazydu z mocznika i hydratu hydrazyny, stosowanego przede wszystkim jako środek antykorozyjny w urządzeniach do produkcji pary.

Z niemieckiego patentu DE 2 112 398 znany jest proces otrzymywania karbohydrazydu w reakcji hydratu hydrazyny i mocznikiem, semikarbazydem lub solą semikarbazydu. Proces prowadzony jest przez 40 godzin w temperaturze wrzenia.

Z japońskiego patentu JPH 04 334 359 znany jest proces syntezy karbohydrazydu z hydratu hydrazyny i mocznika. Substraty te wprowadzane są w stosunku molowym hydratu hydrazyny do mocznika od 3:1 do 10:1. Proces prowadzony jest w temperaturze 120-190°C, a produkt uzyskuje się po ochłodzeniu mieszaniny do 0-20°C.

Celem wynalazku było opracowanie skutecznego i ekonomicznego sposobu otrzymywania karbohydrazydu w reakcji mocznika z hydratem hydrazyny. Wynikiem reakcji powinien być produkt charakteryzujący się wysoką zawartością karbohydrazydu.

Okazało się, że możliwe jest otrzymanie karbohydrazydu w reakcji charakteryzującej się wysokim przereagowaniem mocznika i wysoką zawartością karbohydrazydu, jeżeli proces prowadzi się przez określony czas w zależności od stosowanej temperatury i jeżeli utrzymuje się proporcje molowe hydratu hydrazyny i mocznika od 2.9:1 do 3.2:1, a krystalizację karbohydrazydu prowadzi się poprzez ochłodzenie mieszaniny poreakcyjnej.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że w temperaturze 120-140°C, pod ciśnieniem atmosferycznym, przez 2-16 godzin miesza się hydrat hydrazyny i mocznik w stosunku molowym hydratu hydrazyny do mocznika od 2.9:1 do 3.2:1, przy czym proces prowadzi się przez czas nie krótszy niż 8 godzin i nie dłuższy niż 16 godzin w temperaturze 120-129°C, a przez czas nie krótszy niż 2 godziny i nie dłuższy niż 8 godzin w temperaturze 130-140°C, następnie mieszaninę poreakcyjną ochładza się, a wykrystalizowany produkt, odsącza się.

Sposobem według wynalazku możliwe jest prowadzenie syntezy karbohydrazydu, wykorzystując w reakcji substraty w postaci hydratu hydrazyny oraz mocznika w stosunku molowym hydratu hydrazyny i mocznika od 2.9:1 do 3.2:1 oraz dobierając temperaturę i czas trwania reakcji. Niekorzystne jest zastosowanie stosunku molowego niższego niż 2.9:1 i ze względu na niską konwersję mocznika. Natomiast, w przypadku prowadzenia procesu zastosowaniem substratów w stosunku molowym wyższym niż 3.2:1 występują problemy z krystalizacją osadu z mieszaniny poreakcyjnej, w związku z czym wydzielenie produktu jest utrudnione. Syntezę karbohydrazydu można prowadzić w reaktorze okresowym, bez udziału rozpuszczalnika i katalizatora. Ilość dostarczanego ciepła ustala się w ten sposób, by mieszanina reakcyjna była utrzymywana w określonej temperaturze z zakresu 120-140°C. Po rozpoczęciu reakcji obserwuje się wydzielające się pary amoniaku. W zależności od stosowanej temperatury proces prowadzony jest przez czas od 2 do 16 godzin. Niekorzystne jest prowadzenie syntezy w temperaturze wyższej niż 140°C oraz przez czas dłuższy niż 16 godzin ze względu na możliwość powstawania produktów ubocznych takich jak biuret czy bimocznik.

Zawartość karbohydrazydu, określona za pomocą wysokosprawnej chromatografii cieczowej, w tak prowadzonym procesie wynosi 72-88%,

Uzyskany produkt jest doskonałym środkiem antykorozyjnym, usuwającym tlen rozpuszczony w wodzie stosowanej w urządzeniach do produkcji pary.

P r z y k ł a d 1

Do reaktora szklanego o pojemności 100 ml, zaopatrzonego w mieszadło oraz termoparę wprowadza się, 10,12 g mocznika oraz 25,28 g monohydratu hydrazyny zawierającego 64% hydrazyny (stosunek molowy hydrazyny do mocznika wynosi 2,997:1). Zawartość reaktora ogrzewa się do 120°C i prowadzi proces przez 18 godzin. Mieszaninę poreakcyjną ochładza się do temperatury pokojowej przez 15 godzin, po czym wytrącony osad odsącza się. W ten sposób uzyskuje się 10,85 g produktu zawierającego 75% karbohydrazydu.

P r z y k ł a d 2

Do reaktora szklanego o pojemności 100 ml, zaopatrzonego w mieszadło oraz termoparę wprowadza się 10,12 g mocznika oraz 25,28 g monohydratu hydrazyny zawierającego 64% hydrazyny (stosunek molowy hydrazyny do mocznika wynosi 2,997:1). Zawartość reaktora ogrzewa się do 129°C i prowadzi proces przez 8 godzin. Mieszaninę poreakcyjną ochładza się do temperatury pokojowej przez 17 godzin, po czym wytrącony osad odsącza się. W ten sposób uzyskuje się 8,14 g produktu zawierającego 78% karbohydrazydu.

PL 234 701 B1

P r z y k ł a d 3

Do reaktora szklanego o pojemności 100 ml, zaopatrzonego w mieszadło oraz termoparę wprowadza się 10,12 g mocznika oraz 25,28 g monohydratu hydrazyny zawierającego 64% hydrazyny (stosunek molowy hydrazyny do mocznika wynosi 2,997:1). Zawartość reaktora ogrzewa się do 140°C i prowadzi proces przez 4 godziny. Mieszaninę poreakcyjną ochładza się do temperatury pokojowej przez 15 godzin, po czym wytrącony osad odsącza się. W ten sposób uzyskuje się 6,86 g produktu zawierającego 88% karbohydrazydu.

P r z y k ł a d 4

Do reaktora szklanego o pojemności 100 ml, zaopatrzonego w mieszadło oraz termoparę wprowadza się 10,12 g mocznika oraz 24,78 g monohydratu hydrazyny zawierającego 64% hydrazyny (stosunek molowy hydrazyny do mocznika wynosi 2,937:1). Zawartość reaktora ogrzewa się do 120°C i prowadzi proces przez 8 godzin. Mieszaninę poreakcyjną ochładza się do temperatury pokojowej przez 16 godzin, po czym wytrącony osad odsączą się. W ten sposób uzyskuje się 8,38 g produktu zawierającego 72% karbohydrazydu.

P r z y k ł a d 5

Do reaktora szklanego o pojemności 100 ml, zaopatrzonego w mieszadło oraz termoparę wprowadza się 10,12 g mocznika oraz 24,78 g monohydratu hydrazyny zawierającego 64% hydrazyny (stosunek molowy hydrazyny do mocznika wynosi 2,937:1). Zawartość reaktora ogrzewa się do 130°C i prowadzi proces przez 4 godziny. Mieszaninę poreakcyjną ochładza się do temperatury pokojowej przez 14 godzin, po czym wytrącony osad odsącza się. W ten sposób uzyskuje się 8,29 g produktu zawierającego 83% karbohydrazydu.

P r z y k ł a d 6

Do reaktora szklanego o pojemności 100 ml, zaopatrzonego w mieszadło oraz termoparę wprowadza się 10,12 g mocznika oraz 26,88 g monohydratu hydrazyny zawierającego 64%, hydrazyny (stosunek molowy hydrazyny do mocznika wynosi 3,186:1). Zawartość reaktora ogrzewa się do 120°C i prowadzi proces przez 16 godzin. Mieszaninę poreakcyjną ochładza się do temperatury pokojowej przez 17 godzin, po czym wytrącony osad odsącza się. W ten sposób, uzyskuje się 7,01 g produktu zawierającego 77% karbohydrazydu,

P r z y k ł a d 7 porównawczy

Do reaktora szklanego o pojemności 100 ml, zaopatrzonego w mieszadło oraz termoparę wprowadza się 10,12 g mocznika oraz 42,00 g monohydratu hydrazyny zawierającego 64% hydrazyny (stosunek molowy hydrazyny do mocznika wynosi 4,98:1). Zawartość reaktora ogrzewa się do 120°C i prowadzi proces przez 16 godzin. Mieszaninę poreakcyjną ochładza się do temperatury pokojowej przez 24 godziny.

W przykładzie stosuje się zawyżone proporcje molowe hydratu do mocznika (4,98:1). W tych warunkach występują kłopoty z krystalizacją nie następuje wydzielenie osadu z mieszaniny poreakcyjnej.

P r z y k ł a d 8 porównawczy

Do reaktora szklanego o pojemności 100 ml, zaopatrzonego w mieszadło oraz termoparę wprowadza się 10,12 g mocznika oraz 21,00 g monohydratu hydrazyny zawierającego 64% hydrazyny (stosunek molowy hydrazyny do mocznika wynosi 2,49:1). Zawartość reaktora ogrzewa się do 120°C i prowadzi proces przez 16 godzin. Mieszaninę poreakcyjną ochładza się do temperatury pokojowej przez 17 godzin, po czym wytrącony osad odsącza się.

W przykładzie stosuje się zaniżone proporcje molowe hydratu do mocznika (2,49:1). Osad uzyskany w ten sposób jest mieszaniną charakteryzującą się wysoką zawartością nieprzereagowanego mocznika i niską zawartością karbohydrazydu.

P r z y k ł a d 9 porównawczy

Do reaktora szklanego o pojemności 100 ml, zaopatrzonego w mieszadło oraz termoparę wprowadza się 10,12 g mocznika oraz 25,28 g hydratu hydrazyny (stosunek molowy hydrazyny do mocznika wynosi 2,997:1). Zawartość reaktora ogrzewa się do 140°C i prowadzi się proces przez 16 godzin. Mieszaninę poreakcyjną ochładza się do temperatury pokojowej przez 20 godzin, po czym wytrącony osad odsącza się.

W przykładzie stosuje się wysoką temperaturę (140°C), a proces prowadzi się przez 16 godzin, czyli znacznie dłużej niż zastrzegane 2-8 godzin.

Uzyskany w ten sposób produkt jest wieloskładnikową mieszaniną zawierającą poza mocznikiem i karbohydrazydem, znaczne ilości produktów ubocznych.

Claims

Zastrzeżenie patentowe

1. Sposób wytwarzania karbohydrazydu znamienny tym, że w temperaturze 120-140°C, pod ciśnieniem atmosferycznym, przez 2-16 godzin miesza się hydrat hydrazyny i mocznik w stosunku molowym hydratu hydrazyny do mocznika od 2.9:1 do 3.2:1, przy czym proces prowadzi się przez czas nie krótszy niż 8 godzin i nie dłuższy niż 16 godzin w temperaturze 120-129°C, a przez czas nie krótszy niż 2 godziny i nie dłuższy niż 8 godzin w temperaturze 130-140°C, następnie mieszaninę poreakcyjną ochładza się, a wykrystalizowany produkt odsącza się.