O，S-二甲基硫代磷酰胺集成工艺模拟与优化

摘要

O,S-二甲基硫代磷酰胺（俗称甲胺磷）是合成乙酰甲胺磷、氯甲胺磷等高效低毒农药的重要中间体。目前，国内主要采用硫酸二甲酯均相催化间歇深度异构化法生产，产品收率一般在82％左右，纯度也只能达到73％。采用该异构产物制备乙酰甲胺磷、氯甲胺磷时，不仅浪费原料，同时造成后续产品分离提纯流程复杂，最终影响产品质量，增加生产成本。
　　 本文通过查阅大量的国内外文献资料，在化学反应工程和化工热力学等理论的指导下，分析了O,O-二甲基硫代磷酰胺催化异构反应过程，造成异构反应选择性降低的主要原因是产物O,S-二甲基硫代磷酰胺发生的连串副反应；修正了O,O-二甲基硫代磷酰胺催化异构反应的动力学模型,得到了异构反应的动力学模型参数。结果表明，异构反应中副反应的活化能高于主反应；考虑到有机磷化合物具有热分解特性，测定了O,S-二甲基硫代磷酰胺的分解速率，研究了负压对其热分解的影响，结果表明O,S-二甲基硫代磷酰胺的热分解速率为一级反应，负压对O,S-二甲基硫代磷酰胺的分解无明显影响；选用刮膜蒸发器进行分子蒸馏分离异构产物，重相O,S-二甲基硫代磷酰胺含量可达87％，轻相O,O-二甲基硫代磷酰胺的质量分数可达97％。
　　 从系统工程以及绿色过程工程等理论的观点出发，提出了连续异构-分子蒸馏绿色集成工艺。建立了该集成工艺的混合器、管式反应器及分离器模型，采用序贯模块法对集成工艺进行稳态模拟，系统详尽的分析了主要工艺参数对集成工艺的影响。在流程模拟的基础上，建立了集成工艺的优化模型。采用以序贯二次规划法（SQP）为基础的不可行路径法，以最大产品收率以及最大酰胺回收率为目标函数，对集成工艺进行了优化，得到了相应的最优工艺参数并对结果做了有益的分析。
　　 集成工艺可以显著提高原料的利用率和减少副产，简化后续分离提纯流程，对节省资源和保护环境具有重要的意义。