杀菌剂恶醚唑的生产工艺设计 (2) 精品.doc

题 目杀菌剂噁醚唑的生产工艺设计学 院专 业班 级姓 名指导教师专业课程设计(2)任务书一、设计时间20XX年12月9日20XX年12月15日（第15周）二、设计题目杀菌剂噁醚唑的生产工艺设计三、设计条件1、产品规格：纯度99.5%2、生产能力：50公斤 / 批 或 60公斤 / 批3、收率：每个工段收率都为90%四、设计任务1、从前两周所给目标化合物设计的合成线路中选择一条成熟的路线（即可以工业化生产的路线）确定生产方法。2、进行工艺流程设计，说明工艺基本原理和流程简述3、进行第一工段的物料衡算、能量衡算。4、主要设备选型说明，填写设备一览表。5、绘制相应的工艺流程图（包括方框流程图和PID流程图）。五、设计要求每个学生要全面认真地完成课程设计所规定的设计内容，要认真复习教材内容，查阅有关设计规范、手册等资料，独立按时完成任务；要正确综合运用所学的基础理论，来分析和解决课程设计中的问题；要正确掌握课程设计的设计方法和计算方法，方案设计要正确，步骤要清楚、简练、正确；设计说明书、计算书要求逻辑清晰、层次分明、书写整洁，图纸表达内容完整、清楚、规范。六、课程设计进度安排序号设计内容所用时间1查阅资料1天2工艺计算（物料衡算，热量衡算，设备选型）2天3设计绘制工艺流程图（包括方框流程图和PID流程图）2天4整理打印装订课程设计说明书等有关资料1天合 计 6天七、课程设计考核方法及成绩评定本课程设计采用优秀、良好、中等、及格、不及格5级记分制。评分的主要依据为：说明书和图纸的质量，独立完成设计的工作能力。一、恶醚唑概述1-3 嗯醚哇是国际上广泛使用和推崇的三氮哇类杀菌剂,其作用机制是通过抑制细胞麦角彬醇的生物合成,破坏真菌细胞壁,杀灭有害真菌,广泛用于粮、棉、果、蔬菜及各种经济作物常见及难治理真菌病害的防治。其特点是低公害、超高效、杀菌谱广,其综合防治性能位居三氮哇类杀菌剂之首。该产品防治农业真菌病害有效用量。.59-2g/mu,与丙环哇、代森锰锌、松脂酸铜等保护性杀菌剂复配后可进一步降低其用量,其制剂LD50大于5000群留工,接近无毒级,对有益生物如蜜蜂等安全,无异味、刺激作用。对其它三氮哇杀菌剂难以奏效的一些真菌病害如草墓白粉病、辣椒疫病、黄瓜霜霉病等,嗯醚哇及其复配制剂显示出高活性。尤其是该品种与丙环哇复配后,每亩水稻只需有效成分2一39,每季稻施药2次,即可控制水稻各种真菌病害,且增产作用明显;对小麦根、茎、叶各种真菌病害有整体控制效果;用于苹果可同时防治轮纹、炭疽、斑点落叶三大病害:用于梨树是防治梨黑星病的最佳药剂。随着工艺改进和生产成本的进一步降低,该品种将以绝对的竞争优势占领农用杀菌剂市场。目前该产品及制剂以出口为主,部分内销,随着国内市场的启动,其推广应用潜力十分巨大。1.1 产品名称、化学结构及理化性质1.1.1 产品名称中文通用名:苯醚甲环哇俗称:嚷醚哇或世高 化学名称：顺，反-3-氯-4-4-甲基-2-1H-1,2,4-三唑-1-基甲基）-1,3-二哑戊烷-2-基）苯基4-氯苯基醚（顺，反比例约为45:55） 中文别名：恶醚唑; 恶醚唑; 顺,反-3-氯-4-4-甲基-2-(1H-1,2,4-三唑-1-基甲基)-1,3-二恶戊烷-2-基苯基 4-氯苯基醚; 敌萎丹; 顺,反3-氯-4-4-甲基-2-(1H-1,2,4-三唑-1-基甲基)-1,3-二恶戊烷-2-基苯基-4-氯苯基醚; 二芬恶醚唑; 顺,反-3-氯-4-4-甲基-2-(1H-1,2,4-三唑-1-基甲基)-1,3-二氧戊烷-2-基苯基4-氯苯基醚。英文名称：Cis,Trans-3-Chloro-4-4-Methyl-2-(1h-1,2,4-Triazole-1-Methyl)-1,3-Dioxylpentane-2- Phenyl-4-ChlorophenylEther;Score;1-(2-(2-Chloro-4-(4-Chlorophenoxy)Phenyl)-4-Methyl-1,3-Dioxolan-2-Yl)Methyl)-1h-1,2,4-Triazole;Difenoconazol;Dividend;1h-1,2,4-Triazole,1-(2-(2-Chloro-4-(4-Chlorophenoxy)Phenyl)-4-Methyl-1,3-Diox;4-Triazole,1-(2-(2-Chloro-4-(4-Chlorophenoxy)Phenyl)-4-Methyl-1,3-Dioxolan-2-Yl)Methyl)-1h-2;Cga169374;Cis,Trans-3-Chloro-4-4-Methyl-2-(1h-1,2,4-Triazol-1-Ylmethyl)-1,3-Dioxolan-2-YlPhenyl 4-ChlorophenylEther;1-2-4-(4-chlorophenoxy)-2-chlorophenyl-4-methyl-1,3-dioxolan-2-ylmethyl-1H-1,2,4-triazole.1.1.2 化学结构式、分子式及分子量 分子式：C19H17Cl2N3O3 分子量：406.3化学结构式如下； 图1 杀菌剂噁醚唑结构式1.1.3 理化性质本品为白色或者米黄色固体；熔点：76一78；沸点：220(4Pa)；蒸气压：120nPa(20)；毒性LD50(mg/kg)：大鼠急性经口LD50为1453，野鸭大于2150。兔急性经皮LD50大于20XX，对兔眼睛和披风三有刺激作用，对豚鼠无皮肤过敏。虹鳟LC50(96h)为0.8mg/L。对蜜蜂无毒；溶解情况：水3.3mg/L、甲苯490g/L、丙酮640g/L、乙醇330g/L、正己烷3.4g/L、正辛醇95g/L,易溶于有机溶剂。稳定性:成3000稳定,在土壤中移动性小,缓慢降解。 制备或来源：以为原料，首先进行酰化反应，再醚化、溴化制得4-（4-氯苯氧基）2-氯苯基-溴甲基酮。4-（4-氯苯氧基）2-氯苯基-溴甲基酮与反应，生成相应的缩酮，然后与1,2,4-三唑钠反应，即制得本产品。备注：稳定性小于等于300稳定，在土壤中移动性小，缓慢降解。1.2 产品用途及使用注意事项 嗯醚哇是一种理想的三哇类杀菌剂,具有内吸性,是真菌麦角幽醇生物合成抑制剂,杀菌谱广,叶面4处理或种子处理可提高作物质量和保证品质。对常见真菌病害具有触杀、内吸、保护、治疗作用,与常规三氮哇类杀菌剂不同之处,超高效、广谱、低抗性、低公害、使用安全等。可广泛用于粮、棉、果、蔬、烟、茶、中草药等各种作物病害如白粉病、锈病、根腐病、全蚀病、纹枯病,疫病、霜霉病、黑星病、枯萎病、轮纹病、炭疽病等50余种真菌病害及难治理病害防治。嗯醚哇是一种理想的三哇类杀菌剂,具有内吸性,是真菌麦角幽醇生物合成抑制剂,杀菌谱广,叶面处理或种子处理可提高作物质量和保证品质。对常见真菌病害具有触杀、内吸、保护、治疗作用,与常规三氮哇类杀菌剂不同之处,超高效、广谱、低抗性、低公害、使用安全等。可广泛用于粮、棉、果、蔬、烟、茶、中草药等各种作物病害如白粉病、锈病、根腐病、全蚀病、纹枯病,疫病、霜霉病、黑星病、枯萎病、轮纹病、炭疽病等50余种真菌病害及难治理病害防治。经过多方验证，无论是嚷醚哇原药还是敌萎丹悬浮剂都属于低毒农药,对鸟类、蛆叫、蜜蜂无害,但对鱼类、水生节肢体类软体动物有毒。敌萎丹处理种子(包衣、拌种)在收获物没有可测出残留物。因此,嗯醚哇杀菌剂是一种高效、低毒、低残留的环保型农药,这类杀菌剂的开发和应用前景十分广泛。目前,在中国推广使用的嗯醚哇商品剂型为Score10%可湿性粉剂和Dividend150FS悬浮剂,(即每公斤含有效成分1509)用于处理种子或幼苗。1.3 产品生产的工艺沿革 噁醚唑类化合物作为优良的内吸杀菌剂5-6显示出高效、广谱、低毒、残效长、兼具保护与治疗作用等特性,己在植物病害防治中显示出巨大的作用。直到现在,新噁醚唑类杀菌剂的研究与开发仍然十分活跃,不断有新品种问世。以下就噁醚唑类化合物的研究状况做一下简单介绍。六十年代初期出现的威菌灵是第一个IH一1,2,4一噁醚唑类农药,是该类型中第一个有效的内吸性杀菌剂。首先为荷兰Phi如h一DuPher公司生产,主要用于防治观赏植物、园艺作物的白粉病。由于它是一种三哇磷酞胺类化合物,在过去的杀菌剂分类上,通常被划分在有机磷农药中,很少把它作为三哇衍生物认真对待。六十年代末,西德拜尔公司和比利时詹森(Janssen)公司首先报道了1一取代哇类衍生物的杀菌活性7-8。随后,Bchel及其合作者报道了1一三苯甲基哇类化合物对病原真菌具有高度活性。并由此开发了代表性化合物氟三哇,该化合物对黄瓜、桃、葡萄和大麦等的白粉病有优良的防治疗效。 七十年代,哇类化合物作为含氮杂环化合物的一类,具有高效的杀菌活性引起国际农药界的高度重视,各大公司先后开发研究,发现苯基可广泛地被其它基团所取代,而其生物活性保持不变或者有所提高。与此同时,拜耳公司研究人员发现,改变N一取代三苯甲基哇中N一甲基碳原子上的取代基团,并不因此而失去其活性。通过对N一甲基碳上取代基团的变换,合成并筛选出一系列具有杀菌活性的噁醚唑类化合物。例如,苯基可以被五元或六元杂环、各种类型的饱和或不饱和的烷基、酷、酮等官能团或桥节基所取代。这种结构甚至可进一步改变,以至于中心碳原子不再带有芳香性。通过对N一甲基碳上取代基团的变换,合成并筛选出一系列具有杀菌活性的噁醚唑类化合物,其中包括活性很高的三哇基一O、N一乙缩醛类化合物。继而又开发3,4一三吟类化合物。迄今为止,己开发的内吸性杀菌剂主要有三哗类,苯并咪哇类,咪哇类,吗琳类等,其中最重要的.内吸性杀菌剂是噁醚唑类化合物。已经问世并商品化的三吟类化合物有西德拜耳公司的氟三哇(Persufor)、三哇酮(Bayleton)、三哇醇(Triadimenol),比利时Jenssen公司的乙环哇(Etaeonazole)、丙环哇(propieonaxole)、英国CIC公司的多效哇(pP333)、节氯三哇醇(Dielo一Butrazole),日本住友化学公司的s一3307(Peterezol)、s3305(Penteeonaxol)等20余种。此外,噁醚唑类植物生长调节剂、杀虫剂、杀瞒剂也常见于文献中,这些为噁醚唑类化合物的应用提供了广阔的前景。 近几年来新研制的噁醚唑类杀菌剂的结构出现以下几个特点:以多取代的三哇为母核,并对其结构进行修饰,如以多个卤原子取代甲基上的氢原子9-10；分子中含两个或两个以上手性碳原子11；形成稠杂环12等多个方法来达到提高活性或专一性的目的。前面提到过噁醚唑类化合物除了用作杀菌剂和植物生长调节剂以外,还可以用作杀虫剂、除草剂和除草剂的安全剂这方面的广泛应用是近年来出现的,虽不及杀菌剂和植物生长调节剂那么多的商品化品种出现,但正在受到人们的日益关注。噁醚唑类杀虫剂是新出现的一类很有特色的新农药,尽管品种还很少,但哇蚜威是这一类的代表,是一种高效的杀蚜剂,尤其是对有机磷和氨基甲酸酷类农药已产生抗性的蚜虫,防治效果很好。它的特点是高效、内吸、可上行和可下行传导,杀蚜谱广,用药量低。一般用药量为4一6克/亩,而且对天敌和益虫无害,对温血动物无经皮毒性。 二、工艺流程设计及工艺流程2.1 工艺流程设计2.2 反应原理及理论解释 本人将从原料立足国内，产品质量好，生产成本低，环境污染小，易于工业操作角度出发，确定噁醚唑的工艺路线，对具体的合成方法与关键反应的适宜催化剂、反应时间及温度等进行了详细的查阅。我选定了如下工艺路线：噁醚唑13：选定3,4-二氯二苯醚在与乙酰氯进行酰基化反应制得2-氯-4-(4-氯苯氧基)-苯乙酮，再与1,2-丙二醇环化，然后溴化，最后缩合的工艺路线。 综合各类合成方法我总结出此途径有两大优点；第一：过程不是很复杂有利于大规模生产而且不会引进大量杂质；第二：此种工艺合成噁醚唑路线，无腐蚀和大量污染，收率高，成本低，因此适合工业生产。图2 杀菌剂噁醚唑新合成路线2.3 工艺流程操作简述 在反应釜中加入原料3,4-二氯二苯醚,二氯乙烷和无水三氯化铝，搅拌，控温至 20C25C 下稳定滴加乙酰氯，约1h加完。然后降低温度，记录结晶析出的温度。接下来酰化离心，并检测 3,4-二氯二苯醚的残留度，收集废液，得到粗产品。然后溶解脱色加入纯水和活性炭，控制好时间和温度；滤去活性炭等残渣之后精制结晶得到湿成品。粉碎产品，粒度要均匀，包装。3、 物料衡算3.1 物料衡算依据 设计任务： 1、设计项目：噁醚唑车间 2、产品名称：噁醚唑 3、产品规格：纯度99.5% 4、批生产能力：50kg（噁醚唑：48.25kg；杂质：1.75kg）5、收率：酰化反应阶段收率：90% 3.2 酰化反应罐的物料衡算 酰化反应岗位（收率：90%）（1）投料：表1 酯化反应各物料用量原料名称规格摩尔配比批投料量分子量3,4-二氯二苯醚纯度1001.0057.91kg406.3乙酰氯纯度1003.0033.56kg78.5二氯乙烷纯度1001.0078.26kg98.97无水三氯化铝纯度1001.0018.56kg133.35水密度1.00kg/L16.67275L18.00氢氧化钠溶液密度0.79kg/L5.15275L40.01（2） 计算过程： 酯化反应：原料投入量，计算结果填入表13,4-二氯二苯醚用量：（5099.5%）387.8190%406.3=57.91kg乙酰氯用量：（5099.5%）387.8190%378.5=33.56kg二氯乙烷用量：78.26kg无水三氯化铝用量：18.56kg水用量：275 L 氢氧化钠溶液用量：275 L 3,4-二氯二苯醚的理论产量：38.65kg 实际产量：33.75kg 损失量：4.90kg（转化为杂质）乙酰氯的理论产量：24.85kg 实际产量：21.32kg 损失量：3.53kgA3,4-二氯二苯醚的生产量：33.75kgB乙酰氯的生产量：21.32kg C生成的水量：9.85kg 总水量=投入水+反应生成水 =275+9.85 =284.85kg D杂质生成量：8.43kg 总杂质量=杂质生成量 =3.53kg+4.90kg =8.43kg（来源于副产物和杂质） E二氯乙烷剩余量：78.26kg F无水三氯化铝剩余量：18.56kg G氢氧化钠溶液剩余量：215kg H酰化反应出来的混合液：739.85kg表2 酯化反应阶段物料平衡一览表进料出料序号物料名称组成（%）数量（kg）物料名称组成（%）数量（kg）13,4-二氯二苯醚9.2357.91水层38.25295.362乙酰氯5.5635.56杂质2.318.433二氯乙烷20.578.26碱液混合物7.552.324无水三氯化铝2.2518.563,4-二氯二苯醚粗品4.6216.275水31.23275氢氧化钠溶液15.68152.476氢氧化钠溶液31.23275无水三氯化铝31.64215合计100740.29合计100739.85代号（序号）名称规格型号R反应釜10M3A-101分配器L2R-5000C-101精馏塔T-300-600E-101换热器HG-21503E-102换热器HG-21503M-101干燥机CT-C-033M-102离心机SG-1000NP-101离心泵40CQ-20P-102离心泵40CQ-20V-101储液罐L3R-5000V-102储液罐L3R-50004、 物料流程图及设备一览表五、总结通过这十多天的课程设计是我对绘图软件运用更加熟练，学会了多方面思考问题。首先，在画图时我需要有耐心，不能急躁，不然就容易出错；还有就是培养我查询资料，筛检信息的能力，怎么样通过分析别人的方法，得出自己的思路，想法等等。此外，通过这次的课程设计我也发现了自己性格上的一些缺点，比如有些毛躁，顾前不顾后，犯了一些不该犯的错误。能