Получение комплекснодействующего дефолианта на основе хлоратов и физиологически активных соединений

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. В мире ежегодно получают более 20 млн. тонн хлопкового волокна из растений, занимающих 30 млн. гектаров посевов. Основным фактором при выращивании высокого и качественного урожая сельскохозяйственных культур является применение химических препаратов: минеральных удобрений, стимуляторов, пестицидов, а также дефолиантов и десикантов. Для успешной и качественной уборки урожая хлопка-сырца в сжатые сроки проводится такое мероприятие как дефолиация. В результате проведения дефолиации наблюдается эффективное опадение листьев, ускоряется созревание и раскрытие молодых коробочек. В этой связи особое внимание уделяется производству «мягко» действующих малотоксичных, экономически дешёвых, комплексных дефолиантов, обладающих физиологической активностью. На сегодняшний день в мире синтез комплекснодействующих дефолиантов со стимулирующей и физиологичкой активностью на основе малотоксичных веществ и их эффективное использование является актуальной задачей. Синтез и разработка технологи получения новых дефолиантов, ускоряющих физиологические процессы хлопчатника, обеспечивающих обильное опадение листьев, ускорение созревания и раскрытия коробочек на основе хлоратов, карбамида, моноэтаноламинных соединений 2-хлорэтилфосфоновой и уксусной кислот, этанола, этилацетата, определение состава, реологических свойств и их особенностей современными физико-химическими методами, разработка технологии получения дефолианта, эколого-токсикологическое и агрохимическое исследование дефолиирующей активности является актуальной проблемой. За годы независимости в химической промышленности республики благодаря осуществлению мер по модернизации производства, локализации сырьевой базы промышленных предприятий и получения на их основе импортозамещающих новых видов дефолиантов достигнуты теоретические и практические результаты. Особо следует отметить необходимость расширения ассортимента применяемых для дефолиации хлопчатника дефолиантов (УзДЕФ, Полидеф, Супер ХМД и.т.д.) на основе местного сырья. Однако, несмортя на наличие в республике достаточной сырьевой базы, производство малотоксичных дефолиантов не соответствует требованиям сегодняшнего дня. В третьем направлении стратегии развития Республики Узбекистан, отмечены важные задачи, направленные на опережающее «развитие высокотехнологичных обрабатывающих отраслей, прежде всего по производству готовой продукции с высокой добавленной стоимостью на базе глубокой переработки местных сырьевых ресурсов». В этой связи производство на основе местного сырья малотоксичных, высокоэффективных дефолиантов, ускоряющих созревание и раскрытие коробочек хлопчатника, используемых в хлопководстве, имеет большое значение. Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в указе Президента Республики Узбекистан УП-4707 от 4 марта 2015 года «О программе мер по обеспечению структурных преобразований, модернизации и диверсификации производства на 2015-2019 годы», УП-4947 от 7 февреля 2017 года «Стратегия действий по пяти приоритетным направлениям развития Республики Узбекистан в 2017-2021 годадах» и Постановлением Президента Республики Узбекистан от 23 августа 2017 года ПП-3236 «О программе развития химической промышленности на 2017-2021», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере. Целью исследования является получение хлорат кальций-магиневого препарата из доломита м.р. «Навбахор» и на его основе разработка технологии получения нового дефолианта комплексного действия путём введения в его состав карбамида и этиленпродуцентов. Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем: выявлена возможность получения нового хлорат кальций-магниевого препарата на основе продукта солянокислотного разложения местного доломита «Навбахор», взамен импортного бишофита и разработана принципиальная технологическая схема; доказано химическим и физико-химическим методами анализа образование трёх новых соединений, получены данные о гетерогенных фазовых равновесиях в сложных водных системах с участием хлоратов и хлоридов кальция, магния, карбамида, этанола, 2-хлорэтилфосфоната и ацетата моноэтаноламина, построены их политермические диаграммы растворимости; разработана на основе оптимального соотношения компонентов технологическая схема получения нового комплекснодействующего дефолианта из хлорат кальций-магниевого препарата, карбамида, этанола, этилацетата, ацетата моноэтаноламина; установлен состав полученного дефолианта «Фандеф-аъло» химическим и физико-химическим методами, согласно которому он содержит: 34,0-36,0%Ca(CI03)2+Mg(CI03)2, 8,O~IO,O%C()(NH2)2, 4,0-8,0% С2Н5ОН ва 0,2-0,4% С4Н8О2(ёки CH3COOH NH2C2H4OH) Заключение Основные научные и практические результаты, полученные при выполнении диссертационной работы следующие: 1. Опредлен химический состав доломита месторождения «Навбахор». Изучен процесс разложения доломита соляной кислотой в зависмости от её концентрации, температуры и продложительности процесса. Установлено, что с повышением концентрации кислоты увеличивается кратность пены. Повышение температуры процесса приводит к снижению стабильности пены. При этом кратность пены составляет 13,34-48,05. Для устранения обильного пенообразования изучен процесс разложения доломита в две стадии, в зависимости от времени и скорости подачи кислоты с концентрацией 31,0%, при температуре 30-М0°С т.е. на первой стадии с 35^40%-ой нормой кислоты, а на второй с остальной 60455%-ой нормой кислоты. Установлено, что при двухступенчатом солянокислотном разложении доломита значительно устраняется пенообразование. Оптимальными технологическими параметрами двухступенчатого процесса являются: концентрация НС1-31,0%, скорость подачи кислоты 7ч-10 г/мин, температура 30ч-40°С. Разработана принципиальная технологическая схема получения раствора хлоридов кальция и магния, которая апробирована на опытных установках АО «Ферганаазот» и СП-АО «Электрохимзавод». 2. Изучением процесса конверсии раствора хлоридов кальция и магния с хлоратом натрия в зависимости от температуры (50-90°С) и продолжительности процесса (30-120 мин.), установлены оптимальные параметры процесса: соотношение раствора хлоридов кальция и магния к хлорату натрия 1:2, температура 90°С, время 120 минут. Разработка технологическая схема получения хлорат кальций-магниевого препарата, которая апробирована на укрупненной лабораторной установке ИОНХ АН РУз с выпуском опытной партии препарата. 3. Для разработки научных основ технологии хлоратсодержащего дефолианта комплексного действия получены данные о гетерогенных фазовых равновесиях в тройных и сложных водных системах с участием хлоратов и хлоридов кальция, магния, карбамида, этанола, 2-хлор-этилфосфоната и ацетата моноэтаноламина. Построены их политермические диаграммы растворимости, установлены концентрационные и температурные пределы существования равновесных твердых фаз и 3 новых соединений, которые идентифицированы химическим и физико-химическим методами анализа. 4. Для физико-химического обоснования и рекомендации процесса получения нового дефолианта на основе хлорат кальций-магниевого препарата, карбамида и этиленпродуцентов были изучены «состав-свойства» пяти систем, включающих выше указанные компоненты. На основе полученных данных и результатов агрохимических испытаний различных составов были выбраны оптимальные соотношения компонентов. Результаты изучения растворимости систем и зависимости физико-химических свойств растворов от состава компонентов был предложен дефолиант, условно названный «Фандеф-аъло» следующего состава: 34,0-^36,0%£хлоратов кальция и магния; 8,0-10,0% карбамида; 4,0-8,0%этанола, 0,2-4),4%этил-ацетата или ацетата моноэтаноламина. Рекомендована принципиальная технологическая схема получения нового дефолианта и апробирована на опытной установке АО «Ферганаазот». 5. Исследования по токсиколого-гигиенической оценке дефолианта «Фандеф-аъло», проведенные совместно с сотрудниками Научно-исследовательского института санитарии, гигиены и профзаболеваний, показали, что дефолиант относится к IV-классу опасности. Разработаны «Методические рекомендации по охране окружающей среды и здоровья населения при применении в сельском хозяйстве дефолианта Фандеф-аъло №012-3/0292». Дефолиант «Фандеф-аъло» рекомендован Госхимкомиссией к широкому применению в сельском хозяйстве. 6. Агрохимические испытания дефолианта «Фандеф-аъло» показали, что введение в состав хлорат кальций-магниевого препарата карбамида, этанола, этилацетата (или ацетата моноэтаноламина) снижает «жёскость» действия, ускоряет созревание и раскрытие коробочек хлопчатника. Согласно результатам испытаний, препарат «Фандеф-аъло» способствует более 90%-ному опадению листьев, при этом степень раскрытия коробочек в среднем составляет 90,87-92,30%. 7. Расчет экономической эффективности показывает, что при организации производства дефолианта «Фандеф-аъло» на основе доломита «Навбахор» себестоимость 1 т препарата составляет 3000074 сум, себестоимость 1 т жидкого хлорат магниевого дефолианта получаемого, на основе импортного бишофита, составляет 6096599 сум, то есть экономия составит 3096525 сум/т.