西玛津工艺路线.ppt

项目一 农药除草剂西玛津的生产 组别 组员 第三组 缪奕陈永良陈海棠王巧元周明路 班级 精细0911 一 农药概述1 定义 是指在农业生产中 为保障 促进植物和农作物的成长 所施用的杀虫 杀菌 杀灭有害动物 或杂草 的一类药物统称 特指在农业上用于防治病虫以及调节植物生长 除草等药剂 法律定义 指用于预防 消灭或者控制危害农业 林业的病 虫 草和其他有害生物以及有目的地调解植物 昆虫生长的化学合成或者来源于生物 其他天然物质的一种物质或者几种物质的混合物及其制剂 按 中国农业百科全书 农药卷 的定义 农药 Pesticides 主要是指用来防治危害农林牧业生产的有害生物 害虫 害螨 线虫 病原菌 杂草及鼠类 和调节植物生长的化学药品 但通常也把改善有效成分物理 化学性状的各种助剂包括在内 需要指出的是 对于农药的含义和范围 不同的时代 不同的国家和地区有所差异 2 分类按照防治对象分类 杀虫剂 杀菌剂 除草剂 杀鼠剂 杀线虫剂 杀螨剂 杀鸟剂 杀软体动物剂 杀卵剂 植物激素 植物生长调节剂 脱叶剂 干燥剂 种子处理剂 按照化学结构分类有机氯 有机硫 有机磷 有机金属 有机氮 氨基甲酸酯 拟除虫酯 酰胺 苯氧羧酸等 按照来源分类矿物源 无机物 化学合成 有机化合物 生物源 天然有机物 抗生素 生物农药 按照作用方式分类杀虫剂 触杀剂 熏蒸剂 引诱剂 驱避剂等 杀菌剂 治疗剂 保护剂 铲除剂 防腐剂等 除草剂 触杀性除草剂 内吸性除草剂等 按照毒理作用神经毒剂呼吸毒剂原生质毒剂物理性毒剂按照破坏过程分类破坏神经协调 有机磷杀虫剂和氨基甲酸酯杀虫剂 打乱机体的结构 异稻瘟净 干扰机体的能量供应 克菌丹 阻碍机体的生长和再生 除草剂 杀菌剂 按剂型分类 3 除草剂1 关于杂草益处 覆盖土壤 减少水土流失 防止土壤养分淋失 增加生态系统中的物流与能流 稳定生态系统 害处 可与作物争夺养分 水分 阳光和空气 严重影响作物的生长和发育 降低作物的产量和质量 还容易引起农作物病虫害的发生和蔓延 我国约有255种农田杂草 草害面积约6亿亩 每年粮食减产达75亿千克 皮棉减产达2 5亿千克 2 除草剂的发展欧洲 相继使用橄榄油渣的水溶液 煤油 锅炉灰等来杀死杂草 1895年 德国与法国几乎同时发现了硫酸铜的选择性除草作用 随后出现了硫酸亚铁 氯酸钠 硫酸 砷化合物等无机化合物除草 1932年 选择性有机除草剂二硝酚和地乐酚问世 1942年 苯氧乙酸类除草剂推广 我国 除草剂的生产开始于50年代中期 现在有三百多种除草剂生产和使用 3 除草剂的作用原理抑制植物的光合作用 叶绿素合成抑制剂等抑制氨基酸的生物合成抑制脂类代谢4 除草剂的类型按作用方式分类触杀性除草剂内吸性 传导性 除草剂按应用范围分类非原则性 灭生性 除草剂选择性除草剂 5 按化学结构分类苯氧脂肪酸类均三氮苯类 均三嗪 取代脲类酰胺类酚 醚类氨基甲酸酯类其他 西玛津阿特拉津扑草净扑灭通仲丁通 6 均三嗪类除草剂的特点此类除草剂的化学性质稳定 持效期长 对人畜 鱼类低毒 主要通过植物的根部吸收 通过干扰植物的光合作用 而实现除草的目的 4 使用方法 茎叶处理法 1 播前杂草茎叶处理 2 生育期杂草茎叶处理 土壤处理法 1 播前土壤处理 2 播后苗前土壤处理 3 苗后土壤处理 杀草薄膜除草法 含有除草剂的膜 覆盖农田起除草作用 5 除草剂的除草机理 抑制光合作用 的品种属此 对人畜无害 如绿麦隆 扑草净 破坏作物的呼吸作用 如敌稗 五氯酚钠 抑制蛋白质 核酸和脂肪的合成 从而抑制杂草的的生长或畸形 死亡 如杀草丹 敌稗 干扰植物的激素 导致杂草茎叶扭曲 皱缩 枯死 失绿 抑制叶绿素的形成 变黄 死亡 一 产品简介 分子式 C7H12ClN5 分子量 201 66 别名 2 氯 4 6 二乙氨基 1 3 5 三嗪 分子结构式 物理性质它是无味 无臭 白色晶体 熔点227 228 对水 油及一般有机溶剂溶解度都很小 在水中溶解度为SPPM 较易溶于乙酸乙醋及二甲基甲酞胺 化学性质稳定 但与酸碱共沸时则破坏失效 不腐蚀 不燃烧 化学性质化学性质稳定 但在较强的酸碱条件下和较高温度下易小解 生成无活性的羟基衍生物 无腐蚀性 燃烧产生有毒氮氧化物和氯化物气体 中毒反应 消瘦 红血球数降低 用途用于玉米 甘蔗 高粱 茶树 橡胶及果园 苗圃除防由种子繁殖的一年生或越年生阔叶杂草和多数单子叶杂草 对由根茎或根芽繁殖的多年生杂草有明显的抑制作用 适当增大剂量也作森林防火道 铁路路基沿线 庭院 仓库存区 油罐区 贮木场等作灭生性除草剂 a 西玛津残效期长 可持续12个月左右 对后茬敏感作物有不良影响 对小麦 大麦 棉花 大豆 水稻 十字花科蔬菜等有药害 b 西玛津的用药量受土壤质地 有机质含量 气温高低影响很大 一般气温高有机质含量低 沙质土用量少 药效好 但也易产生药害 反之用量要高 c 喷雾器具用后要反复清洗干净 注意事项 危害防护 健康危害 本品为低毒除草剂 对眼 皮肤和呼吸道有刺激性 中毒症状有全身不适 头晕 口中有异味 嗅觉减退或消失 环境危害 对环境有危害 对水体可造成污染 皮肤接触 脱去污染的衣着 用大量流动清水冲洗 眼睛接触 提起眼睑 用流动清水或生理盐水冲洗 就医 吸入 迅速脱离现场至空气新鲜处 保持呼吸道通畅 如呼吸困难 给输氧 如呼吸停止 立即进行人工呼吸 就医 食入 饮足量温水 催吐 就医 急性毒性 LD50 5000mg kg 大鼠经口 5000mg kg 小鼠经口 危险特性 遇明火 高热可燃 其粉体与空气可形成爆炸性混合物 当达到一定浓度时 遇火星会发生爆炸 受高热分解放出有毒的气体 灭火方法 消防人员须戴好防毒面具 在安全距离以外 在上风向灭火 灭火剂 雾状水 泡沫 干粉 二氧化碳 砂土 应急处理 隔离泄漏污染区 限制出入 切断火源 建议应急处理人员戴防尘口罩 穿一般作业工作服 不要直接接触泄漏物 小量泄漏 避免扬尘 小心扫起 置于袋中转移至安全场所 大量泄漏 收集回收或运至废物处理场所处置 生产现状 西玛津项目产品全国产量规模分析及预测 发展趋势 二 产品工艺路线分析 西玛津的合成有溶剂法和水法两种 1 水法将水 三聚氯氰及乳化剂加入到反应罐中 用冷冻机使反应温度维持在0 左右 加入乙胺水溶液 反应温度上升到18 然后加入氢氧化钠溶液 反应物升温至70 并在此温度下保温搅拌2h 反应结束后离心过滤 湿滤饼干燥 粉碎得西玛津原药 水法中水廉价易得 无溶剂回收问题 但水法易发生水解反应 产品收率不高 温度较低 消耗低温能量 废水处理量较大 2 溶剂法以有机溶剂三氯乙烯等为溶剂 在较高的温度下 30 以下 进行一取代反应 然后进行二取代反应 加入液碱 在50 下 保温反应1h 用水蒸气蒸馏 回收溶剂 过滤 干燥 粉碎加工 得西玛津原药 溶剂法属于均相反应过程 克服了水法的缺点 收率较高 但有溶剂回收问题 工业上多采用氯苯作溶剂 三聚氯氰和乙胺发生一取代反应 乙胺兼做缚酸剂 加入量的1 2在反应中生成乙胺盐酸盐 需加碱中和 中和游离出的乙胺与一取代物继续反应 生成西玛津 原料消耗定额 以生成每吨西玛津原药计 溶剂法 三聚氯氰0 507t价格 99 3 21000元 t乙胺0 258t价格 99 5 8300元 t氢氧化钠0 101t价格 99 5000元 t成本核算0 507 21000 0 258 8300 0 101 5000 13293元 工艺路线的选择结果采用水法理由 溶剂法收率较高 但有溶剂回收问题 水廉价易得 无溶剂回收问题 环境污染较小 三 确定西玛津生产工艺路线的主要工艺参数1 水法合成 向3000L搪瓷釜中加入定量的水 开动搅拌 通冷冻盐水降温 当釜内温度降到0 经手孔投入三聚氯氰 搅拌分散均匀 约20 30min 并在此温度下滴加乙胺 反应液温度控制在 8 3 加完乙胺后 停止通冷却盐水 维持该温度继续反应30min 然后往合成釜夹套通水 使反应液温度上升至3 4 后放掉冷水 开始滴加液碱 反应液自然升温可达18 左右 然后再往合成釜夹套通蒸汽 使反应液温度在1h内匀速上升至70 并在此温度下继续搅拌反应2h 反应完毕 停止通蒸汽 用冷水降温至30 40 放料离心过滤 滤饼经水洗 离心分离 即得湿西玛津 经干燥得干原药 技术指标西玛津收率 93 水分 干粉 3 含量 95 无机盐含量微量主要原料消耗定额三聚氯氰 99 0 95t t乙胺 50 0 95t t液碱 40 1 133t t 将计量的水加入反应釜中 同时加入少量乳化剂 降温至0 缓缓加入三聚氯氰 保温0 1 慢慢加入乙胺溶液 于15min内升温至5 保温反应15min 使一乙胺化反应顺利进行 慢慢于50 80min加入氢氧化钠溶液 控制温度不超过30 加热 于1h内使反应温度升至68 70 保温2h 保温毕 于1h内将物料降温至30 出料 物料于沉积槽内静置8h 分水 过滤 干燥得西玛津产品 原料配比为三聚氯氰 乙胺 氢氧化钠 1 2 1 2 50 西玛津可湿性粉剂加工所用原料配比西玛津原药 OP乳化剂 拉开粉 亚硫酸低浆废液 10 硅藻土 50 1 1 8 40配置时将5种原料一次加入到捏合机中 捏合均匀后的物料进入滚筒干燥器进行干燥 烘干的物料经雷蒙粉磨机磨细 经重力分离器分离 袋式过滤器过滤 再经滚筒混合机混合后包装 50 西玛津可湿性粉剂主要技术要求 50 西玛津可湿性粉剂主要技术要求 外观 灰白色粉末ph值范围 6 9有效成分含量 50 0 润湿时间 铜圈法 300s悬浮率 34 细度 通过200目 95 水分 3 40 西玛津胶悬剂主要技术要求 外观 白色粘稠状 流动性悬浮液 长期储存允许轻微分层 摇动后恢复原状分散性 能与水任意比例混容 分散均匀化学稳定性 对光热稳定 在中性 弱酸性 微碱性截止中稳定ph值范围 6 9有效成分含量 40 悬浮率 90 四 生产设备的选择 西玛津的生产工艺流程 将水 三聚氯氰及乳化剂加入到反应罐中 用冷冻机使反应温度维持在0 左右 加入乙胺水溶液 反应温度上升到18 然后加入氢氧化钠溶液 反应物升温至70 并在此温度下保温搅拌2h 反应结束后离心过滤 湿滤饼干燥 粉碎得西玛津原药 工艺流程图 一 反应器 1 反应器的种类搅拌釜式反应器搅拌釜式反应器的分类按操作方式分类为间歇 分批 式 半连续 半间歇 式和连续式操作 按材质分类为钢制 或衬瓷板 反应釜 铸铁反应釜及搪玻璃反应釜 1 钢制反应釜特点是制造工艺简单 造价费用较低 维护检修方便 使用范围广泛 化工生产普遍采用 最常见的钢板反应釜的材料为Q235A 或容器刚 用Q235A材料制作的反应釜不耐酸性介质腐蚀 不锈钢材料的反应釜可以耐一般酸性介质 经过镜面抛光的不锈钢制反应釜还特别适用于高粘度体系聚合反应 2 铸铁反应釜在氯化 磺化 硝化 缩合 硫酸增浓等反应过程中使用较多 钢制反应釜 3 搪玻璃反应釜俗称搪瓷锅 在碳钢锅的内表面涂上含有二氧化硅玻璃釉 经900 左右的高温焙烧 形成玻璃搪层 搪玻璃反应釜对许多介质具有良好的抗腐蚀性 所以广泛用于精细化工生产的卤化反应及有盐酸 硫酸 硝酸等存在时的各种反应 搪玻璃反应釜具有如下特性 a 耐腐蚀性它能耐大多数无机酸 有机酸 有机溶剂等介质 尤其在盐酸 硝酸 王水等介质中具有良好的耐腐蚀性能 b 耐热性允许在 30 240 范围内的使用 耐热温差小于120 耐冷温差小于110 c 耐冲击性耐冲击性较小 因而使用时应避免硬物冲击碰撞 搪玻璃反应釜在运输和安装是要防止碰撞 加料时严防重物掉入容器内 使用时要缓冲加压升温 防止剧变 按操作压力分类 低压釜和高压釜 搪玻璃反应釜 搅拌釜式反应器主要由壳体 搅拌装置 轴封和换热装置四大部分组成 1 壳体壳体由圆形筒体 上盖 下封头构成 上盖与筒体连接有两种方法 一种是盖子与筒体直接焊死 构成一个整体 另一种是用法兰连接 上盖开有人孔 手孔和工艺接口等 壳体材料根据工艺要求确定 最常用的是铸铁和钢板 也有用合金钢或复合钢板 釜底常用的形状有平面形 碟形 椭圆形和球形 平面结构简单 容易制造 一般在釜体直径小 常压条件下操作时使用 椭圆形或碟形应用较多 球形用于高压反应器 当反应后物料需用分层法使其分离时可用锥形底 搅拌釜式反应器的基本结构 2 搅拌装置搅拌装置由搅拌轴和搅拌电机组成 其目的是加强反应釜内物料的均匀混合 以强化反应的传质和传热 3 轴封轴封用来防止釜的主体与搅拌轴之间的泄漏 轴封主要有填料密封和机械密封两种 4 换热装置换热装置是用来加热或冷却反应物 使之符合工艺要求的温度条件的设备 其结构型式主要有夹套式 蛇管式 列管式 外部循环式等 也可用直接火焰或电感加热 目前在化工生产中 反应釜所用的材料 搅拌装置 加热方式 轴封结构 容积大小 温度 压力等种类繁多 但基本具有以下共同特点 1 结构基本相同 除有反应釜体外 还有传动装置 搅拌器和加热 或冷却 装置等 以改善传热条件 使反应温度控制得比较均匀 并且强化传质过程 2 操作压力较高 釜内的压力是由化学反应产生或温度升高形成的 压力波动较大 有时操作不稳定 压力突然增高可能超过正常压力几倍 所以反应釜大部分属于受压容器 反应釜特点 2020 3 17 45 可编辑 3 操作温度较高 化学反应需要在一定的温度条件下才能进行 所以反应釜既能承受压力又能承受温度 4 反应釜中通常要进行化学反应 为保证反应能均匀而较快地进行 提高效率 在反应釜中装有相应的搅拌装置 这样就要考虑传动轴的密封和防止泄露问题 5 反应釜多属间歇操作 有时为保证产品质量 每批出料后需进行清洗 釜顶装有快开人孔及手孔 便于取样 观察反应情况和进入设备内部检修 管式反应器 1 管式反应器的特点 管式反应器是由多根细管串联或并联而构成的一种反应器 通常管式反应器的长度和直径之比大于50 管式反应器在实际应用中 多数采用连续操作 少数采用半连续操作 使用间隙操作的极为罕见 管式反应器有以下几个特点 1 由于反应物的分子在反应器内停留时间相等 所以在反应器内任何一点上的反应物浓度和化学反应速度都不随时间而变化 只随管长变化 2 管式反应器具有容积小 比表面大 单位容积的传热面积大 特别适用于热效应较大的反应 3 由于反应物在管式反应器中反应速度快 流速快 所以它的生产能力高 4 管式反应器适用于大型化和连续化的化工生产 5 和釜式反应器相比较 其返混较小 在流速较低的情况下 其管内流体流型接近与理想流体 6 管式反应器既适用于液相反应 又适用于气相反应 用于加压反应尤为合适 管式反应器是应用较多的一种连续操作反应器 常用的管式反应器有以下几种类型 1 水平管式反应器图2 1给出的是进行气相或均液相反应常用的一种管式反应器 由无缝钢管与U形管连接而成 这种结构易于加工制造和检修 高压反应管道的连接采用标准槽对焊钢法兰 可承受1600 10000kPa压力 如用透镜面钢法兰 承受压力可达10000 20000kPa 水平管式反应器 用于气相或均液相反应 2 管式反应器的分类 图2 1 2 立管式反应器 图2 2 a 为单程式立管式反应器 图2 2 b 为带中心插入管的立管式反应器 有时也将一束立管安装在一个加热套筒内 以节省安装面积 如图2 2 c 所示 立管式反应器被应用于液相氨化反应 液相加氢反应 液相氧化反应等工艺中 立管式反应器 用于液相氨化反应 液相加氢反应和液相氧化反应等 图2 2 b 中心插入管式 图2 2 c 立管式反应 图2 2 a 单程式 3 盘管式反应器将管式反应器做成盘管的形式 设备紧凑 节省空间 但检修和清刷管道比较困难 图3 3所示的反应器由许多水平盘管上下重叠串联组成 每一个盘管是由许多半径不同的半圆形管子相连接成螺旋形式 螺旋中央留 400mm的空间 便于安装和检修 图3 3盘管式反应器 4 U形管式反应器U形管式反应器的管内设有多孔挡板或搅拌装置 以强化传热与传质过程 U形管的直径大 物料停留时间增长 可应用于反应速率较慢的反应 例如带多孔挡板的U形管式反应器 被应用于己内酰胺的聚合反应 带搅拌装置的U形管式反应器适用于非均液相物料或液固相悬浮物料 如甲苯的连续硝化 蒽醌的连续磺化等反应 图3 4是一种内部设有搅拌和电阻加热装置的U形管式反应器 用于非均液相或液固相悬浮物料反应 图3 4U形管式反应器 反应器的选择 结论 采用搪玻璃反应釜 理由 西玛津化学性质稳定 不腐蚀 不燃烧 搪玻璃反应釜能耐大多数无机酸 有机酸 有机溶剂等介质 尤其在盐酸 硝酸 王水等介质中具有良好的耐腐蚀性能 并且允许在 30 240 范围内的使用 耐热温差小于120 耐冷温差小于110 离心机 1 过滤离心机离心过滤是指藉旋转液体所受到的离心力而通过介质和滤饼 固体颗粒被截留于过滤介质表面的操作过程 离心过滤的推动力即离心力 离心机转鼓的壁面上开孔 就成为过滤离心机 工业上应用最多的有如下几种 1 三足式离心机图 3 27 所示的三足式离心机是间歇操作 人工卸料的立式离心机 在工业上采用较早 目前仍是国内应用最广 制造数目最多的一种离心机 三足离心机有过滤式和沉降式两种 其卸料方式又有上部卸料与下部卸料之分 离心机的转鼓支承在装有缓冲弹簧的杆上 以减轻由于加料或其它原因造成的冲击 国内生产的三足式离心机技术参数范围如下 转鼓直径 m0 45 1 5有效容积 m30 02 0 4过滤面积 m20 6 2 7转速 r min730 1950分离因数Kc450 1170 三足式离心机结构简单 制造方便 运转平稳 适应性强 所得滤饼中固体含量少 滤饼中固体颗粒不易受损伤 适用于间歇生产中小批量物料 尤其适用于盐类晶体的过滤和脱水 其缺点是卸料时劳动强度大 生产能力低 近年来已出现了自动卸料及连续生产的三足式离心机 2 卧式刮刀卸料离心机卧式刮刀卸料离心机是连续操作的过滤式离心机 其特点是在转鼓全速运动中自动地依次进行加料 分离 洗涤 甩干 卸料 洗网等操作 每批操作周期约为35 90s 每一工序的操作时间可按预定要求实行自动控制 其结构及操作示意于图 3 28 操作时 悬浮液从进料管进入全速运转的鼓内 液相经滤网及鼓壁小孔被甩到鼓外 再经机壳的排液口流出 留在鼓内的固相被耙齿均匀分布在滤网面上 当滤饼达到指定厚度时 进料阀门自动关闭 停止进料进行冲洗 再经甩干一定时间后 刮刀自动上升 滤饼被刮下并经倾斜的溜槽排出 刮刀升至极限位置后自动退下 同时冲洗阀又开启 对滤网进行冲洗 即完成一个操作循环 重新开始进料 此种离心机可连续运转 自动操作 生产能力大 劳动条件好 适宜于大规模连续生产 目前已较广泛地用于石油 化工行业中 如硫铵 尿素 碳酸氢铵 聚氯乙稀 食盐 糖等物料的脱水 由于用刮刀卸料 使颗粒破碎严重 对于必须保持晶粒完整的物料不宜采用 3 活塞推料离心机活塞推料离心机 如图 3 29 所示 也是一种连续操作的过滤式离心机 在全速运转的情况下 料浆不断由进料管送入 沿锥形进料斗的内壁流至转鼓的滤网上 滤液穿过滤网经滤液出口连续排出 积于滤网内面上的滤渣则被往复运动的活塞推送器沿转鼓内壁面推出 滤渣被推至出口的途中 可用由冲洗管出来的水进行喷洗 洗水则由另一出口排出 整个过程在转速不同的部位连续自动进行 活塞冲程约为转速全长的1 10 往复次数约30次 min 活塞推料离心机主要适用于处理含固量 10 d 0 15mm并能很快脱水和失去流动性的悬浮液 生产能力可达每小时0 3 25吨的固体 卸料时晶体破碎程度小 活塞推料离心机除单级外 还有双级 四级等各种形型式 采用多级活塞推料离心机能改善其工作状况 提高转速及分离较难处理的物料 结论 三足式离心机理由 三足式离心机结构简单 制造方便 运转平稳 适应性强 所得滤饼中固体含量少 滤饼中固体颗粒不易受损伤 适用于间歇生产中小批量物料 尤其适用于盐类晶体的过滤和脱水 五 工艺流程的组织 工艺类型 工艺流程图及说明 主要工序 我们组选用水法制备西玛津 以下是流程图及说明 工艺流程图 三聚氯氰水 加成 氢氧化钠 加成 乙胺 降温 静量分水 过滤 干燥 成品 生产工艺 将计量的水加入反应釜中同时加入少量的乳化剂 降温至0 缓缓加入三聚氯氰 保温0至1 慢慢加入乙胺溶液 于15min内升温至5 保温反应15min 使乙胺化学反应顺利进行