Équipements clés pour la production automatisée du nouvel herbicide glufosinate-ammonium. Nouveau système de lavage de filtres à cylindre-cône deux en un.

Le glufosinate d'ammonium est l'un des pesticides les plus utilisés au monde. Comparé au glyphosate, il est plus efficace contre certaines adventices vivaces envahissantes et plus compétitif dans les cultures à haute valeur économique. En tant qu'excellent herbicide, le glufosinate d'ammonium présente un fort potentiel en tant que gène de résistance.

Ces cultures génétiquement modifiées sont non seulement couramment cultivées en Amérique du Nord, mais aussi, ces dernières années, dans certains pays et régions comme l'Asie, l'Australie et l'Europe. Grâce au développement rapide de la technologie transgénique, les perspectives de marché du glufosinate d'ammonium sont très prometteuses.

Le procédé de purification actuel du nouvel herbicide glufosinate-ammonium

(1) Préparation du concentré

Après acidolyse par reflux d'acide chlorhydrique de la solution de 1-(méthyléthoxyphosphono)-butyronitrile, on obtient la solution réactionnelle de chlorhydrate de glufosinate d'ammonium, puis on distille cette solution sous pression réduite pour éliminer l'acide chlorhydrique dilué et obtenir la solution concentrée A ; on ajoute de l'ammoniaque à la solution concentrée A, on ajuste le pH à 5-10, on chauffe et on continue à chauffer et à agiter jusqu'à dispersion homogène, puis on distille sous pression réduite pour éliminer l'eau et obtenir la solution concentrée B ;

(2) Cristallisation brute et séparation solide-liquide du glufosinate d'ammonium

Ajouter l'alcool, solvant de flottation, à la solution concentrée B, chauffer et disperser uniformément, puis refroidir, et continuer à agiter jusqu'à dispersion homogène. À une température de flottation de 15 à 50 °C, introduire lentement le mélange homogénéisé dans la goulotte. Le matériau traverse la goulotte et, en raison de la différence de densité entre le composant principal et le sel secondaire, 10 à 30 % des particules du composant principal sont entraînées vers le réservoir de collecte par le flux d'alcool, tandis que 70 à 90 % des particules du sel secondaire se déposent dans la goulotte du fait de leur densité. Le sel secondaire présent dans la goulotte est alors collecté et séparé des phases solide et liquide.

(3) Purification, filtration, lavage et séchage du glufosinate d'ammonium

Le gâteau de filtration est lavé deux fois avec de l'alcool, solvant de flottation, et le filtrat est mélangé à la solution alcoolique contenant le composant principal dans le réservoir de collecte ; cette solution est transférée dans la cuve de récupération pour distillation et désolvatation sous pression réduite, puis du méthanol aqueux est ajouté. Après élévation de la température et homogénéisation de la dispersion, le pH est ajusté à une valeur supérieure ou égale à 8 par passage d'ammoniaque, la température est abaissée, les phases solide et liquide sont séparées, le gâteau de filtration est lavé deux fois avec du méthanol aqueux puis séché pour obtenir le produit final, le glufosinate d'ammonium.

Problèmes techniques liés au procédé actuel de synthèse et de purification du glufosinate d'ammonium

Le procédé de fabrication du glufosinate d'ammonium est complexe. Il nécessite plus de deux semaines pour produire le produit, grâce à 13 étapes de réaction. Il se caractérise par des investissements importants, un processus de production complexe, des exigences techniques élevées, des normes de sécurité strictes et des exigences environnementales rigoureuses.

(1) Le contrôle de la sécurité des matières premières et des réactions de procédé est difficile

Le procédé de synthèse actuel du glufosinate d'ammonium fait appel à plus de dix matières premières chimiques, dont la plupart sont inflammables, explosives et présentent un point d'éclair bas. Le cyanure de sodium, en particulier, est une substance extrêmement toxique, et la moindre négligence peut entraîner des accidents. De plus, plusieurs étapes du procédé doivent être réalisées dans un environnement hermétique, strictement anhydre et exempt d'oxygène.

(2) Rejet important de trois déchets

Le procédé de synthèse est relativement long et comprend plus d'une douzaine d'unités opérationnelles, telles que la distillation, la rectification et la filtration. Chaque unité génère trois types de déchets, difficiles à traiter et qui accentuent les contraintes environnementales. La production de chaque tonne de glufosinate d'ammonium génère environ 60 tonnes d'eaux usées. La majeure partie de ces eaux usées doit être évaporée à sec pour obtenir des résidus. Certains de ces résidus, ainsi que les produits de cristallisation, sont difficilement réutilisables.

(3) Le rendement du produit est faible

Comparé à Bayer en Allemagne, le coût de production national du glufosinate-ammonium est relativement élevé, et il ne présente aucun avantage concurrentiel sur le marché international.

(4) Échec de la mise en place d'une production continue et automatisée, investissement élevé dans les équipements de la ligne de production

Comparativement aux pays étrangers, la qualité des produits techniques à base de glufosinate d'ammonium fabriqués par les entreprises nationales présente un certain écart. Ces dernières ont des exigences plus élevées en matière d'équipements de production et doivent investir des sommes importantes dans leur maintenance.

Équipements clés pour la production automatisée du nouvel herbicide glufosinate-ammonium. Nouveau type de filtre à cône cylindrique deux-en-un.

La fonction de l'équipement de filtration et de lavage est de séparer les phases solide et liquide de la suspension brute de glufosinate-ammonium obtenue par la réaction, puis d'utiliser le liquide de lavage pour éliminer le chlorure d'ammonium et les sels inorganiques résiduels, ainsi que d'autres sous-produits. Actuellement, la plupart des fabricants de glufosinate-ammonium utilisent des équipements intégrés de filtration et de lavage, comprenant principalement des filtres-presses, des centrifugeuses, des filtres microporeux, ou encore des systèmes de filtration et de lavage combinés cylindre-cône.

(1) filtre-presse

La presse à filtre est un équipement de filtration et de lavage couramment utilisé. Les presses à filtre traditionnelles nécessitent généralement une intervention manuelle pour l'ensemble du processus de filtration, y compris l'alimentation, le pressage, le soufflage d'air et le déchargement. Le déchargement est particulièrement laborieux, le gâteau de filtration est difficile à éliminer, le cycle complet de la presse à filtre est long, sa capacité de traitement est faible, l'efficacité de la déshydratation et du lavage est médiocre, et le matériau utilisé est généralement la fonte, un matériau lourd et sujet à l'usure.

Ces dernières années, le niveau technique des filtres-presses a considérablement progressé, et les filtres-presses automatiques sont désormais largement utilisés. L'ensemble du processus de filtration est automatisé. Fabriqués en acier inoxydable ou en matériaux synthétiques, ces filtres présentent une chambre de filtration de plus grande taille. La conception du diaphragme, associée à une pression de filtration accrue, permet une capacité de traitement importante, un cycle de filtration court, une déshydratation efficace et un lavage performant, répondant ainsi aux exigences de production de la purification du glufosinate d'ammonium.

(2) Centrifuge

Une centrifugeuse est une machine qui utilise la force centrifuge pour séparer les particules liquides et solides, ou les différents composants d'un mélange liquide. Son élément principal est le bol, un cylindre qui tourne à grande vitesse autour de son axe, généralement grâce à un moteur électrique. Lorsque le mélange solide-liquide pénètre dans le bol, il est rapidement mis en rotation à la même vitesse que celui-ci. Sous l'effet de la force centrifuge, les particules solides et liquides sont séparées : les particules solides sont retenues contre la paroi interne du bol, tandis que le liquide est évacué de la centrifugeuse.

Les types de centrifugeuses couramment utilisés comprennent les centrifugeuses à trois pieds, les centrifugeuses à plateaux, les centrifugeuses à vis horizontales, les séparateurs à disques, les séparateurs tubulaires, etc. Parmi elles, les centrifugeuses à trois pieds et les centrifugeuses à plateaux sont adaptées à la synthèse du glufosinate-ammonium et à sa production purifiée.

(3) Filtre microporeux

Le filtre microporeux est un nouveau type d'équipement de séparation solide-liquide, caractérisé par une efficacité opérationnelle et une précision de filtration élevées. Sa structure consiste en des tubes microporeux en polymères spéciaux (PE et PA) suspendus dans un corps vertical étanche, le filtrat étant évacué à travers ces tubes.

Ces dernières années, les procédés de filtration et de lavage utilisés dans la production de poudres ultrafines ont connu un essor important. Zhang Youxin et al. ont utilisé un filtre microporeux pour filtrer et laver une poudre de carbonate de cobalt ultrafine, caractérisée par une granulométrie fine et une viscosité élevée. La consommation d'eau de lavage finale est de 4,0 t/h, ce qui permet d'obtenir une teneur en sodium inférieure à 0,005 % et un taux de récupération du métal supérieur à 99,7 %. La concentration en cobalt métallique dans la liqueur-mère est de 20 mg/L et la teneur en eau du gâteau de filtration est d'environ 20 %.

(4) Un nouveau type de filtre à cône cylindrique deux-en-un

L'équipement « deux en un » pour la filtration et le lavage est un produit simplifié basé sur l'équipement « trois en un » pour la filtration, le lavage et le séchage.

Ce procédé permet de réaliser les deux étapes de filtration et de lavage dans un conteneur fermé. Principalement utilisé dans l'industrie pharmaceutique, il permet la production en continu de produits inflammables, explosifs et toxiques. Particulièrement adapté aux matériaux exigeant un lavage efficace, il permet de réduire la main-d'œuvre nécessaire au processus d'exploitation et de limiter les pertes de produits finis.

Avantages

(1) La nouvelle combinaison de filtration et de lavage à cylindre-cône peut effectuer la réaction, l'extraction, la filtration, la filtration répétée, le lavage, le séchage et d'autres opérations sur une seule machine, et obtenir directement le produit fini.

(2) Le fonctionnement est flexible et le cycle de fonctionnement peut être ajusté en modifiant la différence de pression du filtre, la vitesse de rotation, le rail de guidage d'extrusion de la vis, etc., afin de s'adapter aux changements des conditions de processus.

(3) Cette machine peut former un gâteau de filtration mince sur la surface du support filtrant, sans filtration du gâteau de filtration, vitesse de filtration élevée par unité de surface de filtration et structure d'équipement compacte.

(4) Un système entièrement clos avec un bon environnement de fonctionnement, particulièrement adapté à la manipulation de produits dangereux toxiques, inflammables, explosifs et de produits biologiques alimentaires frais qui ne permettent pas la pollution.

(5) Il peut être lavé et filtré.

En particulier lorsque le matériau doit être rincé, il est nettoyé en profondeur en suspension, puis filtré afin de réduire le processus de transfert de matière, la pollution et les déchets, garantissant ainsi des produits transformés de haute qualité.

(6) Il peut être utilisé pour trois opérations de réaction, de filtration et de séchage, et remplit les fonctions de trois équipements unitaires, réduisant considérablement le coût de l'équipement, l'espace au sol, l'intensité du travail, la consommation d'énergie, etc.

(7) La consommation d'énergie de cette machine est faible, et le gâteau extrudé a une teneur en eau inférieure à celle du type plat ordinaire à trois groupes, et il est facile à utiliser.

La purification du nouvel herbicide glufosinate-ammonium est une étape indispensable de sa production, et le choix des équipements clés est crucial pour la performance du produit. Développée et produite par Wuxi ZhangHua Machinery, la nouvelle combinaison de filtration et de lavage à cylindre-cône offre une méthode innovante de séparation solide-liquide, de raffinage et de purification du glufosinate-ammonium. Elle permet de réduire efficacement les déchets issus de ce procédé, de prolonger la durée de vie des équipements et de simplifier les opérations de purification. L'amélioration de la pureté du produit, la réduction des coûts de purification et les perspectives d'application prometteuses de cette méthode en font un procédé idéal.