ОРГАНИЧЕСКОЕ УДОБРЕНИЕ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 1999 года по МПК C05F7/02 

Изобретение касается высококачественного органического удобрения долгосрочного действия перегнойного типа, подобного природному удобрению, обладающего удивительно хорошей совместимостью с окружающей средой, и способа его получения посредством окислительного аммонолиза технического лигнина.

Превращение технического лигнина с помощью аммиака в качестве основного компонента и окислителей, предпочтительно кислорода или газовых смесей, содержащих кислород, является известным.

Удобрения, полученные этим способом под давлением до 15 MPa и при температурах выше 100^oC до 240^oC (например, выкладка ФРГ DE-OS 1745632 или 2811235), являются удобрениями с высоким содержанием азота. Однако эффект, полученный от внесения удобрения, является незначительным. Ясно, что решающее значение имеет химическое связывание азота в молекуле.

В соответствии с патентом Германии DD 235550 реакционная смесь взаимодействует при атмосферном давлении и температурах до 99^oC с образованием яркой пены.

На распределение азота по различным типам связей намеренно влияют как указано в патенте Германии DD 289040. Содержание азота аммиака относительно общего содержания азота составляет 35-65%. Процентное содержание более прочно органически связанного азота составляет до 24-45%.

В этом контексте, как и в последующем, "более прочно органически связанный азот" означает содержание органического азота без обычно гидролизуемого компонента амида азота. "Обычный" гидролиз осуществляют посредством разбавленного раствора гидроокиси натрия в условиях перегонки с водяным паром.

Органические удобрения, полученные из отработанных сульфитных щелоков путем окислительного аммонолиза при атмосферном давлении, показывают усовершенствованное воздействие как удобрения при их внесении. Однако сравнительные опыты, основанные на тех же самых количествах азота, что и при использовании удобрения мочевины, приводили к получению пониженных выходов. В зависимости от дозировки в отношении роста наблюдали отрицательное воздействие даже в случае древесных растений.

Целью изобретения является обеспечение органического удобрения с более высоким удобрительным воздействием, полученного путем окислительного аммонолиза лигнина.

Было найдено, что органическое удобрение, полученное путем окислительного аммонолиза технического лигнина, с содержанием более прочно органически связанного азота, составляющим 55-85%, предпочтительно 65-80%, остаточного амида азота по отношению к общему содержанию азота в удобрении, в любом случае имеет высококачественные удобрительные свойства.

Первые испытания удобрения показали следующие результаты: удобрительное воздействие мочевины явно повышено. Оно продолжает существовать даже в последующие годы. Азот вымывается до неожиданно более низкой степени, чем в случае удобрения мочевины, явно менее чем на 20%. Удобрение содержит органические структуры, встречающиеся в природных гуминовых веществах. Катионообменная емкость составляет 30-80% по сравнению с гуминовыми кислотами. Следовательно, получено высококачественное удобрение долгосрочного действия, подобное природному, обладающее удивительно хорошей совместимостью с окружающей средой.

Удобрение можно использовать в сочетании с другими минеральными и органическими удобрениями, среди них с носителями углерода, например буроугольными шламами или пылевидным бурым углем. Как было показано в первых испытаниях, удобрение может быть, главным образом, выгодно использовано для рекультивации неплодородных земель.

Рекомендуемая дозировка удобрения составляет 0,05-0,1 М% относительно массы удобряемой почвы.

Было обнаружено, что органическое удобрение с относительно высоким содержанием более прочно органически связанного азота может быть получено, когда для окислительного аммонолиза используют технический лигнин, который был осажден из отработанных щелоков, полученный в процессах разложения щелочной пульпы, или из щелочных лигниновых экстрактов и лигниновых растворов при щелочных условиях, предпочтительно при значении pH, равном 9. В этом контексте "при щелочных условиях" означает, что осаждение лигнина заканчивают в щелочной фазе, а смесь осажденного лигнина и раствора является щелочной.

Могут быть использованы отработанные щелоки различных процессов разложения пульпы. Лигнин может быть непосредственно получен путем осаждения из отработанного щелока, полученного в процессе разложения щелочной пульпы, например, из отработанного щелока разложения органоклеток. Однако можно растворить лигнин, полученный в щелочных условиях иным образом, а затем осадить лигнин в щелочной фазе, например лигнин из отработанных щелоков иных органорастворительных процессов, или в кислой фазе лигнин, осажденный из щелочных отработанных щелоков. Таким же путем может быть растворен в щелочной среде и осажден из раствора в щелочной фазе материал, содержащий лигнин целлюлозы, встречающийся в процессах "взрыва пара".

Выгодно применять органоклеточный лигнин и другой органорастворительный лигнин, а также тот, который получают посредством процесса "взрыва пара", потому что, как известно, при разложении не получают серу, следовательно, совместимость с окружающей средой повышается.

Для первых испытаний оборудование было расположено таким образом, как описано подробно в последующих примерах.

При использовании этого оборудования удобрение получали при атмосферном давлении. Само собой разумеется, что получение возможно в различных реакторах. Являются очевидными дополнительные оптимизации, главным образом, для сокращения времени реакции и для получения самого высокого возможного общего содержания азота при сохранении в то же самое время значительного удабривающего воздействия, например, посредством даже избыточного давления.

Далее изобретение описано более подробно со ссылкой на его варианты.

1. Способ получения
При использовании органоклеточного процесса щепу твердой и/или мягкой древесины варят при 185^oC со смесью метанола/воды и затем варят при температуре около 170^oC со смесью метанола/воды (30/70), и затем для получения пульпы добавляют натрийсодержащий раствор. Лигнин растворяется. Из этого щелочного отработанного щелока отгоняют метанол и путем осаждения получают лигнин. Для последующего испытания в соответствии с изобретением осаждают органоклеточный лигнин при pH около 9 и в качестве сравнительного опыта осаждают его при pH 4.

Удобрения, полученные из них, в последующем обозначены как DM9 и DM4. Для получения удобрений пригодна лабораторная установка. Она состоит из сосуда с присоединенным питающим насосом, инжектором, трубчатым реактором и теплообменником, а также рециркуляции в сосуд. От 50 до 200 г органоклеточного лигнина растворяют в аммиачной воде, взятой в количестве от 2,0 до 3,5 л (до 7%) и загружают в сосуд. Реакционную смесь рециркулируют из сосуда через инжектор, трубчатый реактор и теплообменник в сосуд. При достижении температуры реакции 70-82^oC всасывающую сторону инжектора открывают и подают кислород или воздух в количестве 30-60 л кислорода в час. Образуется химически активная пена, которая в реакторе разлагается. После протекания реакции приблизительно в течение 5 часов подачу окислительного газа прекращают и реакционную смесь после охлаждения в течение короткого периода времени удаляют. Избыток аммиака отгоняют в вакууме и после сушки распылением получают продукт в виде твердого вещества (см. табл. 1).

2. Удобрение. Пример испытания
Испытуемая почва: песок, не содержащий чернозема.

Растение: горчица.

Горшки для испытаний, содержащие 1 кг абсолютно сухой почвы.

Основное удобрение с Mg, P, K и микропитательными B, Mn, Cu, Zn и Mo, равные дозы во всех сосудах.

Для каждого испытания оценивали два урожая из каждого из четырех горшков. Сравнивали исходя из нулевой пробы: удобрения DM9 и DM4 с сухой мочевиной. Сравнение с мочевиной осуществляли на основе равных количеств растворимого азота, выделенных в соответствии с DM9 и DM4. В соответствии с более высокой долей растворимых азотных соединений оказалось, что масса мочевины при сравнении с DM4 была в 2,5 раза больше, чем при сравнении с DM9. Сравнение DM9 и DM4 проводили на основе равного весового процента углерода в вариантах 0,05 и 0,1 М% C (относительно массы удобряемой почвы).

Результаты: см. табл. 2.

Выход урожая при испытаниях с удобрением DM9 в соответствии с изобретением превосходил все другие выходы в соответствующих сериях опытов, и в особенности в первом урожае, но тем не менее, даже после второго. В особенности большими были разницы при самых низких количествах удобрения (0,05 М% C).

Лизиметрические испытания показали, что в испытаниях с DM9, которые сравнивали с таковыми с мочевиной, было вымыто только 12% азота.

Изобретение касается высококачественного органического удобрения долгосрочного действия перегнойного типа, обладающего хорошей совместимостью с окружающей средой, и способа его получения. Удобрение содержит азот в виде азота аммония, нормально гидролизуемого амида азота и более прочно органически связанного азота. Содержание более прочно органически связанного азота составляет от более 60 до 85%. Удобрение получают путем окислительного аммонолиза технического лигнина, получаемого осаждением из отработанных щелоков процесса получения целлюлозы щелочным способом или из щелочных экстрактов лигнина, причем осаждение лигнина заканчивают в щелочной области. Удобрение можно использовать в сочетании с другими минеральными и органическими удобрениями. Оно может быть, главным образом, выгодно использовано для рекультивации неплодородных земель. 2 с. и 1 з.п.ф-лы.

1. Органическое удобрение, получаемое путем окислительного аммонолиза технического лигнина, содержащее азот в виде азота аммония, нормально гидролизуемого амида азота и более прочно органически связанного азота, отличающееся тем, что содержание более прочно органически связанного азота составляет от более 60 до 85% в пересчете на общее содержание азота в удобрении. 2. Способ получения органического удобрения путем окислительного аммонолиза технического лигнина, причем лигнин получают путем осаждения из отработанных щелоков процесса получения целлюлозы согласно щелочному способу получения или из щелочных экстрактов лигнина, отличающийся тем, что осаждение лигнина заканчивают в щелочной области. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что лигнин осаждают при значении pH около 9.