DE1492916C3 - Process for eliminating potassium from industrial by-products - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verringerung des Kaliumgehaltes von industriellen Nebenprodukten, wie Hefe- oder Destillationsschlempen, für die Herstellung von Futtermitteln, wobei der Schlempe ein Sulfat oder Schwefelsäure zugesetzt und das gebildete Kaliumsulfat durch Filtrieren oder Zentrifugieren abgetrennt wird.The present invention relates to a method for reducing the potassium content of industrial by-products, such as yeast or distillation liquor, for the production of animal feed, a sulphate or sulfuric acid being added to the vinasse and the potassium sulphate formed by filtration or centrifugation.
Aus der USA.-Patentschrift 1 886 045 ist bereits ein Verfahren bekannt, mit dem eine Mischung aus Kalium und organischen Stoffen, die als Nebenprodukt bei Gärungsvorgängen oder in der Zuckerindustrie anfällt, getrennt werden kann. Bei diesem bekannten Verfahren wird einer wäßrigen Lösung dieser Mischung Ammoniumsulfat zugesetzt, die Lösung konzentriert, Kaliumsulfat und Ammoniumchlorid ausgefällt und von der Lösung mittels Äthylalkohol getrennt. Der bei der Trennung gebildete Kaliumsulfat-Niederschlag besteht aus sehr kleinen Kristallen, die sehr schwierig auszufiltern oder auszuzentrifugieren sind. Die Trennung der Kaliumsalze kann also nur mit einem zusätzlichen Energieaufwand erfolgen, der in keinem Verhältnis zum Gewinn, d. h. zur Erhöhung des Marktwertes des Erzeugnisses, steht.A method is already known from US Pat. No. 1,886,045, with which a mixture of Potassium and organics that are a by-product in fermentation processes or in the sugar industry accrues, can be separated. In this known method, an aqueous solution of this mixture Ammonium sulfate was added, the solution was concentrated, potassium sulfate and ammonium chloride were precipitated and separated from the solution by means of ethyl alcohol. The potassium sulfate precipitate formed during separation consists of very small crystals that are very difficult to filter out or centrifuge out. The separation the potassium salts can only be done with an additional expenditure of energy, which in none Ratio to profit, d. H. to increase the market value of the product.
Aus vorstehendem Grunde werden daher im allgemeinen die Hefe- oder Destillationsschlempen, die stark mit stickstoffhaltigen organischen Stoffen angereichert sind und große Mengen von Natrium- und Kaliumsalzen enthalten, nur zu Düngezwecken verwendet. For the above reason are therefore generally the yeast or distillation vinasse that are highly enriched in nitrogenous organic matter and have large amounts of sodium and Contains potassium salts, used only for fertilization purposes.
Auch das durch die deutsche Patentschrift 860 737 bekannte Verfahren zur Behandlung von Melasseschlempe mit Salzsäure und anschließend mit Ammoniak zur Ausscheidung des Kaliums führt nur zur Ausscheidung von Kalium in feinkristalliner Form. Auch hier ist also ein kostspieliges Filtrationsverfahren zur Trennung notwendig. Der hierfür aufzuwendende Preis steht auch in keinem Verhältnis zu dem für das so gewonnene Futtermittel erzielbaren Marktpreis.Also known from the German patent specification 860 737 for the treatment of molasses liquor with hydrochloric acid and then with ammonia to excrete the potassium only leads to excretion of potassium in fine crystalline form. So here, too, is an expensive filtration process Separation necessary. The price to be paid for this is also out of proportion to that for the feed obtained in this way achievable market price.
ίο Bei diesem bekannten Verfahren erfolgt auch keine Trennung der eingedickten und mit Schwefelsäure oder Sulfat versetzten Schlempenmenge in zwei Anteile, welche unterschiedlich weiterverarbeitet und anschließend wieder zusammengeführt werden können.ίο In this known method there is also no Separation of the thickened amount of stillage mixed with sulfuric acid or sulphate into two parts, which can be further processed in different ways and then brought together again.
Schwefelsäure bzw. Sulfate werden so zugesetzt, daß unmittelbar ein Ausfallen der Kristalle erfolgt, und zwar in feinkristalliner Form.Sulfuric acid or sulfates are added in such a way that the crystals precipitate immediately, and in fine crystalline form.
Aus der deutschen Patentschrift 873 491 ist ebenfalls bereits ein Verfahren zur Entfernung des Kaliumgehaltes aus industriellen Abfallprodukten bekannt. Hier wird das Kalium der Melasse durch einen geeigneten Ionenaustauscher entfernt. Hierzu muß die Melasse zunächst mit 25 bis 30% Wasser verdünnt und dann mit einem Kationenaustauscher in Berührung gebracht werden. Die verwendete Wassermenge muß später wieder entfernt werden. Nach erfolgtem Ionenaustausch, wobei die Kalisalze der Melasse in organische Säuren übergeführt werden, muß durch eine Säure das vom Ionenaustauscher aufgenommene Kalium wieder durch Wasserstoff ionen ersetzt und so der Ionenaustauscher für eine neue Kalientfernung brauchbar gemacht werden. Bei diesem Verfahren ist die Ionenaustauschersäule sehr schnell gesättigt, so daß ein sehr hoher apparativer Aufwand notwendig wird. Hierdurch wird auch dieses Verfahren unwirtschaftlich. The German patent specification 873 491 also already discloses a method for removing the potassium content known from industrial waste products. Here is the potassium of the molasses by a suitable one Ion exchanger removed. To do this, the molasses must first be diluted with 25 to 30% water and then brought into contact with a cation exchanger. The amount of water used must can be removed later. After the ion exchange has taken place, the potassium salts of the molasses in organic Acids are converted, the absorbed by the ion exchanger must be replaced by an acid Potassium is replaced by hydrogen ions and so the ion exchanger for a new potassium removal can be made useful. In this process, the ion exchange column is saturated very quickly, see above that a very high expenditure on equipment is necessary. This also makes this process uneconomical.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, mit einfachen wirtschaftlichen Mitteln eine Ausscheidung von Kaliumsalzen, die in gelöstem Zustand in flüssigen industriellen Nebenprodukten vorhanden sind, zu ermöglichen.The object of the present invention is to provide a with simple economic means Excretion of potassium salts, which are present in a dissolved state in liquid industrial by-products are to enable.
Dies wird beim Verfahren der eingangs genannten Art durch folgende Verfahrensschritte erreicht:This is achieved in the method of the type mentioned at the beginning by the following procedural steps:
a) Die Schlempe wird auf einen Gehalt von ungefähr 45 g an K2O je Liter konzentriert;a) The stillage is concentrated to a content of approximately 45 g of K 2 O per liter;
b) der konzentrierten Schlempe wird ein Sulfat oder Schwefelsäure bis zu einem Verhältnis zugesetzt, bei dem noch kein Niederschlag an Kaliumsulfat eintritt;b) a sulphate or sulfuric acid is added to the concentrated stillage up to a ratio, in which no precipitate of potassium sulfate occurs;
. c) eine kleine Menge dieser Lösung wird in einem Kristallisator bis zu einem Gehalt von 75 bis 80 g K2OJe Liter konzentriert;. c) a small amount of this solution is concentrated in a crystallizer to a content of 75 to 80 g K 2 O per liter;
d) unter Fortführung des Vakuum-Eindampfungs-Vorganges wird fortwährend der andere Teil der Lösung zugeführt;d) with continuation of the vacuum evaporation process, the other part of the Solution supplied;
e) die Lösung mit den darin enthaltenen Kaliumsulfat-Kristallen wird auf ungefähr 35°C abgekühlt; e) the solution with the potassium sulfate crystals contained therein is cooled to approximately 35 ° C;
f) die Kaliumsulfat-Kristalle werden in bekannter Weise von der Lösung durch Zentrifugieren abgetrennt. f) the potassium sulfate crystals are known in Way separated from the solution by centrifugation.
Bei diesem Verfahren wird also dadurch, daß zuerst ein kleiner Teil der konzentrierten Schlempe mit Schwefelsäure oder Sulfat versetzt und in einem weiteren Vakuum-Eindampfungsvorgang weiter eingedickt wird, wobei dann fortwährend der andere TeilIn this process, a small part of the concentrated stillage is first added Sulfuric acid or sulfate are added and further thickened in a further vacuum evaporation process becomes, with then continually the other part
der Lösung zugeführt wird, mit einer entsprechenden Abkühlung erreicht, daß die Kristalle größer werden, so daß die so gewonnenen grobkristallinen Kaliumsulfat-Kristalle in einfacher Weise durch Filtrieren oder Zentrifugieren abgetrennt werden können. Der Trennungsvorgang wird hiermit also vereinfacht und verbilligt.is added to the solution, achieved with a corresponding cooling that the crystals become larger, so that the coarsely crystalline potassium sulfate crystals obtained in this way can be easily filtered or centrifugation. The separation process is thus simplified and cheaper.
Im Falle von Heferei-Schlempen wird empfohlen, die Sulfatierung durch Zusatz von Ammonium-Sulfat durchzuführen, da durch den Zusatz von nur Schwefelsäure ein zu saures Endprodukt hergestellt wird. Der Zusatz von Natron ergibt eine Erhöhung des Natriumgehaltes der vom Kalium befreiten Schlempe, was oft mit Hinblick auf die Verwendung dieser Nebenprodukte nicht erwünscht ist.In the case of yeast pulp, we recommend sulphation by adding ammonium sulphate to be carried out, since the addition of sulfuric acid alone produces an end product that is too acidic. the The addition of baking soda increases the sodium content of the stillage freed from potassium, which is often the case is not desirable in view of the use of these by-products.
Um große Kristalle herzustellen, die leicht von der Lösung getrennt werden können, wird die Kristallisierung in einem nicht kontinuierlich arbeitenden Kristallisiergerät durchgeführt, dessen Konstruktion ein gutes Rühren der Masse während der Kristallisierung erlaubt.Crystallization is used to produce large crystals that can be easily separated from the solution carried out in a non-continuously working crystallizer, its construction allows the mass to stir well during crystallization.
Bei spiel
Entfernen von Kalium aus einer HefeschlempeExample
Removing potassium from a yeast liquor
Die Schlempe wird zuerst so weit eingedickt, daß ihr Bestandteil an Trockenmasse 260 g je Liter beträgt; die Trockenmasse hatte folgende Zusammensetzung:The stillage is first thickened so that its dry matter content is 260 g per liter; the dry matter had the following composition:
Kalium (in K2O) 15,8%Potassium (in K 2 O) 15.8%
Sulfate (in SO2) 5,8%Sulphates (in SO 2 ) 5.8%
Stickstoff, gesamt 5,5 %Nitrogen, total 5.5%
Ammoniakstickstoff 0,5 %Ammonia nitrogen 0.5%
Der pH-Wert beträgt 6,9.The pH is 6.9.
Auf 5401 Schlempe werden 201 Ammoniak (Dichte 0,92), darauffolgend 81 Schwefelsäure (Dichte 1,84) zugesetzt.For 5401 stillage, 201 ammonia (density 0.92), followed by 81 sulfuric acid (density 1.84) added.
200 1 dieser so behandelten Schlempe werden im Vakuum eingedampft, bis der Gehalt an Trockenmasse 500 g je Liter beträgt, wobei sich Kaliumsulfatkristalle bilden.200 1 of this treated stillage are evaporated in vacuo until the dry matter content 500 g per liter, with potassium sulfate crystals forming.
Der Rest der Schlempe (340 1) wird so zugegeben, daß sich die Konzentration zunehmend vergrößert. Am Ende des Eindickungsvorganges beträgt die Dichte der Mutterflüssigkeit etwa 1,4, was einem Anteil an Trockenmasse von etwa 1075 g je Liter entspricht.The rest of the stillage (340 l) is added in such a way that the concentration increases progressively. At the end of the thickening process, the density of the mother liquor is about 1.4, which is a proportion of Dry matter of about 1075 g per liter.
ίο Die so erhaltene Rückstandmenge von 145 1 wird während 12 Stunden auf etwa 350C abgekühlt. Eine Trennung des Rückstandes durch Zentrifugieren (ohne Waschen) ergibt 125 1 von in ihrem Kaliumgehalt stark reduzierter Schlempe und 40 kg kristalline Masse.ίο The thus obtained residue amount of 145 1 is cooled for 12 hours at about 35 0 C. Separation of the residue by centrifugation (without washing) yields 125 liters of stillage, which is greatly reduced in its potassium content, and 40 kg of crystalline mass.
Die so erhaltene Schlempe hat einen pH-Wert von 5,9 und zeigt folgende Zusammensetzung:The stillage obtained in this way has a pH value of 5.9 and has the following composition:
Trockenmasse 74,5%Dry matter 74.5%
GewichtWeight
ao Kalium (in K2O) 5,0% ao potassium (in K 2 O) 5.0%
des Trockenmaterialsof the dry material
Stickstoff, gesamt 7,3 %Nitrogen, total 7.3%
des Trockenmaterialsof the dry material
Ammoniakstickstoff 2,5%Ammonia nitrogen 2.5%
des Trockenmaterialsof the dry material
Die kristalline Masse zeigt folgende Zusammensetzung: The crystalline mass shows the following composition:
Trockenmasse 88,0%Dry matter 88.0%
Kalium (K2O) 39,5%Potassium (K 2 O) 39.5%
Sulfate (SO1) 41,5%Sulphates (SO 1 ) 41.5%
Chloride (Cl) 0,5%Chloride (Cl) 0.5%
Natrium und Kalzium (in Na2O undSodium and Calcium (in Na 2 O and
CaO) 6,5%CaO) 6.5%
Stickstoff, gesamt 3,0%Total nitrogen 3.0%
Ammoniakstickstoff l>0%Ammonia nitrogen l> 0%
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Legal Events
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