Wichtige Ausrüstung für die automatische Produktion des neuen Herbizids Glufosinat-Ammonium: Neue Zylinder-Kegel-Filterwaschanlage (2-in-1)

Glufosinat-Ammonium gehört zu den weltweit am häufigsten eingesetzten Pflanzenschutzmitteln. Im Vergleich zu Glyphosat wirkt Glufosinat-Ammonium besser gegen einige hartnäckige, mehrjährige Unkräuter und ist im Anbau von Nutzpflanzen mit hohem wirtschaftlichem Wert konkurrenzfähiger. Als hervorragendes Herbizid eignet sich Glufosinat-Ammonium sehr gut zur Erzeugung von Resistenzgenen.

Diese gentechnisch veränderten Pflanzen werden nicht nur in Nordamerika, sondern in den letzten Jahren auch in einigen Ländern und Regionen wie Asien, Australien und Europa häufig angebaut. Angesichts der rasanten Entwicklung der Transgentechnologie sind die Marktaussichten für Glufosinat-Ammonium sehr vielversprechend.

Das bestehende Reinigungsverfahren des neuen Herbizids Glufosinat-Ammonium

(1) Herstellung des Konzentrats

Nach der Acidolyse der 1-(Methylethoxyphosphono)-butyronitril-Lösung unter Rückfluss mit Salzsäure erhält man die Glufosinat-Ammoniumhydrochlorid-Reaktionslösung. Diese wird dann unter reduziertem Druck abdestilliert, um die verdünnte Salzsäure zu entfernen und die konzentrierte Lösung A zu erhalten. Zu der konzentrierten Lösung A wird Ammoniakwasser gegeben, der pH-Wert auf 5-10 eingestellt, die Lösung erhitzt und nach gleichmäßiger Dispergierung weiter erhitzt und gerührt. Anschließend wird sie unter reduziertem Druck abdestilliert, um das Wasser zu entfernen und die konzentrierte Lösung B zu erhalten.

(2) Rohkristallisation und Fest-Flüssig-Trennung von Glufosinat-Ammonium

Das Flotationslösungsmittel Alkohol wird der konzentrierten Lösung B zugegeben, erhitzt und gleichmäßig dispergiert, dann abgekühlt und weiter gerührt, bis das Material gleichmäßig dispergiert ist; bei der Flotationstemperatur von 15-50 °C wird das gleichmäßig gerührte Material langsam in die Rutsche gegeben und durchläuft diese. Nach der Rutsche werden aufgrund des Dichteunterschieds zwischen der Hauptkomponente und dem Sekundärsalz 10 % bis 30 % der Hauptkomponentenpartikel mit dem Fluss des Flotationslösungsmittels Alkohol in den Sammelbehälter transportiert, während sich 70 % bis 90 % der Sekundärsalzpartikel aufgrund der Dichte in der Rutsche absetzen; das Sekundärsalz in der Rutsche wird gesammelt und von Feststoff und Flüssigkeit getrennt;

(3) Reinigung, Filtration, Waschen und Trocknen von Glufosinat-Ammonium

Der Filterkuchen wird zweimal mit Flotationslösungsmittelalkohol gewaschen, und das Filtrat wird mit der die Hauptkomponente enthaltenden Alkohollösung im Sammelbehälter vermischt. Die die Hauptkomponente enthaltende Alkohollösung im Sammelbehälter wird zur Destillation und Desolvatisierung unter reduziertem Druck in den Rückgewinnungskessel überführt und anschließend mit wasserhaltigem Methanol versetzt. Nachdem die Temperatur gestiegen und die Dispersion homogen ist, wird der pH-Wert durch Einleiten von Ammoniak auf mindestens 8 eingestellt, die Temperatur gesenkt, Feststoff und Flüssigkeit werden getrennt, der Filterkuchen wird zweimal mit wässrigem Methanol gewaschen und anschließend getrocknet, um das Endprodukt Glufosinat-Ammonium zu erhalten.

Technische Probleme des bestehenden Synthese- und Reinigungsverfahrens von Glufosinat-Ammonium

Die Herstellung von Glufosinat-Ammonium ist ein komplexer Prozess. Die Produktion des Produkts durch 13 Reaktionsschritte dauert mehr als einen halben Monat. Sie ist gekennzeichnet durch hohe Investitionskosten, einen aufwendigen Produktionsprozess, hohe technische Anforderungen, hohe Sicherheitsauflagen und strenge Umweltschutzbestimmungen.

(1) Die Sicherheitskontrolle von Rohstoffen und Prozessreaktionen ist schwierig

Das bestehende Syntheseverfahren für Glufosinat-Ammonium benötigt mehr als zehn verschiedene chemische Rohstoffe, die größtenteils brennbar, explosiv und niedrig flüchtig sind. Insbesondere Natriumcyanid ist hochgiftig, und schon geringe Unachtsamkeit kann zu Sicherheitsunfällen führen. Zudem müssen mehrere Prozessschritte in einer streng wasserfreien und sauerstofffreien, luftdichten Umgebung durchgeführt werden.

(2) Große Einleitung von drei Abfallarten

Der Syntheseweg ist relativ lang und in über ein Dutzend Prozessschritte wie Destillation, Rektifikation und Filtration unterteilt. Jeder dieser Schritte erzeugt drei verschiedene Abfallprodukte, deren Entsorgung aufwendig ist und die den Umweltschutz zusätzlich belasten. Pro Tonne hergestelltem Glufosinat-Ammonium-Produkt fallen etwa 60 Tonnen Prozessabwasser an. Der Großteil dieses Abwassers muss zur Trockne eingedampft werden, um Rückstände zu gewinnen. Einige dieser Rückstände und Kristallisationsreste lassen sich nur schwer wiederverwerten.

(3) Die Produktausbeute ist gering

Im Vergleich zu Bayer in Deutschland sind die Kosten der heimischen Produktion von Glufosinat-Ammonium relativ hoch, und es besteht kein Preisvorteil auf dem internationalen Markt.

(4) Fehlende kontinuierliche und automatisierte Produktion, hohe Investitionen in Produktionsanlagen

Im Vergleich zu anderen Ländern besteht bei den von inländischen Unternehmen hergestellten Glufosinat-Ammonium-Produkten eine gewisse Qualitätslücke. Die Anforderungen an die Produktionsanlagen sind höher, und es müssen erhebliche Investitionen in deren Instandhaltung getätigt werden.

Wichtige Ausrüstung für die automatische Produktion des neuen Herbizids Glufosinat-Ammonium: Neuartige Zylinderkegelfilter-Waschanlage (2-in-1)

Die Filtrations- und Waschanlage dient der Fest-Flüssig-Trennung der durch die Reaktion gewonnenen Rohglufosinat-Ammonium-Suspension. Anschließend wird der erhaltene Filterkuchen mit Waschflüssigkeit gewaschen, um Ammoniumchlorid, anorganische Salze und andere Nebenprodukte zu entfernen. Die meisten Glufosinat-Ammonium-Hersteller verwenden heutzutage integrierte Filtrations- und Waschanlagen, die hauptsächlich Filterpressen, Zentrifugen, Mikroporenfilter und neuartige Zylinder-Kegel-Filtrations- und Waschanlagen umfassen.

(1) Filterpresse

Die Filterpresse ist ein gängiges Filter- und Waschgerät. Traditionelle Filterpressen erfordern in der Regel die manuelle Bedienung des gesamten Filtrationsprozesses, einschließlich Zuführung, Pressung, Luftzufuhr und Entladung. Insbesondere die Entladung ist arbeitsintensiv, der Filterkuchen lässt sich nur schwer entfernen, der gesamte Filterpresszyklus ist lang, die Verarbeitungskapazität gering, die Entwässerungs- und Waschwirkung schlecht, und das Material besteht üblicherweise aus Gusseisen, das schwer und verschleißanfällig ist.

In den letzten Jahren wurde das technische Niveau der Filterpresse deutlich verbessert, und automatische Filterpressen finden breite Anwendung. Der gesamte Filterprozess wird vollautomatisch gesteuert. Die Filterkammer besteht aus Edelstahl oder Kunststoff und ist vergrößert. Dank des Membrandesigns und des erhöhten Filtrationsdrucks ermöglichen sie eine hohe Verarbeitungskapazität, kurze Filterzyklen, eine hohe Entwässerungseffizienz und eine gute Waschwirkung und erfüllen somit die Produktionsanforderungen der Glufosinat-Ammonium-Reinigung.

(2) Zentrifuge

Eine Zentrifuge ist eine Maschine, die mithilfe der Zentrifugalkraft Flüssigkeiten und Feststoffe oder verschiedene Komponenten eines Flüssigkeitsgemisches trennt. Kernstück einer Zentrifuge ist die Trommel, ein Zylinder, der sich mit hoher Geschwindigkeit um seine eigene Achse dreht und üblicherweise von einem Elektromotor angetrieben wird. Nachdem das Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch in die Trommel gelangt ist, wird es schnell auf die gleiche Drehzahl wie die Trommel beschleunigt. Durch die Zentrifugalkraft werden Feststoff und Flüssigkeit getrennt, die Feststoffpartikel lagern sich an der Innenwand der Trommel ab, und die Flüssigkeit wird aus der Zentrifuge abgeführt.

Zu den gebräuchlichen Zentrifugentypen gehören Dreibeinzentrifugen, Plattenzentrifugen, horizontale Schraubenzentrifugen, Scheibenseparatoren, Rohrseparatoren usw. Unter ihnen eignen sich Dreibeinzentrifugen und Flachzentrifugen für die Synthese von Glufosinat-Ammonium und die Herstellung gereinigter Produkte.

(3) Mikroporöser Filter

Der Mikroporenfilter ist ein neuartiges Fest-Flüssig-Trennverfahren, das sich durch hohe Betriebseffizienz und hohe Filtrationsgenauigkeit auszeichnet. Er besteht aus einem vertikalen, luftdichten Gehäuse, in dem spezielle mikroporöse Polymerröhrchen aus PE und PA aufgehängt sind. Das Filtrat wird durch diese Röhrchen abgeleitet.

In den letzten Jahren wurden Filtrations- und Waschprozesse bei der Herstellung ultrafeiner Pulver optimiert. Zhang Youxin et al. nutzten einen mikroporösen Filter zur Filtration und Wäsche von ultrafeinem Kobaltcarbonatpulver mit kleiner Partikelgröße und hoher Viskosität. Der Wasserverbrauch beim Waschen betrug 4,0 t/h. Der Natriumgehalt lag unter 0,005 %, die Metallausbeute über 99,7 %, der Kobaltgehalt in der Mutterlauge bei 20 mg/l und der Wassergehalt des Filterkuchens bei etwa 20 %.

(4) Eine neue Art von Zylinderkegelfilter-Waschanlage, die zwei in einem Gerät vereint

Das „Zwei-in-Eins“-Gerät zum Filtern und Waschen ist ein vereinfachtes Produkt, das auf dem „Drei-in-Eins“-Gerät zum Filtern, Waschen und Trocknen basiert.

Die beiden Prozesse der Filtration und des Waschens werden in einem geschlossenen Behälter durchgeführt. Dieses Verfahren wird hauptsächlich in der pharmazeutischen Industrie eingesetzt, um die kontinuierliche Produktion von brennbaren, explosiven und toxischen Produkten zu gewährleisten. Es eignet sich besonders für Materialien, die hohe Anforderungen an die Waschwirkung stellen, und kann den Arbeitsaufwand im Betriebsprozess reduzieren sowie den Verlust von Fertigprodukten verringern.

Vorteile

(1) Die neue Zylinder-Kegel-Filtrations- und Waschkombination kann die Reaktion, Extraktion, Filtration, wiederholte Filtration, Waschen, Trocknen und andere Vorgänge auf einer einzigen Maschine durchführen und direkt das fertige Produkt gewinnen.

(2) Der Betrieb ist flexibel, und der Betriebszyklus kann durch Anpassen der Filterdruckdifferenz, der Drehzahl, der Schneckenextrusionsführungsschiene usw. an Änderungen der Prozessbedingungen angepasst werden.

(3) Diese Maschine kann einen dünnen Filterkuchen auf der Oberfläche des Filtermediums bilden, ohne Filterkuchenfiltration, eine hohe Filtrationsgeschwindigkeit pro Filtrationseinheit und eine kompakte Gerätestruktur aufweisen.

(4) Ein vollständig geschlossenes System mit guten Betriebsbedingungen, das sich besonders für den Umgang mit giftigen, entzündlichen, explosiven Gefahrstoffen und frischen biologischen Lebensmitteln eignet, bei denen eine Verschmutzung nicht zulässig ist.

(5) Es kann gewaschen und gefiltert werden.

Insbesondere wenn das Material gespült werden muss, wird es im suspendierten Zustand gründlich gereinigt und schließlich gefiltert, um den Materialtransfer zu reduzieren und so Verschmutzung und Abfall zu minimieren. Dadurch werden qualitativ hochwertige Produkte hergestellt.

(6) Es kann für drei Arbeitsgänge – Reaktion, Filtration und Trocknung – eingesetzt werden und erfüllt die Funktionen von drei Anlageneinheiten. Dadurch werden die Anlagenkosten, der Platzbedarf, der Arbeitsaufwand, der Energieverbrauch usw. erheblich reduziert.

(7) Diese Maschine hat einen geringen Stromverbrauch, der extrudierte Kuchen hat einen geringeren Wassergehalt als der gewöhnliche dreigruppige Flachkuchen und ist einfach zu bedienen.

Die Reinigung des neuen Herbizids Glufosinat-Ammonium ist ein unverzichtbarer Schritt im Herstellungsprozess, und die Auswahl der Schlüsselkomponenten ist entscheidend für die Produkteigenschaften. Als neues Verfahren zur Fest-Flüssig-Trennung, Raffination und Reinigung von Glufosinat-Ammonium kann die von Wuxi ZhangHua Machinery entwickelte und produzierte Zylinder-Kegel-Filtrations- und Waschanlage die drei Abfallarten im Reinigungsprozess effektiv reduzieren, die Lebensdauer der Anlage verlängern und den Reinigungsprozess vereinfachen. Die Produktreinheit wird verbessert, die Reinigungskosten gesenkt, und das Verfahren hat gute Anwendungsperspektiven.