為了降低能耗,減少廢水排放量,進(jìn)行了無水氯化氫水解條件的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)在原有的甘氨酸法草甘膦工藝上進(jìn)行改進(jìn),整個(gè)實(shí)驗(yàn)采用一般生產(chǎn)的配比和反應(yīng)條件來進(jìn)行。
實(shí)驗(yàn)部分
500mL三口瓶中加入1.00mol多聚甲醛,0.50mol三乙胺以及200g甲醇,升溫解聚甲醛,澄清后,加入甘氨酸0.50mol,于45℃保溫70min,降溫,滴加0.62mol亞磷酸二甲酯,滴畢,升溫,于50℃保溫2h。通入一定量氯化氫氣體,保溫0.5h后,升溫常壓脫溶、水解,收集氯甲烷氣體,直至100℃,然后加入50g水,升溫常壓脫溶水解,體系溫度達(dá)120℃后,停止加熱,加入水,冷卻結(jié)晶,過濾,烘干,得草甘膦固體。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論
2.1水解過程中水的需求及水解時(shí)間對(duì)反應(yīng)影響
通入氯化氫后,醇解,脫溶、脫酸(0.5h)至120℃后直接加入少量水,冷卻結(jié)晶,得到的產(chǎn)物黏稠,難過濾,含量差,液相檢測顯示產(chǎn)品中有較多未水解的產(chǎn)物。
通入氯化氫后,醇解、脫溶后加入一定量水,減壓脫酸水解(1.5~2.0h),含量和收率有所提高,但產(chǎn)品中仍有一定量的未水解產(chǎn)物。
產(chǎn)物中存在未水解的產(chǎn)物,說明水解時(shí)間過短,將減壓脫酸改成常壓脫酸,延長水解時(shí)間(3.0-3.5h),則完全解決了反應(yīng)液黏稠、抽濾難的問題,產(chǎn)物含量和收率有明顯提高,液相檢測沒有發(fā)現(xiàn)未水解的產(chǎn)物,達(dá)到生產(chǎn)要求。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):0.50mol甘氨酸制備草甘膦。
不同脫酸時(shí)間結(jié)果比較
2.2反應(yīng)過程中氯化氫量對(duì)反應(yīng)體系的影響
0.50mol甘氨酸制備草甘膦,常壓脫溶到100℃ 后,加入50g水,并在結(jié)晶時(shí)加入150g水。
從氯化氫的量來看,增加氯化氫的量,能提高產(chǎn)品的質(zhì)量,但當(dāng)物質(zhì)的量比大于4后,固體收率和總收率沒有明顯提高。因此氯化氫與甘氨酸物質(zhì)的量比大于4即可。
氯化氫的量對(duì)反應(yīng)的影響
2.3氯化氫法和鹽酸法副產(chǎn)氯甲烷的量比較
0.50mol甘氨酸制備草甘膦,滴加0.62mol亞磷酸二甲酯,采用濕式流量計(jì)計(jì)量氣體氯甲烷,氣相歸一測定脫溶液中氯甲烷。
氯甲烷來源以及量
從總量來看,氯化氫法得到的氯甲烷的量要比采用鹽酸法高出0.50mol,但是氯化氫法得到的氯甲烷總量和亞磷酸二甲酯中甲氧基的量基本相當(dāng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明鹽酸法水解過程中,由于水的存在,部分亞磷酸二甲酯的甲氧基沒有能夠形成氯甲烷,而是直接被水解成了甲醇。在甲醇體系中,干燥的氯化氫則能將亞磷酸二甲酯的甲氧基大部分醇解下來形成更有價(jià)值的氯甲烷副產(chǎn)物。
2.4氯化氫的來源
在生產(chǎn)原料亞磷酸二甲酯以及除草劑2,4-D等項(xiàng)目中都會(huì)副產(chǎn)氯化氫,能滿足氯化氫來源的要求。
另外,氯化氫在甲醇里面的溶解度比較大,常溫下和水中溶解度相當(dāng)(達(dá)30%),可以通過甲醇來吸收氯化氫,貯存、反應(yīng)過程中滴加氯化氫的甲醇溶液。