CC BY
71
ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ АММОФОСА, МОДИФИЦИРОВАННОГО ФИЗИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ
Абидов Иброхимжон
канд. тех. наук, доцент кафедры химии, Наманганский инженерно-технологический институт, Республика Узбекистан, г. Наманган E-mail: ib56abidov@gmail. com
Хошимов Фарход Файзуллаевич
канд. тех. наук, зав. кафедрой химии, Наманганский инженерно-технологический институт, Республика Узбекистан, г. Наманган E-mail: _ farhod@inbox. ru
TECHNOLOGY OF AMMOPHOS MODIFIED BY PHYSIOLOGICALLY ACTIVE SUBSTANCES
Abidov Ibrohimjon
Cand. of Tech. Sciences, Associate Professor of the Department of Chemistry,
Namangan Engineering Technological Institute, Namangan, Uzbekistan
Khoshimov Farhod
Candidate of Technical Sciences, Head of the Department of Chemistry Namangan Engineering Technological Institute, Namangan, Uzbekistan
АННОТАЦИЯ
В статье приведены результаты исследования технологии получения модифицированного аммофоса. Для модификации использованы физиологически активные вещества - ИВИН, ТПН. Разработана технология производства аммофоса, содержащего ИВИН и ТПН, на основе фocфатного сырья Каратау.
ABSTRACT
The article presents the results of the study of the technology of modified ammophos. Physiologically active substances were used for modification - IVIN, TPN. A technology has been developed for the production of ammophos containing IVIN and TPN based on Karatau phosphate raw materials.
Ключевые слова: комплексные удобрение, физиологически активные вещества, аммофос, плав, модификация, растворимость, система, концентрация, выпарка, пульпа, схема.
Keywords: complex fertilizer, physiologically active substances, ammophos, melt, modification, solubility, system, concentration, residue, pulp, scheme.
Введение. Одним из способов решения проблемы химизации сельского хозяйства является создание комплексных удобрение, содержащих физиологически активные вещества (ФAB), стимуляторы роста и развития растений.
Существует огромное количество биологически активных соединений, но многие из них характеризуются недостаточной эффективностью, токсичным воздействием на теплокровных, способностью накапливаться во внешней среде, недоступностью сырья и полупродуктов для их синтеза, высокой стоимостью.
Твердофазным способом получены полимерные комплексы, содержащие физиологически активных веществ [1-3].
Показана возможность получения минеральных удобрений, содержащих физиологически активные вещества [4].
Перспективными в этом отношении являются производные пиридина [5, 6], в частности, ИВИН, производные бензимидазолструктурные аналоги пуриновых и пиримидиновых оснований [7 -10], среди которых найдены препараты, обладающие широким спектром рострегулирующей и пестицидной активности (розалин, узген, олгин, БИОН, 5-ХБИОН и др.) и соединения фурана, в частности, ТПН [11,12], которые находят все более широкое применение в различных областях народного хозяйства.
Библиографическое описание: Абидов И., Хошимов Ф.Ф. Технология получения аммофоса, модифицированного физиологически активными веществами // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2020. 11(77). URL: https://7universum. com/ru/nature/archive/item/10821
В настоящее время ростовые вещества используют для обработки посевных семян или опрыскиванием вегетирующих растений водными растворами определенной концентрации. Совместное внесение удобрений с физиологически активными веществами как агрохимически, так и экономически выгодно.
Один из применяемых ФАВ - р-(2-тетрагидрофурил)пропионитрил (ТПН) - тетранил -производное фурана, подвижная жидкость от желтого до светло-коричневого цвета со специфическим запахом; молокулярный вес - 125 у.е. пр20 =1,4468; вязкость при 200С-2,7 сиз; рН = 7; температура кипения 92-940С с/8 мм.рт.ст.; огневзрывобезопасен.
Эмпирическая формула - C7HпNO, структурная формула:
СН2СН2СК
Тетранил не обладает коррозийными свойствами, стабилен в водных растворах, под действием солнечного света слегка окисляется, поэтому хранить его можно в солнцезащитной таре не более 5 лет при температуре 25-45°С.
ТПН хорошо растворим в воде, хлороформе, ацетоне, спирте, плохо растворим в метаноле, не растворим в гексане, ацетонитриле, нитрилацетате.
Физико-химическая характеристика тетранила -ИК-, УФ-, ПМР-спектры представлены в работе [12].
Тетранил впервые получен в Институте химии растительных веществ АН РУз [13].
Применение удобрений с физиологически активными веществами позволяет улучшить рост, развитие, урожайность растений, повысить устойчивость к заболеваниям, полно использовать основные элементы минерального питания, и освобождает от лишних затрат на их индивидуальное внесение под культуру [3-6].
Как правило, введение физиологически активных веществ, несмотря на их относительно высокую стоимость, дает положительный эффект при их низких (от 0,03 до 0,05 мас.%) концентрациях в комплексном удобрении. Производство удобрений, содер-жаших ФAB, не сопряжено со значительными удельными капиталовложениями на реконструкцию существующих технологических схем, однако, при этом необходимо решить ряд технологических проблем, связанных с организацией узлов дозировки ФАВ, смешения ФАВ с большим потоком удобрении, аналитическим контролем качества готового продукта. В связи с этим, в настоящей работе рассмотрены вопросы и проведены исследования по разработке способов введения ФАВ в состав удобрений, и получения аммофоса и карбамида, модифицированных ФАВ. При решении ряда технологических задач использованы данные по растворимости и плавкости и изученных нами системах приведенных ниже.
C7H9NO-NH4H2PO4-H2O, C7H9NO-(NH4)2HPO4-H2O, C7H9NO-[90% NH4H2PO4 + 10% (NH4)2HPO4]- H2O,
C7H6N2O-HзPO4-H2O, C7H6N2O-NHз-H2O, C7H5N2Oa- HзPO4-H2O,
Методика исследований. Для изучения растворимости фаз в водно-солевых системах использовался визуально-политермический метод анализа, разработанный А.Г.Бергманом [4].
Сущность визуально-политермического метода заключается в определении температуры кристаллизации визуальным наблюдением температуры появления первых кристаллов, которые выделяются при медленном охлаждении и энергичном перемешивании раствора, и температуры исчезновения последних кристаллов при нагревании, после чего строится диаграмма состав-температура кристаллизации.
При выполнениях исследований применялись перекристаллизованные соли квалификации "ч.д.а." и "х.ч." и синтезированные лабораторным путем ИВИН, Т П Н [10-14].
Анализы на содержание фосфора проводились по известным методикам [75].
Основная часть. Наиболее узким местом производства аммофоса, модифицированного ФАВом, является узел введения ФАВ в кислоту или пульпу. Так как оптимальной концентрацией ФАВ, согласно агрохимическим и токсикологическим исследованиям в составе аммофоса является 0,15-0,05%, часовой расход физиологически активной добавки в ЭФК или аммофосную пульпу для существующих технологических линий, мощность -120 тыс. т Р2О5 в год работающих на фоссырье Kаpатаv, составит 4,5-15 кг/ч. При этом массовое соотношение ЭФК: ФАВ равно 14500: 4500: 1 и аммофосная пульпа: ФАВ = 11000 - 3500: 1.
Равномерное распределение добавки при таком массовом соотношении компонентов представляет значительную трудность.
Целесообразным является отвод части кислоты или пульпы, растворение в этом объеме физиологически активной добавки и смешение с основным потоком кислоты или пульпы.
Как показали исследования систем на основе ИВИН, ТПН и составляющих компонентов аммофоса целесообразно вводить ФАВ в нейтрализованную аммофосную пульпу, поскольку при смешении с фосфорной кислотой возможно их разложение.
Анализ фазовых диаграмм растворимости систем C7H9NO-(NH4)2HPO4, NH4H2PO4, [90% NH4H2PO4 + 10% (NH4)2HPO4]-H2O показал, что физиологически активная добавка хорошо растворяется в водных растворах дигидроорто- и гидроортофосфатов аммония.
ТПН при смешении с растворами дигидроорто -и гидроортофосфатов аммония высокой концентрации плохо растворим, поэтому построить полные политермические диаграммы, включающие ТПН и компоненты аммофоса не удалось.
Следовательно, при введении ИВИНа в аммофосную пульпу, имеющую температуру более 60°^ согласно диаграмме растворимости, он будет растворяться до его содержания 5 мас.%. Такая концентрация является оптимальной, поскольку на растворение и равномерное перемешивание ИВИНа при этом затрачивает 7-2 мин. Аммофосная пульпа после
аппарата скоростной аммонизатор-испаритель (САИ) с солевой массой раствора 50-55% имеет температуру - 80-85 °С. Растворение ИВИНа не представляет особых затруднении.
Полученная таким образом аммофосная пульпа, содержащая 5 мас.% ИВИНа, смешивается с таким
количеством аммофосной пульпы, чтобы концентрация ФАВ в готовом продукте составляла 0,030,05 мас.%.
В связи с вышеизложенным, нами предложена технологическая схема получения аммофоса, содержащего ФAB (рис.1).
Примечание: 1 - хранилище ЭФК, 2,8 - бункер 3,9 - весовой ленточный дозатор, 4,10 - реактор смеситель, 5,11 - расходомер, 6 - насосы, 7 - аппарат САИ, 12 - выпарная установка, 13 - тонка, 14 - циклон, 15 - аппарат БГС, 16 - элеватор, 17 - дробилка, 18 - грохот, 19 - холодильник, 20 - склад готовой продукции.
Рисунок 1. Принципиальная технологическая схема получения ФАВ содержащего аммофоса
Часть потока пульпы, поступающей на выпарку из аппарата САИ 7, отводится в реактор смеситель 10, обогреваемый через рубашку греющим паром. Туда же весовым дозатором 9 из бункера 8 вводится расчетное количество ФАВ. Время пребывания реагентов при температуре 70-80°С составляет 3 мин. Концентрация ИВИНа в пульпе поддерживается на уровне 5 мас.%. Затем ИВИН-содержащий исток ам-мофосной пульпы смешивается с основным потоком непосредственно в выпарном аппарате 12 с выносной греющей камерой за счет циркуляции, обеспечиваемой насосом 6. Соотношение основного и ИВИН-содержашего потоков аммофосной пульпы составляет 330-200:1 и обеспечивает концентрацию физиологически активного вещества в готовом продукте 0,03-0,05 мас.%.
Аммофосная пульпа после выпарного аппарата, 12 подается в БГС 15, где происходит грануляция и сушка. После охлаждения и разливания продукта на грохоте (18) мелкую фракцию (частицы размером менее 1 мм) возвращают в БГС в качестве внешнего ретура. Крупную фракцию направляют на дробилку (17), а товарную - охлаждают в холодильника (19) и отправляют на склад готовой продукции (20).
Производство аммофоса, содержащего ИВИН и ТПН, на основе фocфатного сырья Каратау осуществляется с использованием для аммонизации ЭФК аппаратов САИ, а для грануляции и сушки - аппаратов БГС.
Показатели технологического режима приведены для стандартной технологической линии мощностью 120 тыс. т Р2О5 в год.
Таблица 1.
Показатели технологического режима производства аммофоса, содержащего ИВИНа и ТПН
Нейтрализация ЭФК:
Концентрация ЭФК, мас.% Р2О5 20,0 : 21,0
Мольное соотношение NHз: НзPO4 1,00:1,1
рН аммофосной пульпы 4,9:4,5
Температура пульпы, °С 90:95
Время аммонизации в аппарате САИ, мин 1:2
Растворение ИВИНа или ТПНа в аммофосной пульпе:
Соотношение потока пульпы, отводимого на стадию растворения к основному потоку 1:250 : 300
Продолжительность растворения, мин 3:4
Температура, °С 85:90
Концентрация ФАВ (ИВИН или ТПН) а пульпе, мас.% 4,5:5,0
Смешение аммофосной пульпы с ФАВ-содержащей пульпой:
Соотношение потоков ФАВ-содержашей пульпы и аммофосной пульпы 1:250 : 300
Продолжительность смешения, мин 1:1,5
Концентрация добавки в пульпе, мас.% 0,818 * 8,08
Плотность пульпы, кг/м3 1280:1300
Влажность пульпы, % 50:55
Выпаривание пульпы:
Влажность пульпы, % мас. до выпаривания 50:55
после выпаривания 20 : 40
Плотность пульпы после выпаривания, кг/м3 1400 : 1500
Температура пульпы после выпаривания, °С 90 : 95
Сушка и грануляция в БГС
Температура топочных газов,°С на входе в БГС 550 : 650
отходящих газов 100 :110
Температура продукта, °С в слое 80 : 90
на выходе из БГС 75:80
Выход товарной фракции с размером
гранул 1-4 мм, % 90
Состав аммофоса, содержащего физиологически активные вещества
Массовая доля усвояемых фосфатов, % 45 : 47
Массовая доля общего азота, % 10±1
Массовая доля ФАВ (ИВИН или ТПН), % 0,03 : 0,05
Массовая доля влаги %, не более 1,5
Гранулометрический состав:
массовая доля гранул с размером, мм1-4 90:95
менее 1 мм 5
Прочность гранул, мПа, не менее 3
Рассыпчатость, % 100
Выводы
Разработана технология производство аммофоса, содержащего ИВИН и ТПН, на основе фосфатного сырья Каратау. Аммофос-содержащий ФАВ, не слеживается, его гигроскопическая точка близка к значению гигроскопической точки чистого аммофо-
са. Технология - удобрения реализуется на базе действующего оборудования производства аммофоса с установкой дополнительного реактора для растворения физиологически активных добавок и смешения потоков аммофосной пульпы, узлов хранения и дозирования ФАВ в реактор-смеситель.
Список литературы:
1. Hoshimov Farhod F. Solid-phase method for producing polymer complex of routine. // International journal of engineering sciences & research technology. 2015, 4(4): April, Indiya.
2. Хошимов Ф.Ф., Каримов Р.К. Твердофазная технология получения полимерного комплекса рутина. // Узбекский химический журнал. Ташкент. 2015, № 2.
3. Хошимов Ф.Ф., Собиров С.М., Хабибуллаев Ж.. Рутипол субстанциясининг каттик фазали технологияси. // Фаргона политехника институти илмий-техника журнали. 2019. том 23. № 1.
№ 11 (77)
UNIVERSUM:
ХИМИЯ И БИОЛОГИЯ
• 7universum.com
ноябрь, 2020 г.
4. Абидов И., Хошимов Ф., Охундадаев А.. Технология азотно-фосфорных удобрений содержащих физиологически активных веществ. Монография, Наманган. НамИТИ 2019.
5. Кухарь В.П. и др. Новый регулятор роста растении - ИВИН. // Физиологически активные вещества, -Киев: Наукова думка, - 1986. -Вып. 18. -С 3-14.
6. Кулаева О.Н., Цитокинины, их структура и функция. -М.: Наука, 1973. - C. 59-66.
7. Кадыров Ч.Ш. Целенаправленный синтез растительных регуляторов, гербицидов и фунгицидов. // Регуляторы роста растении и гербициды. -Ташкент: Фан, 1978. -C. 5-30.
8. Акбарова М. и др. Химия и пестицидная активность некоторых замещенных бензимидазолии-2-онов. // Ферганский политехнический институт, -Фергана: 1985. - 31 с.
9. Nurmanov S.E. Synthesis of vinyl phenyl ether and its use for ammetric titra-tion of silver (I). // Russian journal of applied chemistry. - 2002. - Т-75. №3.- Р. 480-482.
10. Sirlibaev Т. Synthesis of alkylpyridine through acetylene and methylethylketone condensation with ammonium // Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii khimiya i khimicheskaya tekhnologiya. 1991. T-34. №11. Р.102-104
11. Тухтаев С. Физико-химические основы получения комплексных удобрений, содержащих микроэлементы, физиологически активные вещества и дефолиантов: Автореф. дис. ... докт. хим. наук. -Ташкент, 1983. -46 с.
12. Трунин А.С, Петрова Д.Г. Визуально-политермический метод. -Куйбышев: Куйбышевский политехнический институт, 1977. -94 с.-Рук. Деп. В ВИНИТИ 6 февраля, 1978. № 584-78.
13. Parmanov A.B., Nurmonov S.E., Abdugafurov I.A., Ziyadullaev O.E., Mirkhamitova D.X. Synthesis of vinyl ester of lactic acid // Евразийский союз ученых. Россия. № 7 (64) / 2019 P. 51-56.
14. Ельцов А.В., Кузнецов B.C., Колесова М.Б. //Журн. орг. химии. -1965. - T.I.-№ 6. -С. 1117.
15. Руководство по анализу и производстве фосфора, фосфорной кислоты и удобрений / Под ред. И.Б. Мойжеса. -Л. Химия, 1973, - 216 с.
