Способ получения гуминовых кислот Советский патент 1989 года по МПК C10F9/00 C07C63/33 C10G73/00 

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения гуминовых кислот из природного сырья, а именно из торфа, и может найти применение в сельском хозяйстве в качестве стимуляторов роста и развития растений, в промьшшенности в качестве комплексообразователей, флото- реагентов и т.д.

Цель изобретения -,увеличение выхода гуминовых кислот с одновременным выделением воска.

Цель достигается термообработкой торфа при 225-275 С в среде газов его разложения, с последующей обработкой остатка термолиза бензином для экстракции воска, обработкой остатка раствором щелочи и выделением гуминовых кислот лодкиелением.

Примеры 1-10. Процесс осу- , ществляют на установке термолиза торфа. Установка для термообработки торфа в среде газов разложения состоит из узлов термообработки и охлаждения. В узел термообработки входят стальной реактор диаметром 56 нм и длиной 170 мм с металлическим реб- ром внутри, термопара хромель-апюмеле- вая в стальном чехле с потенциометром КСП-4, злектромотор с регулятором скорости вращения, трубчатая печь длиной 260 мм, лабораторный автотрансформатор . Узел охлаждения состоит из душа и приемной ванны.

Исходный осоковый низинный фрезерный торф со степенью разложения 36% высупливают в шахтно-мельничной сушилке до влажности 5-10%, измельсл

со

00

со

чают в машине измельчения для аналитических проб MAII-2 при установке сит диаметром отверстий 0,25 мм и термообрабатывают на описанной уста- новке лабораторного типа.

Реактор с навеской торфа 50 г помещают в печь, С помощью электромотора реактор приводят во вращение, скорость которого устанавливают 90- 100 об/мин. Затем включают пе.чь термообработки торфа. Скорость поднятия температуры 4-6°С/мин регулируют с помощью ЛАТРа, контролируют хромель- алюмелевой термопарой, показания ко- торой снимают с потенциометра. Нагрев осуществляют до 100-450°С с шагом 50°. После достиже1шя конечной температуры печь нагрева отодвигают и В1шючают водяное охлаждение реакто ра. Охлаждение ведут до 25 С. Душ отключают, Bpameiffle реактора прекращается,и готовый образец выгружается

В процессе термолиза органическое вещество торфа разлагается и выделяются парагазоные продукты (потеря горячей массы), количество которых зависит от температуры обработки торфа (100-450°С).

Потерю горячей массы навески опре деляют. по данным термического анапи за, которой выполняют на комбинированной дериватографической установке, по дериватограмме (кривой потери веса ДТГ) и рассчитывают по общепри- нятым формулам,

В табл.1 представлен выход твердых остатков торфа при термолизе 50 г торфа,

Влажность и зольность исходного и нагретых торфов определяют по следующим стандартам: влажность аналитическая W - по ГОСТ 11305-83, золь ность аналитическая А - по ГОСТ

11306-65.

Влажность и зольность твердых остатков торфа, полученных при нагреве его 100-450 0, даны в табл,2.

Материальный баланс рассчитывают следующим образом: Z горючей массы твердого остатка термолиза, потери горючей массы при термолизе, влажность, зольность и потери при анализе.

Исходный торф и полученные остатки термолиза (табл,1) в количестве 25 г экстрагируют 250 мл бензина БР

5

г

5 0

0 5

0

5

0

5

(бензин ректификационный, представляющий собой легкокипящую фракцию ароматизированного бензина каталитического риформинга или бензина прямой перегонки малосернистых нефтей) и из экстракта выделяют воски, их содержание зависит от температуры обработки торфа,

В табл,3 представлены выходы вос- ков из осокового торфа и остатков его термолиза в зависимости от конеч- ной температуры.

После выделения восков из торфа и твердых остатков его термолиза извлекают гуминовые кислоты. Для этой цели остатки после вьзделения восков трехкратно обрабатывают 0,1 н, раствором гидроокиси натрия с получением раствора гуматов натрия, из которого осаждают гуминовые кислоты 10%-ной соляной кислотой.

Выходы гуминовых кислот- из твердых остатков термолиза торфа (100- 450°С) даны в табл.4.

В остатке после выделения гуминовых кислот содержатся вещества углеводного комплекса, их называют водорастворимыми и легкогидролизуемыми веществами, целлюлоза и лигнин (не- гидролизуемый остаток), фульвокисло- ты удаляются в процессе выделения гуминовых кислот.

В табл.5 даны выходы водорастворимых и легкогидролизуемых веществ из исходного и термообработанных торфов.

Рассчитанные выходы компонентов в граммах, в % на твердый остаток термолиза и в % на исходный торф, приведенные в табл,3-5, сведены в табл. 6 - 8.

Как видно из данных, приведенных в табл.8, выход гуминовых кислот в зависимости от температуры термолиза торфа изменяется по кривой с максимумом. Максимальный выход наблюдается при 250°С, причем количество выделенных гуминовых кислот увеличивается на 37% от теоретического, а по отношению к прототипу - на 139%, Гуминовые кислоты исходного торфа и твердых остатков термолиза при 250°С фракционируют, обрабатывая растворами хлористого натрия разной концентрации с целью изучения качества полученных гуминовых кислот. Характеристики их представлены в табл.9,

При термолизе торфа до содержание гуминовых кислот в нем растет, но увеличение наблюдается незначительное: около 14% от теоретического. При 225 С наблюдается более значительное увеличение выхода гу- миуовых кислот по отношению к исходному торфу на 24%. При содержание гуминовых кислот меньше по сравнению с выходом при 250°С, но увеличение еще значительное по отношению к исходному торфу и прототипу. При подъеме температуры до 300°С выход гуминовых кислот резко падает по Сравнению с исходным торфом на 70%, а по сравнению с прототипом наблюдается рост их выхода на 24%. Поэтому термообрабатывать торф ниже 225 с и выше 275°С нецелесообразно.

Выделенные воска анализируют по общепринятым методикам.

Характеристика носков приведена в табл.10

Как видно из табл.10, по мере повышения температуры термолиза свойства восков изменяются: содержание углерода растет, а водорода и кислорода падает. Значения содержания элементов лежат в пределах, характерных для торфяных восков.

С увеличением температуры термолиза торфа процентное содержание смол в восках растет. Однако торф необходимо нагреть вьш1е , чтобы по содержанию смол воск не соот093936

ствовал ТУ-6-01-973/75 на сырой тор-| фяной воск.

Йодные, кислотные числа и температура каплепадения восков значительно изменяются в процессе термолиза, но их значения не выходят за пределы, характерные для торфяных восков, и соответствуют требованиям ТУ-6-01- 10 -973/75 на сырой торфяной воск, а по числу омьшения приближаются к тактовым дпя этерифицированных восков.

Предлагаемый способ позволяет в сравнении с известным увеличить вы- 15 ход на 139% в расчете на горячую массу исходного торфа, а также вьще- лить одновременно с выходом 119% от теоретического воск, отвечающий всем требованиям на торфяной воск.

20

Формула изобретения

Способ получения гуминовых кислот из торфа, включающий подсушивание,

25 измельчение, обработку щелочью, выделение целевых продуктов, отличающийся тем, что, с целью . повьш1ения выхода гуминовых кислот и одновременноговыделения воска, из30 мельченный подсушенный торф подвергают термообработке при 225-275°С в среде газов его разложения, твердый остаток термолиза подвергают обработке бензином для экстракции воска,

35 остаток обрабатывают раствором щелочи и выделяют гуминовые кислоты подкислением.

Изобретение касается полициклических кислот , в частности, получения гуминовых кислот из природного сырья, находящих применение в качестве стимуляторов роста растений или комплексообразователей, или флотореагентов. Цель - повышение выхода гуминовых кислот при одновременном выделении воска. Процесс включает подсушивание торфа, его измельчение, термообработку при 225-275°С в среде газов его разложения. Затем твердый остаток термолиза экстрагируют бензином для выделения воска и далее остаток обрабатывают щелочью с последующим подкислением и выделением целевых кислот с выходом до 56,4%, восков до 3,7%, водорастворимых легкогидролизуемых веществ до 16,4%, остальных компонентов до 8,5% при потере горючей массы до 15%. 10 табл.

Температура обработки торфа, °С

Горючая мае-, са твердого остатка термолиза, г/%

Потеря горючей массы при термолизе,, г/%

100

150

200 225

250

275

300 350 400

А50

84

ii5 41j,2 . Ц 83 82,4 80,2 75,5 75,0 65,2 58,6 45,2 36,2 35,2

liQ il Т,2 2,0 4,5 lOT 157о

4iO 30j, 30,3 46,Т 56,9 58,2

т а б л и ц а 1

250

275

300 350 400

А50

4iO 30j, 30,3 46,Т 56,9 58,2

Выход воска,г 0,55 0,55 0,65 0,68 0,75 0,82 OJ80 0,64 0,44 0,15 0,0

Выход гуми- новых кислот, г7,68

Выход гумино- вых кислот,%, на горячую массу остатка термолиза 35,1

3,09 8,28 9,11 10,43 12,14 11,59 7,59 4,97 1,05 0,73

36,4 39,3 42,8 48,6 56,4 54,3 35,6 23,6 5,1 3,6

Выход гумино- вых кислот,%, на горячую массу торфа 35,1

36,0 38,5 40,9 43,4 47,9 42,1- 24,8 12,7 2,2 1,5

Таблица2

ТаблицаЗ

Та6лица4

Лигнин, целлкшоза, часть фульвокислот и примеси.

т а б л н ц а 5

Т а б лица

Примечание объем торфа или фракции.

Таблнцв9

б л н ц а 10