Удаление хлорида в способе получения фосфонометилиминодиуксусной кислоты

Удаление хлорида в способе получения фосфонометилиминодиуксусной кислоты

Реферат

Настоящее изобретение относится к способу эффективного удаления и выделения хлорида из отходов способа получения N-фосфонометилиминодиуксусной кислоты. Более конкретно, настоящее изобретение включает нейтрализацию потока отходов гидроксидом натрия (NaOH) и кристаллизацию хлорида натрия (NaCl) выпариванием.

В промышленном производстве гербицида глифосата иминодиуксусную кислоту (ИДК) превращают в N-фосфонометилиминодиуксусную кислоту (ФМИДК) реакцией с хлористоводородной кислотой (HCl), фосфористой кислотой (Н₃РО₃) и формальдегидом (СН₂O) или реакцией с треххлористым фосфором (PCl₃), NaOH и СН₂O. От отходов способа на этой стадии обычно избавляются путем загрузки в глубокий резервур. Вследствие высокого содержания хлорида и большого объема этого потока отходов другие, более экологически благоприятные, варианты обработки отходов, такие как окисление влажным воздухом или термическое сжигание, экономически невыгодны. Поэтому было бы желательно иметь способ уменьшения содержания вызывающего коррозию хлорида и общих гидравлических объемов отходов в потоке отходов ФМИДК с тем, чтобы другие способы избавления от отходов стали экономически возможны.

В настоящее время было найдено, что NaCl можно эффективно удалять и выделять из отходов способа получения фосфонометилиминодиуксусной кислоты (ФМИДК) путем нейтрализации этого потока отходов NaOH и кристаллизацией выпариванием. Настоящее изобретение относится к способу удаления и выделения NaCl из потока отходов способа получения ФМИДК, который включает нейтрализацию потока отходов NaOH до рН примерно 7 выпариванием воды при атмосферном или более низком давлении, при температуре от 40 до 130°С до тех пор, пока не выпадет осадок NaCl, фильтрование осадка при температуре от 35 до 110°С и промывание осадка насыщенным раствором соли. Поскольку очевидно, что концентрация натриевых солей других соединений в потоке нейтрализованных отходов понижает растворимость NaCl в матрице, NaCl можно удалить и выделить из потока отходов способа получения ФМИДК с удивительно высокой степенью выделения и чистоты.

Поток водных отходов в производстве ФМИДК обычно может содержать фосфористую кислоту (от 0,3 до 2 массовых процентов), фосфорную кислоту (от 0,3 до 3 массовых процентов), HCl (от 9 до 15 массовых процентов), иминодиуксусную кислоту (ИДК; от 0,1 до 0,3 массовых процентов), ФМИДК (от 0,8 до 4 массовых процентов), N-метилиминодиуксусную кислоту (МИДК; от 0,5 до 8 массовых процентов), а также небольшие количества метанола, формальдегида и муравьиной кислоты.

На первой стадии способа удаления и выделения NaCl поток водных отходов ФМИДК нейтрализуют NaOH до рН примерно 7 с тем, чтобы все органические и неорганические кислоты, включая HCl, были превращены в соответствующие натриевые соли, NaCl и воду. Для того чтобы свести к минимуму общую гидравлическую загрузку, предпочтительно проводить нейтрализацию сравнительно концентрированными растворами NaOH. Для нейтрализации предпочтительна коммерчески доступная 50% NaOH. Теплота нейтрализации значительно повышает температуру нейтрализованной смеси для последующей кристаллизации выпариванием.

После нейтрализации воду удаляют из нейтрализованной смеси до тех пор, пока не выпадет осадок NaCl. Воду выпаривают при атмосферном или более низком давлении при температуре от 40 до 130°С, предпочтительно при температуре от 60 до 100°С. Выпаривание продолжают до тех пор, пока не выпадет в осадок большая часть NaCl, но не до такой степени, когда суспензия становится трудной для обработки, когда пенообразование становится чрезмерным или когда последующий фильтрат становится слишком вязким. Как правило, из нейтрализованной смеси отгоняют количество воды, эквивалентное от 35 до 70 массовым процентам, предпочтительно от 50 до 65 массовым процентам. Естественно, количество удаленной воды будет изменяться в зависимости от первоначальной концентрации потока нейтрализованных отходов и концентрации используемого нейтрализующего основания. Точное количество воды, которое необходимо удалить, можно легко оптимизировать путем обычного экспериментирования с конкретным обрабатываемым потоком отходов. Для выпаривания возможен широкий интервал рабочих условий исходя из термической устойчивости компонентов потока отходов и ограничений по давлению, связанных с оборудованием. Водяной пар данного способа можно конденсировать для потенциального возвращения в цикл.

После кристаллизации выпариванием NaCl выделяют фильтрованием. Вследствие вязкости фильтрата фильтрование проводят при температуре от 35 до 110°С, предпочтительно, при температуре от 60 до 90°С. Движущей силой фильтрования могут быть сила тяжести, давление сверху, приложенный снизу вакуум или центробежная сила. NaCl выделяют в виде лепешки на фильтре. Объем потока водных отходов, представленный теперь фильтратом, существенно меньше и при удалении большей части содержащихся хлоридов легче поддается другим вариантам обработки отходов, помимо загрузки в глубокий резервуар, таким, например, как окисление влажным воздухом или сжигание.

На последней стадии способа лепешку NaCl на фильтре промывают насыщенным раствором соли для удаления остаточного фильтрата. Несмотря на то, что концентрация раствора соли не является критической, поскольку солевой смыв можно повторно вернуть в цикл в поток нейтрализованных отходов, использование разбавленного раствора соли приводит к растворению осадка соли, а использование насыщенного раствора соли приводит к отбрасыванию дополнительного NaCl из этого раствора соли вследствие "высаливания", вызванного компонентами, содержащими натриевую соль, в замененном промывочным раствором фильтрате. Предпочтительно, чтобы концентрация NaCl в промывочном растворе соли была такой же, как в фильтрате. Несмотря на то, что температура на стадии промывания не является критической, вязкий остаточный фильтрат в лепешке на фильтре можно удалить более эффективно промыванием при повышенных температурах, например от около 35 до 60°С.

Изобретение иллюстрируют следующие примеры.

Примеры

1. В 3-горлой 250-миллилитровой (мл) колбе, снабженной в боковом горле охлаждаемым водой холодильником и приемником, лопастной мешалкой с регулируемой скоростью и термопарокарманом с нагревательным кожухом с контролем температуры и снабженной источником контролируемого вакуума, 100 грамм (г) рассола процесса получения ФМИДК, включающего 0,3% ИДК, 6,7% МИДК, 3,8% ФМИДК, 10,1% HCl, 1,8% Н₃РО₃ и 2,2% Н₃PO₄, нейтрализовали до рН 6,97 действием 41,2 г 50% NaOH. После отбора пробы 135,3 г нейтрализованного рассола упаривали при атмосферном давлении до удаления 74,5 г воды и выпадения осадка NaCl. Суспензию фильтровали в вакууме через крупный фильтр из плавленого стекла и промывали лепешку на фильтре 20 г насыщенного раствора соли, получая 13,5 г белого влажного осадка, весящего после высушивания 12,0 г. Сухой осадок определяли как содержащий 99,8% NaCl. Вязкий фильтрат содержал 15,0% МИДК, 8,9% ФМИДК и 6,5% NaCl, что по расчетам соответствует 9,2% хлорида в исходном растворе.

2. В аппарате, аналогичном, но большем по размеру, чем описанный в примере 1, 466 грамм (г) рассола процесса получения ФМИДК, включающего 0,15% ИДК, 0,8% МИДК, 3,0% ФМИДК, 15,9% HCl и неопределенное количество Н₃РО₃ и Н₃PO₄, нейтрализовали до рН 6,8 действием 217 г 50% NaOH. Порцию этого нейтрализованного рассола в количестве 450 г упаривали при 210 мм рт. ст. (27 кПа) и конечной температуре резервуара 96°С до удаления 273 г воды и выпадения осадка NaCl. Суспензию (177 г) фильтровали в вакууме через крупный фильтр из плавленого стекла и промывали лепешку на фильтре 56 г 25,7% раствора NaCl, получая после высушивания 81 г грязно-белого осадка соли. В сухом осадке определяли 98,5% NaCl и в нем все еще содержался 1,1% ФМИДК. Вязкий фильтрат содержал 9,1% ФМИДК и 3,0% NaCl, что по расчетам соответствует 1,9% хлорида в исходном растворе.

1. Способ удаления и выделения NaCl из потока отходов способа получения N-фосфонометилиминодиуксусной кислоты (ФМИДК), отличающийся тем, что поток отходов нейтрализуют NaOH до рН примерно 7, выпаривают из потока нейтрализованных отходов воду при атмосферном или более низком давлении, при температуре от 40 до 130°С до тех пор, пока не выпадает осадок NaCl, фильтруют осадок при температуре от 35 до 110°С для выделения NaCl из фильтрата и промывают NaCl насыщенным раствором соли.

2. Способ по п.1, в котором воду выпаривают при температуре от 60 до 100°С.

3. Способ по п.1 или 2, в котором NaCl фильтруют при температуре от 60 до 90°С.

4. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором NaCl промывают насыщенным раствором соли при температуре от около 35 до около 60°С.

5. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором концентрация NaCl в промывочном растворе соли примерно такая же, как в фильтрате.

6. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором промывочный насыщенный раствор соли возвращают в цикл в поток нейтрализованных отходов.

7. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором фильтрат далее обрабатывают окислением воздухом или сжиганием.