酮連氮法ADC發泡劑生產工藝的研究

施光明，澹臺姝嫻，李反修，靳玉川，袁愛軍

（中平能化集團開封東大化工公司，河南 開封 475003）

1 水合肼生產方法簡述

在ADC發泡劑生產工藝中，中間產品水合肼的生產方法差別較大，ADC工序差別較小。水合肼工業生產方法主要有拉西法、尿素法、酮連氮法和過氧化氫法4種[1][2]。目前，國內主要采用尿素法工藝，所占比例達90%以上，酮連氮法所占比例接近10%，而拉西法已基本淘汰。

尿素法實質上是拉西法的改進，用尿素代替氨作氮源，設備大大簡化，投資節省。為抑制副反應，必須維持很低的肼濃度 （質量分數一般為2%～3%）。副產物鹽堿量為肼的12倍，純堿用冷凍結晶法回收。

酮連氮法是德國拜耳公司上世紀60年代開始研究，70年代工業化。對拉西法的改進在于向反應系統中引入丙酮，使反應生成的肼立即與丙酮反應生成丙酮連氮。丙酮連氮經水解再生成肼和丙酮；丙酮可循環使用，這就使初生成的肼較少被破壞，收率大幅度提高。該法是上世紀70年代發展起來的新技術，由于其具有一系列的優點，因而發展很快。

2 酮連氮法制水合肼

2.1 生產原理

（1）合成酮連氮

以氨為原料，用添加丙酮的次氯酸鈉氯化生成酮連氮、腙和異腙，在丙酮過量的情況下，腙和異腙轉化成酮連氮。

（2）酮連氮水解生成肼

2.2 工藝過程

酮連氮法的工藝步驟為：（1）在脂肪族酮類的存在下，用NaClO氧化氨得到腙、連氮或異腙。產物的組成取決于體系的pH值、酮的比例和反應條件，在過量酮存在下，腙和異腙轉化為酮連氮；（2）待氧化劑完全消耗后，中間體被濃縮，然后，水解為肼和肼鹽，氨水與NaClO溶液在4 MPa的壓力和140℃的溫度下合成水合肼溶液，經氣提脫除多余的氨，再進行蒸發脫鹽精餾得成品水合肼[3]。

酮連氮法制水肼工藝流程示意圖見圖1。

燒堿和氯氣在次氯酸鈉反應器中生成次氯酸鈉，次氯酸鈉、氨水和丙酮連續進入酮連氮反應器，在一定溫度、壓力下，反應生成酮連氮、腙、異腙和氯化鈉，反應液進入脫氨塔脫氨后，進入酮連氮分離塔，蒸出的酮連氮-水共沸物進入水解塔水解，塔頂蒸出的丙酮回丙酮貯罐，塔釜排出含肼釜液送入水合肼濃縮塔，濃縮成80%或97.5%的水合肼，送到水合肼產品貯罐。

2.3 生產設備及控制

主要設備材質采用特殊合金鋼、合金鋼，運行安全、可靠。整個裝置采用DCS控制，自動化程度高。

2.4 原材料消耗

酮連氮法與尿素法生產水合肼工藝的原料及能源消耗情況見表1。

表1 原料及能源消耗情況

2.5 “三廢”排放

（1）廢氣處理。生產過程中未被冷凝下來的丙酮及其他不凝性氣體以及不正常情況下泄漏的氨氣去火炬焚燒，廢水處理裝置散發的少量含氨、丙酮、有機揮發物廢氣送火炬焚燒。

（2）廢液處理。酮連氮反應排出的廢液可作為類柴油燃料加以利用。

（3）廢水處理。裝置產生的廢水先用NaClO溶液分解其中的N2H4和其他有機物，然后添加燒堿，將pH值調節到7左右，送污水處理站進一步處理。

（4）丙酮和氨的回收利用。酮連氮水解產生的丙酮，通過蒸餾蒸出，循環使用；酮連氮溶液中溶解的氨，通過脫氨塔蒸出，再制成氨合成酮連氮用。

2.6 產品技術指標

酮連氮法生產水合肼產品技術指標為，水合肼≥97.5%；NH30.2%～0.3%；Cl＜25×10-6；Na＜2×10-6；Fe＜0.5×10-6；Cr，Ni＜0.5×10-6；Ca，Pb，Sn，Zn，Cu 微量。

3 酮連氮法與尿素法對比

酮連氮法較尿素法有明顯優點，由于酮連氮生產避免了肼分解，合成收率接近理論值，能耗約為拉西法的1/3。在能源緊張、價格上漲的情況下，酮連氮法的節能優點尤為重要。酮連氮法的缺點是要處理有機副產品，并消耗丙酮[4]。

尿素法和酮氮法工藝三廢排放概況見表2。

表2 尿素法和酮氮法工藝的“三廢”排放概況

（1）就排放污染工藝，酮氮法在水合肼階段的低濃度鹽和高濃度有毒含肼廢水的排放量為每噸ADC達到二十噸左右，且耗蒸汽量大，而此階段尿素法幾乎無排放，因此，明顯優于酮連氮法。

在縮合階段，尿素法采用酸性縮合，造成高濃度的氨氮廢水也接近15 t，而酮氮法由于采用高濃度肼無酸縮合，副產氨回收，排放量優于尿素法。

在氯化階段，尿素法和酮氮法排放量是一樣的。

（2）在污染造成的危害和處理難度方面，尿素法所產生的都是無機小分子化合物，毒性低，但回收價值也低；酮氮法的排放物中除了氯化鈉回收價值低外，含腙、氮啶類有毒有機化合物，排放危害大且因與鹽類混在一起，處理難度大。現在已有專利技術實現對低鹽和高有機含肼廢水中鹽及有機物的回收，達到無排放。

［1］胡宗貴，王洪濤，張成芳.常壓下丙酮連氮水解研究.天然氣化工，2009，34（3）：16－18.

［2］崔小明.水合肼的生產、應用及市場前景.中國氯堿，2007（11），13－16.

［3］張 杰，李 丹.水合肼的生產技術及其應用進展.化工中間體，2006，（3）：8－12.

［4］秦偉成.水合肼合成技術與市場分析.化工科技市場，2007，30（3）：1－5.