百草枯生产工艺规程

山东大成农药股份有限公司作业文件百草枯生产工艺规程1产品说明1.1产品名称：分子式、结构式、分子量 中文通用名称：百草枯 英文名称：Paraquat;1,1-dimethyl-4,4-bipyridyldichloride;Gramoxone其它名称：对草快；克芜踪 化学名称：1,1-二甲基-4,4-联吡啶二氯化物 结构式： 分子式：C12H14Cl2N2 分子量：257.21.2产品物化性质纯品为白色晶体，含量99.9%；熔点175-180,水中溶解度为700g/l。300以上分解，微溶于低分子的醇类，不溶于烃类，在酸性及中性溶液中稳定。工业原药为38%-42%的棕色水溶液。热贮存稳定性良好，制剂为20%绿色水溶液。属中等毒性除草剂。1.3质量标准外观:均相液体百草枯原药产品质量标准：GB19307-2003项目指标百草枯阳离子含量，%（m/m）30.5百草枯阳离子与三氮唑嘧啶酮质量比（40050）：14、4-联吡啶质量分数b/% 百草枯质量分数的0.3%水不溶物/% 0.5pH值范围2.0-6.0a允许使用其它催吐剂（须符合FAO Specification 56/TK/S/F(1994)中的有关要求，其它催吐剂检测相应指标要求*热贮稳定性合格注：低温、热贮稳定性为抽检项目，至少每3个月抽检一次。百草枯水剂质量标准：GB19308-2003项目指标百草枯阳离子含量，%（m/m）18-19.5水不溶物,% （m/m）0.3pH值范围4.0-7.0稀释稳定性（20倍）合格*低温稳定性合格*热贮稳定性合格注：低温、热贮稳定性为抽检项目，至少每3个月抽检一次。1.4产品包装要求百草枯原药包装应符合GB3796的规定，我公司使用塑料大桶包装，每桶净含量200kg。20%百草枯水剂包装应符合GB3796的规定，采用清洁带内外盖的玻璃瓶或塑料瓶装。每批包装好的成品中都附有质量证明书。每箱与每瓶上都应注明生产厂家名称、产品名称、批号、生产日期、净重和本标准编号。贮运时严防潮湿和日晒，不得与食物、种子、饲料混放，避免与皮肤、眼睛接触，防止由口鼻吸入。1.5产品用途百草枯是一种速效触杀型、灭生性除草剂，目前在世界130多个国家和地区得到推广应用。在除草剂产品中，其产销量居世界第二位。百草枯广泛用于园林除草、作物及蔬菜行间除草，免耕地除草，草原更新，非耕地化学除草，还可用于棉花、向日葵、大豆、扁豆等作物催枯，与国外同种产品效果相当。该品种的最大优点是：落入土壤后迅速钝化，分解失效，不在作物中残留，对环境非常安全，有利于环境保护。2原料质量标准和包装要求2.1质量标准2.1.1 氢氧化钠工业氢氧化钠应符合下表要求（GB209）指 标 名 称指 标 要 求NaOH% 30.0Na2CO3% 0.6NaCl% 5.0FeO% 0.012.1.2吡啶纯吡啶应符合下表（GB3694）要求指 标 名 称指 标 要 求外 观无色或微黄色透明液体吡啶% 99.8水份% 0.22.1.3 甲醇工业甲醇应符合下表（GB338）要求指 标 名 称指 标 要 求密 度（20）0.791-0.793沸程（0，101.3KPa）64.065.5水份，%（m/m） 0.12.1.4 氯甲烷工业氯甲烷含量应符合下表(Q/SNY010)要求指 标 名 称指 标 要 求氯甲烷% 95.0不挥发残渣% 0.52.1.5 液氨液氨应符合下表（GB536）要求指 标 名 称指 标 要 求氨% 99.6残渣% 0.42.1.6 氰化钠氰化钠应符合下表（ZB G12020）要求指 标 名 称指 标 要 求氰化钠% 98.0碳酸氢钠 1.0氢氧化钠 0.5水分 1.0水不溶物 0.052.1.7 氯气氯气应符合下表（GB/T5138）要求指 标 名 称指 标 要 求氯气% 99.6水分 0.032.2包装要求2.2.1吡啶、甲醇、氢氧化钠、液氨可使用普通钢材贮罐贮运。2.2.2氯甲烷、氯气采用本厂管道输送。2.2.3氰化钠采用50kg铁皮筒包装。3 生产原理及工艺沿革百草枯的合成主要有三种方法：热钠法、冷钠法及氰化物催化法。热钠法存在以下缺点：a、有着火爆炸的危险，b、产品不纯，c、收率低，d、环境污染严重。冷钠法的特点是：a、收率高，副产物少，b、反应设备要求苛刻，反应条件较难控制，不易工业化。氰化钠催化法的特点是：a、收率高，b、生产过程安全，单程操作简单，反应条件温和，不易燃，不易爆。从以上比较发现氰化钠催化法具有安全性、先进性。我们采取的氰化钠催化法工艺路线。4化学反应过程、工艺概况及工艺优缺点4.1化学反应过程以吡啶与氯甲烷反应生成氯甲基吡啶盐酸盐，氯甲基吡啶盐酸盐以氰化钠为催化剂，以液氨为反应溶剂偶联成N，N-二甲基二联吡啶，经氯氧化生成百草枯。主反应如下油分离器氨压机及缓冲罐4.2工艺流程方框冷凝器气氨除尘器氯甲烷吡啶=甲醇冷凝器氨冷却器旋风 氮气、水、氰化钠 偶合MPC干燥MPC合成贮罐 包装氧化过滤 氮气、水 氯气生化池滤液处理 氯气 烧碱产品氯甲烷吡啶 图1. 百草枯原药工艺流程方块图4.3工艺的优缺点该工艺的优点是：收率高，生产过程安全，单程操作简单，反应条件温和，不易燃，不易爆。4.4生产工艺流程简述利用真空将桶装吡啶抽入合成罐，将来自仓库的甲醇输送到甲醇贮罐，再打入高位槽计量后，放入MPC合成罐；来自氯甲烷工序的氯甲烷经电子称称重后加热气化，用转子流量计控制连续投入到MPC合成釜，反应至无吡啶恶臭气味时，视为反应终点，停止通氯甲烷气体。利用真空将MPC合成液分批抽入MPC干燥釜，减压蒸出MPC合成液中的甲醇，冷凝回流至甲醇授槽，甲醇回收循环使用。干燥后的MPC用袋子包装后贮存待用。将定量MPC投入二联吡啶合成釜，再投入催化剂氰化钠；关闭加料口，开始抽真空，加氮气置换，再抽真空，向高压釜中加液氨，使高压釜内的压力保持在0.91.1MPa，反应6小时后到达反应终点。打开放氨阀门放氨。利用氮气加压将加入一定量水的二联吡啶合成釜的物料压入过滤釜过滤，过滤釜底部出的废水再抽至废水釜，废水釜加碱通氯气处理后送生化处理；上部的物料加水打浆压入氯氧化釜，通氯气氧化，当物料颜色由蓝紫色变为棕红色时，通氯反应结束。将反应物料计量、取样打入原药贮罐，即为原药。原药计量后用泵打入原药贮罐，贮存一定量后，用电子称称重后，打入调制釜，将计量好的增稠剂从增稠釜中抽入调制釜。调制完全后即得成品，打入成品贮罐。二联吡啶合成釜的液氨少部分参加了反应，大部分液氨以溶剂的形式存在，偶合反应完毕后，作为溶剂的液氨加热汽化排出，排出的气氨大部分经盐水冷却器、旋风分离器、冷凝器进入贮罐；、少量经盐水冷却器、洗氨罐、液氨汽化器进入氨压机加压，加压冷凝成液氨流入液氨贮罐继续作为下次反应的溶剂。过滤废水贮存于贮罐，用泵打入脱氨罐，加碱，升温置换出氨气，再用盐酸吸收，生成氯化铵，大量氨脱出后，转入氧化罐降温，滴加入次氯酸钠进行氧化，氨氮和氰根含量达标后，再将废水送入生化集中处理。4.5 正常操作注意事项4.5.1 MPC合成阶段吡啶是具有强烈刺激性气味的无色液体，对人体有伤害，避免泄露和直接与人体接触。氯甲烷是无色微甜的气体，在通氯甲烷时，要经常检查管道是否畅通， 流量计是一个易损设备，不耐压力，要注意不要让管路带压，或者是否有气体自动停止等现象，避免倒吸、堵塞通气管等现象发生。该反应是个较弱的放热反应，在刚开始反应时，反应放出的热基本能保持反应温度恒定或略有上升，若温度太高，应适当开循环水降温；反应后期，反应减缓，放热减少，应适当开蒸汽保温。反应过程中应经常通过视镜观察反应釜内的情况，注意有没有结晶现象，这时应适当补加甲醇。干燥釜进料时要注意阀门开关顺序。在最后放料时要保证管道畅通。甲醇是有毒物质，又是一种易燃、易爆物质，防止出现跑料现象。在干燥过程中要注意观察干燥时搅拌电机电流适时调节。干燥后的MPC是一种极易吸潮的物料，卸料包装时要尽快包装，避免吸潮。4.5.2百草枯合成阶段中间体的合成反应是一个无水反应，因此在投料以时，应保证釜内干燥。MPC很容易吸潮，在向釜内投料时，要尽量的快速投入。氰化钠是剧毒物质，在分装、投料时一定要严格按照操作要求去操作；操作人员要有严格的防护措施，要备有应急药品；投料时要慢慢操作严禁产生粉尘或散落，万一散落，可用硫酸亚铁溶液冲洗散落的地方。车间要备有相应的处理设备和所用物料。5 生产工艺条件及生产控制一览表正常工艺条件一览表序号设备名称工艺条件名称单位控制范围计量仪表记录周期1MPC合成釜吡啶：氯甲烷mol1:1.1.3液位计1小时甲醇Kg1702000液位计温度4070温度计2MPC干燥釜温度70温度计1小时真空度MPa0.09真空表3二联吡啶合成釜投料量投MPC量kg700800磅秤氰化钠kg50加水打浆L17002000液位计压力保温阶段MPa0.91.1压力表1小时高压排氨阶段MPa0.91.1压力表1小时低压排氨阶段MPa-0.091.1压力表1小时温 度保温阶段MPa2935温度计1小时排氨阶段-2060温度计1小时过滤釜过滤充氮压力MPa0.10.2压力表加水打浆L600700液位计4氯氧化釜氧化温度60温度计1小时通氯量m3/h2060流量计1小时5氨压机吸气温度40压力表1小时吸气压力MPa0.4温度计1小时排气温度105压力表1小时排气压力MPa1.6压力表1小时油压差MPa0.10.3温度计1小时油温65温度计1小时电机电流A180480电流表1小时6劳动卫生和安全技术6.1防火、防爆和卫生等级表8 防火、防爆和卫生等级区域分类爆炸危险等级火灾危险等级卫生危险等级MPC合成Q-2甲2偶联Q-2甲1氯化Q-3甲3废水处理丁36.2 原料、半成品及成品的卫生安全浓度表9 原料、半成品及成品的卫生安全浓度序号名称卫生允许最高浓度（mg/m3）爆炸极限（%，V/V）1吡啶41.812.42氯甲烷2007193甲醇50636.54氨2016255氰化钠1（以CN-计）/6氯气1/6.3原料中毒急救办法6.3.1甲醇中毒患者应立即移离现场，脱去污染的衣服。口服者用 1碳酸氢钠洗胃，硫酸镁导泻，清除体内已吸收的甲醇。透析疗法：中毒严重者应及早进行血液透析或腹膜透析，以减轻中毒症状，挽救病人生命，减少后遗症。血液透析疗法的指征为：血液甲醇大于15.6mmol/L；或甲酸小于4.34 mmol/L；严重代谢性酸中毒；视力严重障碍或视乳头视网膜水肿。解毒剂：乙醇为甲醇中毒的解毒剂，应用乙醇可阻止甲醇氧化，促进甲醇排出。用10葡萄糖液配成5乙醇溶液，静脉缓慢滴注。6.3.2氰化钠中毒发现氰化钠中毒者，立即打开亚硝酸异戌酯瓶子，滴在手帕或海绵上，每分钟令患者吸入12.530次直至开始使用亚硝酸钠为止。给患者静脉注射30%的亚硝酸钠，每分钟不超过2.55毫升，随后给予硫代硫酸钠12.525克，配成25%溶液，缓慢静注。6.3.3氨中毒氨气吸入者应迅速脱离现场，至空气新鲜处，维持呼吸功能。卧床静息，及时观察血气分析及胸部X线片变化。给对症、支持治疗。防治肺水肿、喉痉挛、水肿或支气管粘膜脱落造成窒息，合理氧疗；保持呼吸道通畅，应用支气管舒缓剂；早期、适量、短程应用糖皮质激素，如可按病情给地塞米松1060mg/d,分次给药，待病情好转后减量，大剂量应用一般不超过35日。注意及时进行气管切开,短期内限制液体入量。合理应用抗生素。脱水剂及吗啡应慎用。强心剂应减量应用。误服者给饮牛奶,有腐蚀症状时忌洗胃。对症处理,参见。眼污染后立即用流动清水或凉开水冲洗至少10分钟。参见。皮肤污染时立即脱去污染的衣着,用流动清水冲洗至少30分钟。参见。6.3.4液碱液碱污染皮肤可用清水彻底冲洗。溅入眼内时，迅速用大量清水冲洗。不可用酸性液体中和。参见和。口服中毒患者，速给食用醋、35醋酸或5稀盐酸、大量橘汁或柠檬汁等中和。以后给蛋清、撖榄油或其它植物油。禁忌催吐和洗胃。适当输液，纠正脱水、电解质失衡和休克。预防食道狭窄，在穿孔的危险期过去后，应尽早做食道扩张术。6.3.5氯气中毒立即将患者脱离中毒现场，不能使患者受凉，注意保暖，并供给氧气及兴奋剂等，送医院治疗，发现肺水肿要进行解血及补血。7 生产操作中的安全技术7.1百草枯生产中因为有吡啶、氯甲烷、甲醇、氨、氰化钠等原料，均为有毒有害或易燃、易爆物品，所以要求生产过程中严禁设备管路跑冒滴露现象。出现问题要随时发现随时抢修。易燃、易爆物品检修时，严禁敲打、撞击，以防产生火花而发生火灾爆炸事故。7.2设备安全规定7.2.1运转设备的皮带轮、靠背轮等危险部位需安装防护罩，操作台边应有防护栏。7.2.2设备上的玻璃液位计，玻璃转子流量计均应加防护罩。7.2.3输送吡啶、甲醇等易燃、易爆物品的离心泵叶轮必须更换为铜质或铝质叶轮。7.2.4压力容器、冷凝器、搪瓷设备夹套的内外压力，一定要严格控制在允许使用压力下工作，严禁超压使用。7.2.5电器设备必须有良好的绝缘，并且要求接地良好，除更换保险外、对电器、仪表设备非专业人员不得维修，安全灯电压应低于24V。7.3操作人员安全注意事项7.3.1操作人员应严格遵守劳动纪律、坚守岗位，不准脱岗、串岗，要认真操作，严格遵守工艺规程、岗位操作法和安全规程，严禁违章操作。7.3.2操作人员进入生产岗位时，劳动护品必须佩带齐全，并且合理使用。吡啶、甲醇等加料时应带好胶手套、面具等防护用品，严防剧毒物料溅入眼内及皮肤上。氰化钠必须在专人监督下，由专人负责领料、加料，并做好记录。操作人员必须穿全封闭保持服戴全封闭防毒面罩，操作后要及时洗涤。溶剂、碱操作工段要戴橡皮手套、工作眼镜，防止剧毒，腐蚀物料溅入眼内和皮肤上。7.3.3操作人员应定期巡回检查，发现不安全因素立即采取措施，并逐级汇报，并填好原始记录。7.3.4操作人员必须熟知本岗位各物料的物化性质，毒性及防护知识和急救措施，熟知消防器材的使用方法。7.3.5操作人员应严格遵守动火制度和入罐制度，未经有关部门批准严禁车间内动火。7.3.6维修时必须二人或二人以上在现场。维修过程中，工作人员应在自 己的岗位范围内做好配合，认真检查维修质量，保证维修安全。7.3.7不合格的原料未经允许不得用于生产。7.3.8操作人员有权动员和谢绝未经批准外来人员进入工作岗位，有权拒绝一切不利于安全生产的工作指令，确保安全生产。7.4消防要点7.4.1百草枯车间应放置消防器材，一般可放置泡沫灭火器、干粉灭火器、二氧化碳灭火器等，亦可分下列情况应用：7.4.2甲醇、吡啶等易燃液体着火时可应用以上三种灭火器扑救。7.4.3氯甲烷着火时可先行切断电源，使用雾状水，泡沫和二氧化碳灭火器扑救。7.4.4电器着火时，应先切断电源，使用二氧化碳灭火器扑救。7.4.5有害有毒物质着火应先佩带好防毒面具和防护用品，站在上风处救火，以防中毒。8 综合利用和三废处理8.1 含氰废水打入废水处理罐，加入定量的氢氧化钠，然后通氯氧化，将废水中的CN - 浓度降低到合格，然后送公司污水处理工序进行生化处理。9 操作工时与生产周期9.1MPC合成工序投料（4600kg吡啶、1800kg甲醇） 30min 通氯甲烷 16hr干燥 20hr合成反应需要时间 36.5hr9.2偶联工序投料 1hr反应 6hr排氨 4hr过滤 1hr合计 12hr9.3氯氧化工序加水 30min通氯 4hr放料 30min合计 5hr10主要设备生产能力及设备一览表10.1主要设备生产能力表10 主要设备生产能力主要设备名称规格每批生产量（kg）日生产量（kg）年生产能力（Kg）MPC合成釜12500L730073002190000偶联高压釜5000L5303180954000干燥器2600盘式5009000250000010.2生产设备一览表表11 生产设备一览表序号设 备 名 称规 格 型 号主要材料数量吡啶储罐28003900 V=20m3Q253-B1吡啶计量罐14002200 V=3m3Q253-B1甲醇储罐28003900 V=20m3Q253-B1甲醇计量罐14002200 V=3m3Q253-B2氯甲烷缓冲罐8001200 V=0.8 m316MnR2氯甲烷储罐16002000 V=5 m316MnR2甲醇受槽9001300 V=1m3Q253-B3液氨储罐26004700 V=30 m316MnR1旋风分离器6001200 V=0.3m3Q253-B1洗氨罐12001400 V=2m3Q253-B2氯气缓冲罐500800 V=0.2 m316MnR3氯气缓冲罐9001800 V=1.1 m316MnR1成品计量罐200015001500 V=4.5m3增强聚丙烯3氮气缓冲罐9001800 V=1.1m3Q253-B1碱计量罐14002200 V=3m3Q253-B1氯气缓冲罐9001800 V=1.1 m316MnR1 原药储罐34008800 V=80 m3玻璃钢2 MPC合成罐F-12500防爆电机15KW 机械密封搪玻璃2MPC干燥釜单层盘式 附防爆电机 11KW不锈钢3二联吡啶合成釜V=5 m3 附防爆电机 11KW不锈钢6氯化过滤釜V=2.5 m3防爆电机 15KW不锈钢3氯氧化釜F-3000 L系列防爆电机 15KW搪玻璃3氯甲烷电子秤5T组合件2成品电子秤5T组合件1吡啶泵Q=15 m3/h H=30m 防爆电机 4KW氟塑1甲醇泵Q=15 m3/h H=30m防爆电机4KW 氟塑1回收甲醇泵Q=15 m3/h H=30m防爆电机4KW氟塑1计量泵Q=50 m3/h H=30m防爆电机 7.5KW氟塑1原药泵Q=15 m3/h H=30m 4KW氟塑2真空泵机组200018001600 FL100-20 11KW组合件8合成冷凝器F=10m2 YKA40-10-10石墨2蒸馏冷凝器F=10m2 YKA40-10-10石墨6氨冷凝器WN-200Q235-B2氨压机附电机 YW315M-2 250KW组合件2紧急泄氨器 JX159集油器 JY-300成品储罐34008800 V=80 m3玻璃钢2废水氧化釜F-12500 15KW搪瓷3调制釜F-12500搪瓷2冷凝器石墨 4003500 V=20 m3增稠剂调制釜K-3000 系列防爆电机 7.5KW搪玻璃1碱泵Q=15 m3/h H=30m 4KW氟塑1废水泵Q=29 m3/h H=32m防爆电机5.5KW氟塑2成品调制泵Q=29 m3/hH=32m附防爆电机5.5KW氟塑1成品泵Q=15 m3/h H=30m附电机 4KW氟塑1电动葫芦2T 防爆提升电机 3.5KW组合件1次氯酸钠合成罐F-3000搪瓷1盐酸计量罐18002600 V=5 m3聚丙烯1碱贮罐22002600 V=10 m3Q235-B1氨水贮罐22002600 V=10 m3Q235-B1空压机V-0.6717组合件1水计量罐8501800 V=1m3Q235-B111 原材料和能量消耗定额表13 原材料和能量消耗定额序号名称规格单位消耗定额备注1吡啶99.9%kg7302氯甲烷98%kg4783甲醇99.9%kg130 4液氨99.99%kg4505氰化钠98%kg1206氯气99.6%kg2857氯气94%kg1208氢氧化钠30%kg4509氮气99.9%瓶3212 物料平衡12.1各工序进、出物料的成分、数量（见附录B物料平衡表）12.2原材料利用率和产品收率计算表 百草枯是以吡啶为起始原料，收率计算以百草枯阳离子二氯盐计，其转化率为等分子转化，可依据分子量计算出理论得量系数为：257.2/158=1.6278 百草枯原药产量*含量产品收率X为： X=*100%投入吡啶的量*含量*1.627813 劳动组织和定岗定员13.1劳动组织百草枯原药生产车间，设车间主任一名，技术员一名。生产分四班制。维修、材料保管员、分析人员由分厂负责安排13.2定岗定员岗位主任技术员MPC合成干燥偶联氯化机动总计班次33334每班人数4444合计1112121212454附录A 原料物化性质和消防措施1、吡啶分子式C5H5N，熔点-42，沸点115，密度0.978g/cm3无色或微黄色液体，有恶臭，易燃，可与水、乙醇、乙醚等混溶，还能溶解大部分有机化合物和许多无机盐类。有显著但不是很强的碱性，与无机酸作用生成盐。蒸汽与空气形成爆炸性化合物，爆炸极限1.812.4%（体积）。防护：密闭操作，局部排风，戴防护眼镜，防化学品手套，穿相应的防护服。消防措施：用干粉、泡沫和砂土灭火。消防人员须穿戴防毒面具与防护服。2、氯气黄绿色气体，有窒息性气味。分子式Cl2，分子量70.91，相对密度1.47(0,369.77kPa)。熔点-101，沸点-34.5。蒸气密度2.49，蒸气压506.62kPa(5atm10.3)。溶于水，易溶于碱液，遇水生成次氯酸和盐酸，次氯酸再分解为盐酸新生态氯、氧和氯酸。氯与一氧化碳在高热条件下，可生成光气。本品不燃，但可助燃。在日光下与易燃气体混合时会发生燃烧爆炸。与许多物质反应引起燃烧和爆炸。防护：提供充分全面和局部排风。戴安全眼镜，穿相应的防护服。消防措施：消防人员必须穿戴防毒面具与全身防护服。需关闭氯气总阀，切断气流，以消杀火势，用水保持火场容器冷却，并用水喷淋保护去关闭阀门的人员。3、氯甲烷分子式 CH3Cl；熔点-97，沸点-23，饱和蒸气压5，6kpa/22，无色气体，具有醚样的微甜气味，易燃、易压缩气体，储存于阴凉、干燥、通风仓库内。防护：提供充分全面和局部排风。戴安全眼镜，穿相应的防护服。消防措施：消防人员必须穿戴防毒面具与全身防护服。需关闭钢瓶阀门，切断气流，以消杀火势，用水保持火场容器冷却，并用水喷淋保护去关闭阀门的人员。4、氰化钠分子式NaCN，熔点563，沸点1496，相对密度1.60，不燃，饱和蒸汽压0.13kPa（817）。白色或灰白色粉未状结晶，有微弱氰化氢气味。NaCN遇酸会产生剧毒气体，与硝酸盐、亚硝酸盐、氯酸盐反应剧烈，有发生爆炸的危险。防护：严加密闭，提供充分全面排风和局部排风，必须佩带防毒面具，安全防护眼镜、防化学品手套，穿相应工作服。消防措施：用干粉、泡沫和砂土灭火。消防人员须穿戴防毒面具与防护服。5、甲醇分子式 CH3OH；Methanol CAS： 67-56-1，无色、透明、高度挥发、易燃液