عملية البيروكسيد

📅 آخر تحديث: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

تُعد عملية البيروكسيد طريقة للإنتاج الصناعي للهيدرازين .

في هذه العملية، يُستخدم بيروكسيد الهيدروجين كمؤكسد بدلاً من هيبوكلوريت الصوديوم ، الذي يُستخدم تقليديًا لإنتاج الهيدرازين. وتتمثل الميزة الرئيسية لعملية البيروكسيد لإنتاج الهيدرازين، مقارنةً بعملية أولين راشيج التقليدية ، في أنها لا تُنتج ملحًا كمُنتج ثانوي. ومن هذا المنطلق، تُعد عملية البيروكسيد مثالًا على الكيمياء الخضراء . ونظرًا لإنتاج ملايين الكيلوغرامات من الهيدرازين سنويًا، فإن هذه الطريقة ذات أهمية تجارية وبيئية بالغة. [ 1 ]

إنتاج

تكوين الكيتازين

في التطبيق المعتاد، يُستخدم بيروكسيد الهيدروجين مع الأسيتاميد . لا يتفاعل هذا المزيج مع الأمونيا مباشرةً، ولكنه يتفاعل بوجود ميثيل إيثيل كيتون لإنتاج الأوكسازيريدين .

المعادلات المتوازنة للخطوات الفردية هي كما يلي. تكوين الإيمين من خلال التكثيف:

Me(Et)C=O + NH 3 → Me(Et)C=NH + H 2 O

أكسدة الإيمين إلى الأوكسازيريدين:

Me( Et )C=NH + H2O2 → Me (Et ) CONH + H2O

تكثيف الأوكسازيريدين مع جزيء ثانٍ من الأمونيا لإعطاء الهيدرازون:

Me(Et)CONH + NH 3 → Me(Et)C=NNH 2 + H 2 O

ثم يتكثف الهيدرازون مع مكافئ ثانٍ من الكيتون ليعطي الكيتازين :

Me(Et)C=O + Me(Et)C=NNH 2 → Me(Et)C=NN=C(Et)Me + H 2 O

تتضمن ظروف العملية النموذجية درجة حرارة 50  درجة مئوية وضغطًا جويًا، مع مزيج تغذية من بيروكسيد الهيدروجين : الكيتون : الأمونيا بنسبة مولية تقريبية 1:2:4. [ 2 ] يُعد ميثيل إيثيل كيتون أفضل من الأسيتون لأن الكيتازين الناتج غير قابل للامتزاج في مزيج التفاعل ويمكن فصله بالترسيب. [ 2 ] كما وُصفت عملية مماثلة تعتمد على البنزوفينون . [ 3 ]

كيتازين إلى هيدرازين

تتضمن المرحلة النهائية تحلل الكيتازين المنقى:

Me(Et)C=NN=C(Et)Me + 2 H 2 O → 2 Me(Et)C=O + N 2 H 4

تُحفز عملية تحلل الأزين بواسطة الأحماض ، ولذا يلزم عزل الأزين عن مزيج التفاعل الأولي المحتوي على الأمونيا. كما أن هذه العملية ماصة للحرارة ، [ 4 ] وبالتالي تتطلب زيادة في درجة الحرارة (والضغط) لتحويل التوازن لصالح المنتجات المطلوبة: الكيتون (الذي يُعاد تدويره) وهيدرات الهيدرازين. [ 5 ] يُجرى التفاعل بتقطير بسيط للمزيج الأيزوتروبي: الظروف النموذجية هي ضغط 8  بار ودرجة حرارة 130  درجة مئوية في أعلى العمود و179  درجة مئوية في أسفله. يُفصل هيدرات الهيدرازين (محلول مائي بنسبة 30-45%) من قاعدة العمود، بينما يُقطر ميثيل إيثيل كيتون من أعلى العمود ويُعاد تدويره. [ 5 ]

تاريخ

طُوِّرت عملية البيروكسيد، المعروفة أيضًا باسم عملية بيشيني-يوجين-كولمان ، في أوائل سبعينيات القرن العشرين من قِبَل شركة برودوي شيميك يوجين كولمان . [ 6 ] [ 5 ] في الأصل، كانت العملية تستخدم الأسيتون بدلًا من ميثيل إيثيل كيتون. [ 6 ] يتميز ميثيل إيثيل كيتون بميزة أن الكيتازين الناتج غير قابل للامتزاج في خليط التفاعل، ويمكن فصله بالترسيب. [ 2 ] [ 7 ] يقع أكبر مصنع لإنتاج هيدرات الهيدرازين في العالم في مدينة لانيميزان بفرنسا، حيث ينتج 17000  طن من منتجات الهيدرازين سنويًا. [ 8 ]

عملية باير كيتازين

قبل اختراع عملية البيروكسيد، كانت عملية باير كيتازين قد تم تسويقها تجارياً. في عملية باير، تتم أكسدة الأمونيا بواسطة هيبوكلوريت الصوديوم في وجود الأسيتون. وتنتج هذه العملية الكيتازين بالإضافة إلى كلوريد الصوديوم: [ 1 ]

2 Me 2 CO + 2 NH 3 + NaOCl → Me 2 C=NN=CMe 2 + 3 H 2 O + NaCl
Me 2 C=NN=CMe 2 + 2 H 2 O → N 2 H 4 + 2 Me 2 CO

مراجع

  1. 1 2 جان بيير شيرمان، بول بوردودوك "الهيدرازين" في موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية، Wiley-VCH، Weinheim، 2002. doi : 10.1002/14356007.a13_177 .
  2. 1 2 3 ماكسويل، غاري ر. (2004)، منتجات النيتروجين الاصطناعية: دليل عملي للمنتجات والعمليات ، سبرينغر، ص 342-344 ، ISBN  0-306-48225-8.
  3. ^ هاياشي، هيرومو. كاينوه، أكيهيكو؛ كاتاياما، ماسايوشي؛ كاواساكي، كينغو؛ أوكازاكي، تاتسويا (1976)، “إنتاج الهيدرازين من الأمونيا عبر أزين”، المهندس الصناعي. الكيمياء. همز. الدقة. ديف. , 15 (4): 299–303 ، دوى : 10.1021/i360060a016.
  4. ↑ جيلبرت، إي سي (1929)، "دراسات حول الهيدرازين. تحلل ثنائي ميثيل كيتازين والتوازن بين الهيدرازين والأسيتون"، مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية ، 51 (11): 3394-3409 ، رمز Bibcode : 1929JAChS..51.3394G ، doi : 10.1021/ja01386a032.
  5. 1 2 3 US 4724133 ، شيرمان، جان بيير؛ كومبرو، جان وديلافارين ، سيرج واي، "تحضير محلول مائي مركز من هيدرات الهيدرازين"، نُشر في 1988-02-09، مُخصص لشركة أتوشيم  .
  6. 1 2 الولايات المتحدة 3972878 ، شيرمان، جان بيير؛ كومبرو، جان وديلافارين ، سيرج إيفون، "طريقة تحضير الأزينات والهيدرازونات"، نُشرت بتاريخ 03-08-1976، مُخصصة لشركة Produits Chimiques Ugine Kuhlmann . الولايات المتحدة 3978049 ، شيرمان، جان بيير؛ تيلير، بيير وماتيس ، هنري وآخرون، "عملية تحضير مركبات الهيدرازين"، الصادرة بتاريخ 31-08-1976، المخصصة لشركة Produits Chimiques Ugine Kuhlmann .  
  7. ↑ كوتون، ف. ألبرت ؛ ويلكنسون، جيفري (1988)، الكيمياء اللاعضوية المتقدمة ( الطبعة الخامسة)، نيويورك: وايلي-إنترساينس، الصفحات 317-318 ، رقم ISBN   0-471-84997-9.
  8. ↑ الموقع الصناعي لمدينة لانيميزان (ملف PDF) ، أركيما، مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 4 سبتمبر 2011 ، تم الاطلاع عليه بتاريخ 2 يوليو 2010.