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BREVET D'INVENTION.
Méthode de traitement des liquides résiduaires des industries de fermentation utilisant la mélasse.
Société dite : N.V. Zuid-Nederlandsche Spiritusfabriek, à Bergen-op-Zoom, Pays-Bas.
Convention internationale : demande de brevet déposée au Pays- Bas le 14 novembre 1947.
Dans les industries de fermentation utilisant la mélasse comme matière première uniquement ou en partie, on obtient comme produit de déchet de la fermentation un liquide résiduaire contenant certains constituants de la mélasse, en particulier des sels de potassium.
Le traitement de ces liquides résiduaires présente des difficultés pratiques. En général on a essayé de récupérer des constituants minéraux de la mélasse dont la forte teneur en sels de potassium représente une valeur assez importante.
Jusqu'à présent la récupération des substances miné- rales fut effectuée en évaporant le liquide résiduaire par exemple à un tiers du volume originel, ce qui est effectué généralement dans un multiple effet, et ensuite en la brûlant @ dans des fours du soi-disanttype Poiron ou Gamer (comp. Foth; "Handbuch der Spiritusfabrikation" 1929, PAGES 456 et suivantes)-
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Ces fours sont assez primitifs et consistent en principe en une chambre d'évaporation, où une quantité d'eau du résidu concentré est encore évaporée, et une chambre de combustion dans laquelle la masse est incinérée.
Les gaz développés durant ce procédé sont conduits dans la chambre d'évaporation, où une quantité d'eau restant dans le liquide résiduaire est évaporée. De cette manière on obtient une cendre, dont la composition dépend de la nature des mélasses et du procédé appliqué, et qui peut par exemple avoir la composition suivante : carbonate de potassium 20 à 50% carbonate de sodium 10 à 20% chlorure de potassium ............. 10 à 17% sulfate de potassium.............. 10 à 17% insolubles ......................... 9 à 30%
Les limites citées dans l'exemple ci-dessus peuvent va- rier largement, en particulier lorsqu'on emploie des mélasses de cannes.
Ces cendres peuvent être séparées par cristallisation fractionnée en leurs constituants. La valeur des cendres dépend principalement de la teneur en carbonate de potassium, étant donné que ce sel est utilisé d'une façon étendue pour des buts techniques, tandis que le sulfate et le chlorure de potassium étant seulement utilisés comme engrais, présentent une valeur moindre.
Le procédé de traitement des liquides résiduaires sus- mentionnés est très peu satisfaisant. En premier lieu, l'évapo- ration de la liqueur résiduaire demande beaucoup de travail manuel dans des circonstances très désagréables. Four cette raison, la méthode est coûteuse ce qui fait que dans certains pays on a entièrement abandonné le traitement de ces liquides résiduaires qui sont vendus à un prix très bas comme engrais, tandis que dans d'autres pays ce liquide est converti en carbonate de potassium brut, non dans un but lucratif mais plu- tôt pour se défaire sans difficulté des liquides résiduaires.
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La présente invention concerne un procédé qui ne présente point ces désavantages et donne des rendements plus élevés en carbonate de potassium. Ce procédé consiste à brûler la mélasse résiduaire après l'évaporation de la plus grande partie de son contenu en eau, avec une quantité limitée d'air, de telle façon que le sulfate de potassium est entièrement ou en grande partie réduit à l'état de sulfure de potassium, après quoi le sulfure de potassium est converti en carbonate par introduction d'anhydride carbonique.
Le liquide résiduaire obtenu du procédé de la fermenta- tion est d'abord évaporé suivant la méthode connue jusqu'à ce que la teneur en matière sèche est suffisante, par exemple pour le traitement suivant entre 50-60%. Cette liqueur résiduaire concentrée est ensuite brûlée, ce qui est préférablement effectué d'une manière continue en faisant tomber la masse dans des gaz de combustion chauds dans la zone de combustion du four. La combustion est effectuée avec une quantité limitée d'air, de telle manière que la matière organique est brûlée, tandis que le sulfate de potassium est entièrement ou en grande partie réduit en sulfure. La chaleur de combustion est suffisante pour entretenir la marche continuelle du procédé. Les cendres fondues sont continuellement déchargées du four et directement ou par la suite dissoutes dans l'eau.
Si l'on introduit de l'anhydride carbonique dans cette solution, le sulfure de potassium est transformé en carbonate avec développement d'hydrogène sulfuré, qui si on le désire peut être récupéré comme tel ou sous forme d'autres composés sulfurés.
De cette manière, on obtient une solution contenant à côté d'une grande quantité de carbonate de potassium seulement des quantités modérées d'autres sels, tels que le chlorure de potassium et le carbonate de sodium et éventuellement de petites quantités de sulfate de potassium non converti. De cette solu- tion, le carbonate de potassium peut être récupéré sous forme solide. Il est clair que le rendement en ce sel sera beaucoup
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plus élevé que celui obtenu par les méthodes connues, étant donné que suivant la présente méthode, le sulfate de potassium est obtenu sous forme de carbonate;
Il est même possible d'augmenter encore le rendement en carbonate de potassium en ajoutant à la \ liqueur résiduaire du sulfate de potassium sous forme solide ou en solution.
La quantité de sulfate de potassium à ajouter doit être telle qu'il peut entièrement ou en grande partie être réduit à l'état de sulfure. Ceci dépend entr'autres de la composition du liquide résiduaire, et on doit déterminer expérimentalement jusqu'à quel point l'addition du sulfate de potassium peut être effectuée.
Le procédé suivant l'invention est surtout important pour le traitement des liquides résiduaires provenant des mélas- ses de cannes, étant donné que dans celles-ci la teneur en carbonate de potassium est basse, tandis que la teneur en sulfate de potassium est élevée. De ce fait, le traitement du liquide résiduaire pour la production de carbonate de potassium suivant les méthodes usuelles est peu attractif , tandis que la méthode suivant l'invention s'y prête très favorablement.
Le présent procédé s'applique également aux industries de fermentation, où des mélasses sont utilisées, et où par exem- ple par l'addition d'acide sulfurique, la proportion des composés potassiques récupérables finalement sous forme de carbonate de potassium est considérablement réduite ( fabrication de levure de boulangerie, acides organiques, etc.).
Les gaz de combustion s'échappant du four ont une température élevée et peuvent par exemple être utilisés pour la production de la vapeur dans une chaudière. Cette vapeur peut être produite à une échelle telle qu'elle peut servir pour l'évaporation du liquide résiduaire jusqu'à une teneur en matière sèche de 50-60%.
Par le nouveau procédé on obtient une économie considé- rable de main-d'oeuvre, étant donné que pour le service des fours en comparaison avec les méthodes connues, seulement 1/3 du
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nombre d'ouvriers est nécessaire. Aussi le travail désagréable dont il était question ci-dessus, est entièrement éliminé.
Dans le traitement des liquides résiduaires des indus- tries du sulfate de cellulose à la soi-disant "black liquor", une méthode ressemblant à la présente est utilisée. Cependant, cette méthode a surtout comme but de traiter et de récupérer les composés sodiques, et en outre il n'allait pas de soi d'appli quer un procédé de traitement d'un liquide résiduaire de l'indus- trie du sulfate de cellulose à un liquide résiduaire d'une bran- che d'industrie totalement différente telle que l'industrie des fermentations.
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PATENT.
Method of treating waste liquids from fermentation industries using molasses.
Company known as: N.V. Zuid-Nederlandsche Spiritusfabriek, in Bergen-op-Zoom, the Netherlands.
International Convention: patent application filed in the Netherlands on November 14, 1947.
In fermentation industries using molasses as a raw material only or in part, a waste liquid is obtained as the waste product of the fermentation, containing certain constituents of molasses, in particular potassium salts.
The treatment of such waste liquids presents practical difficulties. In general, attempts have been made to recover mineral constituents from molasses, the high content of potassium salts of which represents a fairly high value.
Up to now the recovery of the mineral substances has been carried out by evaporating the waste liquid, for example to one third of the original volume, which is generally carried out in a multiple effect, and then by burning it in furnaces of the so-called type. Poiron or Gamer (comp. Foth; "Handbuch der Spiritusfabrikation" 1929, PAGES 456 and following) -
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These ovens are quite primitive and consist in principle of an evaporation chamber, where a quantity of water from the concentrated residue is still evaporated, and a combustion chamber in which the mass is incinerated.
The gases developed during this process are conducted into the evaporation chamber, where an amount of water remaining in the waste liquid is evaporated. In this way an ash is obtained, the composition of which depends on the nature of the molasses and on the process applied, and which may for example have the following composition: potassium carbonate 20 to 50% sodium carbonate 10 to 20% potassium chloride. ............ 10 to 17% potassium sulphate .............. 10 to 17% insoluble ............ ............. 9 to 30%
The limits cited in the above example can vary widely, particularly when using cane molasses.
These ashes can be separated by fractional crystallization into their constituents. The value of the ash depends mainly on the content of potassium carbonate, since this salt is used extensively for technical purposes, while the sulphate and potassium chloride being only used as fertilizer, have a lower value. .
The above-mentioned waste liquid treatment process is very unsatisfactory. In the first place, the evaporation of the waste liquor requires a lot of manual labor under very unpleasant circumstances. For this reason, the method is expensive so that in some countries the treatment of these waste liquids which are sold at a very low price as fertilizer has been completely abandoned, while in other countries this liquid is converted into carbonate. raw potassium, not for profit but rather for the easy disposal of waste liquids.
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The present invention relates to a process which does not have these disadvantages and gives higher yields of potassium carbonate. This process consists of burning the residual molasses after evaporation of most of its water content, with a limited quantity of air, so that the potassium sulphate is entirely or largely reduced to the state of potassium sulphide, after which the potassium sulphide is converted to carbonate by the introduction of carbon dioxide.
The waste liquid obtained from the fermentation process is first evaporated according to the known method until the dry matter content is sufficient, for example for the following treatment between 50-60%. This concentrated waste liquor is then burned, which is preferably carried out in a continuous manner by dropping the mass into hot combustion gases in the combustion zone of the furnace. The combustion is carried out with a limited amount of air, so that the organic material is burned, while the potassium sulphate is entirely or largely reduced to sulphide. The heat of combustion is sufficient to keep the process running continuously. The molten ash is continuously discharged from the furnace and directly or subsequently dissolved in water.
If carbon dioxide is introduced into this solution, the potassium sulphide is transformed into carbonate with the development of hydrogen sulphide, which if desired can be recovered as such or in the form of other sulfur compounds.
In this way, a solution is obtained containing besides a large amount of potassium carbonate only moderate amounts of other salts, such as potassium chloride and sodium carbonate and possibly small amounts of non-potassium sulfate. converted. From this solution the potassium carbonate can be recovered in solid form. It is clear that the yield of this salt will be much
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higher than that obtained by known methods, given that according to the present method, potassium sulfate is obtained in the form of carbonate;
It is even possible to further increase the yield of potassium carbonate by adding potassium sulphate in solid form or in solution to the waste liquor.
The quantity of potassium sulphate to be added should be such that it can be entirely or largely reduced to the state of sulphide. This depends, among other things, on the composition of the waste liquid, and it must be determined experimentally to what extent the addition of potassium sulfate can be effected.
The process according to the invention is especially important for the treatment of waste liquids from cane molasses, since in these the content of potassium carbonate is low, while the content of potassium sulphate is high. As a result, the treatment of the waste liquid for the production of potassium carbonate according to the usual methods is unattractive, while the method according to the invention lends itself very favorably to it.
The present process is also applicable to the fermentation industries, where molasses are used, and where, for example, by the addition of sulfuric acid, the proportion of potassium compounds which can finally be recovered in the form of potassium carbonate is considerably reduced ( manufacture of baker's yeast, organic acids, etc.).
The flue gases escaping from the furnace have a high temperature and can for example be used for the production of steam in a boiler. This vapor can be produced on a scale such that it can be used for the evaporation of the waste liquid to a dry matter content of 50-60%.
The new process results in a considerable saving of labor, since for the service of the furnaces in comparison with the known methods, only 1/3 of the
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number of workers is required. Also the unpleasant work mentioned above is completely eliminated.
In the treatment of waste liquids from the so-called "black liquor" cellulose sulfate industries, a method similar to the present is used. However, the main purpose of this method is to treat and recover sodium compounds, and furthermore it was not self-evident to apply a process for the treatment of a waste liquid from the cellulose sulphate industry. to a waste liquid from an entirely different branch of industry such as the fermentation industry.