close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY7788

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 7788
(13) C1
(19)
(46) 2006.02.28
(12)
7
(51) C 07G 1/00,
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
A 01N 33/22,
C 07C 50/02
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТЕХНИЧЕСКОГО ЛИГНИНА
С ПОЛУЧЕНИЕМ РОСТОРЕГУЛИРУЮЩЕГО ВЕЩЕСТВА
(21) Номер заявки: a 20030429
(22) 2003.05.14
(43) 2004.12.30
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Белорусский государственный технологический университет" (BY)
(72) Авторы: Шишаков Евгений Павлович;
Зуева Надежда Александровна; Корнейчик Тамара Владимировна; Жабровская Наталья Юрьевна; Аутко
Александр Александрович (BY)
(73) Патентообладатель: Учреждение образования "Белорусский государственный
технологический университет" (BY)
(56) SU 181083, 1966.
Шишаков Е.П. и др. Техника и технология защиты окружающей среды. Материалы конференции. - Минск, 2002. С. 65-69.
Стахорская Л.К. и др. Гидролиз растительного сырья и утилизация гидролизного лигнина: Сб. трудов. Вып. 36. Ленинград, 1987. - С. 99-104.
SU 565039, 1977.
BY 3407 C1, 2000.
SU 1525166 A1, 1989.
SU 1578147 A1, 1990.
SU 1198117 A, 1985.
BY 7788 C1 2006.02.28
(57)
Способ переработки технического лигнина с получением росторегулирующего вещества, включающий окисление водной суспензии лигнина азотной кислотой или окислами
азота при температуре 50-120 °С с последующим выделением росторегулирующего вещества, отличающийся тем, что окисление проводят в течение 3-15 часов при подаче воздуха в количестве 0,003-0,1 дм3/мин на 1 г абсолютно сухого лигнина.
Изобретение относится к химической промышленности, а именно к получению росторегулирующего вещества из технических лигнинов.
Известен способ получения хинонных нитрополикарбоновых кислот, включающий
ступенчатое окисление водной суспензии технических лигнинов азотной кислотой, меланжем или окислами азота при температуре 50-150 °С с последующим осаждением щавелевой кислоты в виде оксалатов и экстракцией хинонных нитрополикарбоновых кислот
метилэтилкетоном [1].
Данный способ характеризуется сложностью технологического оформления, высоким
расходом реагента-окислителя и выбросов вредных газообразных окислов азота.
Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности и достигаемому
результату является способ переработки гидролизного лигнина [2], включающий суспендирование лигнина в воде, окисление суспензии раствором азотной кислоты или окислами
азота при повышенной температуре в присутствии регуляторов процесса, в качестве которых используются бензол или его производные с последующим выделением росторегулирующих вeществ известными методами.
BY 7788 C1 2006.02.28
Недостатками способа являются использование пожароопасного и токсичного бензола
или его производных, значительный расход реагента-окислителя, выброс большого количества окислов азота в атмосферу.
Задачей изобретения является переработка технического гидролизного лигнина с получением росторегулирующего вещества, обеспечивающего увеличение выхода и качества готовой продукции, снижение расхода реагентов-окислителей.
Для решения указанной задачи предложен способ переработки технического лигнина
с получением росторегулирующего вещества, включающий окисление водной суспензии
лигнина азотной кислотой или окислами азота при температуре 50-120 °С с последующим
выделением росторегулирующего вещества, отличающийся тем, что окисление проводят
при подаче воздуха в количестве 0,003-0,1 дм3 в мин на 1 г абсолютно сухого лигнина в
течение 3-15 ч.
Преимуществами способа являются исключение использования пожароопасного и
токсичного бензола или его производных, снижение расхода реагентов окислителей азотной кислоты или окислов азота, уменьшение выбросов окислов азота в атмосферу.
Использование для окисления и перемешивания реакционной массы совместно азотной
кислоты или окислов азота с кислородом воздуха позволяет устранить накопление перекисей, образующихся в процессе окисления и приводящих к самоускорению реакции,
вспениванию и спонтанным выбросам реакционной массы. Кислород воздуха способствует
окислению промежуточных соединений, образующихся в процессе окисления лигнина до
хинонполикарбоновых кислот, являющихся росторегулирующим веществом. Одновременно низшие соединения азота окисляются до азотной кислоты, используемой повторно
при окислении лигнина. Таким образом, азотная кислота и ее производные являются переносчиками кислорода от молекулярного кислорода воздуха к лигнину.
Использование воздуха позволяет снизить расход азотной кислоты или окислов азота
и уменьшить выброс не прореагировавших окислов азота в атмосферу. Кроме того, совместное действие кислорода воздуха, азотной кислоты или окислов азота позволяет повысить
селективность процесса, увеличить выход росторегулирующего вещества и расширить ассортимент технических лигнинов, пригодных для получения росторегулирующего вещества.
Удельный расход воздуха 0,003-0,1 дм3 в мин на 1 г абсолютно сухого лигнина выбран
из условий обеспечения наилучшего окисления реакционной массы. Снижение расхода
менее 0,003 дм3 в мин на 1 г абсолютно сухого лигнина не устраняет накопление перекисей, приводящих к вспениванию и спонтанным выбросам реакционной массы. Кроме того,
при таком расходе кислорода воздуха оказывается недостаточно для окисления низших
соединений азота до азотной кислоты.
Выделение росторегулирующего вещества проводят известными методами: отделение
нерастворимого осадка методом фильтрования, нейтрализация до pH 3,0-5,0 [3].
Увеличение расхода воздуха более 0,1 дм3 в мин на 1 г абсолютно сухого лигнина
снижает селективность процесса и приводит к глубокому окислению росторегулирующего
вещества до щавелевой кислоты, углекислого газа и воды.
Температурный интервал 50-120 °С определен из условий достижения наилучшего
окисления лигнина. Повышение температуры более 120 °С приводит к протеканию побочных реакций, снижающих выход росторегулирующего вещества. Снижение температуры ниже 50 °С нецелесообразно из-за значительного уменьшения скорости реакции
окисления лигнинов.
Временной интервал 3-15 ч определен из условий окисления лигнинов без разложения
росторегулирующего вещества. Увеличение времени окисления более 15 ч приводит к
глубокому окислению лигнинов и снижению выхода росторегулирующего вещества.
Снижение времени окисления менее 3 ч оказывается недостаточным для образования росторегулирующего вещества.
2
BY 7788 C1 2006.02.28
Совместное использование воздуха и азотной кислоты или окислов азота для окисления лигнинов с получением росторегулирующего вещества из литературных источников
неизвестно.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1.
285 г технического гидролизного лигнина с относительной влажностью 65 % суспендируют в 400 см3 воды и нагревают до температуры 90 °С. В нагретую смесь барботируют
сжатый воздух в количестве 5 дм3 в мин. Расход воздуха составляет 0,05 дм3 на 1 г абсолютно сухого лигнина в минуту. В нагретую реакционную смесь вливают в течение 3 ч
240 г 50 %-ного раствора азотной кислоты. Окисление реакционной массы проводят при
непрерывной подаче воздуха в течение 6 ч. Окисленную массу нейтрализуют аммиаком до
pH 4,5 и отделяют от выпавшего осадка методом фильтрования. Получают 720 г фильтрата
с содержанием ростового вещества 5,8 %. Выход росторегулирующих веществ составляет
42 % от абсолютно сухого лигнина. Удельный расход азотной кислоты составил 285 % от
массы росторегулирующего вещества. В процессе окисления образовалось 12 дм3 окиси
азота или 38,3 % от массы росторегулирующего вещества.
Пример 2.
192 технических лигносульфонатов, содержащих 52 % сухих веществ, растворяют в
350 см3 воды и нагревают до температуры 60 °С. В нагретый раствор подают сжатый воздух в количестве 1 дм3 в мин. Расход воздуха составляет 0,01 дм3 на 1 г абсолютно сухих
лигносульфонатов в минуту. В нагретую реакционную смесь вливают 180 г 65 % раствора
азотной кислоты. Окисление реакционной смеси проводят при непрерывной подаче воздуха в течение 12 ч. Окисленную массу нейтрализуют 10 %-ным раствором гидроокиси
калия до pH 5,0. Получают 690 г раствора с содержанием росторегулирующего вещества
5,45 %. Выход росторегулирующего вещества составляет 37,7 % от массы лигносульфонатов. Удельный расход азотной кислоты составил 310 % от массы росторегулирующего
вещества. В процессе окисления образовалось 43,4 % окиси азота от массы росторегулирующего вещества.
Пример 3.
100 г сульфатного лигнина с относительной влажностью 8 % суспендируют в 600 см3
воды и нагревают под давлением до температуры 110 °С. В нагретый раствор подают
смесь сжатого воздуха и нитрозных газов, содержащих 27 об. % окиси азота и 48 % двуокиси азота. Расход воздуха составляет 9,2 дм3 в мин, а нитрозных газов - 0,2 дм3 в мин.
Окисление реакционной массы проводят в течение 5 ч. Окисленную массу нейтрализуют
25 %-ным раствором гидроокиси аммония до pH 4,0 и отделяют от выпавшего осадка методом центрифугирования. Получают 610 г фугата с содержанием росторегулирующего
вещества 7,4 %. Выход росторегулирующего вещества составляет 49,1 % от массы абсолютно сухого лигнина. На окисление лигнина расходовалось 21,7 г окиси азота и 59,1 г
двуокиси азота. В пересчете на азотную кислоту удельный расход окислов азота составил
280 % от массы росторегулирующего вещества. Выброс непрореагировавшей окиси азота
составил 15,6 % от массы росторегулирующего вещества.
Примеры 4-6 выполнены по схеме примера 1. Отличия состоят в ином расходе воздуха, температуре и времени процесса.
Пример 7 выполнен по прототипу. Выход росторегулирующего вещества составил
31,1 % от массы абсолютно сухого лигнина. Удельный расход азотной кислоты 460 % от
массы росторегулирующего вещества. В процессе окисления суммарный выброс окислов
азота составил 127 % от массы ростостимулирующего вещества.
Условия окисления лигнинов приведены в табл. 1.
3
BY 7788 C1 2006.02.28
Таблица 1
Условия окисления лигнинов
Расход
Темпера№ опыта
Вид лигнина
Реагент-окислитель
воздуха,
тура, °С
3
дм /г*мин
1
гидролизный
азотная кислота + воздух
0,05
90
2
лигносульфонаты азотная кислота + воздух
0,01
60
3
сульфатный
нитрозные газы + воздух
0,1
110
4
гидролизный
азотная кислота + воздух
0,03
120
5
гидролизный
азотная кислота + воздух
0,1
50
6
гидролизный
азотная кислота + воздух
0,15
125
7(прототип)
гидролизный
азотная кислота
100
Результаты заявленного способа и прототипа приведены в табл. 2.
Время,
ч
6
12
5
3
15
10
8
Таблица 2
Показатели процесса окисления
Выход росторегулирую- Расход азотной кислоты или
Выброс окиси
№ опыта
щего вещества,
ее производных, % от регулиазота, % от PPB
% от а.с. лигнина
рующих рост веществ (PPB)
1
42,0
285
38,3
2
37,7
310
43,4
3
49,1
280
15,6
4
33,4
440
110
5
43,4
210
33,4
6
24,1
230
22,4
7(прототип)
31,1
460
127,0
Таким образом, заявленный способ позволяет увеличить выход ростостимулирующего
вещества на 21-35 %, снизить расход азотной кислоты в 1,5-1,6 раза и уменьшить выброс
окиси азота в 3,3-8,1 раз.
В табл. 3 приведены сравнительные данные по биологическому действию росторегулирующего вещества на прорастание семян по заявляемому способу и по прототипу. Для
сравнения приведены данные, полученные при обработке семян растений водой.
Таблица 3
Сравнительные данные биологической активности
росторегулирующего вещества на прорастание семян
№
опыта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Условия обработки
Всхожесть Энергия проконцентра- Время, семян, % растания, %
ция PPB, %
ч.
сосна обыкновенная
0,05
10
80,8
49,2
сосна обыкновенная
0,1
5
82,4
54,4
сосна обыкновенная (прототип)
0,1
5
79,4
46,3
сосна обыкновенная (вода)
5
64,4
34,5
ель обыкновенная
0,03
12
64,4
25,3
ель обыкновенная
0,07
8
65,3
24,8
ель обыкновенная (прототип)
0,07
8
61,3
22,8
ель обыкновенная (вода)
8
54,5
19,3
свекла столовая
0,02
8
94,4
80,7
свекла столовая
0,05
10
95,5
82,7
свекла столовая (прототип)
0,05
10
92,3
79,8
свекла столовая (вода)
10
84,4
72,2
Вид растения
4
BY 7788 C1 2006.02.28
Замачивание семян растений в растворе росторегулирующего вещества с концентрацией 0,03-0,1 % повышает всхожесть семян на 25-30 % и энергию прорастания на 34-58 %.
В табл. 4 приведены сравнительные данные по внекорневой обработке растений росторегулирующим веществом по заявляемому способу и его прототипу.
Таблица 4
Сравнительные данные влияния внекорневой обработки растений
росторегулирующим веществом
Условия обраУрожайСостав биомассы
ботки
№
ность,
Вид растения
концен- Расход
сухие, саха- нитрац/га
опыта
трация PPB,
вещест- ра, % ты,
PPB, % кг/га
ва, %
мг/кг
1
свекла столовая
0,05
0,2
452
16,4
13,1
160
2
свекла столовая
0,07
0,3
464
16,6
13,3
104
3
свекла столовая (прототип)
0,07
0,3
440
15,7
12,9
356
4
свекла столовая (вода)
425
14,7
9,8
600
5
морковь столовая
0,05
0,25
260
13,0
8,1
307
6
морковь столовая
0,07
0,3
285
12,7
7,6
370
7
морковь столовая (прототип) 0,07
0,3
255
12,8
7,7
430
8
морковь столовая (вода)
208
11,7
7,4
370
9
лук репчатый
0,03
0,15
364
18,5
11,6
137
10 лук репчатый
0,05
0,2
380
19,2
11,8
100
11 лук репчатый (прототип)
0,05
0,2
345
17,4
10,8
150
12 лук репчатый (вода)
304
17,6
10,7
125
Внекорневая обработка растений росторегулирующим веществом увеличивает урожайность на 24-37 % и повышает качество продукции: увеличивается содержание сухих
веществ и сахаров, снижается содержание нитратов.
Данный способ переработки может быть использован на предприятиях химической и
лесоперерабатывающей промышленности.
Источники информации:
1. А.с. СССР 181083 МПК С 07С, 1966.
2. А.с. СССР 293798 МПК С 07D 1/00, 1971.
3. Чудаков М.И., Антипова А.В. Получение из гидролизного лигнина хинонных нитрополикарбоновых кислот - стимулятора роста растений // Доклады АН СССР. - T. 164. № 3. - M. - 1965.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
103 Кб
Теги
by7788, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа