براءة اختراع .. صناعة الجليسرين المتخمر من الملاس

البقايا ونواتج التقطير المسكوبة من تقطير الكحول الإيثيلي (الايثانول) المتكون من تخمر دبس السكر، تحتوي عادةً على الجليسرين بكمية تمثل حوالي 3٪ من دبس السكر المخمر. يضيع هذا الجليسرين بسبب الحاجة إلى طريقة عملية لاستعادته. كما أنه من المعروف أن تخمير الخميرة يمكن أن يتم بطريقة تكفي لتكوين كمية أقل من الكحوليات وكمية أكثر من الجليسيرين، ويمكن أن نزيد نسبة الجليسرين بسهولة إلى 14٪ من نسبة السكر المتخمر أو حتى الى نسب أعلى في ظروف خاصة. ولكن مرة أخرى، لم يكن الجليسرين قابلًا للاستعادة من بقايا نواتج تقطير الكحول الإيثيلي. في ألمانيا، خلال فترة الحرب السابقة، تم تصنيع الجليسرين من خلال حلول التخمير التي تتكون من السكر النقي وأملاح المغذيات دون النظر إلى تكلفة المواد الخام، ويمكن استعادة الجلسرين ببساطة وسهولة بسبب عدم وجود مواد مسببة للتداخل. دبس السكر هو مادة خام رخيصة، لكنه يحتوي على مجموعة متنوعة من الأجسام العضوية، المتبخرة وغير المتبخرة، الأمر الذي جعله مادة غير عملية لتصنيع الجليسرين، بالنسبة للناحية التجارية. إن المواد العضوية غير المتطايرة (المواد الصلبة) الموجودة في المخلفات المتبقية (نواتج التقطير) بعد تقطير الكحول الإيثيلي من دبس السكر المتخمر تعوق إجراءات التقطير اللاحقة لفصل الجليسيرين. وفي طلب الالتحاق الخاص بي، تم تقديم الرقم التسلسلي 378،884، بتاريخ 14 فبراير 1941، وهو جزء لا يتجزأ من الطلب رقم التسلسل 235،696، تم تقديمه في 18 أكتوبر 1938. لقد تحدثت عن عملية يتم بموجبها تكييف المواد الصلبة في دبس السكر ويتم فرز الجليسرين من هذه المحاليل المتبقية من خلال إدخالها نفسها في جسم سائل ناقل للحرارة، ويفضل النفط المعدني، مع الحفاظ على درجة حرارة أعلى من 190 درجة مئوية وليس أعلى لكي لا تسبب أي تحلل كبير للجليسرين. يكون ناتج التقطير من هذه العملية هو الجليسرين المخفف (الماء الحلو) الذي يحتوي على كميات كبيرة من الشوائب العضوية من دبس السكر أو منتج الدبس المتحول. هذه البدائل تواجه صعوبات الخسارة والنفقات عندما يتعلق الأمر بتركيز وتنقية المياه الحلوة. الآن وجدت أن جودة نواتج التقطير التي تحتوي على الجلسرين يمكن أن تتحسن بشكل كبير ويمكن تسهيل التنقية التالية من خلال معالجة بقايا دبس الإيثيل مع الجير، قبل أن يتم تغذية البواقي (نواتج التقطير) إلى السائل الناقل للحرارة.


كيفية عمل الجليسرين

يفضل تركيز النواتج أولًا ثم يضاف من 1٪ - 5٪ من الليم السريع  ببطء إلى التركيز، ويتم غلى المركز ويقلب لدمج الليم تمامًا فيه ويندمج الليم  الذى تم إضافته للراسب المتبقى مع الاحماض العضوية الموجودة وبالتالى يمنع تكوين الاسترات أثناء عملية المعالجة الحرارية اللازمة لعمل الجليسرين. كما يتم أيضًا تقليل نسبة المواد نصف الهوائية. وعلاوة على ذلك، يشكل الليم مركبات الكالسيوم غير القابلة للانصهار عند درجات الحرارة العالية. ويتم باستمرار إضافة سوائل ناقلة للحرارة إلى هذا المركب المعالج مثل الجليسرين وبعض المركبات العضوية الاخرى التي تتفاعل مع الماء وتتكثف ويتم إزالة المواد الصلبة من المركب. درجة حرارة المركب المطلوبة 190 درجة -280 درجة مئوية ويفضل لدرجة الحرارة ان تتراوح بين 230-280 درجة مئوية أي أن درجة الحرارة المثالية هى 250 درجة مئوية. والحصول على أفضل جودة فى نواتج التقطير المحتوية على جليسرين يكمن فى إضافة كمية كافية من الليم إلى الراسب المتبقى لكى نجعل المحلول محايد أو قلوي قليلًا. وفي حين أن الليم السريع هو الاختيار المفضل لدينا إلا أننا يمكننا استخدام الليم المشبع أيضًا. إذا كان الليم المستخدم هو الليم المشبع فى هذه الحالة ستكون نسبة داى هيدروكسيد الكالسيوم التى يجب إضافتها إلى المركز من 1- 6% وكما موضح أدناه حسب الرسم البياني التخطيطي لجهاز سيتم تنفيذه فى  وينشون. راسب المولاس تم تركيزمحتوى المواد الصلبة به إلى  50% ومعالجته بالليم فى وعاء المعالجة لنحصل فى النهاية على محلول التخمير المعالج بالليم يتم بعد ذلك معالجته حراريا حيث ان المعالجة الحرارية لازمة لعمل الجليسرين وحمض اللاكتيك، ويحوى وعاء المعالجة على سائل ناقل للحرارة .ويتم بعد ذلك نقل هذا السائل من وعاء المعالجة الى وعاء التدفئة بالفرن من قبل مضخة خلال انابيب  ومنه الى وعاء المعالجة مرة أخرى. ويتم نقل الراسب المتبقى من وعاء المعالجة الى حيث يتم تدفئته حراريا خلال الانبوبة  9 ويفضل إضافته إلى وعاء التدفئة بحيت يكون على مسافة كبيرة تحت سطح وعاء التدفئة. ليس من الضرورى استخدام وسائل خاصة  لرش وتفتيت المحلول لان قوة التبخير المفاجىء تؤدى الى تفتيته الى قطرات صغيرة وفصل المواد الصلبة الى جسيمات دقيقة. يجب أن يكون سائل الحمّام سائلاً ثابتاً حرارياً بشكل كبير، وغير قابل للامتزاج بشكل كبير بالماء، وغير مذيب للمواد الصلبة بشكل جوهري، وغير متفاعل مع مضاهيات التغذية وله نقطة غليان أعلى من درجة الحرارة التي يتأثر بها تقطير الفلاش. ولاستعادة الجليسرين أو حمض اللاكتيك، يجب أن يكون غير قابل للامتزاج بشكل كبير مع المنتج المذكور. يجب أن يكون له جاذبية محددة بحيث لا تطفو المواد الصلبة التي تطفو على السطح العلوي من الحمام ولكن تستقر أو تبقى في الشكل السائل حتى يمكن أن يتم تجديده بالطريقة الموصوفة. يفضل زيت معدني. يكون للزيت الذي تم العثور عليه و يعمل بشكل مُرض الخصائص التالية: نقطة غليان أولية في مرحلة ما قبل المعالجة

في الغلاف الجوي 305 C

50% 337 C

377 C   في نقطة النهاية

0.874 at 30 C في الجاذبية     

  

في حالة البقايا الساكنة، تنبعث أبخرة الجليسرين والماء عند ملامسة الأعلاف بالزيت الساخن، ثم يدخل المكثف صفر عند درجة حرارة أعلى من 180 درجة مئوية، ويفضل أن تزيد عن 200 درجة مئوية ثم يمر إلى المكثف عبر المبرد إذا كان داخل وعاء الصب 2 يتم وضع الطبقة العليا المكونة من الزيت مرة أخرى في وعاء المعالجة 2 من خلال أنبوب يحتوي على ماء العلف مع الجليسيرين وبعض الشوائب، ويتم سحبه من المصفق إلى المستقبِل. 4 ، ليكون في وقت لاحق مُركز ومُكرر في أي وقت مطلوب 3. يمكن إزالة المواد الصلبة، الموصفة في وعاء المعالجة 2 كما هو موضح الآن، من الوعاء وتحرير سائل الحمّام بعدة طرق ومع ذلك ، يتم تحقيق الكثير من المزايا من خلال سحب تيار جانبي صغير من السائل، يحمل المواد الصلبة في المُعلق، إلى مرشح 15، ويفضل من نوع التفريغ الدوار المستمر. هذا التيار، الذي لا يمر عبر الفرن، يمكن أن يؤخذ من الأنبوب 6 عند نقطة ما بين المضخة الدائرية الرئيسية 4 والفرن. يمر من خلال خط الصمام 6 ومبرد إلى الفلتر، الذي يعود منه السائل الواضح إلى الوعاء الساكن أو المعالج عبر خط 8، جهاز استقبال 9 له وصلة فراغ 20، ومضخة 2. هذه الطريقة لسحب المواد الصلبة ينتج عنها تراكم المواد الصلبة في سائل الحموض المتداولة خلال السكون حتى يتم الوصول إلى التوازن، حيث يتم سحب المواد الصلبة بنفس المعدل عند تكوينها. يجب ألا تزيد القيمة لكل دقيقة من التيار الجانبي عن 5٪ من إجمالي الزيت المتداول. يكون المنتج الصلب، عند تحرره من سائل الحمّام في المرشح أو غيره، مسحوقاً داكنًا غير مسترطب بشكل جوهري، يحتوي على أساس جاف حوالي 14٪ إلى 15٪ بوتاس ونحو 2.25٪ نيتروجين. وقد أظهرت الاختبارات الفعلية أن هذا المنتج النهائي عنصر مكوّن للأسمدة. عندما يخلط مع مواد أخرى، على الأغلب الفوسفات، يصبح سماد كامل. في علاج المحاليل المولدة للحمض اللبني، يتم تغذية المحلول الفعال من خلال الأنبوب 9 ، يتم إطلاق أبخرة حمض اللاكتيك والماء وتذهب إلى المكثف صفر، يتم وضع المواد الصلبة المتبقية من الدبس في الحمام، عندما يتم إزالتها وتحريرها من سائل نقل الحرارة تشكل منتجًا صلبًا مماثلًا لمادة  الكحول الإيثيلي التي لا تزال بقايا أو انحدارًا. من المرغوب فيه توفير تيار صغير من بخار مسخن لتجفيف أبخرة حمض اللاكتيك من الوعاء 2


ما أطرحه هو

عملية معالجة محلول تخمير دبس السكر الذي يحتوي على الجليسرين والأحماض العضوية ونسبة كبيرة من المواد الصلبة التي تميل إلى التكتل والالتصاق بأسطح الأجهزة والأنابيب من معدات المعالجة مما يسبب الانسداد وارتفاع الحرارة الزائد. العملية تشمل معالجة محلول التخمر هذا مع الخلط وإدخال محلول التخمر المعالج بالجير في وعاء يحتوي على جسم من سائل ناقل للحرارة لديه نقطة غليان أعلى من درجة الحرارة المستخدمة في هذه العملية وغير متفاعل مع الحل المذكور.كما أن كمية الجير التي يتم بها معالجة محلول التخمير يجب أن تكون كافية للدمج مع جزء كبير على الأقل من الأحماض العضوية الموجودة في المحلول، وبالتالي تقليل تكوين الإستر (ملح عضوي) بشكل كبير عند إدخال المحلول في الوعاء. وامض الجليسرين من محلول معالجة الجير وتغيير محتوياته من المواد الصلبة إلى مواد غير متكتلة، غير ملتصقة بدقة من خلال خلط المواد الصلبة المذكورة مع السائل في الوعاء والحفاظ على درجة الحرارة. ونقل المواد الصلبة المتغيرة من الوعاء المذكور مع جزء من السائل الناقل للحرارة، وبعد ذلك فصل المواد الصلبة من السائل الناقل للحرارة لاخراج المنتج المرجو ألا وهو مادة الأسمدة. إن عملية معالجة محلول تخمير المولاس كما هو موصوف من قبل الذي يكون فيه السائل الناقل للحرارة سائلًا عضويًا ويتم حفظه عند درجة حرارة تتراوح بين 190 و 280 درجة مئوية. وعملية المعالجة الحرارية لمحلول تخمير المولاس الذى يحتوي على الجليسرين والأحماض العضوية ونسبة كبيرة من المواد الصلبة التي تميل إلى التكتل والالتصاق بأسطح الأجهزة والأنابيب من معدات المعالجة وتشمل هذه العملية الخطوات التالية: معالجة محلول التخمير هذا مع الليم، وإدخال محلول التخمير المعالج بالليم في وعاء يحتوي على السائل العضوي الناقل  للحرارة  الذي لا يتفاعل مع محلول التخمير والوصول لدرجة غليان أعلى من درجة حرارة العملية. وقد قيل أن سائل نقل الحرارة يتم الحفاظ عليه عند درجة حرارة عالية بما فيه الكفاية لظهور المواد المتطايرة ووضع المواد الصلبة في حالة غير تكتلية وغير متلاصقة، كمية الجير التي يتم التعامل معها مع حل التخمير بما يكفي للدمج مع ما لا يقل عن جزء كبير من الأحماض العضوية الموجودة في المحلول، وبالتالي يقلل بشكل كبير من تكوين الاسترات عندما يكون الحل متجددًا في الوعاء، يمزج الجليسيرين وغيره من المواد المتطايرة المغليّة فوق نقطة غليان الماء، تستعيد المواد المتوهجة عن طريق التكثيف، وإزالة المواد الصلبة المتغيرة شكليًا من وعاء المعالجة مع جزء من سائل نقل الحرارة، وبعد ذلك فصل المواد الصلبة من السائل ونقل الحرارة لتأمين منتج وهي مادة السماد.


FRANK M.HILocsBANDT





الرابط مصدر المقال

مترجمين المقال

Haidyelnezamy

Haidyelnezamy

@Haidy_Ahmed
Haiia marouf

Haiia marouf

@Haiia_marouf