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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。

合成工艺流程示例

经典多用途合成装置示例

经典多用途合成装置的示例。amixon® 生产以下设备:合成反应器、糊料料仓、真空接触干燥器、冷却和灌装混合器、配方混合器。

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。

https://www.youtube.com/watch?v=StPGmvy-i4E

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。

amixon® VMT 100 真空混合干燥机用于测试物质的工艺试验。

开发新的植物保护制剂是漫长且昂贵的。

从一种农药问世到上市,大约需要十年的密集开发工作。实验室中不断寻找新的物质,并在模型试验中进行测试。

制造商在开发一种新活性成分上投资约2亿欧元。为此将进行约200项研究,并记录超过800个参数。

工作中的健康和安全是我们的首要任务。每一种新的试验物质都是以能够在农业中安全使用的方式配制的。在这些配方中,所谓的载体(如岩粉或有机溶剂)被用作赋形剂。表面活性乳化剂用作润湿剂或粘合剂。制剂辅料的任务是使活性成分在最终应用中具有技术安全性。辅料和载体本身必须与环境相容,并支持药效。

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。

[Translate to 中文:] 用于食物的作物

到2020年底,地球上生活着超过78亿人。根据2019年联合国最新的人口预测,到2050年,这一数字将达到约97亿。为了能够生产足够的食物来养活不断增长的世界人口,全球农业离不开农药。如果没有植物保护剂,我们今天在全球范围内认为理所当然的农业产量将远远无法达到。

农药是一个总称,涵盖了具有不同作用谱的活性物质:用于防治螨虫(杀螨剂)、微生物病原体(杀菌剂)、真菌或其孢子(杀真菌剂)、多食性杂草(除草剂)、昆虫群(杀虫剂)、线虫(杀线虫剂)以及有害啮齿动物(灭鼠剂)。

农药及其各种保护功能

农药及其各种保护功能

德国农药市场的销售额和销量。

德国农药市场的销售额和销量。

[Translate to 中文:] 德国农药市场的销售额和销量

在农业中用于对抗不良生物以最大化产量。遗憾的是,其大规模使用也对环境带来了残留风险,但由于其对农业生产的高效益,别无选择。其效果如此显著,以至于某些农药也可以在有机农业中使用。这种情况发生在其他措施失效时。- 一种常见的方法是建立巧妙的轮作制度,以防止害虫的大量繁殖 -。哪些农药可以在有机农业中使用,已在有机法规中规定。“在确定作物受到威胁时,只能使用根据第16条批准用于有机/生物生产的农药。”(条例834/2007第12条)。

 

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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