Способ и установка для получения гуминового препарата Российский патент 2022 года по МПК C05F11/02 C05G3/00 

Группа изобретений «Способ и установка для получения гуминового препарата» осуществляется путем извлечения гуминовых кислот из низинного торфа высокой степени разложения с применением высоко концентрированного щелочного раствора нагретого при 65-70°С, при нормальном атмосферном давлении, в течение длительного времени в специальной технологической установке.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области переработки торфа с целью получения гуминовых веществ и может применяться в сельском хозяйстве, в химической и нефтехимической промышленности, в топливно-энергетическом комплексе, в лесной промышленности, в строительстве.

Уровень техники

Известно изобретение Способ получения гуминового удобрения и технологическая линия для его осуществления (патентный документ RU 2689526 C1). Способ осуществляют в несколько этапов. На первом этапе выполняют подготовку воды, для чего подают воду насосом высокого давления в 15 атм через кавитационную головку с электромагнитным клапаном, изменяя окислительно-восстановительный потенциал ОВП с +100 до +400 мВ до -150 до -180 мВ. На втором этапе выполняют смешивание торфа, подготовленной воды и реагентов: калийной щелочи КОН или куриного помета. На третьем этапе выполняют отстаивание продукта. На четвертом этапе выполняют центрифугирование отстоянного продукта с разделением его на густую и жидкую фракции. Густую фракцию в виде пасты фасуют и используют в качестве почвомодификатора. Жидкую часть подают на следующий пятый этап, где в жидкую фракцию добавляют микроэлементы и фасуют полученное жидкое гуминовое удобрение. Линия получения гуминового гуминового удобрения включает: узел подготовки воды, который содержит насос высокого давления 15 атм, кавитационную головку с электромагнитным клапаном, узел смешивания, узел отстоя продукта, узел центрифугирования, узел добавления микроэлементов и фасовки полученного жидкого гуминового удобрения. Техническим результатом является получение двух конечных продуктов: жидкого гуминового удобрения, улучшающего усвояемость растениями микроэлементов и способствующего их активному росту, такой консистенции, которая предотвращает засор форсунок на полевых и капельных поливальных установках, и пасты, которую используют как почвомодификатор для озеленения пустынь. Недостатком данного изобретения является большое количество подготовительных операций и энергозатратность при работе технологической линии.

Известен Способ получения гуминовых веществ (патентный документ RU 2174529 C2), в котором бурый уголь с влажностью не менее 20%, измельченный до крупности меньше 2 мм, смешивают с твердой щелочью в соотношении на 1 кг сухой беззольной массы угля и 14,2 - 15,3 моля NaOH или 15,9 - 16,1 моля КОН, смесь выдерживают при комнатной температуре 0,9 - 1 ч до полного растворения щелочи во влаге угля, а затем высушивают и подвергают термообработке при температуре 130 - 150°С в течение 4 - 7 ч, после чего осуществляют экстракцию гуминовых веществ водой при температуре 95 - 100°С.Недостатком является то что в данном способе используют более высокие температурные режимы, а сырьем является бурый уголь.

Наиболее близким изобретением является Способ получения гуминового препарата и технологическая линия для его осуществления (патентный документ RU 2573358 C1) который включает предварительную гидродинамическую обработку воды, измельчение торфа и приготовление водно-торфяной суспензии, озонирование водно-торфяной суспензии, воздействие щелочным реагентом, кавитацию, гидратацию и отделение жидкой фракции, причем количество щелочного реагента, необходимого для обработки торфо-водяной суспензии, определяется реакцией нейтрализации водной суспензии торфа (в пропорции 1:3) калийной щелочью до рН 6,5-7,5. Также описана технологическая линия для осуществления способа получения гуминового препарата. Недостатком является более сложный подготовительный процесс получения гуминового препарата.

Задачей настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, а именно снизить температурный режим, получить гуминовый препарат с определенным содержанием составных веществ, создать менее энергозатратную технологическую установку для получения гуминового препарата.

Раскрытие сущности изобретения

Группа изобретений «Способ и установка для получения гуминового препарата» осуществляется путем извлечения гуминовых кислот из низинного торфа высокой степени разложения с применением высоко концентрированного щелочного раствора, нагретого при 65-70°С, при нормальном атмосферном давлении, в течение длительного времени в специальной технологической установке.

Техническим результатом является получение нового гуминового препарата, содержащего гуминовые кислоты не менее 30% от массы сухого вещества, фульвокислоты не менее 12%, влажность не менее 70%, сухого вещества не менее 6% и имеющего рН 7,0 - 12,5, путем извлечения гуминовых кислот из низинного торфа высокой степени разложения с применением нагретого при 65-70°С, при нормальном атмосферном давлении, в течение длительного времени высоко концентрированного щелочного раствора, осуществленном в специальной технологической установке.

Технический результат достигается при выполнении следующих этапов и технологических работ на специальной установке: отбор и подготовка низинного торфа с высокой степенью разложения и имеющему естественную влажность, фракционное измельчение торфа до 7 мм или его сепарация, проводится водоподготовка в емкости технологической установки, затем происходит водонагрев в «паровой рубашке» реактора установки до 65-70°С, с добавлением в нагретую воду щелочи от 3% до 5% от общей массы водного раствора гидроксид натрия NaOH и гидроксид калия KOH, перемешиванием смеси воды и щелочного раствора при включенном реакторе и работающей мешалке реактора до полного растворения щелочи в воде, добавлением через технологический люк установки к нагретому щелочному раствору низинного торфа в пропорции 1:1 (водный раствор: торф), с частотой оборота мешалки реактора 50 об/мин., в течение 3 часов происходит процесс производства до получения густой однородной смеси, содержащей гуминовые кислоты не менее 30% от массы сухого вещества, фульвокислоты не менее 12%, влажность не менее 70%, сухого вещества не менее 6% и имеющего рН 7,0-12,5

Специальная технологическая установка для получения гуминового препарата состоит: из паровой рубашки реактора, емкости, проточного нагревателя, циркуляционного насоса, трубопроводной арматуры диаметром условного прохода ДУ 50 мм залива/слива воды в емкость, трубопроводной арматуры диаметром условного прохода ДУ 50 мм залива воды в емкость, трубопроводной арматуры диаметром условного прохода ДУ 50 мм верхний залив воды в паровую рубашку реактора, трубопроводной арматуры диаметром условного прохода ДУ 50 мм нижний слив воды с паровой рубашки реактора, трубопроводной арматуры диаметром условного прохода ДУ 50 мм со счетчиком учета воды в реакторе, кран шаровой номинального диаметра 3/4 дюйма сброс избыточного давления и определения наполняемости паровой рубашки реактора, кран шаровой номинального диаметра 3/4 дюйма ДУ 3/4 сброс избыточного давления с емкости, трубопроводной арматуры диаметром условного прохода ДУ 100 мм слив с реактора готового продукта, люк загрузочный диаметром 400 мм, редуктор с электродвигателем мешалки реактора, кран шаровой номинального диаметра 3/4 дюйма ДУ 3/4 залив воды в реактор и аварийный слив воды с системы.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлена схема технологической установки для получения гуминового препарата.

1 - Реактор

2 - Емкость

3 - Проточный нагреватель

4 - Циркуляционный насос

5 - ДУ 50 залив/слив воды в емкость

6 - ДУ 50 залив воды в емкость

7 - ДУ 50 верхний залив воды в паровую рубашку реактора

8 - ДУ 50 нижний слив воды с паровой рубашки реактора

9 - ДУ 50 со счетчиком учета воды в реактор

10 - ДУ 3/4 сброс избыточного давления и определения наполняемости паровой рубашки реактора

11 - ДУ 3/4 сброс избыточного давления с емкости

12 - ДУ 100 слив с реактора готового продукта

13 - Люк загрузочный

14 - Мешалка реактора

15 - ДУ 3/4 залив воды в реактор и аварийный слив воды с системы Осуществление изобретения

Для получения нового гуминового препарата, путем извлечения гуминовых кислот из низинного торфа высокой степени разложения проводят подготовительные и технологические работы:

Так как гуминовый препарат является органическим материалом, то его производство проводится в отапливаемом помещении в летнее и зимнее время.

Проводят отбор и подготовку следующих составляющих:

- Низинный торф с высокой степенью разложения и имеющий естественную влажность;

- Вода, очищенная от солей жесткости;

- Гидроксид натрия NaOH;

- Гидроксид калия КОН;

Осуществляют выбор и подготовку торфа, фракционный состав которого до 20 мм, высокой степени разложения, хорошо очищенного, естественной влажности. Доставка на место производства в бейлах, биг-бегах и др. упаковками любым доступным способом. Производится помол торфа на дезинтеграторе до фракции 0, допускается применение торфа после сепарации до фракции 7 мм.

Проводят водоподготовку на технологической установке, представленной на Фиг. 1, для этого заполняют водой системы водоснабжения и водонагрева: емкость (2) объемом 3 м³, паровая рубашка реактора (1) объемом 0,6 м³;

Затем на этой же установке проводят водонагрев, который имеет несколько стадий:

- происходит подключение нагрева воды в системе оборотного водоснабжения через циркуляционный насос (4), нагрев воды осуществляется постоянно для поддержания температурного режима зоны реактора (1), с отключением через датчик терморегулятора проточного водонагревателя (3) (отключение происходит при нагреве 82,5°С).

- нагретую через проточный обогреватель (3) до 65-70°С воду добавляют в «паровую рубашку» реактор (1) примерно 0,6 м³.

- нагретую через проточный обогреватель (3) до 65-70°С воду добавляют в реактор (1) в количестве, необходимом для производства партии продукта, но не более 1,5 м³;

- в нагретую в реакторе (1) воду добавляется щелочь (определенного процентного соотношения к раствору - гр./л.) при включенном реакторе (1) и работающей мешалке реактора (14) для полного растворения щелочи в воде;

- работы по приготовлению водного щелочного раствора проводят в присутствии технолога.

Процесс получения гуминового препарата на технологической установке сводится к следующим этапам:

- в реактор (1) через технологический люк (13) к подготовленному водному щелочному раствору добавляется равномерно подготовленный торф мерной тарой в объемной (м³) пропорции 1:1 (водный раствор: торф), контроль через загрузочный люк (13), смотрят по отметке заполнения реактора;

- при температуре 65-70°С с частотой оборота мешалки реактора 50 об/мин. В течение 3 часов происходит процесс производства до получения густой однородной смеси;

- при окончании процесса производства через нижнее сливное отверстие реактора (12) происходит слив гуминового препарата в 200 литровые предварительно очищенные металлические бочки, установленные на поддон, бочки закрываются крышкой через обод крепления.

Полученный гуминовый препарат представляет собой кремообразную пасту темно-бурого или черного цвета. Контроль вязкости осуществляется визуально, для этого технолог производит отбор пробы и проведение лабораторных исследований по следующим показателям на соответствие:

- рН водной вытяжки;

- содержание гуминовых кислот.

Полученный таким способом гуминовый препарат имеет следующие основные характеристики, представлены в таблице 1.

Продолжительность цикла производственного процесса представлена в таблице 2.

Потребность в материалах цикла производственного процесса таблице №3

Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Способ получения гуминового препарата характеризуется тем, что включает в себя следующие этапы: отбор и подготовка низинного торфа с высокой степенью разложения и имеющего естественную влажность; фракционное измельчение торфа до 7 мм или его сепарация; водоподготовка в емкости технологической установки; водонагрев в паровой рубашке реактора установки до 65-70°С; добавление в нагретую воду щелочи в процентном соотношении гидроксид натрия NaOH и гидроксида калия КОН от 3% до 5% от общей массы водного раствора; перемешивание смеси воды и щелочного раствора при включенном реакторе и работающей мешалке реактора до полного растворения щелочи в воде; добавление через технологический люк установки к нагретому щелочному раствору низинного торфа в пропорции 1:1 с водным раствором, с частотой оборота мешалки реактора 50 об/мин; получение в течение 3 часов густой однородной смеси, содержащей гуминовые кислоты не менее 30% от массы сухого вещества, фульвокислоты не менее 12%, влажность не менее 70%, сухого вещества не менее 6% и имеющей рН 7,0 – 12,5. Технологическая установка для осуществления способа получения гуминового препарата. Изобретения позволяют получить новый гуминовый препарат, содержащий гуминовые кислоты не менее 30% от массы сухого вещества, фульвокислоты не менее 12%, влажность не менее 70%, сухого вещества не менее 6% и имеющего рН 7,0 – 12,5, путем извлечения гуминовых кислот из низинного торфа высокой степени разложения с применением нагретого при 65-70°С, при нормальном атмосферном давлении, в течение длительного времени высоко концентрированного щелочного раствора, осуществленном в технологической установке. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.

1. Способ получения гуминового препарата, характеризующийся тем, что включает в себя следующие этапы:

- отбор и подготовка низинного торфа с высокой степенью разложения и имеющего естественную влажность;

- фракционное измельчение торфа до 7 мм или его сепарация;

- водоподготовка в емкости технологической установки;

- водонагрев в паровой рубашке реактора установки до 65-70°С;

- добавление в нагретую воду щелочи в процентном соотношении гидроксид натрия NaOH и гидроксида калия KOH от 3% до 5% от общей массы водного раствора;

- перемешивание смеси воды и щелочного раствора при включенном реакторе и работающей мешалке реактора до полного растворения щелочи в воде;

- добавление через технологический люк установки к нагретому щелочному раствору низинного торфа в пропорции 1:1 с водным раствором, с частотой оборота мешалки реактора 50 об/мин;

- получение в течение 3 часов густой однородной смеси, содержащей гуминовые кислоты не менее 30% от массы сухого вещества, фульвокислоты не менее 12%, влажность не менее 70%, сухого вещества не менее 6% и имеющей рН 7,0 – 12,5.

2. Технологическая установка для осуществления способа получения гуминового препарата по п.1, характеризующаяся тем, что состоит из паровой рубашки реактора, емкости, проточного нагревателя, циркуляционного насоса, трубопроводной арматуры диаметром условного прохода ДУ 50 мм залива/слива воды в емкость, трубопроводной арматуры диаметром условного прохода ДУ 50 мм залива воды в ёмкость, трубопроводной арматуры диаметром условного прохода ДУ 50 мм верхнего залива воды в паровую рубашку реактора, трубопроводной арматуры диаметром условного прохода ДУ 50 мм нижнего слива воды с паровой рубашки реактора, трубопроводной арматуры диаметром условного прохода ДУ 50 мм со счетчиком учета воды в реакторе, крана шарового номинального диаметра 3/4 дюйма сброса избыточного давления и определения наполняемости паровой рубашки реактора, крана шарового номинального диаметра 3/4 дюйма сброса избыточного давления с емкости, трубопроводной арматуры диаметром условного прохода ДУ 100 мм слива с реактора готового продукта, люка загрузочного диаметром 400 мм, редуктора мешалки реактора, крана шарового номинального диаметра 3/4 дюйма залива воды в реактор и аварийного слива воды с системы.