Способ получения ингибитора нитрификации азотных удобрений Советский патент 1993 года по МПК C05G3/08 

Изобретение относится к способам получения систем, подавляющих нитрификацию аммонийного азота в почве и может быть использовано в сельском хозяйстве для предотвращения непроизводственных потерь азота, загрязнения водного и воздушного бассейнов и продуктов питания нитратами...... :

Цель изобретения - повышение эффективности и термостабильиости ингибитора нитрификации.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе получения ингибитора нитрификации, включающем обработку органического носителя раствором активного пиразола, согласно изобретению, перед обработкой органический носитель смешивают с фосфорной кислотой, или фурфуролом

или смесью фосфорной кислоты и фурфурола в количестве 0,5-5,0% от массы носителя с последующей его обработкой стехиометрическим количество 3(5)-метилпиразола, грануляцией и сушкой до условно нулевой влажности, при этом массовое отношение фосфорной кислоты к фурфуролу составляет 0,1-10.

Агрммус многотоннажный отход производства фурфурола с использованием в качестве катализатора монофосфата кальция. Агримуе имеет следующий состав (ТУ 18 УССР 500-78), %:

массовая доля сухих веществ (лигнин) и труднораетворимые полмсахарйды);

массовая доля зрлы (СаО)20-30

массовая доля

.свободного фурфурола0,1-0,5

Ч

Ю 00

Сл

ь. ел

массовая доля фосфора в пересчете на P20s8-10 массовая доля влаги 20-30 активная кислотность 2-4 В процессе высокотемпературного гидролиза природного сырья в присутствии фосфорной кислоты - продукта разложения монофосфата кальция.водяным паром, образуется агримус в набухшем состоянии, содержащий 0,5-1,5% НзР04 и 0,5-1,5% фурфурола и обладающий огромной удельной поверхностью (250-750 м2/г). Гидролизный лигнин представляет собой многотоннажный отход микробиологического синтеза кормово-1 го белка (ежегодный баласт по стране составляет более 1,5 млн.тыс.т), а затраты на вывод лигнина в отвалы - около А млн.руб. в год. . ;

Основным компонентом гидролизного л игнина являются трудно растворимые прл- исахариды, В структуре соединений технического лигнина присутствуют метальные, гидроксильные, сульфогидроксильные группы, которые обуславливают его высокую поглотительную способность. Благодаря этому гидролизный лигнин обладает большой удерживающей способностью. Лигнин имеет следующим состав, %: массовая доля сухих веществ (собственно лигнин и остатки труднорастворимых полисахаридов65-85 массовая доля .золы . (CaO, MgO, SiQ2) . 2-10 массовая доля влаги 30-40 В процессе обработки растворами биологически активного пирозола НзР04 и фур- фуррл взаимодействует с МП в мельчайших порах и тупиковых каналах природного полимера с образованием 3(5)-метилпиразол- фосфита по реакции (3);

сн3:

.NH- H3P V172H20

З-метил-N (2 -фуранкарбонол) пиразола (МФ КП) по реакции (4):

Н

N-C- I О НО

(V

Грануляцию шихты с влажностью 40- 50% осуществляют экструзионным мето- до м - продавливая массу через фильеру с диаметром отверстий dora 2-3 мм с последующей сушкой гранул до .воздушно-сухого состояния. ... .

Термический анализ ингибиторов, полученных по заявляемому способу, показал, что ингибиторы, модифицированные МПФ и МФКП, соответственно термостабильны до

5 145°С и150°С.

Известны различные направления использования природных полимеров. Так, гидролизный лигнин используют в качестве наполнителей композиционных материаЮ лов, интенсификатора помола цемента, выгорающей добавки, топлива, агримус - в качестве органоминёрального удобрения. Однако, известность этих направления использования не позволяет предсказать воз15 можность получения на их основе высокоэффективных ингибиторов нитрификации азотных удобрений с повышенной термостабильностью и улучшенными физико-механическими свойствами. Обработка

20 агримуса и гидролизного лигнина 3(5}-ме- тилпиразолом (МП) в условиях прототипа также не приводит к увеличению термостабильности ингибитора, т.к. не сопровождается образованием новых биологически

25 активных препаратов, а удерживание МП агримусом и гидролизным:лингином осуществляется только за счет адсорбционных сил. В заявляемом способе ответственными за ингибирующукэ активность являются хе30 латные.комплексы системе МПФ-агримус, МПФ-лигнин, МФКП -агримус, МФКП-лиг- нин, проявляющие ингйбирующую активность в интервале /параметров, приведенных в формуле.изобретения.

35 Примеры 1-9. 100 г органического носителя (агримуса или гидролизного линги- на) смешивают с фосфорной кислотой, фур- фуррлом, либо смесью фосфорной кислоты с фурфуролом. Полученную массу обрабаты40 вают стехиометрическим количеством 3(5) метилпиразола и тщательно перемешивают до образования пастообразной массы. Затем массу продавливают через фильеру с мм с образованием гранул, которые

4.5 сушат до воздушно-сухого состояния и используют в качестве ингибитора нитрификации. В сосуд емкостью 0,5 л помещают 500 г воздушно-сухой почвы (чернозема), в который добавляют 215 г карбамида (содержа50 ние амидного азота 200 мг/кг почвы) и 5 мг ингибитора нитрификации (5% от азота карбамида), Почву увлажняют до 60% от полной влагоемкости и выдерживают в термостате при 28-30°С в течение 14 дней. После выдер55 жки в пробе почвы определяют содержание нитратов,

Ингибирующая активность I рассчитывается по формуле:

I, % а Ь 100% ,

3 С

где а -содержание нитратов в почве с карбамидом; .

b - содержание нитратов в образце почвы с карбамидом и ингибитором нитрификации;

с -содержание нитратов в образце почвы без карбамида и ингибитора нитрификации.

Результаты испытаний представлены в таблице.

Смесь фосфорной кислоты и фурфурола берется в отношении,) 0,1-10.

При использовании соотношения НзР04(фурфурол 0,1 процесс образования МФКП по реакции 4 практически не проте- кает и ингибитор нитрификации представляет собой смесь МП и фурфурола, адсорбированную на поверхности носителя. При соотношении НзРО) фурфурол 10 образуется практически чистый МПФ. Сме- шеиие агримуса и лигнина проводят в широком интервале концентраций фосфорной кислоты (с 1 до 85%). В присутствии НзРСМ с концентрациёй 1% образование МФКП при взаимодействии МП с фурфуролом не протекает и ингибитор нитрификации представляет собой носитель, содержащий адсорбированные фурфурол и МП с низкой тер 4остабильностью (88°С) (пример 12). Концентрирование товарной фосфорной кисЛрты до концентрации 85% проводить не целесообразно, т.к. этоусложняеттехнолсн гию получения ингиоиторов нитрификации.

В заявляемом способе предлагается дополнительное смешение с фурфуролом, фосфорной кислотой, либо с фосфорной кислотой и фурфуролом только товарных агримуса и лигнина, по составу соответствующих продуктам, используемых в условиях прототипа.

Реализация предлагаемого способа позволяет повысить ингибирующую активность по сравнению с прототипом с 73-87% до 94-98%; повысить термостабильность ингибитора с 60-110°С до 145-150°С. Заявляемое техническое решение будет внедрено Приднепровском химзаводе (г. Днепродзержинск). Объем внедрения 1 тыс.т ингибитора.- .-..

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Способ получения ингибитора нитрификации азотных удобрений, включающий обработку органического носителя на основе .агримуса или гидролизного лигнина водным раствором 3(5)-метилпиразОла и сушку продукта, отличаю щий ся тем, что. с целью повышения эффективности и термостабильности ингибитора, органический носитель предварительно смешивают с фосфорной кислотой, или фурфуролом, или смесью фосфорной кислоты и фурфурола в количестве 0,5-5% от массы носителя при массовом отношении фосфорной кислоты к фурфуролу 0.1-10, а перед сушкой полученную массу гранулируют.

Применение: в технологии органических веществ. Сущность: органический носитель (агримус или гидролизный лигнин) смешивают с фосфорной кислотой или фурфуролом или смесью фосфорной кислоты и фурфурола с последующей обработкой стехиометрическим количеством 3(5)-метилпиразолом, грануляцией и сушкой до воздушно-сухого состояния. Компоненты берутся в количестве 0,5-5% от массы носителя, а массовое отношение фосфорной кислоты к фурфуролу составляет 0,1-10. Термостабильность ингибитора повышается с 110 до 145- 150°С. Ингибирующая активность 94- 98%, 1 табл.

Условия получения ингибиторов нитрификации и их ингибирующ я активность

Продолжение таблицы