DE69610629T2

DE69610629T2 - Herstellung von Aluminium Glyphosat durch ein gasfestes Reaktionssystem

Info

Publication number: DE69610629T2
Application number: DE69610629T
Authority: DE
Inventors: Mccabe Day; Laura Gillespie; Melvyn Kramer
Original assignee: Monsanto Co
Current assignee: Monsanto Technology LLC
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1996-03-05
Publication date: 2001-05-03
Anticipated expiration: 2016-03-06
Also published as: JPH10511688A; CN1068008C; MX9709428A; MY134658A; KR19990022560A; AU5419596A; TW300159B; RU2164518C2; HUP9802088A2; DE69610629D1; JP3126032B2; CA2221299C; IL118576A; HUP9802088A3; WO1996040697A1; EP0832086B1; ES2152019T3; AU704518B2; US5633397A; BR9608561A

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine trockene, nicht verklumpende Herbizidzusammensetzung, zusammen mit einem Verfahren zur Herstellung der Zusammensetzung.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Ammoniumglyphosatherbizids durch direktes Umsetzen von Ammoniakgas mit Glyphosatsäure. Das Reaktionsprodukt löst sich in Wasser leicht und vollständig auf und kann zur Herstellung von hochgeladenen, Zusatzstoffe enthaltenden trockenen Glyphosatzusammensetzungen verwendet werden.

Beschreibung des verwandten Fachgebiets

N-Phosphonomethylglycin [HOOCCH&sub2;NH CH&sub2; PO(OH)&sub2;], welches üblicherweise als Glyphosatsäure oder einfach Glyphosat bezeichnet wird, ist in dem Fachbereich als hochwirksames Herbizid bekannt. Es ist ebenfalls bekannt, daß Glyphosat, eine organische Säure, eine relativ niedrige Löslichkeit in Wasser besitzt. Somit wird Glyphosat typischerweise als wasserlösliches Salz formuliert, insbesondere als Monoisopropylamin-(IPA-)Salz, um Unkraut oder Pflanzen abzutöten oder zu bekämpfen. Glyphosat wird kommerziell als wäßriges Konzentrat in der Form seines IPA-Salzes von Monsanto Company, St. Louis, Missouri (USA), unter dem eingetragenen Handelsnamen Roundup® vertrieben.
Verschiedene Salze von Glyphosat, Verfahren zur Herstellung von Salzen von Glyphosat, Formulierungen von Glyphosat und Anwendungsverfahren zur Abtötung und Bekämpfung von Unkraut und Pflanzen sind in den US-Patenten Nr. 3 799 758 und 4 405 531, erteilt an John E. Franz am 26. März 1974 bzw. am 20. September 1983, beschrieben. Andere US-Patente, die Salze von Glyphosat beschreiben, schließen die US-4 315 765, erteilt an George B. Large am 16. Februar 1982, US-4 507 250, erteilt an Izak Bakel am 26. März 1985, US-4 397 676, erteilt an Izak Bakel am 9. August 1983, US-4 481 026, erteilt an Michael P. Prisbylla am 6. November 1984, und die US-4 140 513, erteilt an Erhard J. Prill am 20. Februar 1979, ein. Alle vorgenannten Patente sind in ihrer Gesamtheit hierin durch den Bezug darauf eingeschlossen.
Roundup®-Markenherbizid wird als wasserlösliches flüssiges Konzentrat vertrieben. Jedoch wurden neuerdings in dem Fachbereich Anstrengungen unternommen, eine wasserlösliche trockene/feste Glyphosatformulierung zu entwickeln, welche die entsprechende Wirksamkeit wie Roundup® besitzt.
Diesen Anstrengungen zugrunde liegende herkömmliche Gründe waren erwünschte Kosteneinsparungen in Verbindung mit der Verpackung, dem Versand und der Lagerung einer festen Formulierung im Vergleich zu einer Flüssigkeit. Wie ersichtlich wird, schließen wäßrige Konzentrate eine beträchtliche Menge an Lösungsmittel ein, was zu Größe und Gewicht von Verpackungsbehältern beiträgt und die Kosten in Verbindung mit der Lieferung des Produkts nach der Herstellung an den Markt erhöht.
Ein nicht so leicht ersichtlicher Nutzen beruht auch in dem Vorteil der Herstellung eines wasserlöslichen trockenen Glyphosats. Das heißt, eine granuläre Formulierung sieht, so wird angenommen, überlegene Handhabungscharakteristika (d. h. eine kontrollierte Spillage) vor und ist, so wird erwartet, wesentlich leichter und nicht so umständlich zu transportieren (und oft von Hand zu tragen), wodurch das Produkt für die Verwendung an entfernten geographischen Orten besser geeignet ist.
Die Herstellung einer granulären Glyphosatformulierung bringt jedoch die Überwindung inhärenter Nachteile hauptsächlich in Bezug auf die erhöhten Produktionskosten und die vergleichsweise Komplexität des Mischens eines Feststoffprodukts aus einer Kombination aus gasförmigen und festen Reaktanten im Vergleich zur Herstellung eines Produkts in Lösung aus denselben Reaktanten mit sich.
Mehrere Verfahren zur Herstellung einer festen, wasserlöslichen Glyphosatsalz enthaltenden Zusammensetzung sind bekannt. Zum Beispiel wird in dem US-Patent Nr. 5 047 079, die am 10. September 1991 an Djafar erteilt wurde, ein Verfahren zur Herstellung einer phytotoxischen Zusammensetzung, die das Mischen von Isopropylamin mit einem geschmolzenen Tensid unter Bildung einer Matrix umfaßt, beschrieben, wobei das Tensid eine Festsubstanz bei Raumtemperaturen ist.
In dem US-Patent Nr. 5 070 197, das am 3. Dezember 1991 an Chin et al. erteilt wurde, wird ein Extrusionsverfahren beschrieben, in welchem eine Bronsted-Säure, N- Phosphonomethylglycin beispielsweise, innig mit Natriumhydroxid in einem Extruder vermischt wird, wodurch ein granuläres Extrudat mit einem Restfeuchtigkeitsgehalt von nicht größer als 10% gebildet wird. Ein weiteres Verfahren, welches die Herstellung einer trockenen Natriumglyphosatzusammensetzung beinhaltet, gleichwohl es keine Extrusion beinhaltet, ist in der PCT-Anmeldungs-Veröffentlichung Nr. WO-87/04595 beschrieben.
In dem US-Patent Nr. 5 266 553, das am 30. November 1993 an Champion et al. erteilt wurde, wird ein Verfahren zur Herstellung eines trockenen, wasserlöslichen Salzes von Bentazon oder einem Herbizid, die Carbonsäurefunktionalität beinhalten, welches wiederholte Behandlungen des Salzes mit einer Neutralisationsbase, gewählt aus der Ammoniak, ein Alkylamin, ein Hydroxyalkylamin, ein alkalisches Salz von Alkalimetall und Kombinationen hiervon umfassenden Gruppe beinhaltet.
In der französischen Patentveröffentlichung Nr. 2 692 439, die am 19. Mai 1993 eingereicht wurde und Productos Osa SACIFIA zugewiesen ist, wird allgemein ein phytotoxisches Präparat beschrieben, welches das Monoammoniumsalz von N-Phosphonomethylglycin als ein Pulver oder eine Granalie in Kombination mit einem Benetzungsmittel, Tensid und/oder ein pulverförmiges Additiv umfaßt. Wie in der Patentschrift beispielhaft belegt, ist das Monoammoniumsalz aus der Umsetzung von Glyphosatsäure mit Ammoniumcarbonat abgeleitet.
Das US-Patent Nr. 5 324 708, das am 28. Juni 1994 an Moreno et al. erteilt wurde, beschreibt eine Zusammensetzung und verwandte Verfahren zur Herstellung und für die Anwendung eines nicht-hygroskopischen Monoammoniumglyphosatsalzes, wie des Monoisopropylammoniumsalzes von N-(Phosphonomethyl)-glycin und des Monoisopropylammoniumsalzes von (3-Amino-3-carboxypropyl)-methanphosphonsäure in trockener Pulverform [sic].
In der PCT-Anmeldungs-Veröffentlichung Nr. WO-94/10844, veröffentlicht am 26. Mai 1994, wird eine trockene Glyphosatzusammensetzung beschrieben, in welcher N- Phosphonomethylglycin - unter anderem - mit einem anorganischen oder organischen, nichtätzenden Basismaterial, wie Diammoniumphosphat, oder einem basischen Guanidinsalz, wie Guanidiniumacetat, vermischt wird.
Die EPO-Anmeldungs-Veröffentlichung Nr. 0 394 211, die am 24. Oktober 1990 veröffentlicht wurde, beschreibt eine Erfindung, welche eine trockene Pestizidzusammensetzung umfaßt, sowie verwandte Verfahren zur Anwendung und Herstellung. Insbesondere betrifft die Erfindung die verbesserte Löslichkeit der Zusammensetzung, wie sie durch die Zugabe einer wirksamen Menge eines Organosilicium-Blockcopolymers oder eines Fluorkohlenstoff- Benetzungsmittels erreicht wird.
In der EPO-Anmeldungs-Veröffentlichung Nr. WO-90/07275, die am 12. Juli 1990 veröffentlicht wurde, wird eine Erfindung beschrieben, durch welche granuläre, wasserlösliche Glyphosatzusammensetzungen hergestellt werden, wie durch Vermischen, Pfannengranulierung, Trocknen, Sprühen und Extrusion.
In der PCT-Anmeldungs-Veröffentlichung Nr. WO-92/12637, die am 6. August 1992 veröffentlicht wurde, wird eine Erfindung beschrieben, die ein trockenes, wasserlösliches Glyphosat, darin eingeschlossen eine Zusammensetzung, umfassend im wesentlichen nichtumgesetztes Glyphosat, einen Säureakzeptor, wie Natriumacetat, und eine Flüssigkeit oder festes Tensid, beschrieben.
Alle der vorgenannten Patente und Veröffentlichungen sind hierin durch den Bezug darauf eingeschlossen.
In dem Fachbereich heißt es, daß beträchtliche Anstrengungen für die Formulierung von Zusammensetzungen und verwandter Verfahren zur Herstellung und Anwendung von trockenen Glyphosaten unternommen wurden. Allerdings beschreibt keine der obenstehend genannten Patentschriften ein direktes und praktisches Verfahren zur Herstellung einer trockenen, wasserdispergierbaren, wasserlöslichen und merklich nicht-hygroskopischen Ammoniumglyphosatzusammensetzung, die zur Absorbierung/Adsorbierung einer außergewöhnlich hohen Anteils an Zusatzstoffen durch Umsetzen von festem N-Phosphonomethylglycin mit relativ billigem und von reichlich Ammoniakgas in der Lage ist.
Damit besteht eine durch die bekannte Technologie nicht befriedigte Nachfrage nach der vorliegenden Erfindung innerhalb des Fachbereichs, welche diese und andere Ziele realisiert.

Zusammenfassung der Erfindung

Die ungelösten Erfodernisse des Fachbereichs werden durch die vorliegende Erfindung befriedigt, die eine trockene Ammoniumglyphosat-Herbizidzusammensetzung und ein neues Verfahren zu deren Herstellung bereitstellt, wodurch die mit bekannten trockenen Zusammensetzungen und verwandten Verfahren zusammenhängenden Nachteile, wie erläutert, durch bislang unbekannte und nicht beschriebene Beschränkungen überwunden werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird Glyphosatsäure in "Feuchtkuchen"-Form mit einem Feuchtigkeitsgehalt von bis zu etwa 20 Gew.-% (d. h. Gewichtsverlust beim Trocknen oder LOD) in ein geeignetes Reaktorsystem, wie eine herkömmliche Mischvorrichtung, gefüllt. Während der Mischer den Feuchtkuchen bewegt, wird dieser durch ein stöchiometrisches Äquivalent von wasserfreiem Ammoniakgas, das direkt in den Mischer für die Reaktion mit dem Feuchtkuchen eingespeist wird, neutralisiert.
Da die Reaktion exotherm erfolgt, ist es wünschenswert, ein Mittel zur Erleichterung der Wärmeübertragung von dem Reaktorsystem, wie einem angelegten Wassermantel um den Mischer, oder andere, herkömmlicherweise in dem Fachgebiet bekannte Mittel anzuwenden, um durch die Reaktion erzeugte Wärme abzuführen und dadurch teilweise die Temperatur der Reaktion zu regulieren. Weiterhin erwies sich in dieser Hinsicht die Konfiguration des Mischers/Reaktionsgefäßes und, insbesondere die selbstreinigenden Merkmale und die Anordnung des Ammoniakgaseinlasses, als wichtige Prozeßvariablen. Ferner wird die Reaktorinnentemperatur überwacht und so reguliert, daß eine Temperatur von etwa 60ºC nicht überschritten wird.
Außerdem, und in Kombination, stellten sich der relative Feuchtigkeitsgehalt des Feuchtkuchens und die Rate, mit welcher das Ammoniakgas der Reaktion zugeführt wird, unter anderem auch als Faktoren, welche die Handhabbarkeit der Reaktionsmasse beeinflussen, heraus. Damit betrifft ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung die Art und Weise, auf welche alle diese Variablen gehandhabt werden, damit das Wärmegleichgewicht reguliert werden kann und dadurch das erwünschte Produkt gebildet wird.
Die gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung gebildete Ammoniumglyphosatzusammensetzung liegt in der Form eines Pulvers, welches sich für die Endanwendung als Pflanzenwachstumsregulator und/oder ein Herbizid eignet, vor.
Was vielleicht jedoch noch wichtiger ist, die pulverförmige Reaktionsmasse/Produkt kann aufgrund ihres hochsorptiven Charakters weiter so formuliert werden, daß ein außergewöhnlich hoher Anteil an Zusatzmitteln, wie Benetzungsmitteln, Antischäumungsmitteln und insbesondere Tensiden, absorbiert/adsorbiert wird. Auf diese Weise wird bei einer solchen Formulierung ein sehr nützliches und hochwünschenswertes, mit Zusatzmittel beladenes Produkt gebildet, welches ganz genauso gut und wirksam ist wie vergleichbare Produkte, die durch Verfahren des Stands der Technik erhalten werden, welche teuere Ausgangsmaterialien erfordern.
Wahlweise kann das pulverförmige Reaktionsprodukt oder das mit Zusatzmittel beladene Produkt jeweils so granuliert sein, daß ein frei fließendes (d. h. keinen Kuchen bildendes), im wesentlichen staubfreies und wasserlösliches Ammoniumglyphosatherbizid und/oder Pflanzenwachstumsregulator bereitgestellt wird.
Noch weitere optionale Verfahrensweisen können unter Verwendung des pulverförmigen Reaktionsprodukts durchgeführt werden. Zum Beispiel kann das Pulver weiter vor dem Verpacken gemahlen und/oder getrocknet werden.
Signifikante Vorteile, welche durch die vorliegende Erfindung erreicht werden, beruhen auf ihrer relativen Einfachheit und den vergleichsweise niedrigen Kosten der Reaktanten. Außerdem ist das Verfahren der vorliegenden Erfindung sehr effizient. Das heißt, da das Ammoniakgas direkt mit der festen Glyphosatsäure unter Bildung eines Pulvers umgesetzt wird, wird das bedeutende Problem der Isolierung des Ammoniumglyphosats in fester Form von einer Lösung eliminiert.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Umsetzung von N- Phosphonomethylglycin (Glyphosatsäure) mit wasserfreiem Ammoniakgas, um ein Ammoniumglyphosatpulver hoher Qualität zu bilden, ein Schlüsselrohmaterial, das bei der Herstellung von granulären und/oder tensidbeladenen trockenen Glyphosatzusammensetzungen verwendet wird.
Bislang ist kein wirksames und praktisches Verfahren zur Herstellung von trockenem Ammoniumglyphosatpulver, welches weiter formuliert werden kann, um einen außergewöhnlich hohen Anteil an Zusatzstoffen zu absorbieren/adsorbieren, durch Umsetzen von Glyphosatsäure und Ammoniakgas bekannt.
Stattdessen wurden verschiedene alternative und weniger vorteilhafte Verfahren entwickelt, mit welchen Ammoniumglyphosat sowie Alkalimetallglyphosate wie Natriumglyphosat in trockener, pulverförmiger Form gebildet wurden. Zum Beispiel wurde Natriumglyphosat durch Umsetzen von Glyphosatsäure mit Natriumacetat oder durch Extrudieren der Säure mit Natriumhydroxid wie obenstehend in der PCT-Anmeldungs-Veröffentlichungs-Nr. WO-92/12637 bzw. dem US-Patent Nr. 5 070 197 beschrieben, hergestellt.
Natriumglyphosatgranalien und -pulver lieferten bislang eine zufriedenstellende trockene Glyphosatzusammensetzung. Beim Vergleich mit Ammoniumglyphosatzusammensetzungen jedoch ist das Natriumalkalimetall um viele Größenordnungen hygroskopischer, was bedeutet, daß es gegenüber umgebender Feuchtigkeit nicht so beständig ist. Daher gilt das Natriumalkalimetallglyphosat als schwieriger und teurer als trockene Zusammensetzung zu verarbeiten, und nachdem sie als solche formuliert wurden, besitzen diese Zusammensetzungen eine größere Tendenz zu agglomerieren, was zu einer unerwünschten "Kuchenbildung" des Endmaterials führt.
Zudem weisen Natriumglyphosatsalzzusammensetzungen infolge der relativen Molekulargewichte von Ammoniak und Natrium eine niedrigere Konzentration des aktiven Glyphosats auf als ihre entsprechenden Ammoniumglyphosatsalzzusammensetzungen. Weiterhin sind die Kosten pro Pfund von Natriumkationen viel höher als die Kosten für den Erhalt einer äquivalenten Menge der Ammoniumkationen. Die vergleichsweisen Nachteile von Natriumglyphosatzusammensetzungen sind somit offensichtlich.
Wie zuvor bereits erwähnt, sind bestimmte Fest/Fest-Reaktionsverfahren ebenfalls für die Herstellung von trockenem Ammoniumglyphosat bekannt. Die Umsetzung von Ammoniumbicarbonat mit Glyphosatsäure, beispielsweise wie obenstehend in der französischen Veröffentlichung Nr. 2 692 439 beschrieben, liefert, so wird angenommen, eine trockene Ammoniumglyphosatzusammensetzung.
Die hierin beschriebene Erfindung bedeutet jedoch einen Fortschritt in dem Fachbereich bei der Herstellung von trockenem Ammoniumglyphosat trotz der bekannten Verfahren, in welchen Ammoniumbicarbonat zur Anwendung kommt.
Beispielsweise stellte man bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung, welche die Umsetzung von wasserfreiem Ammoniakgas mit festem N-Phosphonomethylglycin beinhaltet, fest, daß die Kosten pro Pfund von Ammoniumkationen, die von Ammoniumbicarbonat abgeleitet sind, um ein vielfaches teurer sind als die Pro-Pfund-Kosten für den Erhalt einer äquivalenten Menge der gleichen Kationen aus Ammoniakgas.
Bei der kommerziellen Herstellung von Ammoniumglyphosat im großen Maßstab könnte ein Kostenunterschied wie dieser allein für ein effizientes Verfahren, wie das hierin beschriebene, zur Herstellung von festem Ammoniumglyphosat unter Verwendung von wasserfreiem Ammoniakgas als Quelle für Ammoniumkationen sprechen.
Wie hierin verwendet, bedeuten die Bezeichnungen "fest" und/oder "trocken" den physikalischen Zustand, in welchem die Formulierung eine spezifische Form und Volumen hat und verformungsbeständig ist. Die Festsubstanz kann die Form von Pellets, Flocken, Granalien, Pulver oder dergleichen haben. Ferner versteht es sich, daß die feste Formulierung im Anschluß in einem geeigneten Lösungsmittel, in der Regel und vorzugsweise Wasser, gelöst werden kann und auf die Stelle angewandt werden kann, wo die Pflanzenregulierung oder -ausrottung erwünscht ist, etwa durch Besprühen oder andere herkömmliche Methoden.
Aus der technischen Perspektive betrachtet, ist sehr wenig über den Einsatz von Ammoniakgas in Verfahren wie den hierin beschriebenen bekannt. Dies in Kombination mit den sicheren, kostenwirksamen und technisch einfachen Ammoniakgasverfahren der vorliegenden Erfindung betrachtet, sind die damit erzielten Resultate nicht zu erwarten.
Die Reaktion von Ammoniakgas mit Glyphosatsäure unter Bildung von Ammoniumglyphosat ist vielleicht die kostengünstigste und direkteste chemische Methode, die möglich ist. Dies liegt daran, daß die Reaktion die grundlegendsten Reaktanten, einschließlich reichlich und vergleichsweise billiges Ammoniakgas, das mit Glyphosatsäure in einer einfachen Additionsreaktion umgesetzt wird, beinhaltet. Außerdem werden, da die chemische Natur der Reaktion so einfach ist, keine Nebenprodukte wie Wasser gebildet, welche die Reaktion komplizieren würden und eine Entfernung erfordern, so wie dies der Fall ist, wo Ammoniumhydroxid mit Glyphosatsäure umgesetzt wird. Trotz der klaren Vorteile des Verfahrens der vorliegenden Erfindung jedoch war festzustellen, daß die Reaktion, die zwischen N- Phosphonomethylglycin und wasserfreiem Ammoniakgas erfolgt, typischerweise stark exotherm ist. Damit betrifft bei der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung ein Hauptfaktor, mit dem man sich auseinanderzusetzen hat, die Wärmeübertragung weg von dem Reaktionsgefäß. Wo die Wärmeübertragung in dem Reaktionssystem gering ist und nicht in den Griff zu bekommen ist, ist das dadurch gebildete Reaktionsprodukt häufig eine unerwünschte "teigartige" zusammenhängende Masse und/oder eine "glasige" feste Reaktionsmasse, die eine Fortführung der Reaktion erschweren kann. Darüberhinaus eignet sich ein solches Produkt nicht für die Verwendung als Endprodukt und ist mit herkömmlicher Formulierungsgerätschaft, die bei der weiteren Verarbeitung zum Einsatz kommt, nicht kompatibel.
Da die Wärmeübertragung eine derart bedeutende Rolle bei der Reaktion von Ammoniakgas mit Glyphosatsäure spielt, ist es sehr wichtig, daß das Reaktorgefäß, in welchem die Reaktion erfolgt, so konstruiert ist, daß ein hoher Grad einer unbehinderten Wärmeübertragung weg von dem Reaktor sichergestellt wird.
In dieser Hinsicht ist es sehr wünschenswert, daß die Mischvorrichtung/Reaktor wünschenswerterweise schmale Toleranzen zwischen den Kanten der Mischkomponenten (d. h. den Impellern) und den Innenwänden des Reaktors aufweisen. Dies kommt daher, weil im Verlaufe der Reaktion die Tendenz vorherrscht, daß die Reaktionsmasse/Produkt an den Innenwänden des Reaktionsgefäßes anhaftet. Wo die Toleranzen zwischen den Impellern und den Wänden nicht schmal genug sind, um zu ermöglichen, daß die Impeller kontinuierlich Produkt von den Wänden kratzen bzw. abschaben, bildet die Reaktionsmasse/Produkt eine glasige Festsubstanz, die entlang der Innenwände des Reaktors kleben bleibt.
Selbst wenn ein derartiges glasiges Produkt nur in einer dünnen Schicht entlang der Reaktorwände gebildet wird, kann es als isolierende Wärmebarriere innerhalb des Reaktors dienen, was die Wärmeübertragung reduziert und die Rolle der bereits vorhandenen Wärmeübertragungsgerätschaft zunichte macht.
Dieser Zustand und das in Verbindung damit gebildete glasige Festprodukt unterscheiden sich völlig von dem Verfahren der vorliegenden Erfindung, welches die Bildung eines hochwünschenswerten frei fließenden, pulverförmigen Produkts ermöglicht, das sich insbesondere für eine weitere Formulierung eignet.
Somit sind die Befolgung des hierin beschriebenen neuen Verfahrens und die Art und Weise und der Grad, in welchem die Reaktion zwischen der Glyphosatsäure und dem wasserfreiem Ammoniakgas gemäß dem Verfahren reguliert werden, von überaus signifikanter Bedeutung bei der Sicherstellung der Erzeugung eines festen, frei fließenden (d. h. keinen Kuchen bildenden) und wasserlöslichen/dispergierbaren Ammoniumglyphosatprodukts, welches für die vorliegende Erfindung charakteristisch ist.
Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung werden die Reaktanten in einer Weise kombiniert, daß eine im wesentlichen gleichmäßige Dispersion des Ammoniakgases in dem Glyphosat-Feuchtkuchen sichergestellt wird. Die Temperatur der Reaktion wird sorgfältig überwacht und durch verschiedene Prozeßvariablen einschließlich der Rate der Ammoniakgaszuführung und durch die Anwendung verschiedener geeigneter Wärmeübertragungsmittel, die Fachleuten in dem Fachbereich wohlbekannt sind, wie durch die Adaption eines Zirkulationswassermantels um den Reaktor und/oder Reaktor-Impeller, damit ein frei fließendes, leicht handzuhabendes pulverförmiges Produkt erzeugt wird, reguliert. Die Befolgung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung erlaubt nicht nur die Verarbeitung in einer herkömmlichen Gerätschaft oder in leicht modifizierten Versionen davon, sondern bildet auch ein Ammoniumglyphosatpulver, welches zur Herstellung von mit Zusatzstoffen hochbeladenen trockenen Glyphosatprodukten verwendet werden kann.
Die Erfinder fanden heraus, daß unter anderem der relative Feuchtigkeitsgehalt in dem Glyphosatsäure-Ausgangsmaterial ein wichtiger Aspekt der Erfindung ist.
Die Menge an Ammoniakgas, die erforderlich ist, um die Erfindung praktisch durchzuführen, entspricht der Menge, die erforderlich ist, um ungefähr 95-105% Neutralisation der Säure zu erzielen, die durch herkömmliche, Fachleuten in dem Gebiet ohne weiteres bekannte Analysemethoden, wie durch eine pH-Messung, bestimmt werden kann.
Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird eine Menge eines Glyphosatsäure-Feuchtkuchens mit einem Feuchtigkeitsgehalt von bis zu etwa 12 Gew.-% und nicht weniger als etwa 3 Gew.-% in ein geeignetes Reaktorsystem, wie einen herkömmlichen Mixer oder Mischer, die vorzugsweise innere Mix- oder Mischimpeller aufweisen, welche in schmaler Toleranz zu den Innenwänden des Reaktors/Mischers bemessen sind, gefüllt. Eine Glyphosatzusammensetzung mit einem höheren Feuchtigkeitsgehalt kann ebenfalls in dem Verfahren der Erfindung verwendet werden, gleichwohl es bevorzugt ist, daß eine derartige Zusammensetzung zuerst getrocknet wird, um den Feuchtigkeitsgehalt auf den bevorzugten Bereich zu reduzieren.
Wahlweise kann eine vorbestimmte Menge an Natriumsulfit der Glyphosatsäure hinzugegeben werden, um die mögliche Bildung von Nitrosaminen zu verhindern. Obwohl die Zugabe von Natriumsulfit nicht erforderlich ist, um die Erfindung in der Praxis durchzuführen, und die Reaktion zwischen der Glyphosatsäure und dem Ammoniakgas nicht beeinflußt, erfordern bestimmte staatliche Vorschriften, daß die Nitrosaminanteile in landwirtschaftlichen Produkten dieser Art unter 1 ppm liegen. Die Erfahrung zeigte, daß der wirksame Bereich von Natriumsulfit, welches als Sicherheit gegen das Vorhandensein von unannehmbaren Nitrosaminanteilen zugegeben wird, bei dessen Zugabe zwischen etwa 0,2 und etwa 1,0 Gew.-% des getrockneten Endprodukts beträgt.
Nachdem der Glyphosat-Feuchtkuchen und Natriumsulfit wahlweise in den Reaktor/Mischer gefüllt worden waren, wird ein stöchiometrisches Äquivalent von wasserfreiem Ammoniakgas direkt in den Reaktor eingespeist, während der Feuchtkuchen bewegt und vermischt wird. Da die Reaktion exotherm erfolgt, sollten geeignete Wärmeübertragungsmittel, wie ein Zirkulationskaltwassermantel oder andere Mittel, die Fachleuten in dem Fachbereich ohne weiteres bekannt sind, an das Reaktorsystem adaptiert sein, um die Wärmeübertragung zu erleichtern und dadurch eine gewisse Kontrolle über die Temperatur der Reaktion in dem Reaktor zu gewährleisten.
Während des ganzen Schrittes der Ammoniakgaszugabe werden verschiedene Ammoniakgasvariablen, einschließlich der Ammoniakgas-Zugaberate und der Reaktionstemperatur, reguliert, so daß ein frei fließendes, leicht handhabbares und hochsorptives, pulverförmiges Ammoniumglyphosatprodukt gebildet wird.
Wie ersichtlich wird, kann das neue Verfahren leicht unter Einsatz von herkömmlicher Gerätschaft, die vorzugsweise so ausgelegt ist, daß sie im wesentlichen selbstreinigend ist, praktisch durchgeführt werden. Ferner kann jedoch andere Gerätschaft, die nicht so ausgelegt ist, ebenfalls eingesetzt werden, in welchem Fall irgendeine Maßnahme, wie vielleicht ein zwischenzeitliches Abschaben von Hand beispielsweise, in Verbindung mit dem Verfahren eingeschlossen werden muß, um die Wärmeübertragungsoberflächen des Reaktors sauber und frei von einer Produktansammlung zu halten. Wenn diese Maßnahme nicht vorgesehen ist, bildet die Masse/Produkt, unter kontinuierlicher Verarbeitung, eine Wärmeisolierungsschicht auf den Innenwänden des Reaktors, was die Wärmeübertragung vereitelt und was zu einer unkontrollierten Reaktionstemperatur führen kann, wodurch es zu einer Überhitzung des Produkts kommt und dadurch dessen erwünschte Charakteristika zerstört werden.
Die Erfinder fanden heraus, daß die Art und Weise, in welcher das Ammoniakgas in den Mischer für die Reaktion mit der Glyphosatsäure eingeführt wird, ein sehr bedeutender Aspekt der Erfindung ist. Gemäß der Erfindung sollte das Ammoniakgas in den Reaktor in einer Weise eingeführt werden, daß praktisch eine vollständige und gleichmäßige Dispergierung des Gases mit der Glyphosatsäure sichergestellt wird. Dieses Konzept wird in der Erfindung durchgeführt, wenn die Einlaßöffnung oder -öffnungen, durch welche das Ammoniakgas in den Reaktor eingeführt wird, so angeordnet ist/sind, daß sichergestellt wird, daß ausreichende Mengen der Säure mit dem Gas kontaktiert werden, während die Säure bewegt wird und das Gas eingeführt wird, unter Bildung einer Masse/Produkt, welche das Resultat einer Reaktion ist, in welcher Ammoniakgas gleichmäßig mit der Glyphosatsäure umgesetzt wurde. Eine unpassende Plazierung des/der Ammoniakgaseinlasses/-einlässe führt möglicherweise zu einer Verschmutzung des/der Einlasses/Einlasse und/oder der Bildung einer unerwünschten "teigartigen" zusammenhängenden Masse oder eines festen glasigen Produkts. Wo zum Beispiel ein Einlaß lediglich die Reaktion des Ammoniakgases mit einer kleinen, lokalen Menge der Glyphosatsäure in dem Reaktor ermöglicht, ist es wahrscheinlich, daß sich ein "Hot-Spot" bildet, wodurch die lokale Reaktionsmasse infolge der Ansammlung von übermäßiger Wärme aus der exothermen Reaktion überhitzt. Dieses Phänomen könnte nicht nur das gesamte Produkt, das zu dem Zeitpunkt gebildet wird, verunreinigen, sondern auch möglicherweise den/die Gaseinlaß/Gaseinlässe verstopfen, wodurch die Möglichkeit einer physischen Beschädigung der Verarbeitungsgerätschaft entsteht und die Möglichkeit eines Austretens von Ammoniakgas eintreten kann.
Zusätzlich zu den anderen angeführten Prozeßvariablen wurde festgestellt, daß die Temperatur der Reaktionsmasse zumindest teilweise eine Funktion der Rate der Ammoniakgaszugabe zu der Reaktion ist. In dieser Hinsicht stellte man fest, daß es wünschenswert ist, eine Reaktionsmassentemperatur von etwa 60ºC oder weniger aufrechtzuerhalten, um die Herstellung eines wertvollen Produkts zu maximieren.
Unter den offenbarten und beschriebenen Prozeßbedingungen führt die direkte Reaktion von Ammoniakgas mit Glyphosatsäure zur Erzeugung eines hochwünschenswerten Ammoniumglyphosatprodukts, welches weiter formuliert werden kann, um einen außergewöhnlich hohen Anteil an Zusatzstoffen zu absorbieren/adsorbieren. Diese Bedingungen, welche die Konfiguration des Mischers/Reaktors einschließen, der relative Feuchtigkeitsgehalt der Ausgangsglyphosatsäure, die Rate und die Art und Weise, in welcher Ammoniakgas der Reaktion zugeführt wird, und verschiedene Verfahren zur Erleichterung der Wärmeübertragung weg von dem Reaktorgefäß sind alle dazu bestimmt, die Temperatur der Reaktionsmasse zu regulieren, was wiederum gewährleistet, daß ein handhabbares pulverförmiges Produkt, welches sich für die weitere Verarbeitung eignet, erhalten wird.
Eine Reihe von Prozeßvariablen, die außerhalb des Umfangs der Anforderungen der vorliegenden Erfindung liegen, beeinflussen die durch den Prozeß der vorliegenden Erfindung erzielten Vorteile in nachteiliger Weise. Wenn zum Beispiel die Temperatur in der Reaktionsmasse auf oberhalb etwa 60ºC ansteigen gelassen wird, kann sich die Qualität der Reaktionsmasse/Produkt wesentlich verschlechtern.
Das nachstehende Beispiel erläutert die Herstellung der Zusammensetzung der Erfindung gemäß dem hierin beschriebenen Prozeß. Alle Prozentangaben sind gewichtsbezogen, wenn ansonsten nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.

Beispiel 1

In ein Reaktorsytem im Anlagenmaßstab, bestehend aus einem nichtrostenden, horizontalen 300-Liter-Mischer/Reaktor, ausgerüstet mit Querstrom-Mischwerkzeugen, einem Hochgeschwindigkeitszerkleinerer und einem Zirkulationskaltwasser enthaltenden Wassermantel, wurden 42,91 kg (94,6 lbs) standardmäßiger N-Phosphonomethylglyein-"Feuchtkuchen" mit einem ermittelten Feuchtigkeitsgehalt von etwa 7,4 Gew.-%, in den Mischer/Reaktor geladen, wo es sogleich vermischt wurde.
Nachdem sich der gesamte Feuchtkuchen in dem Mischer niedergesetzt hatte, wurden 0,18 kg (0,4 lbs) festes, wasserfreies Natriumsulfit ebenfalls, wahlweise, in den Mischer gefüllt und mit dem Feuchtkuchen vermischt.
Die Mischung aus dem Feuchtkuchen und Natriumsulfit wurde anschließend in dem Mischer/Reaktor für einen ausreichenden Zeitraum zirkuliert, um eine im wesentlichen gleichförmige Mischung zu erhalten.
Durch einen zentral innerhalb des Mischers/Reaktors angeordneten Einlaß, an welchem das größte Volumen der Mischung kontaktiert werden könnte, wurden danach 3,92 kg (8,65 lbs) wasserfreies Ammoniakgas in den Reaktor mit einer Rate von etwa 0,09 kg/min (0,2 lbs/min) eingeführt und direkt mit der Glyphosatsäuremischung umgesetzt. Eine Temperatursonde wurde innerhalb des Reaktors positioniert, um die Temperatur der exothermen Säure-Base-Reaktion, welche im Anschluß erfolgte, zu überwachen. Es wurde eine Reaktionsmassentemperatur von nicht höher als 60ºC beibehalten, zum Teil aufgrund der Rate der Ammoniakgaszuführung, die in Verbindung damit erfolgte.
Nachdem das Endprodukt erhalten wurde, wurde es in einem Vakuumofen bei 50ºC unter Vakuum getrocknet. Das getrocknete Produkt wurde anschließend in einer Hammermühle, die mit einem 40-Mesh-Sieb ausgestattet war, gemahlen. Das resultierende Endprodukt zeigte einen Feuchtigkeitsgehalt von nicht höher als 1,0 Gew.-%.
Aus den ursprünglichen Reaktanten, welche 42,91 kg (94,6 lbs) Glyphosatsäure einschlössen (d. h. "Feuchtkuchen", der 7,4% LOD und 3,92 kg (8,65 lbs) wasserfreies Ammoniakgas enthielt), kann eine theoretische Produktausbeute von 44,0 kg (97 lbs) an trockenem, pulverförmigem Ammoniumglyphosat mit einem restlichen Feuchtigkeitsgehalt von ungefähr 1,0 Gew.-% erhalten werden.
Das in Verbindung mit dem vorgenannten Beispiel erhaltene Produkt zeigte ausgezeichnete Lagerungs- und Stabilitätscharakteristika. De facto zeigte sich bei dem Produkt bei einer geeigneten Lagerung, beispielsweise in versiegelten Polyethylenbeuteln, daß sich dieses nicht nach sechs Monaten tatsächlicher Lagerhaltung zersetzt oder zur Kuchenbildung neigt.
Wie obenstehend in gewissem Detail erläutert, ist die gemäß der neuen Verfahrensweise der Erfindung hergestellte pulverförmige Masse/Produkt besonders gut für eine weitere Formulierung angepaßt, um hohe Anteile an Zusatzstoffen zu absorbieren/adsorbieren.
In Kombination erscheinen die relative Einfachheit der vorliegenden Erfindung, ihre Fähigkeit, in herkömmlicher oder leicht modifizierter, herkömmlicher Gerätschaft praktisch durchgeführt zu werden, und die vergleichsweise niedrigen Kosten der durch das Ammoniakgas gelieferten Ammoniumkationen von sehr entscheidender Bedeutung für die Fähigkeit der pulverförmigen Reaktionsmasse/Produkt, um hohe Anteile an Zusatzstoffen zu absorbieren/adsorbieren.
Während die Wahl eines speziellen Zusatzstoffes oder einer Kombination an Zusatzstoffen leicht durch einen Durchschnittsfachmann in dem Fachgebiet ohne ein übermäßiges Experimentieren vorgenommen werden kann, veranschaulicht das Beispiel 2 weiter unten das außergewöhnliche Sorptionsvermögen der pulverförmigen Reaktionsmasse/Produkt bei einer Beladung mit Tensid.

Beispiel 2

Die pulverförmige Reaktionsmasse/Produkt, die durch die Verfahrensweise wie in Beispiel 1 veranschaulicht gebildet wird, kann zur Herstellung einer trockenen Formulierung von Ammoniumglyphosat, die einen hohen Anteil an Tensid von mindestens bis zu etwa 20 Gew.-% enthält, verwendet werden.
Um ein derart hochbeladenes Produkt herzustellen, werden 16 Kilogramm der pulverförmigen Reaktionsmasse/Produkt mit 4 Kilogramm Polyoxyethylenalkylamintensid und 1,4 kg Wasser in einem ummantelten Chargenkneter, wie einem Fuji Paudal, ungefähr 10 Minuten lang mit in der Ummantelung zirkulierendem Wasser bei einer Temperatur von etwa 80ºC vermischt. Der Teig, welcher sich bildet, wird anschließend extrudiert, wie beispielsweise in einem Fuji Paudal-Doppelschneckenextruder, welcher mit Sieben mit Bohrungen von ungefähr 1 mm Durchmesser ausgestattet ist. Das erhaltene Extrudat bestand aus diskreten, "spaghettiförmigen" kurzen Nudeln, die nicht zusammenklebten und die leicht und bequem getrocknet wurden, wie beispielsweise in einem Fitz-Aire-Fließbetttrockner, und zwar ohne die Bildung von unerwünschten Klumpen.
Das trockene Ammoniumglyphosatherbizid der Erfindung ist wirksam, wenn es im Anschluß in einem geeigneten Verdünnungsmittel, vorzugsweise Wasser, gelöst oder dispergiert wird und auf die entsprechende Stelle der Zierpflanze durch Besprühen oder andere herkömmliche Mittel aufgebracht wird.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines phytoaktiven Ammoniumglyphosats, umfassend das Einführen von wasserfreiem Ammoniakgas in ein Glyphosatsäuremedium, um zwischen diesen eine Umsetzung in der Weise zu bewirken, daß das Gas mit der Säure gleichmäßig dispergiert wird, und so, daß die Wärmeübertragung weg von der Umsetzung optimiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Glyphosatsäure einen Feuchtigkeitsgehalt von bis zu ungefähr 12 Gew.-% aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Glyphosatsäure einen Feuchtigkeitsgehalt bis zu ungefähr 20 Gew.-% aufweisen kann, jedoch in diesem Falle zuerst getrocknet wird, um den Feuchtigkeitsgehalt auf bis zu etwa 12 Gew.-% zu reduzieren, bevor sie mit dem Ammoniakgas umgesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Glyphosatsäure einen Feuchtigkeitsgehalt von nicht weniger als ungefähr 3 Gew.-% aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Glyphosatsäure einen Feuchtigkeitsgehalt von bis zu ungefähr 12 Gew.-%, jedoch nicht weniger als ungefähr 3 Gew.-%, aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Umsetzung in einem im wesentlichen selbstreinigenden, herkömmlichen Mischer durchgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die durch die Umsetzung erzeugte Temperatur der Reaktionsmasse/Produkt bei ungefähr 60ºC gehalten und, zumindest teilweise, reguliert wird durch Einstellen der Rate, mit welcher das Ammoniakgas mit der Säure umgesetzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Umsetzung in einem im wesentlichen selbstreinigenden Mischer/Reaktor durchgeführt wird, und wobei die durch die Umsetzung erzeugte Temperatur der Reaktionsmasse/Produkt bei ungefähr 60ºC gehalten und, zumindest teilweise, reguliert wird, indem sichergestellt wird, daß die Innenwände des Reaktors frei von einer Produktansammlung sind.

9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Umsetzung in einem im wesentlichen selbstreinigenden Mischer/Reaktor durchgeführt wird, und wobei die durch die Umsetzung erzeugte Temperatur der Reaktionsmasse/Produkt bei ungefähr 60ºC gehalten und, zumindest teilweise, reguliert wird, durch eine Kombination von zwei oder mehreren Prozessvariablen, welche die Adaption eines Zirkulationswassermantels oder anderer herkömmlich bekannter Mittel zur Erleichterung der Wärmeübertragung zu dem Mischer/Reaktor, Einstellen der Rate, bei welcher das Ammoniakgas mit der Säure umgesetzt wird, um die Temperatur beizubehalten, und Sicherstellen, daß die Innenwände des Reaktors frei an Produktansammlung sind, beinhalten.

10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ammoniakgas und die Säure in im wesentlichen äquivalenten stöchiometrischen Mengen umgesetzt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erforderliche Menge des Ammoniakgases äquivalent ist zu einer ausreichenden Menge, um ungefähr 95 bis etwa 105% der Säure zu neutralisieren.

12. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Glyphosatsäure einen Feuchtigkeitsgehalt von bis zu ungefähr 12 Gew.-%, jedoch nicht weniger als ungefähr 3 Gew.-% aufweist, und wobei die durch die Umsetzung erzeugte Temperatur der Reaktionsmasse/Produkt bei ungefähr 60ºC gehalten und, zumindest teilweise, reguliert wird, durch Einstellen der Rate, bei welcher das Ammoniakgas mit der Säure umgesetzt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Glyphosatsäure einen Feuchtigkeitsgehalt von bis zu ungefähr 12 Gew.-%, jedoch nicht weniger als ungefähr 3 Gew.-% aufweist, und wobei die durch die Umsetzung erzeugte Temperatur der Reaktionsmasse/Produkt bei ungefähr 60ºC gehalten und, zumindest teilweise, reguliert wird, durch Sicherstellen, daß die Innenwände des Reaktors frei an Produktansammlung sind.

14. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Kombination von Prozessvariablen weiterhin die Adaption an den Mischer/Reaktor eines Zirkulationswassermantels oder anderer herkömmlich bekannter Mittel zur Erleichterung der Wärmeübertragung beinhaltet.

15. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Glyphosatsäuremedium Glyphosatsäure-Feuchtkuchen ist; und wobei die durch die Umsetzung erzeugte Temperatur der Reaktionsmasse/Produkt in der Weise reguliert wird, daß die Temperatur bei einer erwünschten Höhe von bis zu etwa 60ºC gehalten wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Glyphosatsäure-Feuchtkuchen einen Feuchtigkeitsgehalt von mindestens etwa 3 Gew.-% und bis zu etwa 12 Gew.-% aufweist, und wobei das Gas und die Säure in im wesentlichen äquivalenten stöchiometrischen Mengen umgesetzt werden.

17. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Schritt des Regulierens der Temperatur der Reaktionsmasse/Produkt weiterhin die Einstellung der Rate beinhaltet, mit welcher das Ammoniakgas eingeführt wird, um die Temperatur auf der erwünschten Höhe zu halten.

18. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Schritt des Regulierens der Temperatur der Reaktionsmasse/Produkt weiterhin die Adaption eines Zirkulationswassermantels oder anderer herkömmlich bekannter Mittel zur Erleichterung der Wärmeübertragung zu dem Mischer/Reaktor beinhaltet.

19. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Schritt des Regulierens der Temperatur der Reaktionsmasse/Produkt weiterhin in beliebiger Kombination aus zwei oder mehreren die Adaption eines Zirkulationswassermantels oder anderer herkömmlich bekannter Mittel zur Erleichterung der Wärmeübertragung zu dem Mischer/Reaktor, die Einstellung der Rate, bei welcher das Ammoniakgas eingeführt wird, um die Temperatur auf der erwünschten Höhe zu halten, und/oder durch Sicherstellen, daß die Innenwände des Reaktors frei an Produktansammlung sind, beinhaltet.

20. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Schritt des Einführens des Ammoniakgases weiterhin Mittel beinhaltet, um sicherzustellen, daß das Gas zum Zeitpunkt der Umsetzung gleichmäßig mit der Säure dispergiert wird.