[发明专利]一种用于合成草甘膦的催化剂及应用其合成草甘膦的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂，具体涉及一种用于合成草甘膦的催化剂，及应用所述催化剂合成草甘膦的方法。

背景技术

草甘膦是内吸灭生性除草剂，对多年生杂草地下组织破坏性很强，但进入土壤后即失去活性，药后当天整地播种，对作物生长无不良影响。因此被广泛用于茶园、桑园、果园、休耕田、麦、油菜等免耕田播种前除草，以及玉米、棉田行间的定向喷雾，用于防除几乎所有的一年生或多年生杂草。

目前制备草甘膦的工艺有很多，主要有甘氨酸法和IDA法。而目前IDA法逐渐成为今后发展的趋势。

IDA法合成草甘膦主要步骤为：以IDA为原料合成双甘膦（PMIDA），然后双甘膦（PMIDA）经过氧化合成草甘膦。而现有技术中，双甘膦的氧化主要包括采用空气或富氧气体催化氧化和采用强氧化剂氧化法。但强氧化剂氧化法，产品收率低，污染较大，无法适合大生产要求。目前采用空气或富氧气体催化氧化法已经成为主流。

目前国内采用催化氧化法所用的催化剂在氧化过程中，其主要副产物为甲醛和甲酸以及过渡氧化产物，甲醛和甲酸与草甘膦共同反应再次产生杂质甲基草甘膦和甲酰基草甘膦，具体主副反应情况如下：

主反应：双甘膦与氧气在催化剂的作用下，生成草甘膦、二氧化碳，甲醛作为副产物：

；

部分甲醛进一步被氧化成甲酸：

 ；

副反应：

1、草甘膦继续被氧化成（胺基甲基）膦酸同时产生二氧化碳和甲醛副产物：

 ；

2、草甘膦也可以进行非催化反应，即和甲醛、甲酸反应生成杂质甲基草甘膦和甲酰基草甘膦：

 

3、上述1中（胺基甲基）膦酸同样会与甲醛甲酸反应生成相应杂质：

。 

从上面的反应过程来看，其副反应过程中除1中过度氧化反应之外，其它几种副反应均有甲酸参与反应。

因此，如何控制体系内的甲醛不被氧化成甲酸是提高草甘膦合成收率的一个重要因素。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种用于合成草甘膦的催化剂，能够降低草甘膦合成过程中甲酸的产生，从而减少草甘膦杂质的生成，从而提高草甘膦合成收率，使草甘膦的合成过程具有节约能耗、环境友好及降低生产成本等优点。

本发明的另一个目的在于：提供应用所述催化剂催化合成草甘膦的方法。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的，本说明书中采用的百分含量未经特别说明均为质量百分含量。

提供一种用于合成草甘膦的催化剂，是比表面积在700~900 m²/g、亚甲基蓝吸附值大于158mg·g、碘吸附值大于749mg·g且苯酚吸附值大于179.5 mg·g的活性炭催化剂。

所述的活性炭催化剂是由比表面积在600~1000m²/g的活性炭在10℃~30℃用5%~25%的硝酸溶液处理4hr~20hr后得到的。

所述的活性炭是由泥炭、椰壳或木质中的一种或两种以上的混合物烧制得到的。

本发明还提供一种应用所述催化剂合成草甘膦的方法，包括以下步骤：

1)   将所述催化剂与双甘膦按0. 05~0.15:1的重量比投料，并与水混合配成双甘膦浆料，使浆料中的双甘膦浓度为8%~50%，将浆料投入高压反应釜，升温至45℃~65℃，于0.2~1.0MPa加入氧化剂氧化，氧化过程进行中控分析，直至双甘膦转化率大于99.5%即为反应终点；

2)   将步骤1)氧化合格的物料进行降温结晶过滤，并采用去离子水洗涤滤饼，置换其中的母液，得到滤饼A和滤液A；过滤所得的滤液A主要含有草甘膦、甲醛和少量杂质，进行回收草甘膦和甲醛；

3)   将步骤2)得到的滤饼A用水溶解成浆状物料，并加入碱性物质溶解草甘膦，然后过滤得到滤饼B和滤液B，滤液B即为草甘膦溶液。

步骤1）所述双甘膦浆料中的双甘膦的浓度优选30~40%。

步骤1）所述的氧化剂优选含氧范围在20%~100%（体积比）的富氧气体；进一步优选含氧范围大于90%（体积比）的富氧气体。

步骤1）所述的氧化反应温度优选50℃~55℃；反应压力优选0.25~0.55MPa。

步骤1）所述的高压反应釜是不锈钢高压反应釜，附带搅拌装置、加热套、冷凝器、气体进出口。

步骤3）所述的碱性物质选自液氨、氨水、碱金属氢氧化物、碱金属的碳酸盐、碳酸铵或C1~C8的有机胺中的任意一种。

步骤3）所述的滤饼B优选再通过水洗的方式回收所述的催化剂，再将所述催化剂返回步骤1）的氧化过程再利用。