百草枯生产工艺规程.docx

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百草枯生产工艺规程

山东大成农药股份有限公司作业文件

百草枯生产工艺规程

1产品说明

1.1产品名称：

分子式、结构式、分子量

中文通用名称：

百草枯

英文名称：

Paraquat;1,1'-dimethyl-4,4'-bipyridyldichloride;Gramoxone

其它名称：

对草快；克芜踪

化学名称：

1,1'-二甲基-4,4'-联吡啶二氯化物

结构式：

分子式：

C12H14Cl2N2

分子量：

257.2

1.2产品物化性质

纯品为白色晶体，含量≥99.9%；熔点175-180℃,水中溶解度为700g/l。

300℃以上分解，微溶于低分子的醇类，不溶于烃类，在酸性及中性溶液中稳定。

工业原药为38%-42%的棕色水溶液。

热贮存稳定性良好，制剂为20%绿色水溶液。

属中等毒性除草剂。

1.3质量标准

外观:

均相液体

百草枯原药产品质量标准：

GB19307-2003

项目

指标

百草枯阳离子含量，%（m/m）≥

30.5

百草枯阳离子与三氮唑嘧啶酮质量比

（400±50）：

1

4、4-联吡啶质量分数b/%≤

百草枯质量分数的0.3%

水不溶物/%≤

0.5

pH值范围

2.0-6.0

a允许使用其它催吐剂（须符合FAOSpecification56/TK/S/F（1994）中的有关要求，其它催吐剂检测相应指标要求*热贮稳定性合格

注：

低温、热贮稳定性为抽检项目，至少每3个月抽检一次。

百草枯水剂质量标准：

GB19308-2003

项目

指标

百草枯阳离子含量，%（m/m）

18-19.5

水不溶物,%（m/m）

≤0.3

pH值范围

4.0-7.0

稀释稳定性（20倍）

合格

*低温稳定性

合格

*热贮稳定性

合格

注：

低温、热贮稳定性为抽检项目，至少每3个月抽检一次。

1.4产品包装要求

百草枯原药包装应符合GB3796的规定，我公司使用塑料大桶包装，每桶净含量200kg。

20%百草枯水剂包装应符合GB3796的规定，采用清洁带内外盖的玻璃瓶或塑料瓶装。

每批包装好的成品中都附有质量证明书。

每箱与每瓶上都应注明生产厂家名称、产品名称、批号、生产日期、净重和本标准编号。

贮运时严防潮湿和日晒，不得与食物、种子、饲料混放，避免与皮肤、眼睛接触，防止由口鼻吸入。

1.5产品用途

百草枯是一种速效触杀型、灭生性除草剂，目前在世界130多个国家和地区得到推广应用。

在除草剂产品中，其产销量居世界第二位。

百草枯广泛用于园林除草、作物及蔬菜行间除草，免耕地除草，草原更新，非耕地化学除草，还可用于棉花、向日葵、大豆、扁豆等作物催枯，与国外同种产品效果相当。

该品种的最大优点是：

落入土壤后迅速钝化，分解失效，不在作物中残留，对环境非常安全，有利于环境保护。

2原料质量标准和包装要求

2.1质量标准

2.1.1氢氧化钠

工业氢氧化钠应符合下表要求（GB209）

指标名称

指标要求

NaOH%≥

30.0

Na2CO3%≤

0.6

NaCl%≤

5.0

FeO%≤

0.01

2.1.2吡啶

纯吡啶应符合下表（GB3694）要求

指标名称

指标要求

外观

无色或微黄色透明液体

吡啶%≥

99.8

水份%≤

0.2

2.1.3甲醇

工业甲醇应符合下表（GB338）要求

指标名称

指标要求

密度（20℃）

0.791-0.793

沸程（0℃，101.3KPa）℃

64.0～65.5

水份，%（m/m）≤

0.1

2.1.4氯甲烷

工业氯甲烷含量应符合下表（Q/SNY010）要求

指标名称

指标要求

氯甲烷%≥

95.0

不挥发残渣%≤

0.5

2.1.5液氨

液氨应符合下表（GB536）要求

指标名称

指标要求

氨%≥

99.6

残渣%≤

0.4

2.1.6氰化钠

氰化钠应符合下表（ZBG12020）要求

指标名称

指标要求

氰化钠%≥

98.0

碳酸氢钠≤

1.0

氢氧化钠≤

0.5

水分≤

1.0

水不溶物≤

0.05

2.1.7氯气

氯气应符合下表（GB/T5138）要求

指标名称

指标要求

氯气%≥

99.6

水分≤

0.03

2.2包装要求

2.2.1吡啶、甲醇、氢氧化钠、液氨可使用普通钢材贮罐贮运。

2.2.2氯甲烷、氯气采用本厂管道输送。

2.2.3氰化钠采用50kg铁皮筒包装。

3生产原理及工艺沿革

百草枯的合成主要有三种方法：

热钠法、冷钠法及氰化物催化法。

热钠法存在以下缺点：

a、有着火爆炸的危险，b、产品不纯，c、收率低，d、环境污染严重。

冷钠法的特点是：

a、收率高，副产物少，b、反应设备要求苛刻，反应条件较难控制，不易工业化。

氰化钠催化法的特点是：

a、收率高，b、生产过程安全，单程操作简单，反应条件温和，不易燃，不易爆。

从以上比较发现氰化钠催化法具有安全性、先进性。

我们采取的氰化钠催化法工艺路线。

4化学反应过程、工艺概况及工艺优缺点

4.1化学反应过程

以吡啶与氯甲烷反应生成氯甲基吡啶盐酸盐，氯甲基吡啶盐酸盐以氰化钠为催化剂，以液氨为反应溶剂偶联成N，N’-二甲基二联吡啶，经氯氧化生成百草枯。

主反应如下

4.2工艺流程方框

氮气、水、氰化钠

氮气、水

氯气

氯气

烧碱

图1.百草枯原药工艺流程方块图

4.3工艺的优缺点

该工艺的优点是：

收率高，生产过程安全，单程操作简单，反应条件温和，不易燃，不易爆。

4.4生产工艺流程简述

利用真空将桶装吡啶抽入合成罐，将来自仓库的甲醇输送到甲醇贮罐，再打入高位槽计量后，放入MPC合成罐；来自氯甲烷工序的氯甲烷经电子称称重后加热气化，用转子流量计控制连续投入到MPC合成釜，反应至无吡啶恶臭气味时，视为反应终点，停止通氯甲烷气体。

利用真空将MPC合成液分批抽入MPC干燥釜，减压蒸出MPC合成液中的甲醇，冷凝回流至甲醇授槽，甲醇回收循环使用。

干燥后的MPC用袋子包装后贮存待用。

将定量MPC投入二联吡啶合成釜，再投入催化剂氰化钠；关闭加料口，开始抽真空，加氮气置换，再抽真空，向高压釜中加液氨，使高压釜内的压力保持在0.9~1.1MPa，反应6小时后到达反应终点。

打开放氨阀门放氨。

利用氮气加压将加入一定量水的二联吡啶合成釜的物料压入过滤釜过滤，过滤釜底部出的废水再抽至废水釜，废水釜加碱通氯气处理后送生化处理；上部的物料加水打浆压入氯氧化釜，通氯气氧化，当物料颜色由蓝紫色变为棕红色时，通氯反应结束。

将反应物料计量、取样打入原药贮罐，即为原药。

原药计量后用泵打入原药贮罐，贮存一定量后，用电子称称重后，打入调制釜，将计量好的增稠剂从增稠釜中抽入调制釜。

调制完全后即得成品，打入成品贮罐。

二联吡啶合成釜的液氨少部分参加了反应，大部分液氨以溶剂的形式存在，偶合反应完毕后，作为溶剂的液氨加热汽化排出，排出的气氨大部分经盐水冷却器、旋风分离器、冷凝器进入贮罐；、少量经盐水冷却器、洗氨罐、液氨汽化器进入氨压机加压，加压冷凝成液氨流入液氨贮罐继续作为下次反应的溶剂。

过滤废水贮存于贮罐，用泵打入脱氨罐，加碱，升温置换出氨气，再用盐酸吸收，生成氯化铵，大量氨脱出后，转入氧化罐降温，滴加入次氯酸钠进行氧化，氨氮和氰根含量达标后，再将废水送入生化集中处理。

4.5正常操作注意事项

4.5.1MPC合成阶段

吡啶是具有强烈刺激性气味的无色液体，对人体有伤害，避免泄露和直接与人体接触。

氯甲烷是无色微甜的气体，在通氯甲烷时，要经常检查管道是否畅通，流量计是一个易损设备，不耐压力，要注意不要让管路带压，或者是否有气体自动停止等现象，避免倒吸、堵塞通气管等现象发生。

该反应是个较弱的放热反应，在刚开始反应时，反应放出的热基本能保持反应温度恒定或略有上升，若温度太高，应适当开循环水降温；反应后期，反应减缓，放热减少，应适当开蒸汽保温。

反应过程中应经常通过视镜观察反应釜内的情况，注意有没有结晶现象，这时应适当补加甲醇。

干燥釜进料时要注意阀门开关顺序。

在最后放料时要保证管道畅通。

甲醇是有毒物质，又是一种易燃、易爆物质，防止出现跑料现象。

在干燥过程中要注意观察干燥时搅拌电机电流适时调节。

干燥后的MPC是一种极易吸潮的物料，卸料包装时要尽快包装，避免吸潮。

4.5.2百草枯合成阶段

中间体的合成反应是一个无水反应，因此在投料以时，应保证釜内干燥。

MPC很容易吸潮，在向釜内投料时，要尽量的快速投入。

氰化钠是剧毒物质，在分装、投料时一定要严格按照操作要求去操作；操作人员要有严格的防护措施，要备有应急药品；投料时要慢慢操作严禁产生粉尘或散落，万一散落，可用硫酸亚铁溶液冲洗散落的地方。

车间要备有相应的处理设备和所用物料。

5生产工艺条件及生产控制一览表

正常工艺条件一览表

序号

设备名称

工艺条件名称

单位

控制范围

计量仪表

记录周期

1

MPC

合成釜

吡啶：

氯甲烷

mol

1:

1.～1.3

液位计

1小时

甲醇

Kg

170～2000

液位计

温度

℃

40～70

温度计

2

MPC

干燥釜

温度

℃

≤70

温度计

1小时

真空度

MPa

≥0.09

真空表

3

二

联

吡

啶

合

成

釜

投

料

量

投MPC量

kg

700～800

磅秤

氰化钠

kg

50

加水打浆

L

1700～2000

液位计

压

力

保温阶段

MPa

0.9～1.1

压力表

1小时

高压排氨阶段

MPa

0.9～1.1

压力表

1小时

低压排氨阶段

MPa

-0.09～1.1

压力表

1小时

温度

保温阶段

MPa

29～35

温度计

1小时

排氨阶段

℃

-20～60

温度计

1小时

过滤釜

过滤

充氮压力

MPa

0.1～0.2

压力表

加水打浆

L

600～700

液位计

4

氯氧化釜

氧化

温度

℃

≤60

温度计

1小时

通氯量

m3/h

20～60

流量计

1小时

5

氨压机

吸气温度

℃

＜40

压力表

1小时

吸气压力

MPa

≤0.4

温度计

1小时

排气温度

℃

≤105

压力表

1小时

排气压力

MPa

≤1.6

压力表

1小时

油压差

MPa

0.1～0.3

温度计

1小时

油温

℃

＜65

温度计

1小时

电机电流

A

180～480

电流表

1小时

6劳动卫生和安全技术

6.1防火、防爆和卫生等级

表8防火、防爆和卫生等级

区域分类

爆炸危险等级

火灾危险等级

卫生危险等级

MPC合成

Q---2

甲

2

偶联

Q---2

甲

1

氯化

Q---3

甲

3

废水处理

丁

3

6.2原料、半成品及成品的卫生安全浓度

表9原料、半成品及成品的卫生安全浓度

序号

名称

卫生允许最高浓度

（mg/m3）

爆炸极限

（%，V/V）

1

吡啶

4

1.8～12.4

2

氯甲烷

200

7～19

3

甲醇

50

6～36.5

4

氨

20

16～25

5

氰化钠

1（以CN-计）

/

6

氯气

1

/

6.3原料中毒急救办法

6.3.1甲醇中毒

患者应立即移离现场，脱去污染的衣服。

口服者用1％碳酸氢钠洗胃，硫酸镁导泻，清除体内已吸收的甲醇。

透析疗法：

中毒严重者应及早进行血液透析或腹膜透析，以减轻中毒症状，挽救病人生命，减少后遗症。

血液透析疗法的指征为：

血液甲醇大于15.6mmol/L；或甲酸小于4.34mmol/L；严重代谢性酸中毒；视力严重障碍或视乳头视网膜水肿。

解毒剂：

乙醇为甲醇中毒的解毒剂，应用乙醇可阻止甲醇氧化，促进甲醇排出。

用10％葡萄糖液配成5％乙醇溶液，静脉缓慢滴注。

6.3.2氰化钠中毒

发现氰化钠中毒者，立即打开亚硝酸异戌酯瓶子，滴在手帕或海绵上，每分钟令患者吸入12.5—30次直至开始使用亚硝酸钠为止。

给患者静脉注射30%的亚硝酸钠，每分钟不超过2.5—5毫升，随后给予硫代硫酸钠12.5—25克，配成25%溶液，缓慢静注。

6.3.3氨中毒

氨气吸入者应迅速脱离现场，至空气新鲜处，维持呼吸功能。

卧床静息，及时观察血气分析及胸部X线片变化。

给对症、支持治疗。

防治肺水肿、喉痉挛、水肿或支气管粘膜脱落造成窒息，合理氧疗；保持呼吸道通畅，应用支气管舒缓剂；早期、适量、短程应用糖皮质激素，如可按病情给地塞米松10～60mg/d,分次给药，待病情好转后减量，大剂量应用一般不超过3～5日。

注意及时进行气管切开,短期内限制液体入量。

合理应用抗生素。

脱水剂及吗啡应慎用。

强心剂应减量应用。

误服者给饮牛奶,有腐蚀症状时忌洗胃。

对症处理,参见<消化道酸碱灼伤的处理>。

眼污染后立即用流动清水或凉开水冲洗至少10分钟。

参见<化学性眼灼伤的治疗>。

皮肤污染时立即脱去污染的衣着,用流动清水冲洗至少30分钟。

参见<化学性皮肤灼伤的治疗>。

6.3.4液碱

液碱污染皮肤可用清水彻底冲洗。

溅入眼内时，迅速用大量清水冲洗。

不可用酸性液体中和。

参见<化学性皮肤灼伤的治疗>和<化学性眼灼伤的治疗>。

口服中毒患者，速给食用醋、3～5％醋酸或5％稀盐酸、大量橘汁或柠檬汁等中和。

以后给蛋清、撖榄油或其它植物油。

禁忌催吐和洗胃。

适当输液，纠正脱水、电解质失衡和休克。

预防食道狭窄，在穿孔的危险期过去后，应尽早做食道扩张术。

6.3.5氯气中毒

立即将患者脱离中毒现场，不能使患者受凉，注意保暖，并供给氧气及兴奋剂等，送医院治疗，发现肺水肿要进行解血及补血。

7生产操作中的安全技术

7.1百草枯生产中因为有吡啶、氯甲烷、甲醇、氨、氰化钠等原料，均为有毒有害或易燃、易爆物品，所以要求生产过程中严禁设备管路跑冒滴露现象。

出现问题要随时发现随时抢修。

易燃、易爆物品检修时，严禁敲打、撞击，以防产生火花而发生火灾爆炸事故。

7.2设备安全规定

7.2.1运转设备的皮带轮、靠背轮等危险部位需安装防护罩，操作台边应有防护栏。

7.2.2设备上的玻璃液位计，玻璃转子流量计均应加防护罩。

7.2.3输送吡啶、甲醇等易燃、易爆物品的离心泵叶轮必须更换为铜质或铝质叶轮。

7.2.4压力容器、冷凝器、搪瓷设备夹套的内外压力，一定要严格控制在允许使用压力下工作，严禁超压使用。

7.2.5电器设备必须有良好的绝缘，并且要求接地良好，除更换保险外、对电器、仪表设备非专业人员不得维修，安全灯电压应低于24V。

7.3操作人员安全注意事项

7.3.1操作人员应严格遵守劳动纪律、坚守岗位，不准脱岗、串岗，要认真操作，严格遵守工艺规程、岗位操作法和安全规程，严禁违章操作。

7.3.2操作人员进入生产岗位时，劳动护品必须佩带齐全，并且合理使用。

吡啶、甲醇等加料时应带好胶手套、面具等防护用品，严防剧毒物料溅入眼内及皮肤上。

氰化钠必须在专人监督下，由专人负责领料、加料，并做好记录。

操作人员必须穿全封闭保持服戴全封闭防毒面罩，操作后要及时洗涤。

溶剂、碱操作工段要戴橡皮手套、工作眼镜，防止剧毒，腐蚀物料溅入眼内和皮肤上。

7.3.3操作人员应定期巡回检查，发现不安全因素立即采取措施，并逐级汇报，并填好原始记录。

7.3.4操作人员必须熟知本岗位各物料的物化性质，毒性及防护知识和急救措施，熟知消防器材的使用方法。

7.3.5操作人员应严格遵守动火制度和入罐制度，未经有关部门批准严禁车间内动火。

7.3.6维修时必须二人或二人以上在现场。

维修过程中，工作人员应在自己的岗位范围内做好配合，认真检查维修质量，保证维修安全。

7.3.7不合格的原料未经允许不得用于生产。

7.3.8操作人员有权动员和谢绝未经批准外来人员进入工作岗位，有权拒绝一切不利于安全生产的工作指令，确保安全生产。

7.4消防要点

7.4.1百草枯车间应放置消防器材，一般可放置泡沫灭火器、干粉灭火器、二氧化碳灭火器等，亦可分下列情况应用：

7.4.2甲醇、吡啶等易燃液体着火时可应用以上三种灭火器扑救。

7.4.3氯甲烷着火时可先行切断电源，使用雾状水，泡沫和二氧化碳灭火器扑救。

7.4.4电器着火时，应先切断电源，使用二氧化碳灭火器扑救。

7.4.5有害有毒物质着火应先佩带好防毒面具和防护用品，站在上风处救火，以防中毒。

8综合利用和三废处理

8.1含氰废水打入废水处理罐，加入定量的氢氧化钠，然后通氯氧化，将废水中的CN-浓度降低到合格，然后送公司污水处理工序进行生化处理。

9操作工时与生产周期

9.1MPC合成工序

投料（4600kg吡啶、1800kg甲醇）30min

通氯甲烷16hr

干燥20hr

合成反应需要时间36.5hr

9.2偶联工序

投料1hr

反应6hr

排氨4hr

过滤1hr

合计12hr

9.3氯氧化工序

加水30min

通氯4hr

放料30min

合计5hr

10主要设备生产能力及设备一览表

10.1主要设备生产能力

表10主要设备生产能力

主要设备名称

规格

每批生产量（kg）

日生产量

（kg）

年生产能力（Kg）

MPC合成釜

12500L

7300

7300

2190000

偶联高压釜

5000L

530

3180

954000

干燥器

ф2600盘式

500

9000

2500000

10.2生产设备一览表

表11生产设备一览表

序号

设备名称

规格型号

主要材料

数量

吡啶储罐

φ2800×3900V=20m3

Q253-B

1

吡啶计量罐

φ1400×2200V=3m3

Q253-B

1

甲醇储罐

φ2800×3900V=20m3

Q253-B

1

甲醇计量罐

φ1400×2200V=3m3

Q253-B

2

氯甲烷缓冲罐

φ800×1200V=0.8m3

16MnR

2

氯甲烷储罐

φ1600×2000V=5m3

16MnR

2

甲醇受槽

φ900×1300V=1m3

Q253-B

3

液氨储罐

φ2600×4700V=30m3

16MnR

1

旋风分离器

φ600×1200V=0.3m3

Q253-B

1

洗氨罐

φ1200×1400V=2m3

Q253-B

2

氯气缓冲罐

φ500×800V=0.2m3

16MnR

3

氯气缓冲罐

φ900×1800V=1.1m3

16MnR

1

成品计量罐

2000×1500×1500V=4.5m3

增强聚丙烯

3

氮气缓冲罐

φ900×1800V=1.1m3

Q253-B

1

碱计量罐

φ1400×2200V=3m3

Q253-B

1

氯气缓冲罐

φ900×1800V=1.1m3

16MnR

1

原药储罐

φ3400×8800V=80m3

玻璃钢

2

MPC合成罐

F-12500防爆电机15KW机械密封

搪玻璃

2

MPC干燥釜

单层盘式附防爆电机11KW

不锈钢

3

二联吡啶合成釜

V=5m3附防爆电机11KW

不锈钢

6

氯化过滤釜

V=2.5m3防爆电机15KW

不锈钢

3

氯氧化釜

F-3000L系列防爆电机15KW

搪玻璃

3

氯甲烷电子秤

5T

组合件

2

成品电子秤

5T

组合件

1

吡啶泵

Q=15m3/hH=30m防爆电机4KW

氟塑

1

甲醇泵

Q=15m3/hH=30m防爆电机4KW

氟塑

1

回收甲醇泵

Q=15m3/hH=30m防爆电机4KW

氟塑

1

计量泵

Q=50m3/hH=30m防爆电机7.5KW

氟塑

1

原药泵

Q=15m3/hH=30m4KW

氟塑

2

真空泵机组

2000×1800×1600FL100-2011KW

组合件

8

合成冷凝器

F=10m2YKA40-10-10

石墨

2

蒸馏冷凝器

F=10m2YKA40-10-10

石墨

6

氨冷凝器

WN-200

Q235-B

2

氨压机

附电机YW315M-2250KW

组合件

2

紧急泄氨器　

JX159

集油器　

JY-300

成品储罐

φ3400×8800V=80m3

玻璃钢

2

废水氧化釜

F-1250015KW

搪瓷

3

调制釜

F-12500

搪瓷

2

冷凝器

石墨φ400×3500V=20m3

增稠剂调制釜

K-3000系列防爆电机7.5KW

搪玻璃

1

碱泵

Q=15m3/hH=30m4KW

氟塑

1

废水泵

Q=29m3/hH=32m防爆电机5.5KW

氟塑

2

成品调制泵

Q=29m3/hH=32m附防爆电机5.5KW

氟塑

1

成品泵

Q=15m3/hH=30m附电机4KW

氟塑

1

电动葫芦

2T防爆提升电机3.5KW

组合件

1

次氯酸钠合成罐

F-3000

搪瓷

1

盐酸计量罐

φ1800×2600V=5m3

聚丙烯

1

碱贮罐

φ2200×2600V=10m3

Q235-B

1

氨水贮罐

φ2200×2600V=10m3

Q235-B

1

空压机

V-0.6717

组合件

1

水计量罐

φ850×1800V=1m3

Q235-B

1

11原材料和能量消耗定额

表13原材料和能量消耗定额

序号

名称

规格

单位

消耗定额

备注

1

吡啶

99.9%

kg

730

2

氯甲烷

98%

kg

478

3

甲醇

99.9%

kg

130

4

液氨

99.99%

kg

450

5

氰化钠

98%

kg

120

6

氯气

99.6%

kg

285

7

氯气

94%

kg

120

8

氢氧化钠

30%

kg

450

9

氮气

99.9%

瓶

32

12物料平衡

12.1各工序进、出物料的成分、数量（见附录B物料平衡表）

12.2原材料利用率和产品收率计算表

百草枯是以吡啶为起始原料，收率计算以百草枯阳离子二氯盐计，其转化率为等分子转化，可依据分子量计算出理论得量系数为：

257.2/158=1.6278

百草枯原药产量*含量

产品收率X为：

X=*100%

投入吡啶的量*含量*1.6278

13劳动组织和定岗定员

13.1劳动组织

百草枯原药生产车间，设车间主任一名，技术员一名。

生产分四班制。

维修、材料保管员、分析人员由分厂负责安排

13.2定岗定员

岗位

主任

技术员

MPC合成

干燥

偶联

氯化

机动

总计

班次

3

3

3

3

4

每班人数

4

4

4

4