專利名稱：偏二甲肼催化氫解制取氨和二甲胺的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種偏二甲肼催化氫解制取氨和二甲胺的方法以及實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。
1，1-二甲肼，又稱偏二甲肼(UDMH)為一種無(wú)色液體，有刺激性氣味。在空氣中，偏二甲肼容易被緩慢氧化發(fā)煙而變黃。目前，偏二甲肼主要是采用氯胺法生產(chǎn)，以次氯酸鈉、氨水和二甲胺為原料生產(chǎn)
偏二甲肼的主要用途是作為火箭的推進(jìn)劑。長(zhǎng)期保存的偏二甲肼會(huì)被空氣緩慢氧化而生成一部分腙
被氧化的偏二甲肼不能再用做火箭推進(jìn)劑。但它的處理是一個(gè)很困難的問(wèn)題。由于偏二甲肼含氮量高，作為燃料燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的NOx，造成嚴(yán)重空氣污染。又由于偏二甲肼易燃、易爆，有毒，長(zhǎng)距離運(yùn)送到生產(chǎn)廠進(jìn)行處理也有困難。
本發(fā)明的目的在提供一種偏二甲肼催化氫解制取氨和二甲胺的方法及其裝置，該方法可以把偏二甲肼催化氫解為有用的氨和二甲胺，而實(shí)現(xiàn)該方法的裝置可以小型化，安裝在一輛汽車(chē)上，避免長(zhǎng)距離運(yùn)送易燃、易爆且有毒的偏二甲肼。
可實(shí)現(xiàn)上述目的的偏二甲肼催化氫解制取氨和二甲胺的方法在反應(yīng)中使用氫氣以提高氨和二甲胺的收率，氫氣與偏二甲肼在催化劑作用下生成氨和二甲胺，其反應(yīng)如下式表示
本發(fā)明提供的一種偏二甲肼催化氫解制取氨和二甲胺的方法，其催化劑由活性組分和擔(dān)體組成，活性組分為金屬銠，擔(dān)體為氧化鋁、氧化硅、活性碳或硅藻土，用金屬銠的可溶性鹽類的溶液浸漬擔(dān)體制備獲得催化劑，干燥后可以用于還原或焙燒后用于還原，且在使用前用氫氣還原；催化氫解反應(yīng)溫度100-300℃，反應(yīng)壓力常壓，H2(mol)/UDMH(mol)＝1-10(分子比)，偏二甲肼的液體空速(LHSV)5-10毫升/毫升催化劑·小時(shí)。
其中金屬銠的可溶性鹽類為硝酸鹽或氯化物的溶液。
其中擔(dān)體為氧化鋁或氧化硅。
其中擔(dān)體的外型為球型、柱型或片型。
其中催化劑中金屬銠的含量最好為0.5-5％(重量)。
其中催化劑焙燒還原溫度為100-500℃。
其中催化劑使用氫氣還原溫度為300-500℃。
由于本發(fā)明的催化劑是由金屬銠為活性組分，顯出極高的活性、選擇性和高負(fù)荷。
用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法的裝置包括一個(gè)用于儲(chǔ)存偏二甲肼儲(chǔ)罐；一個(gè)用于輸送儲(chǔ)罐里偏二甲肼的偏二甲肼泵；一個(gè)汽化混合器，使由偏二甲肼泵輸送至該汽化器內(nèi)的偏二甲肼汽化；一個(gè)制氫機(jī)，用于將氫氣輸送至汽化混合器內(nèi)，與汽化的偏二甲肼實(shí)現(xiàn)混合；至少一個(gè)反應(yīng)器，該反應(yīng)器中管內(nèi)裝有催化劑，管間為導(dǎo)熱介質(zhì)，汽態(tài)的偏二甲肼與氫氣混合汽體在該反應(yīng)器中與催化劑接觸，并發(fā)生氫解反應(yīng)生成氨和二甲胺等產(chǎn)物；一個(gè)冷卻器，將反應(yīng)器產(chǎn)生的氨和二甲胺等產(chǎn)物冷卻；一個(gè)用于分離氨和二甲胺的分離器，實(shí)現(xiàn)氨和二甲胺產(chǎn)物的分離。
上述催化氫解的整個(gè)反應(yīng)過(guò)程是常壓過(guò)程，也可以在有壓力的條件下進(jìn)行。
裝置中的反應(yīng)器可以是一個(gè)或幾個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)使用，或切換使用；反應(yīng)器可以在等溫或近于等溫的條件下運(yùn)行。
附

圖1為本發(fā)明的偏二甲肼催化氫解裝置的示意圖。
用偏二甲肼泵2把儲(chǔ)罐1中的偏二甲肼定量輸送至汽化混合器3中，汽化混合器的溫度為100-200℃，使偏二甲肼汽化，同時(shí)，來(lái)自制氫機(jī)7的氫氣也進(jìn)入汽化混合器3，與汽化的偏二甲肼實(shí)現(xiàn)混合，偏二甲肼與氫氣的混合氣經(jīng)管道進(jìn)入反應(yīng)器4，反應(yīng)器4的溫度為100-300℃，氣態(tài)的偏二甲肼和氫氣在反應(yīng)器4中與催化劑接觸，并發(fā)生催化氫解反應(yīng)，生成氨和二甲胺等產(chǎn)物，產(chǎn)物經(jīng)冷卻器5冷卻，在分離器6中實(shí)現(xiàn)氨和二甲胺的分離。整個(gè)反應(yīng)過(guò)程可以是常壓過(guò)程，也可以在有壓力的條件下進(jìn)行。
上述裝置之間均為管道連接。
上述裝置可以實(shí)現(xiàn)小型化，年處理能力為300噸/年的偏二甲肼催化氫解裝置可以整體安裝在一輛貨運(yùn)汽車(chē)的方艙(8300mm×2500mm×3200mm)內(nèi)，非常方便于偏二甲肼儲(chǔ)存現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理，從而可以避免因長(zhǎng)距離運(yùn)輸而可能引起的危險(xiǎn)。
下面將描述本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例，但本發(fā)明的內(nèi)容完全不局限于此。
實(shí)施例1稱取柱型擔(dān)體二氧化硅49.5克，配置含0.52克的氯化銠的水溶液，用配置好的含0.52克的氯化銠的水溶液浸漬49.5克二氧化硅，放置，100℃干燥2小時(shí)，然后，氫氣流下300℃還原，制得二氧化硅擔(dān)體擔(dān)載的銠含量0.5％的催化劑。
實(shí)施例2稱取片型擔(dān)體三氧化二鋁49.5克，配置在1.040克的氯化銠的水溶液，用配置好的含1.040克的氯化銠的水溶液浸漬49.5克的三氧化二鋁擔(dān)體，放置，120℃干燥2小時(shí)，并在300℃焙燒，然后，氫氣流下400℃還原，制得三氧化二鋁擔(dān)體擔(dān)載的銠含量1％的催化劑。
實(shí)施例3稱取球型擔(dān)體三氧化二鋁49.5克，配置在5.2克的硝酸銠的水溶液，用配置好的含5.2克的硝酸銠的水溶液浸漬49.5克的三氧化二鋁擔(dān)體，放置，120℃干燥2小時(shí)，并在500℃焙燒，然后，氫氣流下500℃還原，制得三氧化二鋁擔(dān)體擔(dān)載的銠含量5％的催化劑。
實(shí)施例4采用如附圖1所示的裝置進(jìn)行偏二甲肼的催化分解，反應(yīng)壓力為常壓，反應(yīng)溫度為200℃，催化劑為實(shí)施例1所制的催化劑，催化劑用量為100毫升，偏二甲肼的進(jìn)料量為500毫升/小時(shí)，氫氣流量為25升/分，反應(yīng)結(jié)果詳見(jiàn)表1。
實(shí)施例5反應(yīng)溫度為100℃，催化劑為實(shí)施例2所制的催化劑，催化劑用量為100毫升，偏二甲肼的進(jìn)料量為800毫升/小時(shí)，氫氣流量為19升/分，其余條件同實(shí)施例1。反應(yīng)結(jié)果詳見(jiàn)表1。
實(shí)施例6反應(yīng)溫度為300℃，催化劑為實(shí)施例3所制的催化劑，催化劑用量為100毫升，偏二甲肼的進(jìn)料量為1000毫升/小時(shí)，氫氣流量為5升/分，其余條件同實(shí)施例1。反應(yīng)結(jié)果詳見(jiàn)表1。表1實(shí)施例號(hào) 4 5 6LHSV 5 8 10H2/UDMH(mol/mol) 105 1反應(yīng)溫度(℃) 200 100 300偏二甲肼轉(zhuǎn)化率(mol％) 100 100 100氨收率(mol％) 7476 73二甲胺收率(mol％) 5861 5權(quán)利要求
1.一種偏二甲肼催化氫解制取氨和二甲胺的方法，氫氣與偏二甲肼在催化劑作用下生成氨和二甲胺，其特征在于催化劑由活性組分和擔(dān)體組成，活性組分為金屬銠，擔(dān)體為氧化鋁、氧化硅、活性碳或硅藻土，用金屬銠的可溶性鹽類的溶液浸漬擔(dān)體制備獲得催化劑，干燥后可以用于還原或焙燒后用于還原，且在使用前用氫氣還原；催化氫解反應(yīng)溫度100-300℃，反應(yīng)壓力常壓，H2(mol)/UDMH(mol)＝1-10(分子比)，偏二甲肼的液體空速5-10毫升/毫升催化劑·小時(shí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏二甲肼催化氫解制取氨和二甲胺的方法，其特征在于，金屬銠的可溶性鹽類為硝酸鹽或氯化物的溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏二甲肼催化氫解制取氨和二甲胺的方法，其特征在于，擔(dān)體為氧化鋁或氧化硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏二甲肼催化氫解制取氨和二甲胺的方法，其特征在于，擔(dān)體的外型為球型、柱型或片型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏二甲肼催化氫解制取氨和二甲胺的方法，其特征在于，催化劑中金屬銠的含量最好為0.5-5％(重量)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏二甲肼催化氫解制取氨和二甲胺的方法，其特征在于，催化劑焙燒還原溫度為100-500℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏二甲肼催化氫解制取氨和二甲胺的方法，其特征在于，催化劑使用氫氣還原溫度為300-500℃。
8.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的方法的裝置，包括一個(gè)用于儲(chǔ)存偏二甲肼儲(chǔ)罐；一個(gè)用于輸送儲(chǔ)罐里偏二甲肼的偏二甲肼泵；一個(gè)汽化混合器，使由偏二甲肼泵輸送至該汽化器內(nèi)的偏二甲肼汽化；一個(gè)制氫機(jī)，用于將氫氣輸送至汽化混合器內(nèi)，與汽化的偏二甲肼實(shí)現(xiàn)混合；至少一個(gè)反應(yīng)器，該反應(yīng)器中管內(nèi)裝有催化劑，管間為導(dǎo)熱介質(zhì)，汽態(tài)的偏二甲肼與氫氣混合汽體在該反應(yīng)器中與催化劑接觸，并發(fā)生氫解反應(yīng)生成氨和二甲胺等產(chǎn)物；一個(gè)冷卻器，將反應(yīng)器產(chǎn)生的氨和二甲胺等產(chǎn)物冷卻；一個(gè)用于分離氨和二甲胺的分離器，實(shí)現(xiàn)氨和二甲胺產(chǎn)物的分離。
全文摘要
本發(fā)明提供一種由活性組分金屬銠和選自氧化鋁、氧化硅、活性碳、硅藻土等擔(dān)體組成的催化劑，及以該催化劑為基礎(chǔ)的偏二甲肼(UDMH)氫解生產(chǎn)氨和二甲胺的方法。在該催化劑上，反應(yīng)溫度100－300℃，反應(yīng)壓力為常壓，H
文檔編號(hào)C01C1/00GK1392100SQ01118808
公開(kāi)日2003年1月22日 申請(qǐng)日期2001年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月14日
發(fā)明者林培滋, 丁云杰, 羅洪原 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所