СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ ПРОИЗВОДНЫХ ЛИГНОУГЛЕВОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2003 года по МПК C08H5/04 C07G1/00 

Изобретение относится к области химической переработки лигноцеллюлозных материалов и может быть использовано для получения азотсодержащих органоминеральных удобрений пролонгированного действия и катионитов на основе лигноуглеводных растительного сырья.

Известен способ получения азотсодержащих удобрений на основе лигнинов методом окислительного аммонолиза, путем обработки исходного лигнинсодержащего сырья, например лигносульфоновых кислот или гидролизного лигнина, аммиаком и кислородом в автоклавах под давлением 5-50 атм при 150-180^oС [А. с. СССР 635104, 1978, БИ 44].

Основной недостаток данного способа - это проведение процесса в жестких условиях (при повышенных температуре и давлении), что приводит к снижению выхода продуктов и усложняет технологический процесс.

Из известных технических решений наиболее близким по назначению и технической сущности к заявляемому объекту является способ получения азотсодержащих производных лигноуглеводных материалов под действием кислородом воздуха в среде аммиака при температуре 180-250^oС и давлении 40-50 атм при гидромодуле 10-30 (прототип) [А.с. СССР 333156, 1972, БИ 11].

Предлагаемое изобретение и прототип имеют следующие общие признаки: использование в качестве окислителя - кислорода воздуха под давлением и аммиачной среды для проведения процесса.

К недостаткам прототипа следует отнести: использование высокой температуры (180-250^oС) и повышенного давления (40-50 атм), длительность процесса 4-6 ч, высокий гидромодуль (10-30), а также использование в качестве лигносодержащего сырья лишь гидролизного лигнина.

В предлагаемом изобретении указанные недостатки устраняются следующим образом. Использование в качестве лигносодержащего сырья различных лигноуглеводных материалов (древесина различных пород, недревесное растительное сырье) позволяет существенно расширить сырьевую базу и удешевить процесс. Применение интенсивного вибрационного измельчения реакционной смеси на вибромельнице (частота вибратора - 2800 мин^-1) приводит к сокращению продолжительности процесса от 4-6 ч до 10-120 мин и позволяет снизить давление воздуха (окислителя) от 40-50 до 1-9 атм и температуру процесса от 180-250 до 20^oС. Кроме того, за счет увеличения концентрации аммиака до 25% гидромодуль снижается от 10-30 до 2-12 (содержание аммиака - 0.5-3 г/г), что позволяет проводить процесс аммонолиза механохимическим методом.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что лигнинсодержащее сырье в присутствии 25%-ного водного аммиака подвергают интенсивному вибрационному механическому измельчению на вибромельнице под давлением воздуха 1-9 атм при 20^oС в течение 10-120 мин.

Заявляемое изобретение осуществляется следующим образом.

В вибромельницу (Промышленный вибратор ИВ 98Б, частота - 2800 об/мин) загружают навеску лигнинсодержащего сырья массой 5.0 г заливают 25%-ный водный раствор аммиака (из расчета 0.5-3.0 г NН₃/г сырья), компрессором подают воздух до конечного давления 1-9 атм и подвергают интенсивному измельчению в течение 10-120 мин. Температура в реакционной камере - 20^oС. Затем полученные продукты выгружают из мельницы, отделяют от размалывающих тел, промывают водой до нейтральной реакции и высушивают на воздухе. Выход полученных продуктов составляет 83-99%. Полученные продукты содержат 1.1-3.3% общего азота и 2.7-11.9% карбоксильных групп.

Пример 1. В вибромельницу (частота - 2800 об/мин) загружают навеску опилок древесины березы (фракция 0.5 мм) массой 5.0 г заливают 25%-ный водный раствор аммиака (из расчета 1.0 г NН₃/г сырья), компрессором подают воздух до конечного давления 3 атм и подвергают интенсивному измельчению в течение 10 мин. Температура в реакционной камере - 20^oС. Затем полученный продукт выгружают из мельницы, отделяют от размалывающих тел, промывают водой до нейтральной реакции и высушивают на воздухе. Выход составляет 99%. Полученный продукт содержит 1.1% общего азота и 2.7% карбоксильных групп. Примеры 2-11 проведены в условиях, аналогичных примеру 1, но при различной продолжительности механического измельчения (табл.1).

Примеры 12-16 проведены в условиях, аналогичных примеру 11, но при различном количестве аммиака (табл.2). Примеры 17-24 проведены в условиях, аналогичных примеру 9, но при различном давлении воздуха (табл.3). Примеры 25-28 проведены в условиях, аналогичных примеру 1, но с использованием различного лигнинсодержащего сырья (табл.4).

Изобретение относится к химической переработке лигноцеллюлозных материалов и может быть использовано для получения азотсодержащих органоминеральных удобрений пролонгированного действия на основе лигноуглеводных растительных материалов. Лигниносодержащее сырье в присутствии 25%-ного водного аммиака подвергают интенсивному вибрационному измельчению под давлением воздуха 1-9 атм в течение 10-120 мин при 20^oС. За счет увеличения концентрации аммиака до 25% гидромодуль снижается от 10-30 до 2-12 (содержание аммиака - 0,5-3 г/г), что позволяет проводить процесс аммонолиза механохимическим методом. Полученные продукты содержат 1,1-3,3% общего азота, 2,7-11,9% карбоксильных групп и могут быть использованы в качестве органических удобрений и катионитов. 4 табл.

Способ получения азотсодержащих производных лигноуглеводных материалов, заключающийся в том, что лигносодержащее сырье подвергают окислительному аммонолизу под действием кислорода воздуха, аммиака и давления, отличающийся тем, что в качестве лигносодержащего сырья применяют древесные опилки, или костру льна, или подсолнечную лузгу и аммонолиз осуществляют при интенсивном механическом измельчении при 20^oС под давлением 1-9 атм в течение 10-120 мин при содержании аммиака 0,5-3,0 г/г лигносодержащего сырья.