هیدرازین چیست؟ روش تولید، ۲۳ کاربرد هیدرازین

هیدرازین مایعی شفاف و بی رنگ با بویی شبیه آمونیاک است. انواع مختلفی از ترکیبات هیدرازین وجود دارد؛ از جمله هیدرازین، ۱،۱-دی متیل هیدرازین، و ۱،۲-دی متیل هیدرازین. مقادیر کمی هیدرازین به طور طبیعی در گیاهان وجود دارد. اکثر ترکیبات هیدرازین برای استفاده به عنوان پیشران موشک و سوخت، تصفیه آب بویلر، به عنوان واکنش دهنده‌های شیمیایی، داروسازی و تحقیقات سرطان تولید می‌شوند.

انواع هیدرازین بسیار واکنش پذیر هستند و به راحتی آتش می‌گیرند. در یک محلول آبی، با بیش از ۳۷ درصد هیدرازین، رنگ به صورت آبی کم رنگ ظاهر می‌شود. Hydrazine یک ماده قلیایی و عامل کاهنده بسیار واکنش پذیر است که در بسیاری از کاربردهای صنعتی و پزشکی استفاده می‌شود.

خواص فیزیکی و شیمیایی هیدرازین

هیدرازین یک ترکیب آلی نیتروژنی است که از دو گروه آمینو (NH2) تشکیل شده است. این ماده به عنوان یک باز ضعیف عمل می‌کند و در آب محلول است. هیدرازین یک ماده شیمیایی پر انرژی است که به دلیل قابلیت آزادسازی سریع انرژی، در بسیاری از کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

• ظاهر و بو: هیدرازین یک مایع بی رنگ با بوی آمونیاک مانند است.
• قابلیت اشتعال: هیدرازین بسیار قابل اشتعال است و با اکسیژن ترکیب شده و گازهای سمی تولید می‌کند.
• سمیت: هیدرازین یک ماده سمی است و تماس با پوست، چشم یا استنشاق آن می‌تواند باعث آسیب جدی شود.
• واکنش پذیری: هیدرازین با بسیاری از مواد شیمیایی واکنش می‌دهد و ترکیبات خطرناک تولید می‌کند.
• شرایط ناسازگار برای نگهداری: نور، منابع اشتعال زا، رطوبت، دمای بالای ۱۵۰ درجه سانتیگراد.

ناسازگاری هیدرازین با مواد دیگر

۱- هیدرازین با مواد کاهنده، بسیار واکنش پذیر است. با عوامل اکسید کننده (از جمله هوا)، اسیدها و برخی از اکسیدهای فلزی و فلزات ناسازگار است.

۲- در تماس با اکسید دی نیتروژن و تتروکسید، پراکسید هیدروژن، تتریل و اسید نیتریک مشتعل می‌شود.

۳- در تماس با دی سیانوفورازان، n- هالومیدها، پتاسیم، ترکیبات نقره، هیدروکسید سدیم، ترکیبات تیتانیوم و تری اکسیژن دی فلوراید منفجر می‌شود.

۴- ترکیبات انفجاری ممکن است از تماس با هوا، کلرومتیل نیتروبنزن، پرکلرات لیتیوم، نمک‌های فلزی، متانول و نیترومتان، سدیم و پرکلرات سدیم ایجاد شوند.

۵- همچنین با اکسید باریم یا اکسید کلسیم، بنزن سلنینیک اسید یا انیدرید، کلسیم، دی اکسید کربن + فولاد زنگ نزن، ۱-کلرو-۲،۴-دینیتروبنزن، فلزات سنگین، (دی فلورآمینو) دی فلورواستونیتریل، روتنیوم (III) اکسید، تیوکربونیل آزید تیوسیانات، ناسازگار است.

۶- محصولات تجزیه خطرناک: اکسیدهای نیتروژن، آمونیاک و یا مشتقات آن.

۷- پلیمریزاسیون خطرناک: گزارش نشده است.

مزایای استفاده از هیدرازین

– انرژی بالا: هیدرازین در هنگام سوختن انرژی بالایی آزاد می‌کند، که آن را به یک سوخت مناسب برای موشک‌ها و سایر کاربردهایی که به انرژی بالا نیاز دارند تبدیل می‌کند.
– چگالی بالا: هیدرازین چگالی بالایی دارد، به این معنی که مقدار زیادی انرژی را در حجم کمی ذخیره می‌کند.
– قابلیت اشتعال بالا: هیدرازین به راحتیاشتعال‌پذیر است، که آن را به یک سوخت مناسب برای کاربردهایی که به احتراق سریع نیاز دارند تبدیل می‌کند.
– قابلیت تنظیم: هیدرازین را می‌توان به گونه‌ای تنظیم کرد که در دماهای مختلف بسوزد، که آن را به یک سوخت مناسب برای کاربردهای مختلف تبدیل می‌کند.

معایب استفاده از هیدرازین:

– سمیت: هیدرازین یک ماده سمی است که می‌تواند در صورت تماس با پوست، چشم یا استنشاق مضر باشد.
– خورندگی: هیدرازین یک ماده خورنده است که می‌تواند به فلزات و سایر مواد آسیب برساند.
– قابلیت انفجار: هیدرازین در صورت مخلوط شدن با مواد شیمیایی خاص یا گرم شدن بیش از حد می‌تواند منفجر شود.
– خطرات زیست محیطی: هیدرازین می‌تواند در صورت نشت به محیط زیست آسیب برساند.

روش‌های تولید هیدرازین

هیدرازین از طریق فرآیندهای شیمیایی مختلف تولید می‌شود. یکی از روش‌های اصلی تولید هیدرازین، واکنش آمونیاک با هیپوکلریت سدیم است. همچنین، روش‌های دیگری مانند اکسیداسیون هیدرازین هیدرات نیز برای تولید این ماده استفاده می‌شود.

۱- روش متداول:

اصلی‌ترین روش سنتز و تولید هیدرازین، یک فرآیند دو مرحله‌ای است:

• واکنش هیپوکلریت سدیم و آمونیاک برای تولید کلرامین (NH2Cl) و هیدروکسید سدیم.
• واکنش کلرامین، آمونیاک و هیدروکسید سدیم برای تولید هیدرازین، سدیم، کلرید و آب.

لازم به ذکر است که نیاز به انجام واکنش‌ها در حضور مواد کلوئیدی مانند ژلاتین، چسب یا نشاسته برای جلوگیری از واکنش‌های جانبی ناخواسته است، که باعث کاهش بازده هیدرازین می‌شود.

در یک روش قدیمی‌تر، از واکنش هیپوکلریت سدیم یا هیپوکلریت کلسیم با اوره برای تولید هیدرازین استفاده می‌کرد.

۲- فرآیند Olin Raschig

در این فرآیند، تولید هیپوکلریت سدیم به دقت کنترل می‌شود. برای جلوگیری از تجزیه و تشکیل کلرات، دمای پایین اعمال می‌گردد و مقدار اضافی هیدروکسید سدیم در سطح پایین نگه داشته می‌شود. محلول هیپوکلریت سدیم با مقدار سه برابر آمونیاک در دمای ۵ درجه سانتیگراد مخلوط می‌شود، تا کلرامین تشکیل شود. سپس به سرعت به ۳۰ برابر غلظت مولی آمونیاک بدون آب، تحت فشار (۲۰-۳۰ مگاپاسکال) اضافه شده و تا دمای ۱۳۰ درجه سانتیگراد گرم می‌شود.

مایع حاصل در واکنش، حاوی ۱-۲٪ هیدرازین هیدرات است که بعداً فرآوری می‌شود. هیدرازین بی آب با حذف آب، با تقطیر آزئوتروپیک با ترکیب آنیلین در یک ستون، در فشار اتمسفر، به دست می‌آید. فاز آبی حذف می‌شود و فاز آنیلین به بالای ستون برگشت می‌یابد. هیدرازین بدون آب، به صورت مخلوط با آنیلین بازیافت می‌شود که با تقطیر از آن جداسازی می‌شود.

۳- فرآیند بایر

فرآیند بایر نوعی از فرآیند Raschig است و بر اساس واکنش کلرامین با آمونیاک در حضور استون در pH، ۱۲-۱۴ انجام می‌شود. هیپوکلریت سدیم، استون و یک محلول آبی ۲۰ درصد آمونیاک (به ترتیب نسبت مولی ۱:۲:۲۰) به طور همزمان و پیوسته به یک رآکتور در حدود ۳۵ درجه سانتیگراد، و فشار ۲۰۰ کیلو پاسکال وارد می‌شوند.

محلول آبی دی متیل کتازین، آزاد شده از آمونیاک و حاوی استون واکنش نداده، کلرید سدیم و ناخالصی‌های آلی، به یک ستون تقطیر وارد می‌شود؛ که در آن دی متیل کتازین به عنوان یک آزئوتروپ آبی (حاوی ۵۵٪ دی متیل کتازین، در دمای ۹۰۱.۳ درجه سانتی گراد در دمای ۹۰۱.۳ درجه سانتی گراد) در فشار اتمسفر است.

محصول جانبی این فرآیند، محلولی از کلرید سدیم است که حاوی هیدرازین و ترکیبات آلی است. دی متیل کتازین سپس در یک ستون تقطیر، تحت فشار (۰.۸-۱.۲ مگاپاسکال) هیدرولیز می‌شود و استون را به راکتور بازیافت می‌کند، سپس محلول آبی ۱۰% هیدرازین به دست می آید. این هیدرازین قابل افزایش غلظت تا ۶۴% است.

۴- فرآیند پراکسید

در این روش تولید هیدرازین، پراکسید هیدروژن، عامل اکسید کننده است. واکنش در حضور متیل اتیل کتون (MEK) در فشار اتمسفر و دمای ۵۰ درجه سانتی گراد انجام می‌شود. نسبت آب اکسیژنه به متیل اتیل کتون به آمونیاک استفاده شده ۱:۲:۴ است.

پراکسید هیدروژن توسط استامید و دی سدیم هیدروژن فسفات یا توسط یک ترکیب آرسنیک، فعال سازی می‌شود. واکنش کلی منجر به تشکیل متیل اتیل کتازین با بازده بالا می‌شود. این مکانیسم نیازمند فعال شدن آمونیاک و پراکسید هیدروژن است، زیرا این دو واکنش دهنده، بر خلاف آمونیاک و هیپوکلریت در فرآیند بایر، با هم واکنش نشان نمی‌دهند.

مسیر واکنش شامل تشکیل یک واسطه اُگزازیریدین است که قادر است آمونیاک را به یک مشتق هیدرازین اکسید کند. از آنجایی که متیل اتیل کتازین در مخلوط واکنش نامحلول است، به راحتی با تخلیه جدا می‌شود. سپس با تقطیر، می توان آن را خالص کرد.
کتازین خالص شده تحت فشار (۰.۸-۱۰ مگاپاسکال) هیدرولیز می‌شود تا هیدرازین آبی غلیظ و متیل اتیل کتون به دست آید که قابل بازیافت است.

کاربردهای هیدرازین

هیدرازین با فرمول شیمیایی N2H4، یک ترکیب شیمیایی آلی نیتروژنی است که به دلیل خواص منحصر به فرد خود، کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف پیدا کرده است. در ادامه به بررسی برخی از مهم‌ترین کاربردهای هیدرازین می‌پردازیم:

1. سنتز و تولید مواد شیمیایی کشاورزی (آفت کش ها)
2. واسطه های دارویی
3. تصفیه آب دیگ بخار برای محافظت در برابر خوردگی
4. تولید مواد شیمیایی عکاسی
5. تولید رنگ‌های نساجی
6. به عنوان سوخت برای موشک ها و فضاپیماها
7. به عنوان یک عامل کاهنده در روش آبکاری نیکل
8. سولفات هیدرازین در تصفیه فلزات کمیاب و به عنوان یک از بین برنده قارچ ها و کپک‌ها
9. تولید و پالایش نفت
10. لحیم کاری
11. تولید نیمه هادی‌ها
12. تصفیه آب و فاضلاب
13. آبکاری الکترولیتی فلزات روی شیشه و پلاستیک
14. عامل کاهنده برای بسیاری از فلزات واسطه و برخی نافلزات (آرسنیک، سلنیوم، تلوریم)، و همچنین اورانیوم و پلوتونیوم.
15. باز فرآوری سوخت هسته‌ای
16. کاتالیزور پلیمریزاسیون
17. کاربرد در سلول‌های سوختی
18. معرف در سنتز شیمی آلی
19. تولید سموم کشاورزی
20. سنتز پلیمرها و افزودنی‌های پلیمری
21. هیدروژناسیون گروه‌های آلی
22. به عنوان یک عامل کف کننده در تهیه فوم‌های پلیمری
23. بازدارنده‌های خوردگی و عوامل ضد رسوب

موارد ایمنی مرتبط با هیدرازین چینی

در این قسمت به مهم ترین خطرات هیدرازین اشاره می‌کنیم. این اطلاعات بر اساس برگه ایمنی شیمیایی (MSDS) Hydrazine جمع آوری شده است:

• تماس هیدرازین با چشم‌ها، آسیب‌های غیر قابل جبران دارد. ممکن است باعث سوزش شدید چشم و سوختگی و حتی کوری شود.
• اگر از طریق پوست جذب شود ممکن است حساسیت‌زا و در برخی موارد، کشنده باشد.
• در صورت بلعیدن، باعث تحریک دستگاه گوارش با حالت تهوع، استفراغ و اسهال می‌شود. ممکن است باعث آسیب به کبد و کلیه ها شود. همچنین باعث سوختگی دستگاه گوارش همراه با درد، تورم گلو، تشنج و احتمالاً کما می‌شود.
•  در صورت استنشاق، باعث تحریک شدید دستگاه تنفسی فوقانی، همراه با سرفه، سوختگی، مشکلات تنفسی و احتمالاً کما می‌شود.

شرایط نگهداری و حمل و نقل بشکه های هیدرازین

• برای کار کردن با هیدرازین، باید لباس کار مخصوص، عینک محافظ، دستکش و ماسک بپوشید.
• پس از پایان کار، دست‌های خود را کاملاً بشویید.
• برای حذف آلودگی لباس ها را قبل از استفاده مجدد بشویید.
• روی ظروف و بشکه ها برچسب بزنید.
• بشکه ها را به دور از منابع تولید جرقه و آتش نگهداری کنید.
• از خوردن و آشامیدن و سیگار کشیدن در انبارهای این ماده خودداری کنید.
• انبارها باید دارای تهویه کامل باشند.
• نور خورشید نباید مستقیماً به مخازن هیدرازین بتابد.
• در مکانی خنک، خشک و دارای تهویه مناسب و دور از مواد ناسازگار نگهداری شود.
• به دور از اسیدها و مواد اکسید کننده نگهداری کنید.

بسته بندی هیدرازین

ترکیب شیمیایی هیدرازین به طور معمول در بشکه‌های ۲۰۰ کیلوگرمی به فروش می‌رسد. این بشکه‌ها طبق مقررات حمل مواد شیمیایی خطرناک، بارگیری و حمل و نقل می‌شوند.

1. بشکه‌های فلزی: هیدرازین به طور معمول در بشکه‌های فلزی ۲۰۰ لیتری با ضخامت مناسب بسته بندی می‌شود. این بشکه‌ها از جنس فولاد ضد زنگ یا آلومینیوم هستند و در برابر خوردگی ناشی از هیدرازین مقاوم هستند.
2. کیسه‌های پلاستیکی: در برخی موارد، هیدرازین در کیسه‌های پلاستیکی چند لایه با ضخامت بالا بسته بندی می‌شود. این کیسه‌ها باید از جنس پلی اتیلن یا پلی پروپیلن باشند و در برابر نفوذ هیدرازین مقاوم باشند.
3. ظروف شیشه‌ای: برای مقادیر کم هیدرازین، از ظروف شیشه‌ای با درب‌های مهر و موم شده استفاده می‌شود. این ظروف باید از جنس شیشه بوروسیلیکات باشند و در برابر فشار و ضربه مقاوم باشند.

خرید و فروش هیدرازین

امروزه تولیدکنندگان برتر هیدرازین، این محصول خود را در بازارهای جهانی ارائه می دهند. با توجه به تنوع کاربردهای این ماده، تقاضا برای خرید آن قابل توجه است. خرید و فروش هیدرازین هیدرات چینی در بشکه‌های ۲۰۰ کیلوگرمی انجام می‌شود. برای خرید هیدرازین می‌توانید از طریق وبسایت شیمیکو، بهترین تأمین کننده‌ها را پیدا کنید و با آن‌ها مستقیماً تماس بگیرید. به این ترتیب، استعلام قیمت هیدرازین هیدرات برایتان آسان‌تر و سریع‌تر خواهد بود.

خرید و فروش هیدرازین در شیمیکو

شیمیکو به عنوان یک شرکت معتبر در زمینه مواد شیمیایی، هیدرازین را در گریدهای مختلف و با خلوص بالا به مشتریان خود عرضه می‌کند. همچنین می توانید آگهی های خرید و فروش هیدرازین را در سایت ما بارگذاری نمایید. در صورت داشتن هر گونه سوال یا ابهام، با متخصصان شیمیکو مشورت کنید.

منابع:

اhttps://fscimage.fishersci.com/msds/11040.htm

https://en.wikipedia.org/wiki/Hydrazine

https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Hydrazine