基于廢物最小的O,S-二甲基硫代磷酰胺連續(xù)生產(chǎn)過程開發(fā).pdf

1、隨著人們對環(huán)境與能源關注程度的越來越強烈，近年來從源頭上減少污染與進行污染預防控制已成為人們研究的熱點，也成為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。間歇反應或分批操作過程是精細化工領域的一個常見的生產(chǎn)方式，主要具有簡單、靈便、投資少等特點。但是，一般都存在設備效率低、生產(chǎn)能力小、勞動強度大、反應結果易波動以及廢物處理難度大等問題。開發(fā)連續(xù)生產(chǎn)過程具有：更有效的利用能量與原料，回收反應熱，強化混合過程以提高選擇性降低廢物產(chǎn)生，最大限度地減少反應過程的

2、失控，減少工廠的場地和降低工廠的投資，易于實現(xiàn)自動化等特點。提出利用環(huán)境影響指標原料利用率(BA)與單位潛在廢物產(chǎn)率(MB)對O,S-二甲基硫代磷酰胺及其中間體O-甲基硫代磷酰二氯、O,O-二甲基硫代磷酰氯、O,O-二甲基硫代磷酰胺等連續(xù)反應過程進行廢物最小化分析，研究上述過程連續(xù)生產(chǎn)的實現(xiàn)方式以及相關的理論，對于降低產(chǎn)品的能耗，穩(wěn)定提高產(chǎn)品的質量與收率，實現(xiàn)清潔化生產(chǎn)，具有十分重要的理論意義與實際應用價值。
　　 以文獻報道的

3、O-甲基硫代磷酰二氯合成的動力學為基礎，基于廢物最小化分析，建立循環(huán)管式反應器串聯(lián)管式反應器連續(xù)合成O-甲基硫代磷酰二氯的反應器模型。適當縮短循環(huán)管式反應器的停留時間，降低反應溫度，可提高O-甲基硫代磷酰二氯的質量與收率。減少甲醇與三氯硫磷的摩爾配比，可有效減少過程的廢物產(chǎn)生量。在模擬計算的基礎上，建立一套12000噸/年循環(huán)管式反應器串聯(lián)管式反應器連續(xù)生產(chǎn)O-甲基硫代磷酰二氯的工業(yè)生產(chǎn)裝置。工業(yè)生產(chǎn)裝置連續(xù)運行表明：O-甲基硫代磷酰二

4、氯的收率比現(xiàn)有工藝收率提高1.5％，單套裝置的生產(chǎn)能力是現(xiàn)有單套裝置生產(chǎn)能力的5倍。
　　 在O,O-二甲基硫代磷酰氯合成反應動力學研究的基礎上，提出多級循環(huán)管式反應器串聯(lián)連續(xù)合成O,O-二甲基硫代磷酰氯的反應器網(wǎng)絡。以O,O-二甲基硫代磷酰氯的總收率為優(yōu)化目標，以MATLAB為編程語言，采用復形法優(yōu)化等溫下各級循環(huán)管式反應器內的加堿量。適當增加串聯(lián)級數(shù)、減少循環(huán)比、降低反應溫度有利于O,O-二甲基硫代磷酰氯收率與產(chǎn)品質量的提高

5、。模擬計算結果表明，6級循環(huán)管式反應器串聯(lián)，在優(yōu)化的條件下，O,O-二甲基硫代磷酰氯的收率為93.86％，產(chǎn)品摩爾質量達到94.35％。工業(yè)單級循環(huán)反應器的中試結果與模型計算結果比較吻合，可為工業(yè)規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)裝置的設計與優(yōu)化提供理論指導。
　　 研究O,O-二甲基硫代磷酰氯液相非催化氨解的反應動力學。在反應前期，酰氯濃度對速率影響很小，但在反應后期，反應速率呈明顯的二級反應特征。氨與酰氯的起始摩爾比以及氨濃度對反應速率影響顯著。

6、基于廢物最小化分析與反應動力學研究，提出循環(huán)管式反應器連續(xù)合成O,O-二甲基硫代磷酰胺的綠色過程新工藝，并對循環(huán)管式反應器進行模擬與仿真。在模擬計算的基礎上，建立一套25000噸/年O,O-二甲基硫代磷酰氯連續(xù)氨解的工業(yè)生產(chǎn)裝置。工業(yè)連續(xù)生產(chǎn)新工藝的產(chǎn)品質量提高了0.74％，收率提高了2.93％。單套裝置生產(chǎn)能力是分批間歇攪拌反應釜單套裝置生產(chǎn)能力的7倍，且可大幅度降低產(chǎn)品的能源消耗。
　　 采用單純形優(yōu)化法研究O,O-二甲基硫

7、代磷酰胺異構的反應動力學。反應速率對硫酸二甲酯濃度與O,O-二甲基硫代磷酰胺濃度分別為一級反應。對全混釜串聯(lián)管式反應器連續(xù)合成O,S-二甲基硫代磷酰胺的模擬計算標明，采用優(yōu)化的方案，可使產(chǎn)品收率達到83.7％，比現(xiàn)有間歇生產(chǎn)工藝提高1.2％～1.7％左右。以最大總收率與最大單位潛在廢物產(chǎn)率為多目標優(yōu)化，利用線性加權和法將多目標優(yōu)化問題轉化為單目標優(yōu)化問題，以MATLAB為編程語言，采用復形法優(yōu)化反應-分離-再循環(huán)（RSR）系統(tǒng)的工藝參數(shù)