CN104558025A - 一种基于管式反应装置连续合成o,s-二甲基硫代磷酰胺的方法 - Google Patents

一种基于管式反应装置连续合成o,s-二甲基硫代磷酰胺的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于管式反应装置连续合成O,S-二甲基硫代磷酰胺的方法，该方法以O,O-二甲基硫代磷酰胺和硫酸二甲酯为原料通过管式反应装置连续合成O,S-二甲基硫代磷酰胺；管式反应装置包括串联的两段管式反应器，进行反应时，设置管式反应器内适当的温度；将O,O-二甲基硫代磷酰胺和硫酸二甲酯经计量后连续打入第一段管式反应器中进行混合、反应，再流经第二段管式反应器进一步反应，从第二段管式反应器的物料出口连续得到O,S-二甲基硫代磷酰胺产物；该方法反应效率高，设备利用率高，单套反应装置生产能力大，反应过程易于控制，安全性能好，满足工业生产要求。

Description

一种基于管式反应装置连续合成O,S-二甲基硫代磷酰胺的方法
技术领域
本发明涉及一种连续合成O,S-二甲基硫代磷酰胺的方法，属于有机合成领域。
背景技术
目前，随着世界人口数量不断增长、全球气候变暖、土地沙化等系列问题的出现，使可耕种土地面积逐年递减，粮食的需求越来越趋于紧张。要保障粮食安全，保障供给，就要提高粮食产量。化学农药作为防治和抵御病虫草害的有效手段，是控制危害、减少损失、保障农作物高产稳产的重要保证。因此，研究和开发高效、低毒的化学农药对减少环境污染、保护人体健康和提升企业效益具有不可估量的现实意义。
O,S-二甲基硫代磷酰胺(简称甲胺磷)是生产乙酰甲胺磷、氯甲胺磷等高效低毒农药的重要中间体，是广谱高效杀虫剂。目前，国内外普遍采用硫酸二甲酯均相催化O,O-二甲基硫代磷酰胺深度异构法间歇生产O,S-二甲基硫代磷酰胺，其反应原理如下：
间歇生产方式存在反应时间长、设备利用率低、单台反应器的生产能力小、操作不易控制、产品质量与收率不稳定、生产过程易发生冲料等安全事故。
发明内容
针对现有技术中甲胺磷的合成工艺存在不能连续化生产，导致反应时间长、设备利用率低、单台反应器的生产能力小、操作不易控制、产品质量与收率不稳定、生产过程易发生冲料等缺陷，本发明的目的旨在提供一种利用管式反应装置以O,O-二甲基硫代磷酰胺和硫酸二甲酯为原料连续合成O,S-二甲基硫代磷酰胺的方法，该方法反应效率高，设备利用率高，单套反应装置生产能力大，反应过程易于控制，安全性能好，满足工业连续生产要求。
本发明提供了一种基于管式反应装置连续合成O,S-二甲基硫代磷酰胺的方法，该方法以O,O-二甲基硫代磷酰胺和硫酸二甲酯为原料通过管式反应装置连续合成O,S-二甲基硫代磷酰胺；所述的管式反应装置包括串联的第一段和第二段管式反应器，第一段管式反应器内部设有静态混合器，第二段管式反应器内部设有挡板；进行反应时，设置第一段管式反应器内温度为35℃～45℃，第二段管式反应器内温度为40℃～55℃；将O,O-二甲基硫代磷酰胺和硫酸二甲酯原料经计量后连续打入第一段管式反应器中，原料以0.1～1m/s的速率流经第一段管式反应器，同时进行混合、反应，再以0.001～0.1m/s的速率流经第二段管式反应器，进一步反应，从第二段管式反应器的物料出口连续得到O,S-二甲基硫代磷酰胺产物。
本发明的连续合成O,S-二甲基硫代磷酰胺的方法还包括以下优选方案：
优选的方案中硫酸二甲酯与O,O-二甲基硫代磷酰胺按质量比5～6:100打入第一段管式反应器。
优选的方案中物料在第一段管式反应器中停留的时间为0.1h～1h。
优选的方案中物料在第二段管式反应器中停留的时间为3h～8h。
优选的方案中挡板为环形中央挡板、中央圆形挡板、光滑的周期性暂缩挡板、中央六边形挡板、多孔挡板或螺旋型挡板。
优选的方案中计量是通过具有脉冲结构的计量装置实现。
进一步优选的方案中具有脉冲结构的计量装置为活塞式计量泵或蠕动泵。
优选的方案中第一段和第二段管式反应器外部设有夹套管，或者第一段和第二段管式反应器浸渍在装有冷却介质的容器中。
本发明的管式反应装置主体为串联的第一段管式反应器和第二段管式反应器。第一段管式反应器内部设有静态混合器，第二段管式反应器内部设有挡板。静态混合器的设置更有利于反应原料的充分混合、传质和传热性能。挡板可以在低流速下强化物料的混合、传热、传质，使物料在第二段反应器的流动在低流速下接近理想管式反应器的行为。从而有利于提高反应收率，缩短连续反应时间。第一段管式反应器和第二段管式反应器外部设有用于冷却的夹套管或者装有冷却介质的容器，相应的冷却装置更易于控制管式反应器的反应温度，达到最佳的反应状态。管式反应装置还包括O,O-二甲基硫代磷酰胺储罐和硫酸二甲酯储液罐及相应设置的计量装置，便于精确控制反应底物的反应摩尔比。O,O-二甲基硫代磷酰胺储罐和硫酸二甲酯储液罐及管式反应器之间通过管道连接，管道上设有计量泵。整个管式反应装置具有良好的混合、传质和传热性能，且传递过程易于控制，具有比普通管式反应器和搅拌釜式反应器更好的反应性能，特别适用于O,O-二甲基硫代磷酰胺和硫酸二甲酯连续合成O,S-二甲基硫代磷酰胺。
本发明的有益效果：
本发明对比已有技术，具有以下创新点及显著优点：
1、采用带混合器和挡板的管式反应装置进行反应，具有良好的混合、传质和传热性能，且传递过程易于控制，具有比普通管式反应器和搅拌釜式反应器更好的反应性能，特别适用于O,O-二甲基硫代磷酰胺和硫酸二甲酯连续合成O,S-二甲基硫代磷酰胺。
2、利用管式反应装置进行反应，反应过程稳定，易于控制，反应收率高，达到85％左右。
3、装置简单，并且采用单套装置即能实现O,S-二甲基硫代磷酰胺的连续生产，具有过程能耗低，设备投资小等特点，操作安全可控，易于实现自动控制，满足工业大规模生产要求。
附图说明
【图1】为本发明的管式反应装置示意图：1为O,O-二甲基硫代磷酰胺储罐，2为硫酸二甲酯储液罐，3为第一段管式反应器，4为夹套管，5为第二段管式反应器，6为装有冷却介质的容器，7为物料出口，8为计量装置。
【图2】为静态混合器的内构件。
【图3】为环形挡板。
【图4】为中央园形挡板。
【图5】为周期性暂缩挡板管。
【图6】为中央六边形挡板。
【图7】为多孔挡板。
【图8】为螺旋形挡板。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明内容作进一步说明，本发明不限于实施例，其实施方式可以是发明内容所述的任一种方式。
实施例1
O,O-二甲基硫代磷酰胺与硫酸二甲酯分别通过活塞式计量泵计量后，进入第一段管式反应器，该管式反应器内设置有静态混合器，管外设置有带夹套的冷却套管。硫酸二甲酯与O,O-二甲基硫代磷酰胺的质量比为5.3:100。物料在第一段管式反应器内物料的流速是1m/s，停留时间为6分钟，第一段管式反应器的温度为40℃～45℃。然后进入第二段管式反应器。第二段管式反应器内设置有环形中央挡板，第二段管式反应器浸没在一带有冷却剂的容器中，第二段管式反应器内物料的流速是0.01m/s，停留时间为8小时，第二段管式反应器的温度为40℃～45℃。反应出口，O,S-二甲基硫代磷酰胺含量为76.91％，反应收率为85.25％。
实施例2
O,O-二甲基硫代磷酰胺通过与硫酸二甲酯通过分别通过活塞式计量泵计量后进入第一段管式反应器，该管式反应器内设置有静态混合器，管外设置有带夹套的冷却套管。硫酸二甲酯与O,O-二甲基硫代磷酰胺的质量比为6：100。物料在第一段管式反应器内物料的流速是0.1m/s，停留时间为60分钟，第一段管式反应器的温度为35℃～40℃。然后通过进入第二段管式反应器，第二段管式反应器内设置有中央圆形挡板，第二段管式反应器浸没在一带有冷却剂的容器中，第二段管式反应器内物料的流速是0.01m/s，停留时间为7小时，第二段管式反应器的温度为40℃～45℃。反应出口，O,S-二甲基硫代磷酰胺含量为76.79％，反应收率为85.68％。
实施例3
O,O-二甲基硫代磷酰胺通过与硫酸二甲酯通过分别通过活塞式计量泵计量后进入第一段管式反应器，该管式反应器内设置有静态混合器，管外设置有带夹套的冷却套管。硫酸二甲酯与O,O-二甲基硫代磷酰胺的质量比为5：100。物料在第一段管式反应器内物料的流速是0.05m/s，停留时间为30分钟，第一段管式反应器的温度为35℃～40℃。然后通过进入第二段管式反应器，第二段管式反应器内设置有多孔挡板，管外设置有带夹套的冷却套管。第二段管式反应器内物料的流速是0.001m/s，停留时间为7小时，第二段管式反应器的温度为40℃～45℃。反应出口，O,S-二甲基硫代磷酰胺含量为77.19％，反应收率为85.31％。
实施例4
O,O-二甲基硫代磷酰胺通过与硫酸二甲酯通过分别通过活塞式计量泵计量后进入第一段管式反应器，该管式反应器内设置有静态混合器，管外设置有带夹套的冷却套管。硫酸二甲酯与O,O-二甲基硫代磷酰胺的质量比为5.5：100。物料在第一段管式反应器内物料的流速是0.05m/s，停留时间为30分钟，第一段管式反应器的温度为35℃～40℃。然后通过进入第二段管式反应器，第二段管式反应器内设置有螺旋型挡板，管外设置有带夹套的冷却套管。第二段管式反应器内物料的流速是0.1m/s，停留时间为3小时，第二段管式反应器的温度为45℃～55℃。反应出口，O,S-二甲基硫代磷酰胺含量为76.19％，反应收率为84.61％。

Claims (8)

1.一种基于管式反应装置连续合成O,S-二甲基硫代磷酰胺的方法，其特征在于，以O,O-二甲基硫代磷酰胺和硫酸二甲酯为原料通过管式反应装置连续合成O,S-二甲基硫代磷酰胺；所述的管式反应装置包括串联的第一段和第二段管式反应器，第一段管式反应器内部设有静态混合器，第二段管式反应器内部设有挡板；进行反应时，设置第一段管式反应器内温度为35℃～45℃，第二段管式反应器内温度为40℃～55℃；将O,O-二甲基硫代磷酰胺和硫酸二甲酯原料经计量后连续打入第一段管式反应器中，原料以0.1～1m/s的速率流经第一段管式反应器，同时进行混合、反应，再以0.001～0.1m/s的速率流经第二段管式反应器，进一步进行反应，从第二段管式反应器的物料出口连续得到O,S-二甲基硫代磷酰胺产物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，硫酸二甲酯与O,O-二甲基硫代磷酰胺按质量比5～6:100打入第一段管式反应器。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，物料在第一段管式反应器中停留的时间为0.1h～1h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，物料在第二段管式反应器中停留的时间为3h～8h。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的挡板为环形中央挡板、中央圆形挡板、光滑的周期性暂缩挡板、中央六边形挡板、多孔挡板或螺旋型挡板。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的计量是通过具有脉冲结构的计量装置实现。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，具有脉冲结构的计量装置为活塞式计量泵或蠕动泵。
8.根据权利要求1～7任一项所述的方法，其特征在于，第一段和第二段管式反应器外部设有夹套管，或者第一段和第二段管式反应器浸渍在装有冷却介质的容器中。
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