甘氨酸合成草甘膦技術研究新進展

秦 虹

浙江新安化工集團股份有限公司

甘氨酸合成草甘膦技術研究新進展

秦 虹

浙江新安化工集團股份有限公司

甘氨酸路線合成草甘膦是我國的傳統工藝，經過多年的發展，工藝條件已經比較成熟，生產技術和設備等方面也有很大的改進，并且由于其他工藝路線在我國仍然存在原料或技術障礙，所以在一定時期內，甘氨酸路線仍將是我國生產草甘膦的主流路線。今后的發展重點是不斷改進生產工藝，提高產品收率，降低生產成本；降低甲醇、三乙胺等溶劑的使用量，減輕對廢水的處理，進而減少對環境的污染。鑒于此，本文主要分析甘氨酸合成草甘膦技術研究新進展。

甘氨酸；合成草甘膦技術；進展

1 、草甘膦的物理性質和化學性質

1.1 草甘膦的物理性質

草甘膦的純品是一種不能夠揮發的白色固體，其配置比例大約在0.5，其熔點在230℃左右，一旦達到230℃就會逐漸的被分解。草甘膦的純品在25℃的水中就會逐漸的被溶解，并且其溶解度是1.2%，但是在其他的有機溶劑之中不容易被溶解，草甘膦中的異丙胺鹽能夠全部被水所溶解。草甘膦的其他物理性質有：不可燃、不爆炸，常溫貯存穩定。

1.2 草甘膦的化學性質

草甘膦的化學名稱是N－磷酰基甲基甘氨酸，分子式是：C3H8NO5P，其化學結構是如下圖所示：

圖1

1.3 草甘膦的生物特性

草甘膦為內吸傳導型慢性廣譜滅生性除草劑，主要抑制植物體內烯醇丙酮基莽草素磷酸合成酶，從而抑制莽草素向苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸的轉化，是蛋白質的合成受到干擾導致植物死亡。草甘膦噴灑之后能夠經植物的根莖和葉子傳導至植物體的其他部位，可以除去年數較少、多年生長的雜草，也能夠除去灌木植物。草甘膦主要優點是：草甘膦藥水滲入到土壤層面之后，可以快速的同土壤中富含的二價金屬分子之間產生相應的化學反應，這樣草甘膦就會逐漸失去其藥性，漸漸的被土壤中的微生物物質所分解和化解。

2 、甘氨酸合成草甘膦技術的進展

2.1 亞磷酸烷基酯法

一般亞磷酸烷基酯法可以分為亞磷酸二甲酯法、亞磷酸二乙酯法及亞磷酸三甲酯法等。亞磷酸二甲酯法具有較廣的原料來源，工藝過程簡單，具有較高的純度，產生的廢水少，且容易處理；亞磷酸二乙酯法產品的質量和收率不高；亞磷酸三甲酯法的工藝條件較為苛刻，且需要較高的原料成本。生產技術的發展，使亞磷酸三甲酯法實現了連續化生產工藝，全自動DCS控制系統的使用，不僅能降低生產成本，提高產品質量，還能循環利用生產過程中產生的三廢，使草甘膦能清潔生產。但該方法容易產生環保壓力，增加溶劑回收的費用。

2.2 氯甲基磷酸法

氯甲基磷酸法使用的原料種類少，且具有較短的工藝路線，但是其工藝條件較為苛刻，成本高、收率低及生產周期較長。另外，三氯化磷具有較強的腐蝕性，這樣會縮短反應釜的壽命，降低安全性。目前氯甲基磷酸法已被淘汰。

2.3 生產裝置及設備

合成釜經輸料管與縮合塔頂端的混合器連接，縮合塔與循環泵連接后再與混合器連接混合反應釜底端經輸料管與磁力泵連接后再與多級平衡槽頂端連接，多級平衡槽底端經輸料管與多級脫酸釜頂端連接，堿洗塔頂端經線路管道與甲縮醛塔下部連接，甲縮醛塔頂端經線路管道與冷凝器連接，冷凝器下端與氣液分離器頂端連接，氣液分離器底端與甲縮醛儲罐連接，甲醇塔頂部經輸料管與冷凝器連接，冷凝器底部與氣液分離器頂部連接，氣液分離器底部與甲醇儲罐連接。該裝置通過實現整個工序連續化生產使氯甲烷的含量提高到達到99.9%，草甘膦收率提高0.5%，且能耗大大降低。

2.4 副產綜合利用

該方法是將甘氨酸母液中殘余的甘氨酸通過化學反應轉化為含亞氨基二乙酸鹽的母液，然后將亞氨基二乙酸鹽母液與三氯化磷作用，轉化為亞氨基二乙酸鹽酸鹽，然后再加入甲醛，調節pH值，得到N-膦酰基甲基亞氨基二乙酸混合物，其經氧化后得到N-膦酰基甲基甘氨酸。該方法將廢棄的母液中殘留的甘氨酸和亞氨基二乙酸有效利用生產草甘膦，甘氨酸結晶母液得到了有效的綜合利用，減少了甘氨酸生產“三廢”排放及其資源的浪費，創造了社會效益和經濟效益，很好的解決了甘氨酸結晶母液處理的難題。

3 、甘氨酸生產技術的發展趨勢

在人們環境保護意識日益提高的今天，實現可持續發展已成為人類的共識，傳統的氯乙酸氨解法生產甘氨酸過程中的母液處理，已成為甘氨酸生產技術需要解決的一個重要課題。從生產甘氨酸的母液中提取氯化銨主要有三大難點：①母液蒸發過程中氯化銨的升華，催化劑烏洛托品的分解導致冷凝水排放不達標造成二次污染；②能耗高；③腐蝕強。處理母液通過蒸發回收氯化銨，在經濟上是不合理的，因此各生產企業正在研究解決該問題，但并沒有可實施的方案，使污染問題久拖不決。

污染的難題直接影響著該工藝技術的生命力，也決定著該工藝的前途。若要保持氯乙酸氨解法生產甘氨酸工藝技術獨特的市場競爭優勢，需要從以下幾方面完善生產工藝：①研究開發適合國內市場的具有高純化的氯乙酸生產工藝技術，減少氯乙酸生產過程中副產物含量高對后續氨解反應的影響；②用高純氯乙酸液體直接進行氨化反應并采用連續化工藝減少催化劑的消耗；③采用更高效的后續分離、精制技術提高甘氨酸的含量和質量；④研究開發經濟可行的副產物處理工藝技術。

總之，草甘膦化學名稱為N-磷酰基甲基甘氨酸(簡稱PMG)，在我國俗稱農達、農民樂。它是一種廣譜滅生性有機磷除草劑，具有良好的傳導性能，能根除一年生和多年生雜草，并且不會在動物和水生物體內積累；入土后遇到二價金屬離子形成絡合物而失活，在土壤中被微生物降解，不會造成土壤及地下水的污染；在食品中的安全界限高于其他同類農藥，對人、動物、水生物及環境都比較安全。因此，自美國孟山都公司研制成功并注冊上市以來，草甘膦就引起世界農業界的普遍關注，成為一種廣泛應用的除草劑。目前，草甘膦的工業生產方法主要有甘氨酸法和亞氨基二乙酸(IDA)兩種。目前，我國主要采用甘氨酸法進行生產。本文概述了我國甘氨酸法合成草甘膦的技術現狀及其進展，指出了其今后的發展方向。

[1]黃明.甘氨酸法合成草甘膦反應機理研究及工藝優化[D].西南大學，2010.

[2]李玉芳，伍小明.我國草甘膦合成工藝研究進展[J].上海化工，2014，02：26-31.