草甘膦及上游原料生产工艺中石墨制化工设备的应用模板

草甘膦及上游原料生产工艺中石墨制化工设备的应用

戴佐峰

[关键词]石墨制化工设备草甘膦亚氨基二乙酸( IDA) 氯乙酸甘氨酸双甘膦

[摘要] 详细介绍了石墨制化工设备在草甘膦及其上游原料生产工艺中的的结构特点、应用及经验, 并简要介绍了草甘膦及上游原料理化性质、毒性及制取方法等知识。

草甘膦( glyphosate) 自1974年由美国Mansanto公司开发成功并商品化以来, 当前已成为世界上应用最广、产量最大、增长最快、销售额首位的具有优异除草性能又不污染环境的国际性单项农药原药除草剂品种。

从生产工艺上看, 广谱高效草甘膦常见的合成路线分为亚氨基二乙酸( IDA) 路线和甘氨酸路线。其中亚氨基二乙酸的合成能够从二乙醇胺或者亚氨基二乙腈获得。国外的生产路线是以石油和天然气为原料的IDA法为主。中国最多工艺路线是甘氨酸——亚磷酸二甲酯——草甘膦路线, 装置生产能力最大且企业最多, 生产量占全国草甘膦生产总量的80%左右, 代表企业是新安股份。其次是二乙醇胺—IDA—草甘膦路线, 代表企业是华星化工。当前甘氨酸法

仍是有生命力的生产工艺, 而ＩＤＡ法是值得发展的且具有竞争

力的工艺。

当前草甘膦市场增产扩能需求带动了石墨制化工设备的大量使用, 现结合草甘膦生产工艺所涉及的石墨制化工设备: 石墨换热器、石墨吸收器浅谈如下:

1 石墨制化工设备结构特点、适用范围及执行标准

满足相关工艺要求的石墨制化工设备主要有YKB( YKA) 型圆

块孔式石墨换热器、JK型矩形块孔式石墨换热器和YKX、GX( GT) 型石墨降膜吸收器等。

1.1 YKB( YKA) 型圆块孔式石墨换热器

1.1.1 结构与特点:

由CS壳体、石墨换热块及石墨上、下封头组成。

石墨换热块为其主要组成部分, 换热块间与上、下封头采用膨体四氟带密封, 由装置在设备上部的长拉杆经过弹簧上下紧固, 壳体上端与封头连接采用O形圈密封。结构特点是: 与物料接触部位全部为耐腐蚀材料。在温差应力作用下, 弹簧能自由地伸缩, O形圈结构使壳体的热胀冷缩时密封依然稳定可靠。本设备具有抗热震性能好、耐腐蚀性能优良、传热性能良好, 使用压力较高, 易维护和管理的特点。

1.1.2 技术性能及适用范围

与腐蚀性物料接触的换热块材料采用导热性高、化学稳定性和热稳定性好的改性树脂浸渍石墨。除氧化性介质、强碱、某些强溶

剂及易结晶、结垢的介质以外, 耐各种有机酸、无机酸及其盐类、有机化合物腐蚀, 可用于加热、冷却、冷凝、蒸发等生产工艺。换热块钻有纵、横向孔。纵向孔一般情况下通腐蚀性物料; 横向孔通非腐蚀性物料: 水、中性盐水、水蒸汽等载热体。

设计压力: 横向: ≥0.4MPa; 纵向: ≥0.4MPa。

设计温度: -30～200℃( 改性树脂)

1.1.3执行标准: HG/T3113-1998( YKA) ; QDBHSM- ( YKB) 。

1.2 JK型矩形块孔式石墨换热器

1.2.1结构与特点:

由若干数量的立方或矩形的石墨换热块, 上、下石墨封头及其金属盖板和两侧的侧板组成, 其间采用垫片密封, 上下金属盖板和两侧侧板经过长拉杆螺栓连接与石墨块体紧固为一体。具有结构简单、使用可靠、维修方便和优良的抗热冲击性、抗震动性能。

1.2.2技术特性:

设计温度: -30～150℃( 最高温度可达240℃) ;

设计压力: 纵向( 物料侧) : 0.5MPa; 横向( 服务侧) : 0.3MPa。

1.2.3执行标准: HG/T3187-1999。

1.3 GX( GT) 型列管式石墨降膜吸收器

1.3.1结构与特点:

主要由上、下封头, 中间冷却段以及上封头内固定管板上安装的液体分布器组成。

管束为吸收器的主要部件, 由换热吸收管、折流板和两端管板组成。其固定管板端和壳体法兰为钢性联结, 游动管板端与壳体采用软填料密封或O形圈密封, 形成柔性接合的浮动式结构。结构特点是: 在温差作用下, 管束在壳体内能自由地伸缩, 消除壳体和管束两种不同材料线膨胀系数差异所引起的温差应力, 保证在温差较

大的操作条件下使用依然稳定可靠。

本设备具有结构简单、耐腐蚀性能优良、传热性能良好, 操作阻力小, 吸收效率高,易维护和管理的特点。是一种较为经济, 通用性很强的吸收换热设备。

1.3.2技术性能及适用范围

管程通物料介质, 壳程通水或中性盐水等载热体。本设备广泛应用于HC1等可溶性气体吸收、冷却等传质、换热过程。

设计温度: 上封头内≤170℃

设计压力: 管程: ≤0.1MPa

壳程: ≤0.3MPa

1.3.3执行标准: HG/T3187-1999( GX) ; QDBHSM- ( GT) 。

1.4 YKX型石墨降膜吸收器

1.4.1结构与特点:

主要由壳体、换热吸收块, 上分布盘、下封头组成。

该设备在YKB( YKA) 系列圆块孔式换热器基础上, 改进排孔布局, 加装上分布盘; 上部的V形切口均布成膜, 换热吸收块上设有径向和环向沟槽, 便于吸收液二次分布, 换热吸收块上下两端的喇叭口

强化气体的膨胀与收缩, 吸收效果更优。具有抗热震性能好, 耐腐蚀性能优良, 传热、传质性能良好, 使用压力较高, 寿命长等特点。

1.4.2技术性能及适用范围

纵向通物料, 横向通水或中性盐水等载热体。

设计压力: 横向: 0.4MPa;纵向: 0.1MPa

设计温度: -30～170℃

1.4.3执行标准: QDBHSM- 。

从现场位置安装要求、设备性能、成本等综合考虑, 选型原则笔者认为: YKB优于JK型; YKX优于GX型。

2 氯乙酸、草甘膦、甘氨酸工艺中石墨设备的应用

当前国内普遍以氯乙酸为起始原料的生产工艺生产10%草甘膦水剂, 以甘氨酸、烷基酯法生产95%草甘膦。

石墨设备应用情况一览表