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2-氯-5-三氟甲基吡啶的大生产工艺研究

2014-03-06任剑生陈延华张建美

机电信息 2014年11期
关键词:禾草氟化氢四氯化碳

任剑生 陈延华 张建美

(山东齐都药业有限公司,山东淄博255400)

0 引言

2-氯-5-三氟甲基吡啶是合成医药品、农用化学品及生物化学品的中间体,特别是用作除草剂中间体,是合成吡氟禾草灵的关键中间体。吡氟禾草灵是由日本ICI公司在20世纪80年代开发成功的一种用于防治杂草的选择性芽后除草剂,广泛用于棉花、大豆、油菜等大田作物,主要防治一年生和多年生杂草,具有独特的选择除草活性,效果显著。它的植物体内迁移性好,药效效力可达到未接触的地下部位,由于其具有亩用量少、低毒性、低残留的特点,吡氟禾草灵在日本、美国、欧盟等发达国家已上升为除草剂的骨干品种。

2-氯-5-三氟甲基吡啶的分子式:C6H3ClF3N,分子量:181.54,相对密度:1.41,沸点:152 ℃,熔点:30~33 ℃,闪点:65℃。其结构式如图1所示。

图12-氯-5-三氟甲基吡啶的结构式

1 生产用原料的质量标准及包装要求

吡氟禾草灵的生产用原料有液氯、氟化氢、2-氯-5-三氟甲基吡啶、四氯化碳、三氯化磷等。

1.1 液氯

液氯是黄绿色透明液体,规格:99.0%,沸点:-34℃,相对密度:1.47,熔点:-101℃,有刺激性气味,易溶于碱溶液。液氯一般用钢瓶包装,每瓶1000kg,并应符合GB190/GB191的相关规定。

1.2 氟化氢

氟化氢是无色液体,规格:99.0%,沸点:19℃,相对密度:0.901,熔点:-83℃,易溶于水,极易挥发,具有刺激性及臭味的氟化氢有水溶性。氟化氢有腐蚀性,剧毒,能强烈地侵蚀玻璃或含硅的物料。氟化氢用钢瓶包装,每瓶320kg,并应符合GB190/GB191的规定。

1.32-氯-5-三氟甲基吡啶

2-氯-5-三氟甲基吡啶是无色或淡黄色透明液体,规格:97.0%,沸点:56 ℃(0.33MPa),相对密度:1.169,溶于乙醇、乙醚多种有机溶剂。2-氯-5-三氟甲基吡啶用复合桶包装,每桶200kg,并应符合GB190/GB191的规定。

1.4 四氯化碳

四氯化碳是无色透明液体,规格:99.0%,沸点:76.8℃,相对密度:1.595,熔点:-22.8℃。四氯化碳可增加心肌对肾上腺素的敏感性,会引起严重的心律失常,环保手续较繁琐。四氯化碳用镀锌铁桶包装,每桶250kg,并应符合GB190/GB191的规定。

1.5 三氯化磷

三氯化磷是无色或微黄色液体,辛辣味,类似盐酸味道,沸点:76 ℃,比重:1.574(21℃),蒸汽密度4.75(空气=1)。三氯化磷会对眼睛、黏膜及皮肤产生强烈的刺激,会导致灼伤。三氯化磷用塑料桶包装,每桶250kg,并应符合GB190/GB191的规定。

2 化学反应方程式及工艺流程

2.1 氯化

氯化的反应方程式如图2所示。

图2 氯化的反应方程式

2.2 氟化

氟化的反应方程式如图3所示。

图3 氟化的反应方程式

2.3 生产工艺流程概况

2.3.1 氯化生产工艺流程

氯化生产工艺流程是将2-氯-5-甲基吡啶在四氯化碳溶剂中用光作为催化剂,通入氯气进行氯化反应,中检合格后进行四氯化碳溶剂的回收,并得2-氯-5-三氯甲基吡啶待用。

2.3.2 氟化生产工艺流程

氟化生产工艺流程是将2-氯-5-三氯甲基吡啶投至氟化釜中,再加入氟化氢,升温至170~180 ℃,压力在7~8MPa,保持16h,降温排压,将物料压入水汽蒸馏釜(先将釜中加入水、NaCO3备用)通蒸汽进行水汽蒸馏,蒸馏完毕后,分离出2-氯-5-三氟甲基吡啶粗品,待投入精馏釜中进行精馏。

2.3.3 精馏生产工艺流程

在进行精馏生产时,检查各阀门开关及泄漏情况,并对精馏釜进行清釜检查,确定真空表、温度表及各计量附件无问题,待真空泵各相关阀门开、关到位后,用磅秤准确称取粗品氟化料溶解投入减压精馏釜中,开启真空,当真空度达-0.094MPa时,精馏釜开始加热升温。同时,冷凝器通30℃水冷却,冷凝器至接收罐的管路用热水伴管保温,当塔顶有回流时,控制加热,维持全回流40min,然后按采出:回流=1:8减压精馏,采出馏分进入前馏分接收罐,20min取样1次,色谱跟踪,当主馏分含量达98.0%以上时,采出馏分切入成品接收罐,这时回流比控制在1:3,当釜温上升,塔顶温度有所下降时,调整回流比为1:8,隔10min取样1次,色谱跟踪分析。当主馏分含量低于98.0%时,停止采出,全回流,降温,放空。当系统降为常温后,停止真空泵,称量前馏分、成品、后馏分,将成品包装入库。

3 生产工艺条件及生产过程控制

3.1 生产工艺条件

吡氟禾草灵的生产工艺条件如表1所示。

表1 吡氟禾草灵的生产工艺条件

3.2 中间产品检测仪器参数

吡氟禾草灵的中间产品检测仪参数如表2所示。

表2 中间产品检测仪参数

4 主要原材物料的定额消耗量

吡氟禾草灵的主要原材物料的额定消耗量如表3所示。

表3 吡氟禾草灵的主要原材物料的额定消耗量

5 结语

运用上述工艺生产2-氯-5-三氟甲基吡啶合成的吡氟禾草灵原料,工艺简单,收率高,易操作,反应温度低,废气通过水吸收后,可作为副产品销售。但是,由于生产过程使用的压力较高,随之对设备的腐蚀性也增大。

总之,用2-氯-5-三氟甲基吡啶合成的吡氟禾草灵具有很大的应用潜力,本文仅介绍了其中一种经过了大生产检验的合成方法,说明我国已经具备了大批量生产的基本条件,但目前价格是制约该产品推广的主要因素,阻碍了其进一步发展,缩小了它的使用面。文中介绍的仅是一种合成个例,望农药行业的同行能充分发挥主观能动性和创造性,把该项产品的研发工作做得更好,进一步降低生产成本,挤压掉高毒农药的生存空间,缓解农药行业的用药缺口,降低国家的环保成本,这更加符合低毒、高效的农业用药发展形势。

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