化肥增效剂---聚天门冬氨酸
天津大学化工学院绿色合成与转化教育部重点实验室
一、概述
聚天门冬氨酸是一种由氨基酸转化合成的化学品, 进入环境中可以完全生物降解. 属于绿色化学品. 90年以来, 科学家发现聚天门冬氨酸具有多种用途.
在农业方面, 聚天门冬氨酸可以强化农作物对营养的吸收, 促进农作物的生长、早熟,增加产量, 同时节约化肥达30%.
据文献报导, 聚天门冬氨酸是大分子, 本身不能被作物吸收, 作用机理是依靠其强有力的络合和吸附能力, 使营养成分富集在作物的根部, 阻止了养分的流失, 同时又能促进吸收. 既能促进氮、磷、钾的吸收, 又能促进其他中、微量元素如钙、镁、硫、锌、锰、硼、钴、钼、铜、镍的吸收, 同时聚天门冬氨酸也具有保持和促进水分吸收的作用, 因此能促进农作物的生长、早熟,增加产量, 同时节约化肥. 用聚天门冬氨酸处理种子, 可以使在农田中的出苗数提高10%以上, 同时缩短发芽时间. 该产品可以使玉米产量提高15%, 冬小麦和棉花产量提高15~27%.
聚天门冬氨酸是由氨基酸转化生成的, 不是激素, 无毒、能完全进行生物降解, 不污染环境, 由于其本身不被吸收, 在粮食等任何产物上没有任何残留.
聚天门冬氨酸是一类完全新的化学品, 美国唐纳尔公司1996年已建成了18,000吨/年的生产装置, 其产品在工业和农业上获得了广泛应用, 1996年获得美国总统绿色化学挑战奖. 在农业方面主要用于玉米、冬小麦、棉花、高粱、马铃薯、甘蔗、甜菜、蔬菜、根系产品作物、葡萄、柠檬等. 该公司称, 每1美元的投入可获得3美元的效益. 美国环境保护署确证, 聚天门冬氨酸不属于农药类或激素, 能完全生物降解, 属环境友好产品.
德国拜尔公司1997年建成了1000吨/年的中试装置, 其产品也已在化工中获得成功应用,正在建设30,000吨/年的工厂. 美国罗姆-哈斯公司也已建成了450吨/年的装置。此外, 德国、英国、日本、俄罗斯、法国、波兰等国的多家公司也正在积极开发这种产品。聚天门冬氨酸是德国政府规定的唯一可以直接往江、海、湖中直接排放的水处理剂。有关聚天门冬氨酸合成与应用的专利近几年来急剧增加。在应用方面, 涉及上述各个领域。
二、天津大学技术的特点
天津大学化工学院绿色合成与转化教育部重点实验室1996开始开发聚天门冬氨酸技术,已经在石家庄德赛化工有限公司(见www.desaichem.com)和山东齐隆化工股份有限公司(http://www.sdfuju.com/)进行了工业化生产。在尿素成型过程中加入。目前以商品名多肽尿素销售。
天津大学技术的特点:
1. 开发了能进行连续生产的聚合反应器,无论规模大小都能连续运行,动力消耗小,产品性质指标稳定(这是本项目的核心部分);
2. 自动化程度高。过程中的固体物料也实现了连续输送,劳动强度低;
3. 反应条件温和、工艺过程容易控制;
4. 生产原料完全可以立足国内;
5. 生产成本比较低(原料成本低、公用工程费用低、工人工资低);
6. 有两家成功运行的经验,工艺过程进一步优化、合理。
三、生产工艺
聚天门冬氨酸的生产工艺有2种。一是单体聚合工艺,即通过天门冬氨酸单体聚合;二是由马来酸酐+氨直接聚合。第一种工艺合成的产品分子量高,组成稳定,既可以用于化工,也可以用于农业;第二种工艺合成的产品分子量低,只能用于农业,且功效也不理想。
单体聚合工艺主要包括聚合、水解两步。工艺流程图(略)。
四、主要设备
五、成本核算
六、公用工程
天津大学化工学院绿色合成与转化教育部重点实验室,天南大联合大厦B座7-3
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