农药(第1部分)
生产农药需要现代化的工艺设备。因为高效物质非常珍贵。一方面是由于高昂的开发成本,另一方面是由于复杂的生产过程。
在最后一个合成步骤结束时,得到的是液态或粉末状的化学品。由于其高浓度,只能在密闭系统(耐压和真空密封)中处理。在进入市场之前,它会被稀释/延展并经过复杂的配制。这是为了保护使用者的健康。出于更长的保质期和更小的运输体积的考虑,粉末形式越来越受到青睐。
amixon®开发了真空混合干燥机,能够特别快速且温和地干燥。粉末通常具有良好的流动性、结晶性和低尘性。
这篇分为两部分的文章描述了典型的amixon®设计特点,以提高效率:
- 非常低的干燥温度
- 加速的热量输入
- 更快的干燥速度
- 产品的剪切应力较小
- 保持颗粒结构
- 更好的残留排空
- 溶剂的回收
在amixon®干燥器中的真空干燥完成了各自的合成步骤。
真空干燥提供了一种粉末状的合成产物。这作为进一步合成步骤的原料。现代高效的粉末化学品通常是多个合成步骤的结果,这些步骤几乎总是以真空混合干燥结束。每个合成步骤都会使活性成分变得更有价值,通常也更敏感。因此,在干燥过程中,避免热应力和机械应力是很重要的。
如果合成产物足够干燥和冷却,可以从真空干燥机中取出,通常简单的不锈钢材料如1.4571或1.4404就足够了。
活性成分开发的一个重要部分涉及最终产品的配方:其中之一是粉末状活性成分的微粉化及其随后的聚集。聚集的产品在其混合状态下是固定的,低尘且易于在水中悬浮/溶解。相比之下,小的单个颗粒会永久漂浮在水面上,不会沉淀。只有无结块、均匀的悬浮液/溶液才能被农民均匀地施用。
另一个质量方面是长期稳定性。无论在地球的哪个气候区使用农药,它都不能分解,并且必须易于溶解/分散。
在amixon®技术中心,可以演示合成、真空接触干燥、均质化和构建造粒的准备步骤。amixon拥有数十年设计工艺设备的经验,这些设备比试验设备大10到50倍。
高要求的多级生产过程
根据有效成分和所需的应用形式,农药的合成步骤有所不同。然而,对于粉末状的原料,基本的工艺步骤是相似的。
首先,在反应器中加入溶剂,加入粉末状的反应物并使其均匀溶解或悬浮。在这种液体中进行第一次合成反应。为了促进反应动力学,可以通过循环泵来支持混合过程。反应完成后,新物质以液体形式存在。
向液体中加入添加剂以引发新中间产物的结晶。通过巧妙的温度控制来支持结晶/絮凝。在相变(液体到结晶/固体)过程中,需要特别温和的混合效果。这有利于保持晶体颗粒结构。
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悬浮的固体通常保持可泵送状态,并在下一个工艺步骤中进行多级清洗。在这里,使用水或溶剂将有效成分晶体从试剂中分离出来。机械的固液分离通过离心机进行。
有时也会使用真空过滤器或厢式压滤机。通常,机械的固液分离更倾向于使用气密的封闭系统。
这个第一个合成步骤通过在amixon®真空混合干燥机中的热干燥来完成。干燥过程被控制以尽可能保持颗粒结构。此外,还力求回收溶剂。
适当材料造就耐用的合成反应器
考虑到欧洲、中国、美国和印度合成工厂中新设备的设备规格,有三点需要注意:
- 化学合成工艺变得越来越复杂。
- 获得的物质变得对温度越来越敏感。
- 使用的溶剂变得更加具有侵蚀性/腐蚀性。
- 卫生要求提高。
- 出于安全考虑,规定了更高的工作压力和允许的工作温度。
传统的奥氏体材料最多仅在粉末领域使用。但即使在这里,也越来越多地使用奥氏体-铁素体不锈钢(双相和超级双相钢)。对于合成反应器和干燥器,趋势是使用高合金镍基材料(Hastelloy C22和Alloy 59)。
老化过程因真空和压力之间以及冷热操作之间的突然变化而加速。老化过程可能导致应力腐蚀开裂。
amixon® 拥有多年经验和制造所有类别压力设备所需的焊接资格,符合国际法规。amixon® 设备的平均使用寿命超过30年。amixon® 满足三个条件:
- 成熟的设计,确保在压力和真空下的持久密封性。
- 出色的防腐蚀保护。
- 高耐磨保护。
amixon® 在处理高合金材料方面拥有焊接技术经验。焊接这些材料需要严格遵守焊接顺序和严格的清洁度。例如,制造过程中进行的机械测试和腐蚀测试(如ASTM G48)可能会导致已完成工作的意外中断。焊缝的Cabot腐蚀测试也是如此。
农药是一个全球数十亿美元的市场。
全球农药市场规模庞大。除草剂的产量遥遥领先,其次是杀虫剂和杀菌剂。2018年,全球农药销售额接近480亿欧元,比前一年增长了0.5%。2021年,全球销售额停滞不前。最大的市场是亚洲,其次是拉丁美洲和欧洲。
同期,德国的销售额为13亿欧元。2016年,德国销售的农药数量约为4.8万吨,十年内翻了一番(2006年约为3.2万吨)。其中约40%是除草剂(除草剂),约25%是杀菌剂(对抗真菌及其孢子),约30%是杀虫剂(用于杀灭、驱赶或抑制昆虫及其发育阶段)。2014年至2020年间,德国农药的使用量从16亿欧元持续下降至11.5亿欧元。2021年,消费量上升至12亿欧元。2016年,德国共有270种有效成分被批准用于753种不同的农药中。全球范围内,研究人员正全力开发新的、可持续的有效成分,这些成分在发挥作用后可以无残留地分解。
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