Číslo publikace RU2650545C1 RU2650545C1 RU2017115598A RU2017115598A RU2650545C1 RU 2650545 C1 RU2650545 C1 RU 2650545C1 2017115598C2017115598 RU 2017115598A RU 2017115598 A RU2017115598 A RU 2017115598A RU 2650545 C1 RU2650545 C1 RU 2650545C1 Klíčové slovo 2017C05 Autorita 03C2017115598 Autorita 2017C05 Autorita 03C2017 Autorita 05C03 Autorita RU2018 Datum výroby plazma Ruské umění Předchozí umění -04-16 Číslo přihlášky RU2017A Jiné jazyky Angličtina ( en ) Vynálezce Irina Feoktistovna Golovatskaja Marina Vasilievna Efimova Ekaterina Vladimirovna Bojko Alena Nikolaevna Vidershpan Alexey Pavlovich Smirtov Igor Vladimirovich Reznikov Alexey Isherlitch Irgorievich Originál Alexey Isherlitch Irgorievi Fe Marina Vasilievna Efimova Alexey Pavlovič Smirnov Igor Vladimirovič Reznikov Alexey Grigorievich Zherlitsyn Vladimir Petrovič Shiyan Datum priority (Datum priority je předpoklad a není právním závěrem. Google neprovedl právní analýzu a neposkytuje žádné prohlášení ohledně přesnosti uvedeného data.) 05- 03. Irina Feoktistovna Golovatskaya 2017-05-03 Priorita k RU2017115598A priorita Kritický patent/RU2650545C1/ru 2018-04-16 Přihláška udělena Kritický patent 2018-04-16 Zveřejnění RU2650545ru/RUC1ru
snímky
Klasifikace
-
- A – LIDSKÉ POTŘEBY
- A01—ZEMĚDĚLSTVÍ; LESNICTVÍ; CHOV ZVÍŘAT; LOV; LAPOVÁNÍ; RYBOLOV
- A01N – OCHRANA TĚL LIDÍ NEBO ZVÍŘAT NEBO ROSTLIN NEBO JEJICH ČÁSTÍ; BIOCIDY, např. JAKO DEZINFEKČNÍ PROSTŘEDKY, JAKO PESTICIDY NEBO JAKO HERBICIDY; REPELANTY NEBO ATRAKTANTY ŠKŮDŮ; REGULÁTORY RŮSTU ROSTLIN
- A01N25/00 – Biocidy, repelenty nebo atraktanty škůdců nebo regulátory růstu rostlin, charakterizované svými formami nebo neaktivními složkami nebo způsoby jejich aplikace, např. ošetření semen nebo sekvenční aplikace; Látky pro snížení škodlivého účinku účinných látek na jiné organismy než škůdce
- A01N25/02 – Biocidy, repelenty nebo atraktanty škůdců nebo regulátory růstu rostlin, charakterizované svými formami nebo neaktivními složkami nebo způsoby jejich aplikace, např. ošetření semen nebo sekvenční aplikace; Látky pro snížení škodlivého účinku aktivních složek na organismy jiné než škůdce obsahující kapaliny jako nosiče, ředidla nebo rozpouštědla
- A – LIDSKÉ POTŘEBY
- A01—ZEMĚDĚLSTVÍ; LESNICTVÍ; CHOV ZVÍŘAT; LOV; LAPOVÁNÍ; RYBOLOV
- A01N – OCHRANA TĚL LIDÍ NEBO ZVÍŘAT NEBO ROSTLIN NEBO JEJICH ČÁSTÍ; BIOCIDY, např. JAKO DEZINFEKČNÍ PROSTŘEDKY, JAKO PESTICIDY NEBO JAKO HERBICIDY; REPELANTY NEBO ATRAKTANTY ŠKŮDŮ; REGULÁTORY RŮSTU ROSTLIN
- A01N59/00 – Biocidy, repelenty nebo atraktanty nebo regulátory růstu rostlin obsahující prvky nebo anorganické sloučeniny
- B – PROVÁDĚNÍ OPERACÍ; PŘEPRAVA
- B01 – FYZIKÁLNÍ NEBO CHEMICKÉ PROCESY NEBO PŘÍSTROJE OBECNĚ
- B01J – CHEMICKÉ NEBO FYZIKÁLNÍ PROCESY, např. KATALYZA NEBO KOLOIDNÍ CHEMIE; JEJICH PŘÍSLUŠNÉ ZAŘÍZENÍ
- B01J19/00 – Chemické, fyzikální nebo fyzikálně-chemické procesy obecně; Jejich příslušný aparát
- B01J19/08 – Procesy využívající přímou aplikaci elektrické nebo vlnové energie nebo záření částic; Zařízení k tomu
- C – CHEMIE; HUTNICTVÍ
- C05 – HNOJIVA; JEJICH VÝROBA
- C05C – DUSÍKATÁ HNOJIVA
- C05C11/00 – Ostatní dusíkatá hnojiva
Abstraktní
Vynálezy se týkají zemědělství. Způsob výroby dusíkatých hnojiv se vyznačuje tím, že působí na směs vody a vzduchu čerpanou tryskou rychlostí 1 l/min do zóny mikrovlnného výboje, nízkoteplotní plazmový hořák s příkonem výkon 1,2 kW, pracovní frekvence 2,45 GHz, rychlost čerpání vzduchu přes plazmatron je 50 l/min. Aplikace vodného roztoku kyseliny dusité a dusičné s koncentrací dusitanových iontů
Popis
Vynález se týká plazmochemických způsobů výroby vodných roztoků dusíkatých hnojiv pro jejich následné použití pro výživu zemědělských rostlin v hydroponii a v otevřených a uzavřených půdních podmínkách.
V rostlinné výrobě zůstává aktuální otázka získávání minerálních a především dusíkatých hnojiv. Pěstování plodin bez jejich použití je nemožné. Dusíkatá hnojiva zahrnují dusičnany sodné, vápenaté a amonné, síran amonný, chlorid amonný, uhličitan amonný atd. [1] Výroba takových hnojiv je však spojena s objemným a ne vždy bezpečným zařízením, vyžaduje značné energetické náklady a značné náklady na jejich přepravu a skladování. Environmentální aspekty těchto způsobů výroby dusíkatých hnojiv rovněž neodpovídají dnešním požadavkům z důvodu značného znečištění životního prostředí vedlejšími emisemi a jsou vázány na využívání omezených přírodních zdrojů. Prakticky všechna pevná dusíkatá hnojiva představují vápenaté, sodné, draselné soli kyseliny dusičné [Ca(NO3)2, NaNO3, KNO3] přírodního i umělého původu a představují dusičnanovou formu dusíku. Dusitanová forma dusíku
za svou přítomnost v přírodě vděčí činnosti bakterií a elektrickým atmosférickým jevům (bleskům), tzn. vzniká jako výsledek exogenních procesů. K antropogenním únikům velkého množství dusitanů dusíku do atmosféry dochází také při provozu elektrických výbojových zařízení v důsledku vysokoteplotních spalovacích procesů a jaderných výbuchů. Dusitanový iont
iont s krátkou životností a za atmosférických podmínek je velmi rychle oxidován vzdušným kyslíkem do stabilnějšího stavu – nitrátový iont
. Podle metabolického sledu absorpce dusíku rostlinami: dusičnany -> dusitany -> amoniak -> nukleotid je však pro výživu rostlin výhodnější dusitanová forma dusíku, protože předchází tvorbě amoniaku, a proto rostlina spotřebuje podstatně méně energie na syntézu amoniaku z něj. Je třeba si také uvědomit, že dusičnanové soli jsou zdrojem kationtů kovů, které ovlivňují vodní metabolismus rostlin a jejich nadbytek mění chuť zemědělských produktů. V případě chloridu amonného dochází v důsledku tvorby značného množství iontů chloru v rostlinných pletivech k trvalé kontaminaci jeho plodů sloučeninami obsahujícími chlor.
Dusíkatá hnojiva jsou známá ve formě dusičnanů přírodního původu – např. dusičnan vápenatý, sodný, draselný [2]. Jsou omezeny na suché klima a tvoří velká (Chile) a malá ložiska dusičnanových nerostných surovin. Jejich vývoj se provádí těžební metodou. Vytěžené suroviny jsou odváženy do těžebních a zpracovatelských závodů, kde jsou uvedeny do tržního stavu.
Mezi nevýhody výroby hnojiv tímto způsobem patří potřeba objemného a na kov náročného zařízení. Značné režijní náklady na dopravu. Přítomnost nežádoucích nečistot v hotovém hnojivu, protože radioaktivní prvky a těžké kovy jsou vždy součástí takových minerálních surovin. Poškození životního prostředí a omezenost zdrojové základny ložisek.
Známý je průmyslový způsob výroby umělých pevných a kapalných dusíkatých hnojiv, což jsou technologie výroby dusičnanu amonného a močoviny [3]. Tyto technologie jsou široce používány v mnoha zemích a uspokojují světovou poptávku po dusíkatých hnojivech ze 70 %.
Mezi hlavní nevýhody výroby hnojiv těmito metodami patří skutečnost, že jsou založeny na seriózních chemických procesech a jsou tedy technologicky nebezpečné, těžkopádné a vyžadují velký počet kvalifikovaného obsluhujícího personálu. Výroba hnojiv tímto způsobem je doprovázena škodlivými emisemi do životního prostředí a je pro lidi v případě mimořádných situací velmi nebezpečná.
Tabulka 1 uvádí koeficienty spotřeby pro výrobu výše uvedených dusíkatých hnojiv.
Tabulka 1 ukazuje, že potřeba zařízení, surovin a energetických zdrojů při výrobě těchto hnojiv je značná a používání čpavku a koncentrované kyseliny dusičné je spojeno s vážnými environmentálními riziky.
Známý je způsob výroby komplexních vodorozpustných hnojiv [4], ve kterém se používá roztok nitroamofosfátu, získaný neutralizací extraktu kyseliny dusičné získaného rozkladem apatitu kyselinou dusičnou za separace dusičnanu vápenatého, který se po zředění vodou smíchá s konverzním dusičnanem amonným.
Mezi nevýhody této metody patří skutečnost, že k získání hnojiva tímto způsobem jsou zapotřebí přírodní suroviny, chemická činidla a složité technologické vybavení, tzn. Proces získávání hnojiv tímto způsobem patří do kategorie složitých chemických technologií se všemi z toho vyplývajícími surovinovými, energetickými a ekologickými nevýhodami.
Nejblíže navrhovanému způsobu je způsob výroby dusíkatých hnojiv, zvolený pro prototyp navržený v patentu RU 2228322 [5]. Způsob zahrnuje smíchání v určitém poměru počátečních toků vody a roztoku dusičnanu amonného s tokem jiné látky obsahující dusík, například roztokem močoviny. V něm se při přípravě hnojiva uvolňuje do plynné fáze amoniak, který se zachycuje promytím plynné fáze původním proudem vody a nebo proudem roztoku dusičnanu amonného. Po uvedení plynu do kontaktu s proudem vody nebo roztokem dusičnanu amonného se nezreagovaný amoniak vrací do mísení.
Nevýhodou metody je její návaznost na použití syntetických chemických sloučenin – dusičnanu amonného a močoviny, tvorba amoniaku v důsledku procesu a nejistota s reakcí jeho rozpuštění ve vodě a/nebo roztoku dusičnanu amonného. V podstatě se jedná o variantu již známého způsobu výroby ve vodě rozpustných dusíkatých hnojiv. Kromě toho vyžaduje seriózní vybavení, je škodlivý pro životní prostředí a jeho provoz není bezpečný.
Novou technickou výzvou je rozšířit arzenál hnojiv šetrných k životnímu prostředí a vyvinout ekonomický a dostupný způsob jejich výroby.
Novým technickým výsledkem je zjednodušení metody využitím dostupných přírodních zdrojů surovin, snížení energetické náročnosti výroby a zvýšení ekologické bezpečnosti výroby a finálního produktu.
Pro dosažení nového technického výsledku ve způsobu výroby dusíkatého hnojiva je směs vody a vzduchu čerpána tryskou do zóny mikrovlnného výboje nízkoteplotního plazmového hořáku rychlostí 1 l/min o příkonu 1,2 kW, pracovní frekvence 2,45 GHz, s rychlostí čerpání vzduchu přes plazmatron 50 l/min.
Jako dusíkaté hnojivo se používá vodný roztok kyseliny dusičné a dusičné s koncentrací dusitanových iontů
ve vodném roztoku 20-30 mg/litr pro zajištění růstu a vývoje zemědělských rostlin.
Technická realizace procesu se provádí následovně: mikrovlnná výbojová komora (plazmový hořák) je kombinována s chemickým reaktorem, kde plazmotvorným plynem je vzduch a v něm rozstřikovaná voda, které se danou rychlostí pohybují mikrovlnná výbojová komora (plazmový hořák), kde dochází k reakcím za vzniku dusitanových iontů
následuje jejich hydratace molekulami vody a tvorba vodných roztoků kyseliny dusité a dusičné:
S ledkem se lidstvo seznámilo již dávno. Již v 18. století bylo zjištěno, že příčina slavných nilských záplav leží. v ledku.
Většina amoniaku se zpracovává na dusičnan amonný, nejcennější dusíkaté hnojivo. Nejprve z něj musíte vyrobit kyselinu dusičnou. Dvě třetiny kyseliny dusičné se používají při výrobě minerálních hnojiv a dusičnanů. Kromě toho je to vzácný meziprodukt pro výrobu barev a léků, plastů a laků, kyseliny sírové a výbušnin. Používá se také jako okysličovadlo v raketové technice.
Když byla kyselina dusičná získána zahříváním ledku smíchaného se síranem železnatým. S jeho pomocí se rozlišovalo čisté zlato od zlata padělaného. Udělali to takhle. Kyselina dusičná se kapala na zlato, a pokud v něm byla příměs mědi, rozpustila se v kyselině a objevily se zelené skvrny. Kyselina dusičná nemá žádný vliv na čisté zlato.
V 18. století se chemici naučili vyrábět kyselinu dusičnou destilací dusičnanu s kyselinou sírovou. Tuto metodu velmi podrobně popsal Jules Verne ve svém románu Tajemný ostrov.
A teprve na počátku 20. století byla vyvinuta metoda výroby kyseliny dusičné z amoniaku, metoda, která je v současnosti základem její technologie po celém světě. Zakladatelem domácí výroby kyseliny dusičné z čpavku byl ruský vědec a inženýr Ivan Ivanovič Andreev.
Během první světové války ruské jednotky zaznamenaly akutní nedostatek munice. K výrobě výbušnin byla potřeba kyselina dusičná. Před válkou se získával z Li ledku. Ale během války německé lodě a ponorky zablokovaly všechny námořní cesty a dodávky ledku z Jižní Ameriky do Ruska přestaly. V této době vyvinul I. Andreev v Petrohradě nový způsob výroby kyseliny dusičné oxidací amoniaku. Navrhl originální návrh kontaktního aparátu. Reakce probíhala za přítomnosti katalyzátoru – platinové síťky.
Aby I. Andrejev experimentálně otestoval svou metodu, přijel na podzim 1915 do Donbasu, kde se tehdy teprve začínal zachytávat čpavek z koksáren a ve většině případů byl jednoduše vyhozen. V koksovně Makeevka belgické společnosti byl postaven poloprovoz v blízkosti rekuperačních koksárenských pecí. Produkoval kvalitní kyselinu dusičnou.
Údaje o provozu tohoto zařízení tvořily základ pro projekt první domácí dusíkárny. Rozhodli se postavit tento závod v Yuzovce s ohledem na blízkost hlavního zdroje surovin. Stavba byla zahájena na jaře roku 1916 na pozemku pronajatém od dolu Novosmolyaninovskij, který se nachází čtyři kilometry od Yuzovky. Poradcem byl jmenován I. I. Andrejev a na stavbu dohlíželi inženýři N. M. Kulepetov, I. V. Ger-vasiev a A. K. Kolosov. Současně s tímto projektem uvažovali i o projektu podobného závodu, který navrhli angličtí a norští podnikatelé. Ruská možnost byla považována za nejoptimálnější.
Během realizace projektu se objevilo mnoho obtíží. Začalo to tím, že soukromé firmy odmítly vyrábět velké množství kyselinovzdorných cihel, které byly potřeba pro stavbu věží absorbujících oxidy dusíku. Talentovaný badatel zde však našel cestu ven: navrhl postavit věže z kyselinovzdorné žuly. A následně prošli testem. Současně probíhalo hledání kyselinovzdorných cementů, které vážou žulu. K výrobě katalyzátoru – platinové síťky – bylo třeba udělat velmi jemnou, téměř šperkařskou práci. Na jeho výrobě v moskevské kovotkalcovně se podílel i sám I. I. Andreev.
Začátkem roku 1917 byla stavba závodu dokončena. 22. února N. M. Kulepetov hlásil do Petrohradu: „Juzovskij dusíková elektrárna byla uvedena do provozu. V další zprávě napsal: “Bylo dosaženo mimořádně skvělých výsledků, kontaktní zařízení jsou úžasná.” Společnost začala vyrábět kyselinu dusičnou a dusičnan amonný. Zkušenosti tohoto závodu pak byly využity k vytvoření podobných podniků u nás během prvních pětiletek.
Jak probíhá proces získávání kyseliny dusičné? Plyny – čpavek a kyslík – vstupují do kontaktního aparátu ze směšovače. Uvnitř je velká prolamovaná síťovina utkaná z nejjemnějších kovových nití ze slitiny platiny. Platina je jedním z nejaktivnějších katalyzátorů pro různé chemické procesy, včetně oxidace amoniaku. Bez platinového katalyzátoru by molekuly amoniaku chemicky nereagovaly s molekulami kyslíku. Nepomohla by ani vysoká teplota kolem 1000 stupňů, která se v kontaktním aparátu udržuje. A s tenkými platinovými zpožděními reakce probíhá téměř okamžitě ve zlomku sekundy, oxid dusíku se rodí z amoniaku a kyslíku. Tento produkt je poté ve speciálních věžích obohacen kyslíkem a přeměněn na oxid dusičitý. Teď už zbývá jen rozpustit ve vodě. Oxid dusičitý je proto z věže směrován do ocelových lahví, ve kterých k ní proudí voda. Proces absorpce plynů vodou se obvykle provádí za zvýšeného tlaku.
Dusičnan amonný se získává z kyseliny dusičné a amoniaku. Toto nejcennější hnojivo zaujímá první místo ve výrobě dusíkatých hnojiv v Donbasu. Vyrábí ho výrobní sdružení „Azot“ v Severodoněcku a „Stirol“ v Gorlovce.
V dusičnanu amonném je dusík ve formě amonia a dusičnanu. Amonný dusík je absorbován rostlinami pomalu a působí dlouhodobě. Dusík ve formě dusičnanů se rychle vstřebává. To je účinnost dusičnanu amonného. Je pravda, že má také nevýhody: spékání a hygroskopičnost. Proto ho nyní chemici vyrábějí v granulích.
Sdílejte na sociálních sítích:
Nejnovější publikace
Jak pěstovat maliny
S množstvím šťavnatých malin v létě a na podzim jsou sezónní pochoutkou, kterou si nesmíte nechat ujít. Proč ale utrácet majlant za košíky v supermarketu, když si doma nebo na zahradě můžete snadno vypěstovat lahodné maliny?
Jak pěstovat ovocné stromy
Pěstování ovocných stromů je zábavné a obohacující. A na výběr je obrovský výběr, včetně hybridních zakrslých ovocných stromů, kterým se daří v nádobách, až po tradiční ovocné stromy v plné velikosti, které uživí celou rodinu na roky.
Jak pěstovat narcisy
První známkou jara je pro mnohé často výskyt narcisů. Obvykle přilétají kolem konce února a často jsou považovány za předzvěsti jara. Cibule jsou poměrně odolné, což jim pomáhá přežít chladné zimní měsíce.