CN216630779U - 草甘膦连续化反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了草甘膦连续化反应装置，草甘膦合成液储罐与酸解脱醇反应器连接，酸解脱醇反应器自上而下设置有第一反应功能段、第二反应功能段、第三反应功能段、第四反应功能段第一反应功能段为填料段，其他相邻反应功能段之间经溢流板隔开。第二反应功能段下部经液相管道与循环泵连接后再连接至第二反应功能段中部。第三反应功能段下部经液相管道与循环泵连接后再与加热器一连接，加热器一连接至第三反应功能段中部。第四反应功能段下部经液相管道与循环泵连接后再与加热器二连接，循环泵经加热器二连接至第四反应功能段中部。解决了在间歇搅拌釜工艺改续化过程中所面临的返混问题，解决了原有连续化技术反应不彻底等问题。

Description

草甘膦连续化反应装置

技术领域

本实用新型涉及草甘膦生产技术领域，具体为一种草甘膦的连续化酸解脱醇过程中的酸解脱醇反应器。

背景技术

草甘膦是一种高效、低毒、广谱、灭生性、非选择性除草剂，具有优良的生物特性，是全球产量最大的除草剂品种。目前，国内草甘磷主流生产工艺有两条路线：烷基酯法(甘氨酸法)和亚氨基二乙酸法(IDA法)。国外的生产工艺则主要是美国孟山都公司的亚氨基二乙酸法。我国草甘膦70%的产能是采用以甘氨酸和亚磷酸二甲酯为主要原料的烷基酯法生产，该方法以甲醇为反应溶剂，在催化剂三乙胺的存在下，甘氨酸、多聚甲醛、亚磷酸二甲酯反应得到合成液（草甘膦合成液）。一定比例的合成液与酸混合后制得混酸液（行业内又称混合液、酸解液、水解液），使用蒸汽升温至反应终点温度，随温度升高发生水解、酸解反应，生成草甘膦以及副产物甲缩醛和氯甲烷，甲缩醛、甲醇、氯甲烷等蒸汽自反应器中蒸出。酸解反应结束后剩余的液相为草甘膦料浆，经结晶、分离、洗涤、干燥得符合国标的草甘膦原药。

酸解反应的气相尾气（即被风机抽离的轻组分）主要成分为水、甲缩醛、甲醇、氯化氢及氯甲烷混合物，该尾气去往气相尾气回收装置回收处理，回收过程在草甘膦行业简称为溶剂回收和氯甲烷回收：蒸馏出的混合气体经多级冷凝，冷凝液(稀甲醇)去溶剂回收装置，不凝气去氯甲烷回收装置处理；或将高温段尾气单独冷凝或吸收回收稀盐酸；或先将蒸馏出的混合气体经中和塔中和，中和后的气体去回收甲醇、甲缩醛，不凝气去氯甲烷回收装置处理。甲醇作为溶剂回用至草甘膦合成环节，甲缩醛、氯甲烷作为副产品销售。

甘氨酸法草甘膦生产已有30余年生产历史，溶剂回收、三乙胺回收、氯甲烷回收等工序在工业上已实现连续化,由于受草甘膦酸解反应特点等因素的限制,酸解脱醇工艺仍为间歇搅拌釜法。

草甘膦间歇式水解工艺存在以下问题：1.生产效率低下，综合能耗高，工人劳动强度高。2.单套装置能力小，单位产能的反应釜数量多、仪表控制点多，前后缺乏有效的连贯性，操作存在人为因素导致产品质量不稳定等问题，还制约了生产装置的放大和本质安全的提升。而连续化生产草甘膦则可以通过自动化控制，完全克服这些缺点。因此草甘膦连续酸解脱醇装置开发是草甘膦生产企业主要研究方向之一。

专利CN 111205319 A公开了一种甘氨酸法草甘膦的连续化合成方法及系统，合成液经酸化得到的酸化液进行一级水解反应和二级水解反应，二级水解反应后的浆料经结晶得到草甘膦。所述一级水解反应装置包括一级水解反应塔和一级水解反应釜；所述二级水解反应装置包括二级水解反应釜，所述二级水解反应装置的气体出口与水解尾气冷凝器相连。一级水解反应装置的尾气和一级水解反应装置的冷凝液、尾气去往甲醇回收装置处理。该方法的水解反应装置分为多级，装置复杂，流程长，酸解反应时间长，且收率不高。而且本方法同样仍然依赖搪瓷釜作为反应器。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了草甘膦连续化反应装置，草甘膦合成液储罐与酸解脱醇反应器连接，酸解脱醇反应器自上而下设置有第一反应功能段、第二反应功能段、第三反应功能段、第四反应功能段，第一反应功能段为填料段，其他相邻反应功能段之间经溢流板隔开。

第二反应功能段下部经液相管道与循环泵连接后再连接至第二反应功能段中部。

第三反应功能段下部经液相管道与循环泵连接后再与加热器一连接，加热器一连接至第三反应功能段中部。

第四反应功能段底部设置有料浆出料口，料浆出料口经液相管道与循环泵连接，循环泵经液相管道分两路，一路连接至结晶器，一路经加热器二连接至第四反应功能段中部。

第二反应功能段上端经液相管道与第三反应功能段上部连接；或第二反应功能段上端和底部靠近溢流板的位置处经液相管道与第三反应功能段上部连接。

第三反应功能段上端经液相管道与第四反应功能段上部连接；或第三反应功能段上端和底部靠近溢流板的位置处经液相管道与第四反应功能段上部连接。

第四反应功能段液面上层经气相管道与第三反应功能段上端及气体回收装置连接。

第三反应功能段液面上层经气相管道与第二反应功能段上端及气体回收装置连接。

草甘膦合成液储罐与酸解脱醇反应器的连接管线上设置有酸液进料储罐。

在各功能段，脱除了轻组分的液相靠重力自上而下溢流至下一段。来自塔下部第二级反应功能段的物料蒸汽与自塔顶进入的混酸液在第一级反应功能段内逆流接触，进行传质、换热、反应和脱气。经第一级反应功能段预热升温和初步脱醇后液相进入第二级反应功能段，该段温度由下一级反应功能段产生的较高温度的不凝气和饱和蒸汽带入的热能维持，并与该段甲醇及水汽化所消耗的热能达到平衡，易挥发的甲缩醛、甲醇组分得到汽化随上升不凝气离开反应器。反应液再依次通过溢流、底流进入第三、第四级反应功能段升温反应。第三级反应功能段的温度由第四级反应功能段产生的较高温度的不凝气和饱和蒸汽带入的热能和在外循环管路上的加热器共同维持控制；第四级反应功能段的温度由外循环管路上的加热器维持控制。

可选地，或将部分液相通过底流管道自流至下一段，作为辅助液流，使用自控阀调节流量大小以平衡各反应功能区液位和压力。作为特例，当底流管道阀门开度为0%时或反应器本级不设置底流通路时，液流全部通过溢流管道进入下一级反应功能段。

在各功能段，各级气相靠压力差自下而上流向上一段，并在上一段保持一定高度的气液接触进行传质、传热，通过汽提和曝气作用加强气液传质、传热，并起到气提作用，快速祛除物料中的甲醛、甲缩醛、氯甲烷等物料。

反应液中的轻组分（甲醇、水、氯化氢以及酸解反应过程中生成的甲缩醛、氯甲烷）形成气相，分别自第一级反应功能段、第二级反应功能段、第三级反应功能段和第四级反应功能段上部气相管排出。其中，第一反应功能段上部即塔顶部。第二级反应功能段产生的气相尾气经由第一级反应功能段传质、传热后由塔顶排出。

可选地，或将部分气相通过气相管道直接去往气相总管，作为辅助气流，使用自控阀调节流量大小以平衡各反应功能区压力。作为特例，当本级反应段辅助气流管道阀门开度为0%时或反应器本级不设置辅助气流通路时，气流全部靠压力差自下而上流向上一反应功能段。

解决了在连间歇搅拌釜工艺改续化过程中所面临的“返混”问题，解决了原有连续化技术反应不彻底（出现生料）等问题。因此，酸解水解化学反应过程充分彻底，连续化操作稳定可靠，在一台反应器内完成全部酸解反应，不需要搪瓷釜进一步辅助反应；相对于原间歇搅拌工艺，收率高，热量梯级利用、蒸汽能源耗量低。

附图说明

图1为实施例1的酸解脱醇反应器，其中，1. 草甘膦合成液储罐，2. 酸液进料储罐，3.酸解脱醇反应器，4.第一反应功能段，5. 第二反应功能段，6. 第三反应功能段，7.第四反应功能段，8. 加热器一，9. 加热器二，10. 气体回收装置，11. 结晶器，12-1、12-2、12-3、12-4、12-5、12-6均为循环泵，13. 溢流板。

图2为溢流板13的结构图。

图3为隔板14的结构图。

具体实施方式

实施例1

草甘膦连续化反应装置，草甘膦合成液储罐1与酸解脱醇反应器3连接，酸解脱醇反应器3自上而下设置有第一反应功能段4、第二反应功能段5、第三反应功能段6、第四反应功能段7，第一反应功能段4为填料段，其他相邻反应功能段之间经隔板14隔开。

第二反应功能段5下部经液相管道与循环泵连接后再连接至第二反应功能段5中部。

第三反应功能段6下部经液相管道与循环泵连接后再与加热器一8连接，加热器一8连接至第三反应功能段6中部。

第四反应功能段7底部设置有料浆出料口，料浆出料口经液相管道与循环泵连接，循环泵经液相管道分两路，一路连接至结晶器11，一路经加热器二9连接至第四反应功能段7中部。

第二反应功能段5上端经液相管道与第三反应功能段6上部连接；第二反应功能段5底部靠近隔板的位置处经液相管道与第三反应功能段6上部连接。

第三反应功能段6上端经液相管道与第四反应功能段7上部连接；第三反应功能段6底部靠近隔板的位置处经液相管道与第四反应功能段7上部连接。

第四反应功能段7液面上层经气相管道与第三反应功能段6上端及气体回收装置10连接。

第三反应功能段6液面上层经气相管道与第二反应功能段5上端及气体回收装置10连接。

草甘膦合成液储罐1与酸解脱醇反应器3的连接管线上设置有酸液进料储罐2。

草甘膦酸解液8000kg按4m³/h进入酸解脱醇反应器的第一反应功能段后，在反应器第一级反应功能段液相操作温度控制在40℃；液相经第一反应功能段的填料进入第二反应功能段，第二反应功能段液相出料80%打入第二反应功能段中，实现循环，并使第二反应功能段液相操作温度控制在70℃；待反应液在第二反应段反应约半小时后，部分液相经液相管道进入第三反应功能段，第三反应功能段液相出料80%经加热器一加热后打入第三反应功能段中，实现循环，并使反应器第三级反应功能段操作温度控制在110℃；待反应液在第三反应段反应约1小时后，部分液相经液相管道进入第四反应功能段，第四反应功能段液相出料80%经加热器二加热后打入第四反应功能段中，实现循环，并使反应器第四反应功能段操作温度控制在133℃直至反应终点；反应液在酸解脱醇反应器内停留时间4小时；反应器第一、二级反应功能段气相操作压力控制范围在-10kPa；反应器第三反应功能段的操作压力0~7 kPa，DCS应设置超高限报警；反应器第四反应功能段的操作压力42-47 kPa，DCS应设置超高限报警，实现第四反应功能段的气相进入第三反应功能段，第三反应功能段进入第二反应功能段。最后得到草甘膦料浆3129kg，草甘膦含量为25.8%，总收率86.7%。

实施例2

设备结构同实施例1，仅隔板替换为溢流板。

草甘膦酸解液8000kg按2.5m³/h速度进入酸解脱醇反应器的第一反应功能段后，在反应器第一级反应功能段液相操作温度控制在40℃；液相经第一反应功能段的填料进入第二、三、四反应功能段，控制反应器第四反应功能段操作温度在138℃直至反应终点；反应液在酸解脱醇反应器内停留时间6.1小时；第四反应功能段的气相进入第三反应功能段，第三反应功能段气相进入第二反应功能段。最后得到草甘膦料浆3048kg，草甘膦含量为24.2%，总收率88.6%。

Claims (10)

1.草甘膦连续化反应装置，其特征在于，草甘膦合成液储罐（1）与酸解脱醇反应器（3）连接，酸解脱醇反应器（3）自上而下设置有第一反应功能段（4）、第二反应功能段（5）、第三反应功能段（6）、第四反应功能段（7），第一反应功能段（4）为填料段，其他相邻反应功能段之间经溢流板（13）隔开。

2.根据权利要求1所述的草甘膦连续化反应装置，其特征在于，第二反应功能段（5）下部经液相管道与循环泵连接后再连接至第二反应功能段（5）中部，所述的循环泵为第五循环泵（12-5）、第六循环泵（12-6）。

3.根据权利要求1所述的草甘膦连续化反应装置，其特征在于，第三反应功能段（6）下部经液相管道与循环泵连接后再与加热器一（8）连接，加热器一（8）连接至第三反应功能段（6）中部，所述的循环泵为第一循环泵（12-1）、第二循环泵（12-2）。

4.根据权利要求1所述的草甘膦连续化反应装置，其特征在于，第四反应功能段（7）底部设置有料浆出料口，料浆出料口经液相管道与循环泵连接，循环泵经液相管道分两路，一路连接至结晶器，一路经加热器二（9）连接至第四反应功能段（7）中部，所述的循环泵为第三循环泵（12-3）、第四循环泵（12-4）。

5.根据权利要求1所述的草甘膦连续化反应装置，其特征在于，第二反应功能段（5）上端经液相管道与第三反应功能段（6）上部连接；或第二反应功能段（5）上端和底部靠近溢流板（13）的位置处经液相管道与第三反应功能段（6）上部连接。

6.根据权利要求1所述的草甘膦连续化反应装置，其特征在于，第三反应功能段（6）上端经液相管道与第四反应功能段（7）上部连接；或第三反应功能段（6）上端和底部靠近溢流板（13）的位置处经液相管道与第四反应功能段（7）上部连接。

7.根据权利要求1所述的草甘膦连续化反应装置，其特征在于，第四反应功能段（7）液面上层经气相管道与第三反应功能段（6）上端及气体回收装置（10）连接。

8.根据权利要求1所述的草甘膦连续化反应装置，其特征在于，第三反应功能段（6）液面上层经气相管道与第二反应功能段（5）上端及气体回收装置（10）连接。

9.根据权利要求1所述的草甘膦连续化反应装置，其特征在于，草甘膦合成液储罐（1）与酸解脱醇反应器（3）的连接管线上设置有酸液进料储罐（2）。

10.根据权利要求1-9任一项所述的草甘膦连续化反应装置，其特征在于，所述的溢流板（13）替换为隔板（14）。

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