RU1774942C - Способ получени удобрени на основе азотосодержащего производного гидролизного лигнина - Google Patents

Abstract

Использование, в качестве удобрени  в сельском хоз йстве Сущность изобретени : азотсодержащее производное лигнина . Реагент 1: растительное сырье Реагент 2: 0,85%-на  H2S04 Услови  реакции: прогрев гор чим паром до 175°С, пер- кол ци  при 180°С, давление 0,90 МПа в течение 100 мин, отжим гидролизата на 1/3 от первоначальной реакционной массы. Реагент 3: отработанна  культуральнэ  жидкость , содержаща  10-30 г/дм мочевины Услови  реакции: 10-30 кг мочевины на 1 т гидролизной массы при 140-170°С и полный отжим. 1 габл.

Description

Изобретение относитс  к области переработки растительного сырь , а именно к способу получени  нового удобрени  на основе азотсодержащего производного гидролизного лигнина, и может найти применение в сельском хоз йстве

Известен способ перкол ционного гидролиза растительного материала (древесных опилок и щепы, растительных отходов сельскохоз йственного производства), включающий загрузку в гидролизапларат измельченного растительного сырь  и раствора серной кислоты, подогрев массы паром , непрерывную перкол цию гор чим водным раствором серной кислоты, промывку лигнина гор чей водой, отжим остатков гидролизата (промывных вод), удаление (выстрел) гидролизного лигнина (рН 1.5-2,0) из аппарата в циклон (сцежу) При этом процесс перкол ции ведут гор чим водным раствором серной кислоты с непрерывным отбором гидролизата. который используют в основном производстве к к источник сахаров . Дл  удалени  (отмывани ) от лигнина остатков растворенных в гидролизэте с ха- ров (редуцирующих веществ) провод т промывку лигнина гор чей технологической водой.

Недостатком данного способа  вл етс  то, что, несмотр  на промывку гидролизного лигнина гор чей водой, он содержит значительное количество (0,5-0,7%) остатков токсичной серной кислоты и низкое количество минеральных питательных веществ что затрудн ет использование ценного органического вещества - лигнина в качестве удобрени . Вывозимый в отвалы гидролизный лигнин загр зн ет окружающую среду Более тщательна  отмывка усложнит процесс гидролиза за счет использовани  дл  промывки большого количества воды (на 1 ч лигнина 20 ч. воды) и удлинени  цикла гидролиза .

Наиболее близким к предлагаемому целевому продукту  вл етс  удобрение, полученное на основе азотсодержащего

производного гидролизного лигнина путем перкол ционного гидролиза растительного сырь , частичного (на 1 /3)отжима гидролизной массы в аппарате, промывки гидролизного лигнина водным раствором мочевины (10-20 г/дм3), полного отжима гидролизата (жидкости) и выгрузки азотсодержащего органического удобрени  -из гидролизаппа- рата в циклон.

Недостатком данного способа  вл етс  то, что получаемое органическое удобрение, кроме азота, не содержит достаточных количеств минеральных веществ, необходимых дл  роста и развити  растений, не может быть использовано в качестве субстрата дл  выращивани  растений (зеленой массы) лиг- попониым способом, а дл  его осуществлени  требуетс  технологическа  или водопроводна  вода.

Целью изобретени   вл етс  повышение качества целевого продукта, утилизаци  отходов и улучшение экологичности гидролизного производства.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном способе после завершени  стадии перкол ции гидролиза растительного сырь  гор чим водным раствором серной кислоты, отжима гидролизата до уменьшени  гидролизной массы на 1/3 осуществл ют промывку лигнина отработанной культурэльной жидкостью или обесспирто- ванной бардой, содержащей 10-30 г/дм мочевины (карбамида), вз той из расчета 10-30 кг мочевины на 1 т гидролизной массы в аппарате при температуре 140-170°С и давлении 0,5-0,8 МПэ. Далее провод т полный отжим остатка жидкости (гидре .изата), довод т давление до 0,6-0,7 МПаи выгружают целевой продукт в циклон.

Сущность способа нейтрализации кислот и аммонизации лигнина в зоне накоплени  лигнина в гидролизаппарате обусловлена тем. что мочевина при температуре более 90°С, особенно при 140- 170°С, и в кислой среде гидролизуетс  с образованием диоксида углерода и аммиака . ОКЖ или ПСБ, содержаща  органические (в т.ч. кислоты) и неорганические вещества и обладающа  буферными свойствами , способна в начальной стадии гидролиза мочевины нейтрализовать аммиак с образованием в основном солей органических кислот, а затем раствор ть аммиак с образованием гидроксида аммони . Перколиру  через толщу гидролизного лигнина така  жидкость нейтрализует кислоты лигнина . Вследствие повышени  в ОКЖ рН от 4,0 -4.5 до нейтрального и особенно щелочного значени  происходит осаждение и ко- агул ци  части неорганических и

органических веществ, которые отфильтровываютс  лигнином. При высокой температуре и давлении также происходит активаци  лигнина аммиаком и минеральными веществами ОКЖ, что способствует образованию более биологически активных веществ и увеличению ионообменных свойств лигнина, которые способствуют насыщению его макро- и микроэлементами из

0 ОКЖ или ПСБ.

ОКЖ - отработанна  культуральна  жидкость, получаема  после выращивани  кормовых дрожжей и отделени  путем сепарировани  дрожжевой биомассы. Она со5 держит 0,9-1.,3% сухих органических и неорганических (0,18-0,27%) веществ, в т.ч. 6-70 мг% общего азота, 2,5-15 мг% соединений фосфора, 10-20 мг% кали , 2-4 мг% магни  и другие макро- и микроэлементы.

0 Высока  кислотность (рИ 4,0-4,5) в основном обусловлена органическими кислотами. ОКЖ обычно не утилизируетс , а спускаетс  в промстоки завода.

ПСБ - послеспиртова  барда (обесспир5 тованна  барда)  вл етс  отходом спиртового производства и содержит значительное количество пентоз и органи- ческих кислот. По минеральному составу не- сколько превосходит ОКЖ. Обычно

0 используетс  дл  производства кормовых дрожжей в виде добавки к питательной куль- туральной жидкости.

Раствор мочевины с массовой долей 10- 30 г/дм на ОКЖ или ПСБ готов т перед

5 использованием его дл  перкол ционной промывки в гидролизаппарате. При этом ОКЖ и ПСБ подогревают до температуры 80-90°С.

Выбор температурного режима обус0 ловлен тем, что при менее 140°С интенсивность гидролиза мочевины значительно замедл етс , а выше 170°С способствует быстрому протеканию процесса гидролиза с избыточным пенообразованием за счет

5 органических веществ ОКЖ или ПСБ. Высокое давление в аппарате способствует уменьшению пенообразовани 

При использовании дл  перкол ции на 1 т лигнина 1 м3 раствора мочевины с мас0 совой долей менее 10 г/дм3 (менее 10 кг/т лигнина) качество конечного продукта ухудшаетс , а более 30 г/дм (более 30 кг/т экономически нецелесообразно. При выборе верхнего значени  концентрации мочевины

5 (до 30 г/дм3) также прин та во внимание выраженна  кислотность (рН 4,0 4,5) ОКЖ и ПСБ. Часть аммиака, образовавшегос  при гидролизе мочевины, нейтрализуетс  кислотами этой жидкости с образованием легко диссоциирующих солей, которые при р.ысокои температуре быстро вступают в реакции замещени  и реакции аммонизации макромолекул лигнина. Однако реакци  аммонизации лигнина более интенсивно происходит с гидроксидом аммони , особенно в нейтральной или щелочной среде .

Изобретение иллюстрируетс  следующими примерами.

Пример 1. В гидролизаппарат объемом 30 м3 загружают 3,8 т абсолютно сухого (а.с.) растительного сырь  (смесь 1:1 хвойной древесной щепы и опилок 50%-ной влажности), пропитывают массу 0,8%-ным раствором серной кислоты, прогревают гор чим паром до 175°С. Провод т перкол - цию гор чим (180°С) 0,85%-ным раствором серной кислоты при избыточном давлении 0,90 МПа в течение 100 мин и отжимают гидролизат на 1 /3 от первоначальной массы содержимого аппарата (до рабочего запаса жидкости).

Затем в гидролизаппарат. содержащий 7,0 т гидролизного лигнина, при избыточном давлении 0,6 МПа подают в течение 8 мин 7,0 м3 гор чей (150°С) ОКЖ, содержащей 20 г/дм мочевины,производ т повторный (полный) отжим и выгружают конечный продукт в циклон.

Характеристика качества конечного продукта приведена в таблице.

Пример 2. Способ осуществл ют аналогично примеру 1 в гидролизаппарате объемом 30 м . Услови  перкол ционного гидролиза: 3,8 т а.с растительного сырь , пропитка 0,8%-ным гор чим раствором серной кислоты, прогрев массы до 175°С, пер- кол ци  гор чим (180°С) 0,85%-ным раствором серной кислоты при 0.95 МПа в течение 80 мин. На 7,0 т гидролизного лигнина в течение 10 мин при 0,8 МПа в аппарат подают 7 м3 гор чей (170°С) ОКЖ, содержащей 10 г/дм мочевины.

Пример 3. Способ осуществл ют аналогично примеру 1 в гидролизаппарате объемом 30 м . Услови  перкол ционного гидролиза: 3,8 т а.с. растительного сырь , пропитка 1%-ным гор чи -1 раствором серной кислоты, подогрев маг.гы в течение 30 мин до температуры 160°С. перкол ци  гор чим (187°С) 0.55%-ным раствором серной кислоты при 1,2 МПа продолжительностью 80 мин. На 7 т гидролизного лш нина в течение 9 мин в аппарат подают при 0.5 МПа подогретой до 140°С7м ПСБ, содержащей 30 г/дм мочевины.

Пример 4 (по прототипу). Способ осуществл ют аналогично примеру 1 в гидролизаппарате объемом 30 ri УСЛОВИЯ пер- кол  ц ионного гидролиза 3,8 т а.с.

растительного сырь  пропитка 08% ным раствором серной кислоты, прогрев гор  чим паром до 178°С, перкол ци  гор чим (180°С) 0,85%-ным раствором серной киспо 5 ты в течение 100 мин На 7 т гидролизного лигнина в течение 8 мин (при избыточном давлении 0,6 МПа) в аппарат подают 7 м гор чего (150°С) водного растпора, содер жащего 20 г/дм мочевины 10Качество конечного продукта приводе

но в таблице.

Из приведенной таблицы видно, что конечный продукт по за вл емому способу обладает р дом новых положительных

15 свойств. По сравнению с полученным по прототипу продуктом, стимулирующий эффект на корневую систему растений, дол  минеральных веществ и лигнопонные свойства в новом продукте увеличиваютс  более.

0 чем в 2 раза, а содержание св занного азота и дол  прорастани  сем н пшеницы увеличиваютс  на 30%. В конечном продукте также отсутствуют серна  кислота и мочевина, а его кислотность нейтральна  или близка 

5 к нейтральной.

Таким образом, раствор мочевины на ОКЖ или ПСБ с массовой долей 10 -30 г/дм3, используемый дл  обработки гидролизного лигнина из расчета 10-30 кг мочевины на 1

0 т гидролизного лигнина, осуществл емой после перкол ционной стадии технологического цикла общеприн того гидролиза растительного сырь , обеспечивает получение нового удобрени  на основе азотсодержа5 щего производного гидролизного лигнина, дополнительно обогащенного питательными и стимулирующими веществами ОКЖ или ПСБ.

Полученное азотсодержащее произ0 водное гидролизного лигнина может быть использовано в качестве удобрени , а также в качестве субстрата дл  выоащмвани  растений гидропонным (лигнопонным) способом.

5Способ получени  нового удобрени ,

содержащего ценные дл  улучшени  плодороди  почв органические, минеральные (в т.ч. св занный с лигнином азот) и биологически активные вещества, дает

0 возможность эффективно утилизировать отходы гидролизного производства и претворить гидролизный лигнин из многотоннажного (почти 2 млн т в год)отхода гидролизного производства в доход дл 

5 отрасли страны

Использование ОКЖ (излишков ПСБ) дл  получени  удобрени  по за вл емому способу сыграет определенную ропь в утилизации сточных вод гидроличчыч предпри тий и создании .замкнут н систем

использовани  воды и уменьшени  сброса сточных вод в водоемы.

Гидролизный лигнин, ОКЖ и ПСБ из загр знителей внешней среды станов тс  улучшател ми плодороди  почв.

Затраты на получение удобрени  do за вл емому способу составл ют не более 2 руб./т, а экономический эффект от ёнедре- ни  способа не менее 3 руб./т конечного продукта. Расходы на освоение способа компенсируютс  в течение 4-6 мес.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ получени  удобрени  на основе азотсодержащего производного гидролизного лигнина путем перкол ционного гидролиза растительного сырь , частичного отжима гидролизата, промывки раствором мочевины и полного отжима промывной жидкости, отличающийс  тем, что, с

   целью повышени  качества целевого продукта , утилизации отходов и улучшени  эко- логичности гидролизного производства, в качестве промывочного раствора используют отработанную культуральную жидкость

   или обесспиртованную барду, содержащую мочевину в количестве 10-30 г/дм , а процесс промывки провод т при соотношении 10-30 кг мочевины на 1 т гидролизной массы в аппарате при температуре 140-170°С и

   давлении 0,5-0,8 МПа,

   Характеристика конечного продукта

   Предлагаемый, с использованием раствора но- чееииы на ОКВ20

   То «те 10

   Предлагаемый, с использованием раствора моче вини на ПСБ30

   По прототипу, с использованием водного раствора мочевины 20

   44 42

   46 21

   91 91

   96 63

   36,0 33,4

   38,6 15.2

   220

   190

   260 100