一种草甘膦合成装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种草甘膦合成装置，反应釜一底部通过管道与反应釜三顶部联接；反应釜二底部通过管道与反应釜三顶部联接；反应釜三底部通过管道与反应釜四顶部联接；反应釜四下部经管道连接至草甘膦原药。以氯乙酸为原料、以三乙胺为催化剂、甲醇为溶剂，合成以氯乙酸三乙胺盐及其重排异构体为有效成分的混合溶液A；以甲醛、甲醇（乙醇）、氨为原料合成以甲醇胺为有效成分的混合溶液B；溶液A与溶液B反应后得到的有效成分中间体直接投加亚磷酸二甲酯进行酯化反应，得到草甘膦，草甘膦合成过程中副产物的产生量减少，草甘膦收率得到提升0.6%。

【技术实现步骤摘要】
一种草甘膦合成装置
本专利技术属于草甘膦生产
，具体为一种烷基酯法合成草甘膦的装置，属于工艺设备领域。
技术介绍
草甘膦是一种内吸传导型的高效、低毒、广谱、灭生性除草剂，主流生产方法有2种，一是以亚氨基二乙酸(IDA)为原料的生产方法，二是以甘氨酸、亚磷酸烷基酯为原料的生产方法。以孟山都为主的外国公司基本上都采用亚氨基二乙酸法生产。我国的草甘膦生产起步于上世纪80年代。1987年，沈阳化工研究院推出以甘氨酸、亚磷酸二甲酯为主要原料的甘氨酸-烷基酯法合成草甘膦工艺，该法工艺稳定、收率尚可，可制得固体草甘膦，所以很快实现了工业化，并且发展迅速。但是，该方法并非十全十美，众所周知，甘氨酸和草甘膦生产过程废水产生量大、处理难度大、处理成本高，可以说，我国在为世界供给草甘膦产品的过程中付出了巨大的资源和环保代价。我国是草甘膦主要生产国，产销量占全球60%以上。而甘氨酸-烷基酯法又占据着国内草甘膦行业内主导地位，约占全国草甘膦产能的75%、实际产量的80%。因此，不断完善烷基酯法草甘膦生产工艺对于我国而言有着极强的现实意义。本专利技术也正是在节能降耗减排、生态绿色发展这一背景下进行试验开发的成果。烷基酯法以及甘氨酸-亚磷酸二甲酯工艺介绍：目前烷基酯法草甘膦合成工艺主要为甘氨酸-亚磷酸二甲酯法，具体流程为：以三乙胺作催化剂，多聚甲醛在溶剂甲醇中解聚生成半缩醛，再与甘氨酸进行缩合反应，再与亚磷酸二甲酯进行酯化，而后经水解、脱溶剂、脱酸、结晶、分离、烘干得到固体草甘膦。该路线使用甘氨酸作为原料，存在以下不足：1、原材料甘氨酸的生产（合成、分离、精制）过程中会产生大量废水，特别是副产大量氯化铵及其母液，数量约0.55吨/吨，具有有机物含量高、氨氮含量高、难生物降解、治理难度大的特性。2、甘氨酸生产过程中所用的催化剂甲醛不能回收使用。甘氨酸合成过程中投加甲醛（或乌洛托品）作为催化剂，反应完成后甲醛残留在废液和甘氨酸体系中，甘氨酸中的甲醛需要通过精制予以脱除，废水量大；废液中的甲醛需要投入大量成本进行处理。另外，该合成路线中，从甘氨酸合成再到草甘膦合成，整个工艺路线长，设备投资大，操作步骤多，物料损失大、副反应多，原料利用率低，能源消耗高，运行成本高。
技术实现思路
本专利技术提供了一种以氯乙酸为起始原料的烷基酯法（简称氯乙酸-亚磷酸二甲酯法）草甘膦的合成装置。本专利技术通过具体的工艺方案减少反应过程中的副反应，提高原料利用率，提高产品草甘膦的收率。具体技术方案如下：一种草甘膦合成装置，反应釜一底部通过管道与反应釜三顶部联接；反应釜二底部通过管道与反应釜三顶部联接；反应釜三底部通过管道与反应釜四顶部联接；反应釜四下部经管道连接至草甘膦原药。所述的反应釜一顶部连接有无水氯乙酸、甲醇、三乙胺的计量管线。所述的反应釜二顶部连接有甲醇、多聚甲醛或无水甲醛的甲醇溶液计量管线、以及氨气管道。所述的反应釜三顶部连接有三乙胺、亚磷酸二甲酯、多聚甲醛或无水甲醛的甲醇溶液的计量管线；反应釜四顶部与真空装置联接。反应釜三的职能也可以由反应釜一担当，即：既可以将反应釜一中的混合溶液、反应釜二中的混合溶液泵入反应釜三反应得到总和的混合溶液，也可以将反应釜二中的混合溶液泵入反应釜一中的混合溶液反应得到总和的混合溶液。反应釜四的职能也可由反应釜三担当。更进一步地，当反应釜三的职能由反应釜一担当时，反应釜四的职能也由反应釜一担当。本专利技术在上述技术放啊的基础上还提供一种技术方案，即一种草甘膦合成装置，反应釜一底部通过管道与反应釜三顶部联接；反应釜二底部通过管道与反应釜三顶部联接；反应釜三底部通过管道与反应釜四顶部联接；所述的反应釜四底部经管线与固液分离装置连接，固液分离装置底部与水解釜连接，水解釜底部与结晶釜连接，结晶釜经洗料装置连接至草甘膦原药。所述的反应釜四底部经管线与三乙胺盐酸储罐连接。反应釜三的职能也可以由反应釜一担当，即：既可以将反应釜一的混合溶液、反应釜二的混合溶液泵入反应釜三反应得到总和的混合溶液，也可以将反应釜二的混合溶液泵入反应釜一的混合溶液反应得到总和混合溶液。此种情形下，反应釜一底部通过管道与反应釜三顶部连接，反应釜一顶部与无水氯乙酸、甲醇、三乙胺、亚磷酸二甲酯、多聚甲醛或（无水甲醛的甲醇溶液）计量槽分别联接。反应釜四的职能也可由反应釜三担当。更进一步地，当反应釜三的职能由反应釜一担当时，反应釜四的职能也由反应釜一担当。采用本专利技术的上述装置可进行如下工艺过程：技术实施方案如下：1、反应釜一中，以氯乙酸为原料，以甲醇作溶剂、以三乙胺作催化剂，控制温度在30～65℃下反应8～30分钟，三乙胺增加氯乙酸活性，合成得到以氯乙酸三乙胺盐及其重排异构体为有效成分的混合溶液A。上述步骤1中，物料的投料摩尔比为：氯乙酸：三乙胺：甲醇＝1：0.9～1.6：6～8。2、反应釜二中，以多聚甲醛、甲醇为原料在10～50℃下进行反应0～15min，或者直接投用无水甲醛的甲醇溶液在10～40℃下保温0～5min，再通入氨气，在0～40℃下反应20～45min，合成得到以甲醇胺、二甲醇胺为有效成分的混合溶液B。上述步骤2中，物料的投料摩尔比为：甲醛：甲醇：氨＝1：1～3：0.45～0.6。优选地，上述步骤2中，甲醛源选用无水甲醛的甲醇溶液。优选地，上述步骤2中，通氨反应时，控制系统压力为正压，以减小物料的挥发，促进正反应进行。3、将上述步骤2的混合溶液B加入到上述步骤1的混合溶液A中，在0～30℃下反应10～30分钟，经液相色谱分析确认氯乙酸峰消失后，保持温度在0～30℃向体系中补加入三乙胺，调节pH值到7.0～9.0之间。然后升温至40～45℃，与此同时分多次或连续地逐渐加入少量的多聚甲醛（或无水甲醛的甲醇溶液），反应50～80分钟，直至物料体系由浑浊变透明，得到有效成分为羟甲基甘氨酸等中间体（草甘膦前体）的混合溶液C。然后快速升温至50-56℃，搅拌、保温10s-20min，然后再迅速降温至40℃左右，再进入下一步加入亚磷酸二甲酯即控温的操作。上述步骤3中，物料的投料摩尔比为：氯乙酸：三乙胺：多聚甲醛：亚磷酸二甲酯＝1：0.1～1.1：0～1:1～1.4。优选地，上述步骤3中甲醛源选用无水甲醛的甲醇溶液。优选地，上述步骤3中，反应时，控制系统压力为正压，以减小物料的挥发，促进正反应进行。优选地，步骤3中补加入三乙胺调节pH值到7.5～8.5之间。本步骤中，行业内认为烷基酯法草甘膦方法中此步加成反应温度不可过高，高于45℃会导致羟甲基甘氨酸中间体发生副反应而使有效物质减少进而降低草甘膦的收率，因而反应完毕时采取迅速降温至40℃左右的操作方案。而本方案中，基于对反应机理的新认识,采用新的控温措施：反应50～80分钟至物料体系由浑浊变透明后，快速升温至50-56℃，搅拌、保温10s-20min，促进消除系统中残余的半缩醛、甲醛，然后再迅速降温至40℃左右，在进入下一步加入亚磷酸二甲酯即控温的操作。4、向上述步骤3的混合溶液C中，加入一定量的亚磷酸二甲酯，升温至50～55℃，保温一段时间后补加少量的三乙胺以调节体系pH值到7.0～8.8。然后再在50～55℃下反应60～110分钟，得到主要成分为N-二甲基酯膦酰基甲基甘氨酸等有机膦中间体（草甘膦前体）的混合溶液D。优选地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种草甘膦合成装置，其特征在于，反应釜一（1）底部通过管道与反应釜三（3）顶部联接；反应釜二（2）底部通过管道与反应釜三（3）顶部联接；反应釜三（3）底部通过管道与反应釜四（4）顶部联接；反应釜四（4）下部经管道连接至草甘膦原药。

【技术特征摘要】
1.一种草甘膦合成装置，其特征在于，反应釜一（1）底部通过管道与反应釜三（3）顶部联接；反应釜二（2）底部通过管道与反应釜三（3）顶部联接；反应釜三（3）底部通过管道与反应釜四（4）顶部联接；反应釜四（4）下部经管道连接至草甘膦原药。2.权利要求1所述的草甘膦合成装置，其特征在于，反应釜一（1）顶部连接有无水氯乙酸、甲醇、三乙胺的计量管线。3.权利要求1所述的草甘膦合成装置，其特征在于，反应釜二（2）顶部连接有甲醇、多聚甲醛或无水甲醛的甲醇溶液计量管线、以及氨气管道。...

【专利技术属性】
技术研发人员：田义群，杨爱兵，曹杰，胡波，黄明华，
申请(专利权)人：湖北泰盛化工有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42