一种采用亚临界工艺生产固体小分子有机肥的方法与流程

本发明涉及有机肥制备，尤其涉及一种采用亚临界工艺生产固体小分子有机肥的方法。

背景技术：

1、长期过量施用化肥，必然产生六大问题：第一，土壤肥力下降，土壤结构和理化性质遭到破坏，造成耕层变浅、土壤板结、酸化、盐渍化；第二，土壤微生态失衡，病虫害增加；第三，肥料利用率低，种植成本高；第四，化肥挥发和淋失，造成面源环境污染，化肥施入土壤中由于硝化反硝化作用，产生硝酸盐和亚硝酸盐，污染土壤和水源，影响人、畜健康；第五，降低植物抗逆性，影响产品品质，造成产品中有害物质残留量过高；第六，农业的可持续发展带来挑战。

2、目前常规的有机肥发酵技术还是采用传统的堆肥方式，腐熟周期为60-90天，不仅生产工艺周期长、腐熟不完全、气味大、分子量大，肥效缓慢、用量大、安全性差，人工成本大，使用积极性低，并且生产过程中还有三废产生，对环境造成二次污染。

3、而利用亚临界工艺可以使得原料中的纤维素类、木质素、淀粉类、蛋白质、油脂类进行分解，使大分子物质降解为作物易利用的脂肪酸、小肽、氨基酸、多糖，并合成腐殖酸、黄腐酸类小分子营养物质；因此亚临界工艺生产的有机肥分子量小、速效易吸收、安全性高。

技术实现思路

1、本发明克服了现有技术的不足，提供一种采用亚临界工艺生产固体小分子有机肥的方法。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种采用亚临界工艺生产固体小分子有机肥的方法，包括以下步骤：

3、s1、原料准备：准备白羽肉鸡鲜鸡粪、黄羽肉鸡鲜鸡粪、蚕沙，将其一种或多种原料投入到反应釜中并持续搅拌；

4、s2、高温高压裂解：搅拌状态以及厌氧条件下，先加入亚临界水预处理，使原料颗粒松散，再高温蒸汽处理，高温高压条件下反应裂解，持续20～40min；

5、s3、直接冷冻：裂解结束后，加入低温液体对反应产物快速冷冻固化，使反应产物中的有机物快速固化成为小分子状态；

6、s4、固液分离：将s3中得到的裂解料利用板框压滤进行固液分离；

7、s5、造粒烘干：将其获得的含50％水分的固体造粒、烘干，得到固体速效小分子有机肥。

8、本发明一个较佳实施例中，所述步骤s2中，亚临界水温度控制在150～250℃，加入的含量控制在原料总量的10～30％，且在加入后搅拌5～10min，速度控制在50～100r/min，使得原料颗粒松散。

9、本发明一个较佳实施例中，所述步骤s2中高温蒸汽处理时，温度控制在130～220℃，压力控制在1.5～2.2mpa，反应裂解过程中保持搅拌状态。

10、本发明一个较佳实施例中，所述步骤s1中加入白羽肉鸡鲜鸡粪20～30％，黄羽肉鸡鲜鸡粪20～30％，蚕沙50～60％，且搅拌速度控制在30～100r/min。

11、本发明一个较佳实施例中，所述步骤s3中，低温液体选择液态二氧化碳，加入量为反应产物体积的2.5～3.5倍，且冷冻时间控制在5～10min。

12、本发明一个较佳实施例中，所述步骤s4中通过板框压滤装置进行固液分离，压力控制在0.1～0.3mpa，温度控制在0～5℃，流速控制在2～5l/min，分离时间控制在30～60min，且滤布选择多孔滤布，孔径为0.1～0.5mm。

13、本发明一个较佳实施例中，所述步骤s5中通过双螺杆挤出机进行造粒，螺杆转速控制在50～100rpm，挤出孔径为1.5～3mm，产物粒径为2～5mm。

14、本发明一个较佳实施例中，所述步骤s5中造粒完成后先进行预烘干，将粒状产物送入烘箱进行预烘干2～4h，温度控制在40～60℃，将产物水分预先减少到30～40％。

15、本发明一个较佳实施例中，所述预烘干过程完成后，将其粒状产物放入旋转盘式烘干机中进行烘干，温度控制在80～100℃，烘干时间控制在4～6h，通过加热挥发余水，使产物水分进一步降低到10％以下。

16、本发明一个较佳实施例中，对所述步骤s5中得到的固体速效小分子有机肥进行产品检验，以确保其符合规定的质量标准。

17、本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：

18、(1)本发明提出了一种采用亚临界工艺生产固体小分子有机肥的方法，通过在高温高压裂解前加入亚临界水，使得原料颗粒产生微小的振动和摩擦，打破颗粒间的结合力，使原料颗粒变得更加松散，由于颗粒松散，增加了原料的表面积，更多的内部表面积暴露于高温蒸汽和裂解条件下，使得裂解反应更加彻底，有助于生成更多小分子有机物，从而提高了后续裂解反应的效率，相对于高温处理减少能耗，更环保可持续。

19、(2)本发明在加入亚临界水后高温高压裂解，在裂解后加入液态二氧化碳快速冷冻，能够迅速固化反应产物中的有机物，防止中间产物的进一步聚合或分解，避免裂解后可能发生的二次反应，有助于保持小分子有机物的稳定性，可以使反应产物中的有机物迅速固化成为小分子状态，同时加入液态二氧化碳快速冷冻过程有助于“捕捉”裂解过程中生成的小分子有机物，减少其在高温条件下可能发生的非期望性反应，从而提高最终产物的纯度和质量。

20、(3)本发明结合亚临界水以及液态二氧化碳的加入，实现原料高效裂解生成小分子产物，同时迅速固化产物保持小分子状态，且协同效应更强，可以实现细致的反应控制，有利于产品质量的提升；由于亚临界水处理后原料的松散性会使裂解反应更加均匀透彻，快速冷冻又可以避免局部过热引起的不均匀性，二者结合使用有利于产物的质量控制和稳定性；同时亚临界水预处理后,原料内部更多表面暴露，有机物裂解更充分，快速冷冻可以避免中间产物的进一步反应，此方式有助于提高有机物转化率，也使得产率更高；两者结合可以实现高效精细的裂解固化过程，同时节能减排更为环保。

技术特征：

1.一种采用亚临界工艺生产固体小分子有机肥的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种采用亚临界工艺生产固体小分子有机肥的方法，其特征在于：所述步骤s2中，亚临界水温度控制在150～250℃，加入的含量控制在原料总量的10～30％，且在加入后搅拌5～10min，速度控制在50～100r/min，使得原料颗粒松散。

3.根据权利要求1所述的一种采用亚临界工艺生产固体小分子有机肥的方法，其特征在于：所述步骤s2中高温蒸汽处理时，温度控制在130～220℃，压力控制在1.5～2.2mpa，反应裂解过程中保持搅拌状态。

4.根据权利要求1所述的一种采用亚临界工艺生产固体小分子有机肥的方法，其特征在于：所述步骤s1中加入白羽肉鸡鲜鸡粪20～30％，黄羽肉鸡鲜鸡粪20～30％，蚕沙50～60％，且搅拌速度控制在30～100r/min。

5.根据权利要求1所述的一种采用亚临界工艺生产固体小分子有机肥的方法，其特征在于：所述步骤s3中，低温液体选择液态二氧化碳，加入量为反应产物体积的2.5～3.5倍，且冷冻时间控制在5～10min。

6.根据权利要求1所述的一种采用亚临界工艺生产固体小分子有机肥的方法，其特征在于：所述步骤s4中通过板框压滤装置进行固液分离，压力控制在0.1～0.3mpa，温度控制在0～5℃，流速控制在2～5l/min，分离时间控制在30～60min，且滤布选择多孔滤布，孔径为0.1～0.5mm。

7.根据权利要求1所述的一种采用亚临界工艺生产固体小分子有机肥的方法，其特征在于：所述步骤s5中通过双螺杆挤出机进行造粒，螺杆转速控制在50～100rpm，挤出孔径为1.5～3mm，产物粒径为2～5mm。

8.根据权利要求7所述的一种采用亚临界工艺生产固体小分子有机肥的方法，其特征在于：所述步骤s5中造粒完成后先进行预烘干，将粒状产物送入烘箱进行预烘干2～4h，温度控制在40～60℃，将产物水分预先减少到30～40％。

9.根据权利要求8所述的一种采用亚临界工艺生产固体小分子有机肥的方法，其特征在于：所述预烘干过程完成后，将其粒状产物放入旋转盘式烘干机中进行烘干，温度控制在80～100℃，烘干时间控制在4～6h，通过加热挥发余水，使产物水分进一步降低到10％以下。

10.根据权利要求1所述的一种采用亚临界工艺生产固体小分子有机肥的方法，其特征在于：对所述步骤s5中得到的固体速效小分子有机肥进行产品检验，以确保其符合规定的质量标准。

技术总结
本发明公开了一种采用亚临界工艺生产固体小分子有机肥的方法，包括：准备白羽肉鸡鲜鸡粪、黄羽肉鸡鲜鸡粪、蚕沙，将其一种或多种原料投入到反应釜中并持续搅拌，搅拌状态以及厌氧条件下，加入亚临界水预处理，使原料颗粒松散，再在高温高压条件下反应裂解，裂解结束后加入低温液体对反应产物快速冷冻固化，将裂解料利用板框压滤进行固液分离，获得的含50％水分的固体造粒烘干，得到固体速效小分子有机肥；本发明结合亚临界水以及液态二氧化碳的加入，实现原料高效裂解生成小分子产物，同时迅速固化产物保持小分子状态，且协同效应更强，实现细致的反应控制，更好地得到高质量的固体小分子有机肥产品。

技术研发人员：高俊兴,周丽,巩雪峰
受保护的技术使用者：尚微生态科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/21