特丁噻草隆原药的工业化生产方法
阅读说明：本技术 特丁噻草隆原药的工业化生产方法 (Industrial production method of tebuthiuron technical ) 是由 钱圣利 李强 张俊俊 符建平 林龙龙 于 2021-09-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种特丁噻草隆原药的工业化生产方法,包括：(1)将原料2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑溶解于惰性溶剂中,配成一定浓度的惰性溶剂溶液；(2)2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑甲苯溶液与光气或加入二光气或三光气溶液进行光化反应；(3)光化反应结束后的物料,赶除光气；(4)赶除光气后的物料与一甲胺气体进行酰胺化反应；(5)酰胺化反应结束后的物料经后处理,得到产品特丁噻草隆。本发明产品质量更为稳定。减少了装置投资,提高了装置生产能力,工艺流程更简捷,利于装置连续自控操作。(The invention discloses an industrial production method of tebuthiuron technical, which comprises the following steps: (1) dissolving a raw material 2-methylamino-5-tert-butyl-1, 3, 4-thiadiazole in an inert solvent to prepare an inert solvent solution with a certain concentration; (2) 2-methylamino-5-tert-butyl-1, 3, 4-thiadiazole toluene solution and phosgene or a diphosphor triphosgene solution are added for photochemical reaction; (3) removing phosgene from the material after the photochemical reaction is finished; (4) carrying out amidation reaction on the material subjected to phosgene removal and monomethylamine gas; (5) and (3) carrying out post-treatment on the material after the amidation reaction is finished to obtain the product tebuthiuron. The product quality of the invention is more stable. The investment of the device is reduced, the production capacity of the device is improved, the process flow is simpler and more convenient, and the continuous automatic control operation of the device is facilitated.)
技术领域
本发明涉及一种特丁噻草隆原药的工业化生产方法。
背景技术
特丁噻草隆通用名Tebuthiuron,又名丁噻隆，化学名称是1-（5-特丁基-1,3,4-噻二唑-2基）-1，3-二脲。原药外观为白色粉末，熔点162.85℃,蒸气压0.04mPa(25℃)，25℃条件下，水中溶解度2.57g/l(20℃)，溶解于很多有机溶剂，在pH值5和9的水中较稳定，在pH9中能缓慢溶解，对热稳定。DT50(25℃)>64d(pH3、6、9)水解，是一种灭生性的脲类除草剂，对一年生和多年生的禾本科以及阔叶杂草均有良好防效，可用于防除非耕地杂草，牧场中的灌木,甘蔗田中的禾本科和阔叶杂草。
特丁噻草隆据国内外文献报道主要有四种合成方法
（1）US4283543、GB1195672、DE3113328等文献报道均采用2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑与甲基异氰酸酯反应，合成特丁噻草隆。该工艺产品收率高，质量好，但原料甲基异氰酸酯易燃易爆，毒性极大，生产过程安全风险极高，原料来源受到限制。
（2）CN105669592B报道采用5-特丁基-1,3,4-噻二唑的2-卤代物或2-甲磺酯与1,3-二甲基脲反应，合成特丁噻草隆，意在避免使用甲基异氰酸酯或光气等极毒原料，但反应原料2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑的2-卤代物或2-甲磺酯转化率低，并产生副产物N,N’-二（N-甲基-N-(5-特丁基-1,3,4-噻二唑-2基)）脲，给后处理带来困难，不利实现工业化生产。
（3）CN200910100138报道了以2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑与甲胺甲酰氯在缚酸剂作用下反应合成特丁噻草隆。甲胺基甲酰氯的生产仍然需要使用光气或二光气（氯甲酸三氯甲酯）、三光气（二（三氯甲基碳酸））为原料生产，且产品收率及含量不高，工业化废水多，成本偏高，整个生产过程不经济。
（4）CN100579971C报道，在惰性溶剂中以2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑原料为底物，在50℃左右滴加三光气或通入光气反应，再与一甲胺反应合成特丁噻草隆。该方法在酰化反应过程中,中间产物2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑在光气或三光气量不足的条件下会发生副反应，生成N,N’-二（N-甲基-N-(5-特丁基-1,3,4-噻二唑唑-2基)）脲，使产品收率及质量低，给后处理带来困难，难以实现工业化生产。
（5）CN102603672B 文献报道，指出是CN100579971C技术存在的不足，并对其进行改良，采用成盐、通光再胺化工艺。该工艺将原料2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑先经过盐酸或氯化氢成盐保护，形成2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑盐酸盐后，再与光气或三光气反应，合成中间体2-甲氨基甲酰氯-5-特丁基-1,3,4-噻二唑，大幅减少副产物N,N’-二（N-甲基-N-(5-特丁基-1,3,4-噻二唑-2基)）脲的生成，产品质量及收率均有了大幅度提高，但也存在以下几个方面的缺限：
（a）盐酸或氯化氢与2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑成盐脱水，由于使用盐酸或氯化氢及有机溶剂，物料腐蚀性强，对设备材质要求高，装置投资大。
（b）成盐脱水，能耗高。
（c）产品生产台时长，装置效率低。
（d）由于2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑盐酸盐在甲苯、氯苯等有机惰性溶剂中为不溶性固体，装置不利于实现连续自控操作。
因此，如何解决以上特丁噻草隆生产过程中遇到的问题，是本发明研究的对象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简捷高效的特丁噻草隆原药的工业化生产方法。
本发明的技术解决方案是：
一种特丁噻草隆原药的工业化生产方法，其特征是：包括以下过程：
（1）将原料2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑溶解于惰性溶剂中，配成一定浓度的惰性溶剂溶液；
（2）2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑的惰性溶剂溶液与光气或加入二光气或三光气溶液进行光化反应；
（3）光化反应结束后的物料，赶除光气；
（4）赶除光气后的物料与一甲胺气体进行酰胺化反应；
（5）酰胺化反应结束后的物料经后处理，得到产品特丁噻草隆。
步骤（2）的具体步骤是：在连续光化反应器中，按一定的物料配比、一定的流量，通过DCS控制系统泵入2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑甲苯溶液的同时通入光气或加入三光气溶液进行光化反应，反应体系始终保持光气或三光气过量，反应系统温度保持一定的范围。所述反应体系始终保持光气或三光气过量，指光气或三光气的加入反应体系的摩尔瞬时量总是大于2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑加入的摩尔瞬时量。
步骤（3）的具体步骤是：光化反应结束后的物料，进入赶光气塔赶除光气。
步骤（4）的具体步骤是：赶光合格后的物料与一甲胺气体按一定摩尔配比同时进入酰胺化反应设备，进行酰胺化反应。
步骤（5）所述的后处理包括水洗、分层、结晶。
结晶母液蒸馏回收产品，溶剂返回配料套用。
所述惰性溶剂指苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯、二氯乙烷、四氯化碳中的一种或几种混合物。
步骤（1）中，2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑在惰性溶剂中的含量范围为5%-50%，最佳为10%-20%；步骤（2）的反应温度为50℃-110℃，最佳80℃-100℃；光气或二光气、三光气与2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑的摩尔配比例：5-1.01：1；最佳：1.5-1.1：1；步骤（1）中2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑溶液加入方式：采用滴加或雾化液面上加入，以雾化液面上加入更佳。
反应体系采用三光气溶液，三光气溶液的溶剂与步骤（1）所述惰性溶剂一致。
步骤（4）酰胺化反应，其反应设备选用管式反应器设备。
所述的酰胺化反应中，一甲胺与5-特丁基-1,3,4-噻二唑-2-甲胺基甲酰氯的摩尔配比：（1.5-3.0）:1；反应温度：10℃-80℃。
本发明方法的优点：
1、酰氯化反应过程中，利用2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑-2-甲胺基甲酰氯反应过程中产生的氯化氢可即刻用于2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑成盐快速反应原理，将2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑唑与氯化氢成盐保护过程和光气（或三光气）与2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑-2-甲胺基甲酰氯反应过程同时进行，避免未成盐的2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑与液相中的5-特丁基-1,3,4-噻二唑-2-甲胺基甲酰氯发生副反应。产品质量更为稳定。
2、成盐和酰化两个过程的有机融合，省去了独立的成盐反应步骤，不但取消了成盐反应装置，而且降低了对设备材质的要求，减少装置投资。
3、酰氯化和酰胺化均采用共加料法，大大提高了产品质量，节省了反应台时，降低了产品的能耗，提高了装置生产能力。
4、成盐过程与酰化过程融合一起，工艺流程更简捷，利于装置连续自控操作。
5、结晶母液实现回收套用，降低了产品成本。
附图说明
图1是本发明产品生产流程示意图。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
实施例1：
（1）、向5000L的配料釜中投入2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑500kg,甲苯3000L，升温至70℃，完全溶解。备用。配料釜两组，其之间相互切换，实现不间断连续供料。
（2）、在带有回流装置的酰氯化反应器中，加入甲苯1000L，升温至80℃，由DCS系统控制，设置光气流量10 m3/h,预先通入光气30分钟。
（3）、由泵将上述配料釜中的2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑甲苯溶液。由DCS系统控制，以流量（800-1000）L/h的流量打入酰氯化反应器。同时，以光气与2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑的摩尔比为1.2:1要求通入光气进行反应。光气流量在25-35 m3/h之间调节。反应温度保持在80-100℃。光尾气经光气尾气处理装置7501催化水解成盐酸。
（4）、反应液检测合格（2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑含量小于1.5%）后由酰化反应器侧线采出，进入保温反应器。在90-100℃情况下保温反应2小时，使2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑反应完全。保温反应器有两组，相互切换，实现前后岗位的连续化。
（5）、保温反应结束（2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑含量小于0.2%）后的反应液，连续泵入赶光气塔，用氮气进行赶光。赶光温度80-90℃，氮气流量25 m3/h。赶出的光气及氯化氢经冷却分离，光气回用于酰氯化反应。赶光合格（游离氯小于0.5%）后的N-甲基N-(5-特丁基-1,3,4-噻二唑)-氨基甲酰氯甲苯溶液，进入其中间中转贮槽，温度保持45℃以上，备用。
N-甲基N-(5-特丁基-1,3,4-噻二唑)-氨基甲酰氯甲苯中N-甲基N-(5-特丁基-1,3,4-噻二唑)-氨基甲酰氯含量：大于20%。原料转化率99.8%。产品选择性98.5%。
（6）、在带有冷却系统的酰胺化管道循环反应器中，由DCS控制，以流量800-1000L/h的流量打入酰胺化管道循环反应器。同时，以一甲胺与 2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑的摩尔比为2.0:1通入一甲胺气体反应。一甲胺总流量在15-25 m3/h之间调节。反应温度保持在15-25℃。采出时物料PH值控制在8.5。进入保温反应塔，60-80℃，停留2小时。进入水洗分层器。
（7）、在水洗分层器中，以逆流方式以每小时800-1000L/h进75-80℃酸水与酰胺化后的反应液中和洗涤。上面有机层流入分相器，再进入真空降膜蒸发器，蒸出的溶剂去配料套用。浓缩液再进入循环结晶器结晶。产品连续离心出料后，去真空干燥,得特丁噻草隆产品。经检测特丁噻草隆含量98%，产品收率96%（以噻二唑计）。离心母液一部分返回结晶器循环套用，另一部分采出，去脱溶，回收产品。
（8）、分相器分出的水相75-80℃，经中间贮槽，泵进入一甲胺回收塔，泵入液碱反应，逸出一甲胺气体，经碱干燥后，去酰胺化管道循环反应作原料一甲胺使用。含氯化钠的碱性水与酸性水进行中和，蒸发制得副产氯化钠。蒸出的水冷却至75-80℃去水洗分层器作洗涤用水套用。
实施例2：
（1）、向5000L的配料釜中投入2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑 500kg,甲苯3000L，升温至70-80℃，完全溶解。加入三乙胺30L作为三光气分解催化剂，备用。配料釜两组，其之间相互切换，实现不间断连续供料。
（2）、向3000L的配料釜中投入三光气500kg,甲苯1500kg，搅拌溶解。配制成25%的三光气甲苯溶液。备用。配料釜两组，其之间相互切换，实现不间断连续供料。
（3）、在带有回流装置的酰氯化反应器中，加入甲苯500L，升温至85℃，由DCS系统控制，由计量泵以200kg/h泵入三光气甲苯液10分钟。
（3）、由DCS系统控制，将上述配料釜中的2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑甲苯溶液以流量800-1000L/h的流量打入酰氯化反应器。同时，按照三光气与 2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑的摩尔比为0.5:1要求,泵入三光气甲苯液反应。三光气甲苯液流量在460-600kg/h之间调节，反应温度保持在80-100℃。光尾气经光气尾气处理装置7501催化水解成盐酸。
（4）、检验合格的反应液（2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑含量小于1.5%）由酰化反应器侧线采出，进入保温反应器，于90-100℃，保温反应2小时，使2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑反应完全。保温反应器有两组，其之间相互切换，实现前后岗位的连续化。
（5）、保温反应合格（2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑含量小于0.2%）后的反应液，连续泵入赶光气塔，用氮气进行赶光。赶光温度保持在80-90℃，氮气流量25 m3/h。赶出的光气及氯化氢经冷却分离，光气回用于酰氯化反应。赶光合格（游离氯小于0.5%）后的N-甲基N-(5-特丁基-1,3,4-噻二唑)-氨基甲酰氯甲苯溶液，进入其中间中转贮槽，温度保持45℃以上，备用。
N-甲基N-(5-特丁基-1,3,4-噻二唑)-氨基甲酰氯甲苯中N-甲基N-(5-特丁基-1,3,4-噻二唑)-氨基甲酰氯含量：大于20%。原料转化率99.8%。产品选择性98.5%。
（6）、在带有冷却系统的酰胺化管道循环反应器中，由DCS控制，以流量800-1000L/h的流量打入酰胺化管道循环反应器。同时，以一甲胺与 2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑的摩尔比为2.05:1通入一甲胺气体反应。一甲胺总流量在15-25 m3/h之间调节。反应温度保持在15-25℃。采出时物料PH值控制在8。进入保温反应塔，60-80℃，停留2小时。进入水洗分层器。
（7）、在水洗分层器中，以逆流方式以每小时800-1000L/h进75-80℃酸水与酰胺化后的反应液中和洗涤。上面有机层流入分相器，再进入真空降膜蒸发器，蒸出的溶剂去配料套用，浓缩液再进入循环结晶器结晶。产品连续离心出料后，去真空干燥，得特丁噻草隆产品。经检测，特丁噻草隆含量97.5%。测算，产品收率95%（以噻二唑计）。离心母液一部分返回结晶器循环套用，另一部分采出，去脱溶，回收产品。
（8）、分相器分出的水相75-80℃，经中间贮槽，泵进入一甲胺回收塔，泵入液碱反应，逸出一甲胺气体，经碱干燥后，去酰胺化管道循环反应作原料一甲胺使用。含氯化钠的碱性水与酸性水进行中和，蒸发。副产氯化钠。蒸出的水冷却至75-80℃去水洗分层器作洗涤用水套用。
以上示例，仅是帮助专业技术人员对过程的更好的对于本发明技术理解的示例。凡采用2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑与光气或三光气溶液共进料的方式进行2-甲氨基-5-特丁基-1,3,4-噻二唑酰氯化反应工艺，都是本发明保护的范围。