DE542353C - Verfahren zur Herstellung von Salzen aliphatischer Carbonsaeuren neben AEthylalkoholund brennbaren Gasen durch Gaerung - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Salzen aliphatischer Carbonsaeuren neben AEthylalkoholund brennbaren Gasen durch Gaerung

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DE542353C
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    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
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Description

  • Verfahren zur Herstellung von Salzen aliphatischer Carbonsäuren neben Äthylalkohol und brennbaren Gasen durch Gärung Die Erfindung betrifft die Herstellung von Salzen aliphatischer Carbonsäuren neben Äthylalkohol und brennbaren Gasen mittels Gärung und bezieht sich hauptsächlich auf die Vergärung von cellulosehaltigem Material, bei der die sich bildenden freien Säuren neutralisiert werden müssen und die Wasserstoffionenkonzentration in gewissen Grenzen gehalten werden muß.
  • Als Neutralisationsmittel in der Gärungsindustrie bekannt sind alkalisch reagierende Stoffe, wie Kalk oder Calciumcarbonat, die wegen ihrer Billigkeit vorteilhaft Anwendung finden; sie haben jedoch den Nachteil, daß sie, in größeren Mengen zugesetzt, eine Verlangsamung der Gärung bewirken, so daß die Billigkeit dieser Mittel durch die erforderliche Größe der Anlage mehr als wettgemacht wird.
  • Auch lösliche Alkalien, wie beispielsweise Natriumcarbonat, sind als Neutralisationsmittel angewandt worden; sie bewirken jedoch die Lösung vieler organischer Stoffe aus dem zu vergärenden cellulosehaltigen Material, wodurch die erhaltene Flüssigkeit stark verunreinigt wird und bei der Verdampfung oder Kristallisation Schwierigkeiten macht.
  • Ammoniak ist ebenfalls ein in der Gärungsindustrie wohlbekanntes Neutralisationsmittel. Bei seiner Anwendung fallen zwar die vorerwähnten Nachteile fort, in der Endlösung verbleiben jedoch die Ammoniumsalze, da in sehr großer Flüssigkeitsmenge gearbeitet wird, in sehr geringer Konzentration. Nun ist es aber in vielen Fällen vorzuziehen, die Salze der Erdalkalien und nicht die Ammoniumsalze als Endprodukte zu erhalten.
  • Das wichtigste Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, die vorgenannten Schwierigkeiten zu überwinden, dadurch, daß ein flüchtiges Alkali, wie Ammoniak, oder eine Verbindung, aus der Ammoniak in Freiheit gesetzt werden kann, wie Ammoniumcarbonat, oder substituierte Ammoniumverbindungen bei der Vergärung von Cellulose als Neutralisationsmittel Verwendung finden, während als Endprodukte die Salze der alkalischen Erden anfallen und das Ammoniak zurückgewonnen und wiederbenutzt wird.
  • Das Verfahren der Erfindung umfaßt zwei Stufen; die erste betrifft die Anwendung eines in der Gärungsindustrie an sich bekannten Neutralisationsmittels, nämlich des Ammoniaks, die zweite die Umsetzung der entstandenen Ammoniumsalze in Salze einer nicht flüchtigen Base sowie die Freimachung des flüchtigen Alkalis. Da das Ammoniak aus einer sehr großen Flüssigkeitsmenge frei gemacht werden muß, in der es sich nur in sehr geringer Konzentration befindet, und da außerdem in der Lösung noch andere aus der Gärung stammende Stoffe enthalten sind, erfordert die Destillation, die das Austreiben des Alkalis bewirkt, besondere Maßnahmen. Daher besteht ein weiteres Merkmal der Erfindung in einem neuen und verbesserten Destillationsverfahren für `diebetreffenden Stoffe.
  • Die Art und Weise, in der in der ersten Arbeitsstufe des vorliegenden Verfahrens gearbeitet wird, ist wesentlich übereinstimmend mit dem Verfahren des Patents 522 146; auch die zahlenmäßigen Beispiele decken sich mit den dort gemachten Angaben; der Unterschied gegenüber dem erwähnten Verfahren, welches bereits auch Ammoniak als neutralisierenden Stoff verwendet, besteht darin, daß bei dem neuen Verfahren Ammoniumverbindüngen als Neutralisationsmittel für die durch Gärung entstehenden Säuren benutzt werden, daß aber aus den so erhaltenen Lösungen von Ammoniumsalzen das Ammoniak mittels einer nicht flüchtigen Base frei gemacht und durch Destillation wiedergewonnen wird.
  • So wird beispielsweise, wenn. gepulverte Maiskolben zur Herstellung von Essig- oder Buttersäure Verwendung finden sollen, eine Maische hergestellt, die mit einer Mischung solcher Organismen geimpft wird, die diese Gärung bewirken können. Es sind dies Organismen, die bei der Gärung aller pflanzlichen Stoffe zugegen sind, beispielsweise im Stalldung, in faulenden Kanalisationswässern, im Schlamm aus Klärbecken, im Ackerboden usw. Diese Organismen finden sich auch meist im Darminhalt von pflanzenfressenden Tieren, so daß man beispielsweise aus einem dampfenden Misthaufen einen passenden Impfstoff entnehmen kann. Soll die Maische anstatt mit Impfstoffen mit Hilfe von Bakterien zur Gärung gebracht werden, so kann dies durch solche Bakterien bewirkt werden, die meist auf Maiskolben oder auf anderen cellulosehaltigen Material, welches als Ausgangsmaterial -dient, vorhanden sind. Bei jeder Art der Impfung läßt man die Gärung stets bei Temperaturen von etwa 6o' erfolgen.
  • Damit die Bakterien sich entwickeln. und vermehren können, müssen ihnen Nährstoffe in geeigneten Mengen und in zur Assimilation geeigneter Form zugesetzt werden. Einige dieser Nährstoffe kommen in der Cellulose selbst vor, so beispielsweise Kohlehydrate; andere werden in wechselnden Mengen zugesetzt, so beispielsweise Kaliumsulfat, Natriumphosphat, Ammoniumchlorid, Ammoniumsulfat, Kaliumchlorid, Schlempe aus der Buttersäure-, Essigsäuregärung, Weichwasser usw.
  • Um zu verhüten, daß durch Anwachsen der Säurekonzentration in der Gärflüssigkeit auch das Wachstum der Bakterien vermindert wird, muß von Zeit zu Zeit die Wasserstoffionenkonzentration der Flüssigkeit gemessen und so viel Ammoniak hinzugesetzt werden, daß der PH-Gehalt der Flüssigkeit innerhalb der Grenzen PH 5,0 bis 9,o liegt.
  • Um das Ammoniak wiederzugewinnen und um anstatt der Ammoniumsalze Salze der Erdalkalien als Endprodukte zu erhalten, wird eine nicht flüchtige Base, wie Kalk oder auch Calciumcarbonat, in solchen Mengen zugesetzt, daß das Ammoniak aus den Verbindungen frei gemacht wird und sich die äquivalenten Mengen von Kalksalzen, besonders Calciumacetat, bilden. Das Ammoniak kann durch Destillation in Freiheit gesetzt werden.
  • Mit Rücksicht auf die Natur und die Menge der Flüssigkeit, die das Ammoniak in Lösung hält, und im Hinblick auf die Verunreinigungen durch organische Stoffe ist eine mehrfache stufenweise Verdampfung, verbunden mit Filtration, vorzugsweise anzuwenden. Die Arbeitsweise besteht darin, daß erstmalig eine Verdampfung der verhältnismäßig stark verdünnten Lösung bewirkt wird, wobei große Mengen Ammoniak ausgetrieben werden; dann wird die vom Ammoniak befreite, schon eingeengte Flüssigkeit filtriert, um Verunreinigungen abzuscheiden, worauf das Verdampfen fortgesetzt wird. Wird in einem Mehrkörperverdampfapparat nach Kestner gearbeitet, so durchstreicht die Flüssigkeit die dampfgeheizten Säulen serienweise und passiert ein Filter beim Übertritt von der ersten zur zweiten Kolonne. Der Dampf dagegen durchstreicht die ersten zwei Kolonnen in paralleler Richtung, so daß im wesentlichen in beiden der gleiche Dampfdruck herrscht. Die ersten beiden Evaporatoren mögen bei dieser Arbeitsweise als der erste Verdampfkörper, der aus zwei Einheiten besteht, angesehen werden.
  • Der Dampf und die Ammoniakdämpfe aus den beiden Einheiten des ersten Verdampf- i körpers können fortgeführt, kondensiert und im Arbeitsprozeß wiederbenutzt werden. Sie können beispielsweise durch den Mantel eines zweiten Verdampfkörpers geschickt werden, wo sie teilweise kondensiert werden. Der nicht i kondensierte Dampf kann in einem Wärmeaustauschapparat benutzt werden, um unreine ammoniakalische Flüssigkeiten, die verdampft werden sollen, vorzuwärmen; der Dampf wird hierbei kondensiert und im Prozeß wiederbenutzt. Die Menge des so kondensierten Dampfes wird vorzugsweise so bemessen, daß das Ammoniak derart konzentriert wird, daß es direkt zum Wiedergebrauch geeignet ist. Der kondensierte Anteil kann am Boden des Heizmantels des zweiten Verdampfkörpers abgelassen und in den Arbeitsgang zurückgeführt werden; er kann aber auch in den Heizmantel eines dritten Verdampfkörpers geleitet werden, bevor er wieder benutzt wird.
  • Die Calciumacetatlösungen, von Ammoniak und Verunreinigungen befreit, können leicht und ohne große Kosten so weit wie gewünscht konzentriert werden, um für beliebige technische Zwecke Verwendung zu finden, und zwar in Form von konzentrierten Lösungen oder auch als Salze; sie werden vorher in einer Trockentrommel oder in einem Spritztrockner unter Benutzung von Heißluft oder heißen Verbrennungsgasen eingeengt und zur Trockne gedampft. Technische Anwendung findet das Calciumacetat beispielsweise zur Herstellung von Natriumacetat; das so hergestellte Salz besitzt einen höheren Reinheitsgrad als das durch direkte Neutralisation der Gärmaische mit Natriumcarbonat gewonnene; die Gewinnung beruht auf der doppelten Umsetzung mittels Natriumcarbonat. Außerdem kann Calciumacetat zur Herstellung von Essigsäure benutzt werden, wenn man das Salz mit Schwefelsäure behandelt.
  • Unter dem Ausdruck nicht flüchtige Basen seien hier alle Oxyde, Hydroxyde, Carbonate der Alkali- und Erdalkalimetalle verstanden sowie alle die Verbindungen, die Ammoniak aus den bei der Gärung entstehenden Salzen frei machen.
  • Unter dem Ausdruck mehrstufige Verdampfung sei eine Verdampfungsapparatur verstanden, die aus zwei oder mehreren Verdampfkörpern besteht, die derart angeordnet sind, daß der aus dem ersten Verdampfkörper aufsteigende Dampf die Konzentration der Flüssigkeit in dem zweiten Verdampfkörper bewirkt, während der aus dem zweiten Verdampfkörper aufsteigende Dampf die Konzentration in dem dritten Verdampfkörper bewirkt usw., wobei Dampf als Heizmittel für den ersten Teil der Apparatur dient.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: x. Verfahren zur Herstellung von Salzen aliphatischer Carbonsäuren neben Äthylalkohol und brennbaren Gasen durch Gärung gemäß Patent 522 146 unter Verwendung von Ammoniumverbindungen zur Neutralisation der durch Gärung entstehenden Säuren, dadurch gekennzeichnet, daß aus den so erhaltenen Lösungen von Ammoniumsalzen das Ammoniak mittels einer nicht flüchtigen Base frei gemacht und durch Destillation wiedergewonnen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückgewinnung des frei gemachten Ammoniaks durch Destillation der verdünnten ammoniakalischen Lösung erfolgt, wobei ein Teil des Ammoniaks als Dampf ausgetrieben, die verbleibende Flüssigkeit filtriert und einer weiteren Destillation unterzogen wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Destillationsvorgang in zwei mit Dampf geheizten Evaporatoren vor sich geht, in denen die zu behandelnden Flüssigkeiten in Serien kreisen, während der Dampf sie parallel durchstreicht.
  4. 4, Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als nicht flüchtige Base zum Freimachen des Ammoniaks Kalk oder Calciumca,rbonat gewählt wird.
  5. 5. Verfahren zur Herstellung von Calciumacetat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Gärungserreger und Arbeitsbedingungen so gewählt werden, daß während des Gärvorganges hauptsächlich Essigsäure entsteht, die durch Kalk oder Calciumcarbonat neutralisiert wird unter Bildung von Calciumacetat.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das entstandene Calciumacetat mit Natriumcarbonat behandelt wird, um Natriumacetat von höherem Reinheitsgrad zu liefern als das durch direkte Neutralisation der Gärflüssigkeit mittels Natriumcarbonat gewonnene.
DE1930542353D 1929-06-11 1930-05-24 Verfahren zur Herstellung von Salzen aliphatischer Carbonsaeuren neben AEthylalkoholund brennbaren Gasen durch Gaerung Expired DE542353C (de)

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