本技術屬于草甘膦原藥合成領域，具體為一種甘氨酸法草甘膦原藥催化合成裝置。

背景技術：

1、草甘膦是一種高效的滅生性化學除草劑，是目前全球使用最廣泛、用量最大的一種優(yōu)良除草劑，可防除單子葉和雙子葉、一年生和多年生、草本和灌木等40多科的植物，廣泛用于非農(nóng)田、果園、道路、林業(yè)等地除草，自上世紀70年代商品化以來廣受歡迎，特別是伴隨著1990s以來作物轉(zhuǎn)基因技術的發(fā)展，使其成為全球銷量第一的除草劑品種。世界年使用量大約在80萬噸，產(chǎn)能在110萬噸左右。

2、目前實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的草甘膦生產(chǎn)路線有兩種，?一是以甘氨酸為起始原料的甘氨酸-烷基酯法?；二是以亞氨基二乙腈為起始原料的ida法。甘氨酸法具有生產(chǎn)工藝成熟、產(chǎn)業(yè)配套好、投資費用相對較低等優(yōu)點，因而被我國草甘膦生產(chǎn)廠家廣泛采用。甘氨酸法總產(chǎn)能約50萬噸，占全球產(chǎn)能約一半?，F(xiàn)有甘氨酸生產(chǎn)工藝包括加成、縮合、酸解等步驟，其中加成、縮合在合成釜內(nèi)一鍋法完成，反應過程只使用三乙胺一種催化劑，具有工藝成熟、流程簡單的特點，但是該工藝生產(chǎn)的原藥增甘膦含量較高，達到1.5%左右。

技術實現(xiàn)思路

1、本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有甘氨酸法草甘膦生產(chǎn)技術存在的不足，提供一種新型草甘膦催化合成設備，生產(chǎn)增甘膦等雜質(zhì)含量更低的草甘膦原藥。

2、反應釜1底部經(jīng)管道與反應釜2連接；反應釜2底部與萃取釜連接；

3、萃取釜上部經(jīng)管道與萃取相解析分離罐連接；萃取釜下部經(jīng)管道與萃余相解壓分離罐連接；

4、萃余相解析分離罐底部經(jīng)管道、萃余液轉(zhuǎn)運泵與反應釜3上部連接；

5、反應釜3底部經(jīng)管道與反應釜4上部連接，反應釜4底部還與結(jié)晶釜連接，結(jié)晶釜與草甘膦洗料烘干包裝裝置連接。

6、反應釜1頂部經(jīng)管道p15、p16、p17、p18分別與甲醛溶液儲罐、甲醇儲罐、甘氨酸儲罐及催化劑1儲罐連接；反應釜2頂部經(jīng)管道p19與催化劑2儲罐連接。

7、萃取劑儲罐?經(jīng)管道及萃取劑輸送泵?與萃取釜?連接；萃取相解析分離罐?、萃余相解析分離罐頂部分別進經(jīng)管道及壓縮機?后與萃取劑儲罐?連接。

8、萃取相解析分離罐底部經(jīng)管道、萃取液轉(zhuǎn)運泵與反應釜1上部連接；

9、反應釜3頂部還分別經(jīng)管道p20、p21、p22與甲醇、三乙胺、亞磷酸二甲酯物料儲罐連接；反應釜4上部還與鹽酸管道p23連接。

10、本實用新型的又一技術方案是采用本實用新型的上述裝置進行如下工藝過程：

11、（1）將多聚甲醛、醇溶液、甘氨酸及催化劑1投入反應釜1進行反應；

12、（2）反應結(jié)束后，將反應液轉(zhuǎn)入反應釜2，投加催化劑2進行反應，反應完畢后將反應液轉(zhuǎn)入萃取釜，向萃取釜內(nèi)注入二氧化碳液體，以二氧化碳為萃取劑對反應液中的組分進行選擇性連續(xù)萃取分離；

13、（3）萃取結(jié)束后，將下層的萃余相轉(zhuǎn)入萃余相解析分離罐進行減壓解析，解析出的二氧化碳經(jīng)分離、壓縮后循環(huán)使用，將解析后得到的溶液轉(zhuǎn)入反應釜3；

14、（4）繼續(xù)向反應釜3中投加甲醇、三乙胺和亞磷酸二甲酯，經(jīng)反應得到草甘膦中間體，轉(zhuǎn)入反應釜4，投加鹽酸進行酸解得到草甘膦，轉(zhuǎn)入結(jié)晶釜進行結(jié)晶，經(jīng)烘干得到草甘膦原藥。

15、在一些實施例中，多聚甲醛、醇溶液、甘氨酸及催化劑1投入反應釜1進行反應為本領域的常規(guī)操作，一般是將多聚甲醛提前在甲醇溶劑中進行加熱解聚，或?qū)⒍嗑奂兹┰谌野坊蚱渌麎A性物質(zhì)的催化下在甲醇溶劑中進行解聚，得到甲醛的甲醇溶液，有效成分為甲醛及半縮醛。如在專利cn?101704842?a或cn?110862414?b中均告知了多聚甲醛先提前解聚，再與甘氨酸在甲醇溶劑中，三乙胺作為催化劑下進行加成。

16、本申請中對得到的加成反應液，還可以是將甘氨酸與多聚甲醛同時投入一元醇和叔胺體系中實現(xiàn)解聚縮合一步反應得到。

17、步驟（1）中醇溶液選自c1-c5的一元醇溶液；所述的催化劑1包括三甲胺或三乙胺或三乙醇胺；所述的醇溶液優(yōu)選為甲醇，催化劑1優(yōu)選為三乙胺。

18、多聚甲醛（摩爾量以甲醛計）、?甘氨酸原料的摩爾比為?(1.7-2.1)?∶?1，?溶劑醇溶液（優(yōu)選甲醇）與甘氨酸的摩爾比為(7.6-12)∶1，催化劑1（優(yōu)選三乙胺）加入總量與甘氨酸的摩爾比為(0.7-1.1)∶1。

19、步驟（2）中所述的催化劑2為磷酸鹽或聚磷酸鹽，催化劑2選自三聚磷酸鈉、焦磷酸鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、磷酸三鈉中的一種或幾種的組合。

20、催化劑2與甘氨酸的摩爾比為(0.001-0.15)∶1。?在一些優(yōu)選方案中，催化劑2與甘氨酸的摩爾比為(0.01-0.15)∶1。在一些優(yōu)選方案中，催化劑2與甘氨酸的摩爾比為(0.1-0.15)∶1。在一些優(yōu)選方案中，催化劑2與甘氨酸的摩爾比為(0.1-0.15)∶1。

21、將上述多聚甲醛、甘氨酸、溶劑甲醇、催化劑1三乙胺攪拌升溫至30℃-52℃反應至反應液清澈，再加入催化劑2控制在30-45℃下混合均勻，反應10-30分鐘至反應液變?yōu)槲ⅫS色后終止反應；然后將反應液注入二氧化碳萃取系統(tǒng)進行萃取。

22、加入磷酸鹽或聚磷酸鹽催化劑進行反應前調(diào)ph值至8.0-9.0；催化反應溫度為30-45℃，反應時間為5-30分鐘；所述磷酸鹽或聚磷酸鹽催化劑的加入量與甘氨酸的摩爾比為(0.001-0.15)∶1。

23、步驟（2）中萃取溫度31-43℃、萃取壓力20-30mpa，萃取后分離溫度為45-50℃，萃取時間為5-120min。

24、萃取過程中，連續(xù)地將上層萃取相轉(zhuǎn)入萃取相解析分離罐進行減壓解析，將解析出的二氧化碳分離、壓縮后循環(huán)使用，將解析后剩余的溶液轉(zhuǎn)入反應釜1作為原料循環(huán)使用。

25、在一些實施例中，萃取后向萃余相中補加甲醇與初始投料的甘氨酸的摩爾比為（5-8）∶1，補充三乙胺的量以調(diào)節(jié)ph值到8.0-9.0。再加入計量比的亞磷酸二甲酯在45-60℃進行縮合反應，反應時間60-120min，亞磷酸二甲酯與初始投料的甘氨酸摩爾比為(0.8-1.25)∶1；至縮合反應完成，投入鹽酸進行酸化水解，鹽酸與甘氨酸的摩爾比為（2.6-3.2）:1，?在1-7小時內(nèi)升溫至?110℃?-130℃反應生成草甘膦，再經(jīng)降溫結(jié)晶析出草甘膦晶體，洗滌烘干制得草甘膦原藥成品。

26、所述的草甘膦合成反應工藝是采用所述的裝置進行的反應工藝。

27、有益效果：以本實用新型公開的甘氨酸法草甘膦合成方法，生產(chǎn)的草甘膦原藥晶體中的增甘膦雜質(zhì)含量由傳統(tǒng)方法的1.5%左右降至0.4%以下，進一步優(yōu)選為降低至0.36%以下。本方法為甘氨酸法草甘膦生產(chǎn)企業(yè)降低增甘膦限量雜質(zhì)提供了一種優(yōu)化新思路。

技術特征：

1.一種草甘膦原藥催化合成裝置，其特征在于，反應釜1（e1）底部經(jīng)管道與反應釜2（e2）連接；反應釜2（e2）底部與萃取釜（e3）連接；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的草甘膦原藥催化合成裝置，其特征在于，反應釜1（e1）頂部經(jīng)管道p15、p16、p17、p18分別與甲醛溶液儲罐、甲醇儲罐、甘氨酸儲罐及催化劑1儲罐連接；反應釜2（e2）頂部經(jīng)管道p19與催化劑2儲罐連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的草甘膦原藥催化合成裝置，其特征在于，萃取劑儲罐（e11）經(jīng)管道及萃取劑輸送泵（e10）與萃取釜（e3）連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的草甘膦原藥催化合成裝置，其特征在于，萃取相解析分離罐（e12）、萃余相解析分離罐（e13）頂部分別進經(jīng)管道及壓縮機（e8）后與萃取劑儲罐（e11）連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的草甘膦原藥催化合成裝置，其特征在于，萃取相解析分離罐（e12）底部經(jīng)管道、萃取液轉(zhuǎn)運泵（e7）與反應釜1（e1）上部連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的草甘膦原藥催化合成裝置，其特征在于，反應釜3（e4）頂部還分別經(jīng)管道p20、p21、p22與甲醇、三乙胺、亞磷酸二甲酯物料儲罐連接；反應釜4（e5）上部還與鹽酸管道p23連接。

技術總結(jié)
本技術公開了一種草甘膦原藥催化合成裝置，反應釜1底部經(jīng)管道與反應釜2連接；反應釜2底部與萃取釜連接；萃取釜上部經(jīng)管道與萃取相解析分離罐連接；萃取釜下部經(jīng)管道與萃余相解壓分離罐連接；萃余相解析分離罐底部經(jīng)管道、萃余液轉(zhuǎn)運泵與反應釜3上部連接；反應釜3底部經(jīng)管道與反應釜4上部連接，反應釜4底部還與結(jié)晶釜連接，結(jié)晶釜與草甘膦洗料烘干包裝裝置連接。甘氨酸與甲醛進行加羥甲基化加成反應生成單元加成中間體和雙元加成中間體，雙元中間體在催化劑作用下反應轉(zhuǎn)化，反應液采用二氧化碳萃取方法進行選擇性萃取分離，克服現(xiàn)有甘氨酸法草甘膦生產(chǎn)技術存在的不足，提高反應單程轉(zhuǎn)化率，降低草甘膦原藥雜質(zhì)含量。

技術研發(fā)人員：程亞利,胡付超,胡波,堯德明,包俸川,湯俊蓉,李曉晴,唐志剛,蔡林,萬威,王喜鵬
受保護的技術使用者：湖北泰盛化工有限公司
技術研發(fā)日：20240416
技術公布日：2025/1/2