Способ получения удобрения на основе азотосодержащего производного гидролизного лигнина

МОЗ СОВЕ ГСКИХ СОЦИЯЛИСТИЧЕСРГСУБЛИК 774942 А 9))(55 С 07 6 1/О ГОСУДЯРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТОТКРЫТИЯМ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ПАТЕНТУ ролизноомышл 90 (реше 02/04, о НИЯ НАПРОИЗИНА(56) Холькин Ю,И. Технология гидпроизводства, М. изд. Лесная прность, 1989, с,97-105.Авторское свидетельство СССГч. 1735306, кл, С 07 6 1/00, 12.02ние о выдаче по заявке К. 479020.03,91),(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УДОБРОСНОВЕ АЗОТСОДЕРЖАЩЕГОВОДНОГО ГИДРОЛИЗНОГО ЛИГ Изобретение относится к области переработки растительного сырья, а именно к способу получения нового удобрения на основе азотсодеркащего производного гидролизного лигни на, и может найти применение в сельском хозяйстве.Известен способ перколяционного гидролиза растительного материала (древесных опилок и щепы, растительных отходов сельскохозяйственного производства), включающий загрузку в гидролизаппарат измельченного растительного сырья и раствора серной кислоты, подогрев массы паром, непрерывную перколяцию горячим водным раствором серной кислоты, проМьвку лигнина горячей водой, отжим остатков гидролизата (промывных вод), удаление (выстрел) гидролизного лигнина (рН 1,5-2,0) из аппарата в циклон (сцежу). При этом процесс перколяции ведут горячим водным раствором серной кислоты с непрерывным отбором гидролизата, который используют в основном производстве как исгочник са(57) Использование: в качестве удобрения в сельском хозяйстве. Сущность изобретения: азотсодержащее производное лигнина. Реагент 1: растительное сырье. Реагент 2: 0,85%-ная Н 230), Условия реакции: прогрев горячим паром до 175 С, перколяция при 180 С, давление 0,90 МПа в течение 100 мин, отжим гидролизата на 1/3 от первоначальной реакционной массы. Реагент 3: отработанная культуральная жидкость, содержащая 10-30 г/дм мочевины.3Условия реакции: 10 - 30 кГ мочевины на 1 т гидролизной массы при 140-170 С и полный отжим, 1 табл,харов. Для удаления (отмывания) от лигнина остатков растворенных в гидролизате сахаров(редуцирующих веществ) проводят промывку лигнина горячей технологической водой.Недостатком данного способа является то, что, несмотря на промывку гидролизного лигнина горячей водой, он содержит значительное количество (0,5 - 0,7 Я остатков токсичной серной кислоты и низкое количество минеральных питательных веществ, что затрудняет использование ценного органического вещества - лигнина в качестве удобрения, Вывозимый в отвалы гидролизный лигнин загрязняет окружающую среду. Более тщательная отмывка усложнит процесс гидролиза за счет использования для промывки большого количества воды (на 1 ч. лигнина 20 ч. воды) и удлинения цикла гидролиза,Наиболее близким к предлагаемому целевол 1 у продукту является удобрение, полученное на основе азогсодержащегопроизводного гидролизного лигнина путем перколяционноо гидролиза растительного сырья, частичного (на 1/3) отжима гидролизной массы в аппарате, промывки гидролизного лигнина водным раствором мочевины (10-20 г/дм ), полного отжима гидролизатэ3(жидкости) и выгрузки азотсодержащего органического удобрения-лз гидролизаппарата в циклон,Недостатком данного способа является то, что получаемое органическое удобрение, кроме азота, не содержит достаточных количеств минеральных веществ, необходимых для роста и развития растений, не может быть использовано в качестве субстрата для выращивания растений (зеленой массы) лигпопонным способом, а для его осуществления требуется технологическая или водопроводная вода,Целью изобретения является повышение качества целевого продукта, утилизация отходов и улучшение зкологичности гидролизного производства.Поставленная цель достигается тем, что в известном способе после завершения стадии перколяции гидролиза растительного сырья горячим водным раствором серной кислоты, откима гидролизата до уменьщения гидролизной массы на 1/3 осуществляют промывку лигнина отработанной культурэльной жидкостью или обесспиртованной бардой, содеркащей 10-30 г/дм мочевины (карбамида), взятой из расчета 10-30 кг мочевины на 1 т гидролизной массы в аппарате при температуре 140 - 170 С и давлении 0,5-0,8 МПа, Далее прововят полный отжим остатка жидкости (гидр,изата), доводят давление до 0,6 - 0,7 МПа и выгрукают целевой продукт в циклон.Сущность способа нейтрализации кислот и аммонизации лигнина в зоне накопления лигнина в гидролизаппарате обусловлена тем, что мочевина при температуре более 90 С, особенно при 140- 170 С, и в кислой среде гидролизуется с образованием диоксида углерода и аммиака. ОКЖ или ПСБ, содержащая органические (в т,ч. кислоты) и неорганические вещества и обладающая буферными свойствами, способна в начальной стадии гидро- лиза мочевины нейтрализовать аммиак с образованием в основном солей органических кислот, а затем растворять аммиак с образованием гидроксида аммония. Перколируя через толщу гидролизного лигнина такая жидкость нейтрализует кислоты лигнина, Вследствие повышения в ОКЖ рН от 4,0-4,5 до нейтрального и особенно щелочного значения происходит осакдение и коагуля ция части неорганических итуральной жидкости,Раствор мбчевины с массовой долей 1030 г/дм на ОКЖ или ПСБ гоТовят передз35 использованием его для перколяционнойпромывки в гидролизаппарате, При атом ОКЖ и ПСБ подогревают до температуры 80 - 90 С.Выбор температурного режима обус ловлен тем, что при менее 140 С интенсивность гидролиза мочевины значительно замедляется, а выше 170 С способствует быстрому протеканию процесса гидролиза с избыточным пенообразованием за счет 45 органических веществ ОКЖ или ПСБ. Высокое давление в аппарате способствует уменьшению пенообразования.При использовании для перколяции на1 т лигнинэ 1 м раствора мочевины с масз50 совой долей менее 10 г/дм (менее 10 кг/тлигнина) качество конечного продукта ухудшается, а более 30 г/дм (более 30 кг/т экономически нецелесообразно, При выборе верхнего значения концентрации мочевины 55 (до 30 г/дм ) также принята во вниманиезвыраженная кислотность(рН 4,0 4,5) ОКЖ и ПСБ, Часть аммиака, образовавшегося при гидролизе мочевины, нейтрализуется кислотами этой жидкости с образовани"м легко диссоциирующих солей, которые при высо 10 152025е30 органических веществ, которые отфильтровываются лигнином. При высокой температуре и давлении также происходит активация лигнина аммиаком и минеральными веществами ОКЖ, что способствует образованию более биологически активных веществ и увеличению ионообменных свойств лигнина, которые способствуют насыщению его макро- и микроэлементами из ОКЖ или ПСБ,ОКЖ - отработанная культуральная жидкость, получаемая после выращивания кормовых дрожжей и отделения путем сепарирования дрожжевой биомассы. Она содержит 0,9 - 1,3 сухих органических инеорганических (0,18 - 0,27;4) веществ, в т.ч.6-70 мг общего азота, 2,5 - 15 мг , соединений фосфора, 10-20 мгкалия, 2 - 4 мгмагния и другие макро- и микроэлементы,Высокая кислотность (рН 4,0 - 4,5) в основном обусловлена органическими кислотами, ОКЖ обычно не утилизируется, а спускается в промстоки завода,ПСБ - послеспиртовая бэрда (обесспиртованная барда) является отходом спиртового производства и содержит значительное количество пентоз и органических кислот. По минеральному составу несколько превосходит ОКЖ, Обычноиспользуется для производства кормовых дрожжей в виде добавки к питательной куль 1774942510 15 20 25 30 35 40 45 50 кой температуре быстро вступают в реакции замещения и реакции аммонизациимакромолекул лигнина. Однако реакцияаммонизации лигнина более интенсивнопроисходит с гидроксидом аммония, особенно в нейтральной или щелочной среде.Изобретение иллюстрируется следующими примерами.П р и м е р 1. В гидролиэаппарат объемом 30 м загружают 3,8 т абсолютно сухогоэ(а.с,) растительного сырья (смесь 1:1 хвойной древесной щепы и опилок 50%-нойвлажности), пропитывают массу 0,8%-нымраствором серной кислоты, прогревают горячим паром до 175 С, Проводят перколяцию горячим (180 С) 0,85%-ным растворомсерной кислоты при избыточном давлении0,90 МПа в течение 100 мин и отжимаютгидролизат на 1/3 от первоначальной массысодержимого аппарата (до рабочего запасажидкости).Затем в гидролизаппарат, содержащий7,0 т гидролизного лигнина, при избыточном давлении 0,6 МПа подают в течение 8мин 7,0 м горячей (150 С) ОКЖ, содержащей 20 г/дм мочевины, производят повторный (полный) отжим и выгружают конечныйпродукт в циклон.Характеристика качества конечногопродукта приведена в таблице,П р и м е р 2. Способ осуществляютаналогично примеру 1 в гидролизаппаратеобьемом 30 м, Условия перколяционногогидролиза: 3,8 т а.с. растительного сырья,пропитка 0,8%-ным горячим раствором серной кислоты. прогрев массы до 175"С., перколяция горячим (180 С) 0,85%-нымраствором серной кислоты при 0,95 МПа втечение 80 мин. На 7,0 т гидролизного лигнина в течение 10 мин при 0,8 МПа в аппаратподают 7 м горячей (170 С) ОКЖ, содержащей 10 г/дм мочевины,3П р и м е р 3, Способ осуществляютаналогично примеру 1 в гидролизаппаратеобьемом 30 м, Условия перколяционногогидролиза: 3,8 т а.с, расти.-"льного сырья,пропитка 1%-ным горячил Оаствором серной кислоты, подогрев массы в течение 30мин до температуры 160 С, перколяция горячим (187 С) 0,55%-ным раствором сернойкислоты при 1,2 МПа продолжительностью80 мин. На 7 т гидролизного лигнина в течение 9 мин в аппарат полают при 0,5 МПаподогретой до 140" С 7 м ПСЕ, содержащей30 г/дм мочевины.П р и м е р 4 (по проготипу). Способосуществляют аналогично примеру 1 в гидярОЛИэаППаратЕ ОбЬЕМОМ 30 а",. УСЛОВИЯ ПЕрколяционного гидролиза 3,8 т а.с,растительного сырья. пропи 1 ка 0 8% ным раствором серной кислоты, прогрев оря чим паром до 178 С, перколяция горячим (180 С) 0,85%-ным раствором серной кисло ты в течение 100 мин. На 7 тидролиэного лигнина в течение 8 мин при избыточном давлении 0,6 МПа) в аппарат подают 7 м горячега (150 С воанага рвсгноря, содержащего 20 г/дм мочевины.Качество конечного продукта приведе но в таблице.Из приведенной таблицы видно, что конечный продукт по заявляемому способу обладает рядом новых положительных свойств, По сравнению с полученным по прототипу продуктом, стимулирующий эффект на корневую систему растений, доля минеральных веществ и лигнопонные свойства в новом продукте увеличиваются более, чем в 2 раза, а содержание связанного азота и доля прорастания семян пшеницы увеличиваются на 30%. В конечном продукте также отсутствуют серная кислота и мочевина, а его кислотность нейтральная или близкая к нейтральной.Таким образом, раствор мочевины,на ОКЖ или ПСБ с массовой долей 10-30 г/дм, используемый для обработки гидролизного лигнина из расчета 10-30 кг мочевины на 1 т гидролизного лигнина, осуществляемой после перколяционной стадии технологического цикла общепринятого гидролиза растительного сырья, обеспечивает получение нового удобрения на основе аэотсодержащего производного гидролизного лигнина, дополнительно обогащенного питательными и стимулирующими веществами ОКЖ или ПСБ.Полученное азотсрдержащее производное гидролизного лигнина может быть использовано в качестве удобрения, а также в качестве субстрата для выоащивания растений гидропонным (лигнопонным) способом.Способ получения нового удобрения, содержащего ценные для улучшения плодородия почв органические, минеральные Гв т,ч, связанный с лигнином азот) и биологически активные вещества, дает возможность эффективно утилизировать отходы гидролизного производства и претворить гидролизный лигнин из многотоннажного (г 1 очти 2 млн.т в год) отхода гидролизного производства в доход для отрасли страны. Использование ОКЖ (иэлпгнков ПСБ) для получения удобрения по заявляемому способу сыграет Определеннуо роль в утилизации стОчных вод гидролияных предприятии и создании эарлкну 1 ых систем1774942 Характеристика конечного продукта Характеристика конечного продукта Примеры Способ получения про- дукта Содернание в растворе Н в яяк :1 О минеральные вещества,г/кг а.с,вещества доляпророслых семян пщеницы через 72 ч связанный азот г/кг а.с вещества азота неночевин.общего,нг/дмз лигнопонные свойствакг/н кв. бнонассы, за 10 дн. при 2,5 кг/н кв. пщеницы наличие сгинули очевинг/дчз очевина,г/кгрукщегозфвектвна корневуп систену пшеницы,Предлагаеный, с исползованиен раствора ночееииы на ОХЗ 6,0 5,4 44 9 42 9 300 ЗОО 20,8 14,0 О 20 33,4 ве 19 Предлагаеный, с и зованием раствора вины на ПСБ По прототипу с изованием водного вора ночевины ье 7,4 96 33,31,7 поль- аст 20 3 160 21 63 15,2 1 ОО 0 Составитель 3,ОлейникРедактор Н.Никольская Техред М, Моргентал Корректор Л.Ливри Тираж Подписноерственного комитета по изобретениям и открытиям при 1 КНТ 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 аказ 3943 ВНИИПИ Госу роизводственно-издательский комбинат "Патен 1", г. Ужгород ул Гагарина. 101 использования воды и уменьшения сброса сточных вод в водоемы,Гидролизный лигнин, ОКЖ и ПСБ из загрязнителей внешней среды становятся улучшателями плодородия почв.Затраты на получение удобрения по заявляемому способу составляют не более 2 руб./т, а экономический зффект от внедрения способа не менее 3 руб./т конечного продукта. Расходы на освоение способа компенСируются в течение 4-6 мес.Формула изобретения Способ получения удобрения на основе азотсодержащего производного гидролизного лигнина путем перколяционного гидролиза растительного сырья, частичного отжима гидролизата, промывки раствором мочевины и полного отжима промывной жидкости,отл ича ю щи й с я тем,что,с 5 целью повышения качества целевого продукта, утилизации отходов и улучшения экологичности гидролизного производства, в качестве промывочного раствора используют отработанную культуральную жидкость 10 или обесспиртованную барду, содержащуюмочевину в количестве 10-30 г/дм, а процесс промывки проводят при соотношении 10 - 30 кг мочевины на 1 т гидролизной массы в аппарате при температуре. 140 - 170 С и 15 давлении 0,5-0,8 МПа,