水合肼制備硫酸肼的研究

王桂學(xué)，單美青，高立剛，宋 奇

(山東天一化學(xué)股份有限公司，山東 濰坊 262737)

硫酸肼(N2H4·H2SO4)又名硫酸聯(lián)氨,無(wú)色或白色棱形結(jié)晶或粉末。易溶于熱水，微溶于冷水，不溶于醇。有強(qiáng)烈的還原作用[1-2]。遇氧化劑易引起爆炸。有毒，有致癌可能性。主要用作制造藥品和工業(yè)級(jí)偶氮二異丁腈等的原料。還可以作還原劑，主要作用在金屬表面處理、分析用試劑，也用于稀有金屬的提純。農(nóng)業(yè)上主要用作殺蟲劑、滅菌劑等[3]。

硫酸肼主要以濃硫酸和水合肼為原料制備，國(guó)內(nèi)已有成熟工藝并實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。針對(duì)硫酸肼的合成，我們開展了此方面的相關(guān)研究，探究了水合肼濃度、反應(yīng)溫度、沉淀劑種類、保溫時(shí)間等因素對(duì)合成硫酸肼的影響，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的摸索研究，成功合成了具有較好溶解性的硫酸肼。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

水合肼(80%)，市售；濃硫酸(98%)，市售；蒸餾水(自制)；甲醇(市售)。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

500 mL四口燒瓶、帶轉(zhuǎn)速的電動(dòng)攪拌器、四氟塞子、溫度計(jì)(-10～100℃)、燒杯、電子天平、玻璃塞、回流冷凝管、滴液漏斗。

1.3 合成工藝

(1)將一定量的水合肼(80%)稀釋，然后加入四口燒瓶中，在低溫浴槽內(nèi)緩慢降溫。

(2)將98%的濃硫酸加入滴液漏斗內(nèi)，并緩慢滴加至四口燒瓶?jī)?nèi)，保持燒瓶?jī)?nèi)溫度在0～10℃左右，并用pH試紙測(cè)量其酸堿度，在pH值為5～7時(shí)可停止滴加。

(3)將溶液緩慢降溫，緩慢攪拌然后保溫2 h，可沉降出白色固體。

(4)將混合溶液內(nèi)加入適量甲醇，沉淀，過濾即可得硫酸肼固體。

2 結(jié)果與討論

2.1 水合肼濃度對(duì)產(chǎn)品影響

表1 水合肼濃度對(duì)硫酸肼純度的影響

水合肼濃度對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響較大，濃度越高，局部放熱過快，溫度不易控制，導(dǎo)致副產(chǎn)較多，硫酸肼的純度會(huì)降低，實(shí)驗(yàn)通過改變水合肼的濃度來提高產(chǎn)物純度，其結(jié)果見表1。

2.2 反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)品純度的影響

合成硫酸肼反應(yīng)中關(guān)鍵控制因素是溫度，溫度低生成的硫酸肼純度高，溫度較高時(shí)則易生成其他雜質(zhì)。實(shí)驗(yàn)通過檢測(cè)硫酸肼的純度考察了溫度對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響，結(jié)果見表2。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，反應(yīng)溫度控制在10℃左右效果最好。

表2 溫度對(duì)產(chǎn)品純度的影響

2.3 沉淀劑對(duì)產(chǎn)品收率和晶型的影響

分別采用無(wú)溶劑、甲醇、乙醇作沉淀劑進(jìn)行沉降，檢測(cè)硫酸肼的收率和晶型，結(jié)果見表3。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)用甲醇做沉淀劑時(shí)，實(shí)驗(yàn)效果最好。

表3 沉淀劑對(duì)產(chǎn)品收率的影響

2.4 保溫時(shí)間的影響

保溫時(shí)間對(duì)硫酸肼的純度有著較大的影響，實(shí)驗(yàn)通過檢測(cè)產(chǎn)品的純度考察了保溫時(shí)間對(duì)產(chǎn)品的影響，結(jié)果見圖1。結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)保溫2 h效果最佳。

圖1 保溫時(shí)間對(duì)產(chǎn)品的影響

3 結(jié)論

(1)本實(shí)驗(yàn)成功合成出較好溶解性的硫酸肼。

(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，反應(yīng)最佳溫度為10℃，水合肼濃度為40%，產(chǎn)品純度最佳。

(3)結(jié)晶過程采用甲醇沉淀，2h保溫，產(chǎn)品純度和收率最好。