[发明专利]甘氨酸法制备草甘膦的新型工艺

说明书

技术领域

    本发明涉及一种借助新催化剂合成草甘膦的新型甘氨酸法，属于化学合成领域。

背景技术

     草甘膦(Glypphosate; C₃H₈NO₅P) 化学名N-（膦酰基甲基）甘氨酸。结构式为:                                                ，是一种芽后，内吸、传导、灭生，非选择性除草剂，目前生产工艺主要有IDA路线和甘氨酸法（GIY）路线，但主流工艺是甘氨酸法（GIY）路线，这条路线的优点是：原料易得，原子经济性高以及废水量较少，缺点是；使用三乙胺为催化剂，投入量大，一般为0.9T/T，需要中和、精馏、回收等工序，工艺路线长及生产耗能大；最终合成的草甘膦母液为4～6T/T，产品含量低；需将这些稀母液配制成10%草甘膦水剂，但由于含有大量氯化钠，致使土壤盐碱化，为此，工信部、农业部2009年制定1158号文件规定，自2010年起我国草甘膦10%水剂退出市场。

发明内容

    为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种甘氨酸法制备草甘膦的新型工艺，以KOH为催化剂，获得的母液无氯化钠，含钾肥可回收利用，且周期缩短，减少人力物力的投入。

为了实现上述方面目的，本发明采用以下技术方案：

 甘氨酸法制备草甘膦的新型工艺，其特征在于包括以下步骤： 

  步骤一、甘氨酸、聚甲醛在催化剂氢氧化钾的作用下，发生加成反应，生成N，N—二羟甲基甘氨酸。溶剂为甲醇。

具体在于，先在反应容器中加入溶剂、催化剂氢氧化钾、多聚甲醛，控制反应温度在40℃，加热搅拌至溶液澄清,反应时间约0.5～1小时；然后再添加1摩尔甘氨酸,在42℃±1℃条件下恒温搅拌,反应1小时。

物料比为：甲醇：氢氧化钾：多聚甲醛：甘氨酸=11：0.01～0.5:2: 1(摩尔比)。

步骤二、N，N-二羟甲基甘氨酸与亚磷酸二甲酯发生聚合反应，生成草甘膦甲酯。

亚磷酸二甲酯1.2摩尔,控制反应温度50℃±2℃, 恒温搅拌,反应1.5小时。

步骤三、在步骤二的反应液中加入盐酸进行水解（酸解），生成草甘膦和甲缩醛。将冷却的酯化液和3.3～3.5摩尔的36%盐酸在1.5～2.5小时范围内,在50～115℃温度下进行酸化。

步骤四、常压蒸馏45分钟～1小时,蒸出甲缩醛、甲醇低沸物，反应液升至115℃后在0.085MPa的真空度下蒸馏0.5～1.5小时,脱除多余的酸，水解结束。

本发明的反应式如下：

本发明未采用三乙胺为催化剂，因此无须进行与三乙胺有关的回收、蒸馏步骤，大大简化工艺，节省人力物力；以氢氧化钾为催化剂，最终形成氯化钾，为钾肥成份的营养物质，无须回收，可直接使用；反应产物无氯化钠等污染杂质，减少母液的治理成本，符合绿色化工生产条件；母液中的草甘膦钾盐，可配制成30%草甘膦钾盐，又快速除草又更耐雨水冲刷，同时叶面及进入土壤的钾离子可以更好地被植物吸收，使之补充土壤中缺钾的功效。

 总之，本发明以甘氨酸为起始原料，以氢氧化钾为催化剂，与多聚甲醛、亚磷酸二甲酯经加成、缩合、水解而得到草甘膦，彻底解决了母液中含有大量氯化钠的瓶颈问题，不仅能降低生产成本，提高经济效益，而且符合绿色化工生产条件，提高企业在国际上竞争力。   

具体实施方式

本发明所使用主要化学试剂如下：

甘氨酸     工业级   95%含量   河北东华化工有限公司

多聚甲醛   工业级   92%含量    镇江李长荣化工公司

甲醇       工业级   99%含量   江苏索普集团有限公司

氢氧化钾    试剂              上海试剂厂

亚磷酸二甲酯  工业级           丹阳河阳化工厂

盐酸       工业级   36%含量   江苏索普集团有限公司

实例1、  

（1）将多聚甲醛46克、甲醇340毫升、氢氧化钾1克投入带回流冷凝器、温度计和电力搅拌的1000毫升四口烧瓶中反应，由常温升至40，反应0.5小时；待液体清澈后，加入甘氨酸56克，控制温度42℃,继续反应1小时；

（2）加入亚磷酸二甲酯94克，升温至50℃, 恒温搅拌,保温1.5小时；