草甘膦的制备方法、制备装置及制备过程的制作方法_2

文档序号:9211193阅读:来源:国知局
,反应后气液混合体流入冷凝器冷凝,经气液分离器分离后,反应尾气从气液分离器的出 气口流入背压阀、第一微调阀、转子流量计后排空,液体存放在气液分离器中,如需取样分 析,打开第二微调阀进行取样; (c )清洗制备装置:开启第五阀门、第八阀门、三通阀、背压阀、第一微调阀,关闭第一阀 门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第六阀门、第七阀门、第九阀门、第十阀门、第十一阀门、 第十二阀门、第二微调阀,氮气经第五阀门、第八阀门、第二单向阀依次流经预热器、滴流床 反应器、冷凝器、气液分离器,从气液分离器的出气口流入背压阀、第一微调阀、转子流量计 后排空;蒸馏水经进料计量管由微型高压计量泵输入,经三通阀、第四单向阀,预热器、滴流 床反应器、冷凝器,进入气液分离器,清洗液可通过打开第二微调阀排空; (d)干燥催化剂:开启第五阀门、第八阀门、背压阀、第一微调阀,关闭第一阀门、第二阀 门、第三阀门、第四阀门、第六阀门、第七阀门、第九阀门、第十阀门、第十一阀门、第十二阀 门、三通阀、第二微调阀,氮气经第五阀门、第八阀门、第二单向阀依次流经预热器、滴流床 反应器、冷凝器、气液分离器,从气液分离器的出气口流入背压阀、第一微调阀、转子流量计 后排空,在200°C下将滴流床反应器中的催化剂进行干燥处理; (e )催化剂的还原再生:开启第一阀门、第二阀门、第三阀门、第五阀门、第六阀门、第七 阀门、背压阀、第一微调阀,关闭第四阀门、第八阀门、第九阀门、第十阀门、第十一阀门、第 十二阀门、三通阀、第二微调阀,氢气经第一质量流量控制器计量后,经第一单向阀流入预 热器,氮气经第二质量流量控制器计量后,经第二单向阀流入预热器,与氢气以2~4:1的 比例混合后流入滴流床反应器,与催化剂接触后,进入冷凝器,经气液分离器、背压阀、第一 微调阀、转子流量计排空,催化剂在600°C~900°C的氢气、氮气或两者混合气中得到还原。
[0020] 上述的制备过程简单描述为:将催化剂放到滴流床反应器中,用微量泵将双甘膦 的水溶液以5~20mL/min的流速经过预热器加热至70~165°C,然后进入到滴流床反应 器中,与混合送入或单独送入滴流床反应器的含氧气体充分接触,在催化剂的催化作用下, 双甘膦和含氧气体发生氧化反应,连续的生成草甘膦,反应后母液连续采出,去液相色谱分 析。反应过程连续进行48h或更长时间,当产物的质量明显下降时,可停止进料,用清水清 洗装置20min以上,然后通氮气并保持70~165°C吹扫催化剂至少2h至催化剂干燥。此后 催化剂无需卸除,可通过简便的还原进行再生。若为非负载催化剂再生时还原介质用氮气, 若为负载催化剂还原介质为先氮气后氢气,再生温度为600°C~900°C间,再生气体流量为 10~200mL/min,再生时间为Ih~12h。
[0021] 由于上述技术方案运用,本发明与现有技术相比具有下列优点: 本发明的技术方案采用滴流床反应工艺,解决间歇釜式反应中催化剂分离的问题,并 使制备工艺连续化。采用贵金属炭负载催化剂床层,抑制副反应以使催化剂保持更高活性 和选择性,同时降低贵金属在固液分离、返混等中的流失。
【附图说明】
[0022] 图1是本发明中制备装置的结构示意图。
[0023] 附图标记说明: 1、氢气瓶;2、氮气瓶;3、氧气瓶;4、第一质量流量控制器;5、第二质量流量控制器;6、 第三质量流量控制器;7、第一单向阀;8、第二单向阀;9、第三单向阀;10、第四单向阀;11、 进料计量管;12、微型高压计量泵;13、三向阀;14、预热器;15、三段加热炉;16、滴流床反应 器;17、第一温控仪;18、第二温控仪;19、冷凝器;20、气液分离器;21、背压阀;22、第一微 调阀;23、第二微调阀;24、转子流量计;25、第一阀门;26、第二阀门;27、第三阀门;28、第 四阀门;29、第五阀门;30、第六阀门;31、第七阀门;32、第八阀门;33、第九阀门;34、第十 阀门;35、第^^一阀门;36、第十二阀门;37、第一压力表;38、第二压力表;39、第三压力表; 40、第四压力表;41、第五压力表。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述: 本发明是将未经负载的活性炭或贵金属负载的活性炭装填在滴流床反应器中,在经选 择的反应条件下,将双甘膦氧化成草甘膦,反应方程式(1)如下:
[0025] 除上述反应外,草甘膦还可与分子氧在催化剂作用下反应生(AMPA氨基甲基膦酸) 如反应方程式(2)所示,草甘膦也可与反应的副产物甲醛、甲酸等发生反应生成甲基草甘膦 (MePMG),如反应方程式(3 )所示,
[0026] 本发明提供的一种草甘膦的制备方法,包括如下步骤: (1)装填催化剂:在滴流床反应器内装填10~30g催化剂; 其中,所用催化剂为未负载炭催化剂或负载贵金属的炭催化剂,其中,炭催化剂为木 质、煤质、果壳或椰壳颗粒活性炭,直径为150 μπι~1700 μm ;负载贵金属可为钼或.巴。
[0027] 催化剂的装填方式有以下四种:单一未负载炭催化剂装填、单一负载贵金属的炭 催化剂装填、未负载炭催化剂和负载贵金属的炭催化剂以混合比〇. 01~〇. 99混合均匀后 装填、未负载炭催化剂和负载贵金属的炭催化剂分段装填。
[0028] 未负载炭催化剂和负载贵金属的炭催化剂分段装填时,优选未负载炭催化剂装填 于上方、负载贵金属的炭催化剂装填于下方的两段装填方式。
[0029] (2)催化剂预处理:氢气和氮气分别通入预热器混合后,混合气体流入滴流床反应 器,与滴流床反应器内的催化剂接触后,进入冷凝器,经气液分离器,催化剂在200~800°C 下氢气和氮气的氛围中得到预处理; (3) 配置双甘膦水溶液:在60~100°C下,配置浓度为1. 2%~8%的双甘膦水溶液; (4) 双甘膦水溶液预热:将步骤(2)配置的双甘膦水溶液以5~20mL/min (较佳为8~ 15 mL/min)的流量泵入预热器预热至反应温度,然后经液体分布器送入滴流床反应器; (5) 通含氧气体:含氧量大于20%的含氧气体以20~lOOmL/min (较佳为50-80 mL/ min)的流量送入滴流床反应器; (6) 氧化反应:滴流床反应器中,步骤(3)通入的双甘膦水溶液与步骤(4)通入的 氧气充分接触,在催化剂的作用下进行催化氧化反应,反应温度为70~165°C (较佳为 95-120°C),反应压力为0.25~IMPa (较佳为0.5~0.8 MPa,反应压力通过背压阀来控 制),连续反应,然后经冷凝器冷却后,用气液分离器将反应尾气和液体出料进行分离,液体 出料主要为草甘膦母液,由气液分离器下部采出,液体产品经过滤后,采用减压蒸馏得到草 甘膦固体晶体,用紫外分光光度计进行分析产品纯度; (7) 清洗制备装置:蒸馏水依次流经预热器、滴流床反应器、冷凝器和气液分离器,对制 备装置进行清洗; (8) 催化剂的干燥:氮气被依次吹入预热器、滴流床反应器、冷凝器和气液分离器,对滴 流床反应器内的催化剂进行干燥; (9) 催化剂再生:还原气体依次流经预热器、滴流床反应器、冷凝器和气液分离器,对滴 流床反应器内的催化剂进行还原再生。
[0030] 其中,催化剂为未负载炭催化剂时,选用的还原气体为氮气; 催化剂为负载贵金属的炭催化剂时,选用的还原气体为先氮气后氢气。
[0031] 再生温度为600°C~900°C间,再生气体流量为10~200mL/min,再生时间为Ih~ 12h〇
[0032] 本发明还提供一种如图1所示的草甘膦的制备装置,包括预热器14、滴流床反应 器16、设于滴流床反应器16外侧的三段加热炉15、设于预热器14之前的氢气供给系统、氮 气供给系统、氧气供给系统、进料系统、设于滴流床反应器16之后的后处理系统,所述滴流 床反应器16的顶部设有液体分布器,其中, 所述氢气供给系统包括依次串接的氢气瓶1、第一阀门25、第二阀门26、第一质量流量 控制器4、第三阀门27、第一单向阀7,并联于第二阀门26和第三阀门27侧方的第四阀门 28,所述第一单向阀7的出口端与预热器14相连。
[0033] 所述氮气供给系统包括依次串接的氮气瓶2、第五阀门29、第六阀门30、第二质量 流量控制器5、第七阀门31、第二单向阀8,并联于第六阀门30和第七阀门31侧方的第八阀 门32,所述第二单向阀8的出口端与预热器14相连。
[0034] 所述氧气供给系统包括依次串接的氧气瓶3、第九阀门33、第十阀门34、第三质量 流量控制器6、第^^一阀门35、第三单向阀9,并联于第十阀门34和第^^一阀门35侧方的第 十二阀门36,所述第三单向阀9的出口端与预热器14相连。
[0035] 所述进料系统包括依次串接的进料计量管11、三通阀13和第四单向阀10,所述进 料计量管11和三通阀13之间设有微型高压计量泵12,所述第四单向阀10的出口端与预热 器14相连,进
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