Proces voor de productie van gasvormige en vloeibare koolwaterstoffen en producten die door dit proces worden verkregen.

Hier is de volledige tekst van het enige octrooi dat door dokter Laigret is verleend met betrekking tot zijn werk om gas en olie te verkrijgen uit bacteriologische fermentatie. Jij kan downloaden van de tekst in zijn oorspronkelijke vorm in .pdf hier.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het produceren van gasvormige en vloeibare koolwaterstoffen, koolwaterstoffen, in het bijzonder ruwe oliën, van organische stoffen door fermentatie.

De aanvrager heeft in feite ontdekt dat, onder bepaalde omgevingsomstandigheden, bepaalde micro-organismen fermentaties konden veroorzaken die leidden tot de vorming van koolwaterstoffen uit organische stoffen met kwantitatieve of bijna kwantitatieve opbrengsten. Hij ontdekte verder dat deze micro-organismen in staat waren om hun vernietigende werking van organische stoffen uit te voeren met productie van koolwaterstoffen bijna voor onbepaalde tijd zonder merkbare consumptie van voedingsstoffen en zonder afbraak van de gebruikte katalysatoren.

De micro-organismen die specifiek zijn voor de productie van koolwaterstoffen door de werkwijze die het onderwerp van de uitvinding vormt, behoren tot de categorie van anaërobe microben en meer in het bijzonder tot de klasse van de bacillus perfringens. De voorkeur gaat uit naar de bacillus perfringens-stam, geïdentificeerd door professor Weinberg en gecatalogiseerd onder nummer 5.029 in de collectie van het Institut Pasteur te Parijs.

Zodat de fermentatie gericht is op de productie van koolwaterstoffen, heeft de aanvrager ontdekt dat de aanwezigheid van jodium en silica, in het medium waarin de bacil werkt, essentieel was; gemakshalve en zonder een theorie aan deze term te hoeven koppelen, zullen jodium en silica globaal worden aangeduid als katalysatoren.

Het meest geschikte en gunstige medium is een waterig medium waarin jodium in een zeer kleine hoeveelheid aanwezig is, waarbij het optimale jodiumgehalte ongeveer 0,02 tot 0,01 procent is en het silica aanwezig in de vorm van. een volledig ondergelopen bed. Om een ​​snelle en actieve fermentatie te verkrijgen, is het voordelig dat de hoogte van dit bed ten minste een zesde vertegenwoordigt van die van het bad boven de bodem van de houder waarin het zich bevindt.

Het silica is, om een ​​grote oppervlaktewerking te hebben, bij voorkeur in de zeer verdeelde toestand (bijvoorbeeld korrels of poeder). Alle soorten zand die hoofdzakelijk uit silica bestaan, kunnen worden gebruikt, maar Kieselgühr wordt in het bijzonder aanbevolen.

Wat betreft het jodium, het kan bijvoorbeeld in het medium worden gebracht in de vorm van een jodium-jodidevloeistof zoals Lugol's liquor.

Onder de organische stoffen die koolwaterstoffen kunnen leveren onder invloed van anaërobe bacillen, de oplosbare zouten van alifatische zuren, meer in het bijzonder de alkalizouten, inclusief ammoniumzouten, evenals de lagere alifatische zuren zelf en alcoholen lagere alifaten, zijn bijzonder voordelig en gemakkelijk te gebruiken gebleken vanwege hun oplosbaarheid in water. De stoffen in kwestie kunnen afzonderlijk of in de vorm van mengsels worden gebruikt, in het bijzonder industriële mengsels of industriële oplossingen. Zouten van hogere vetzuren kunnen in het bijzonder worden toegepast in de vorm van zepen, zoals commerciële zepen, bereid uit plantaardige of dierlijke vetten.

In de vorm die bij voorkeur in de praktijk wordt gebruikt, in het bijzonder om economische redenen, bestaat de werkwijze die het onderwerp van de uitvinding is dus voornamelijk uit het handhaven, in aanwezigheid van silica, onder de omstandigheden voor het uitvoeren van een fermentatie. anaëroob, een waterige en neutrale oplossing van een of meer stoffen van de categorie bestaande uit lagere alifatische zuren, in water oplosbare zouten van alifatische zuren en lagere alifatische alcoholen, oplossing die ook jodium bevat , microben van de Bacillus perfringens-klasse en voedingsstoffen voor deze bacillen. Echter. de uitvinding berust meer in het algemeen op de toepassing van deze microben uit organische stoffen in aanwezigheid van silica en sporen jodium.

Het uitvoeren van een fermentatie en het uitvoeren van deze fermentatie onder de omstandigheden vereist voor anaerobiose betekent uiteraard dat de omgeving waarin het proces plaatsvindt een temperatuur in de orde van 37 ° C moet hebben en dat de aanwezigheid van lucht is schadelijk. Wat betreft de temperatuur. De aanvrager heeft ontdekt dat het mogelijk is om bij temperaturen iets lager dan 37 ° C te werken zonder ernstige schade toe te brengen aan de productie van koolwaterstoffen; zo is deze productie nog steeds goed bij 30 ° C maar langzamer. Om lucht zoveel mogelijk buiten te sluiten is het handig om te opereren in tanks die zijn afgesloten door een deksel voorzien van een gasontladingsbuis met klep en deze tanks tot aan het deksel te vullen met vloeistof.

Bij normaal bedrijf balanceert de fermentatie zichzelf tot neutraliteit (ph 7), maar als het medium per ongeluk zuur wordt, is het noodzakelijk om de neutraliteit te herstellen, bijvoorbeeld door soda of natriumcarbonaat.

Voor de uitvoering van het proces is het voordelig om eerst een waterige oplossing van voedingsstoffen te bereiden, een pure cultuur van bacillen en jodium toe te voegen, om het geheel in de container of containers te plaatsen die zijn bekleed met 'een steriel silicabed, dat ze volledig vult. vervolgens om de fermenteerbare stoffen toe te voegen die men vernieuwt als en wanneer ze worden geconsumeerd.

Zodra de fermentatie eenmaal is gestart, wordt deze continu voortgezet zonder de noodzaak om de voedingsstoffen en katalysatoren te vernieuwen, op voorwaarde tenminste dat men kan concluderen uit een test van tien opeenvolgende maanden fermentatie.

Om de gekozen bacillusstam te behouden, wordt de procedure uitgevoerd op de manier die bacteriologen welbekend zijn, bijvoorbeeld volgens de methode van subkweek in Veillon-agar of in Y-buisjes. Lobby. Als je een medium wilt inoculeren dat bedoeld is voor fermentatie, kun je beginnen met het transplanteren van de stam in glucose-bouillon met 2 per duizend, in een oven van 37 ° C gedurende 48 uur, controleer de zuiverheid van de cultuur - pas de pH aan tot 7 en neem 20 kubieke centimeter van dit zaadje voor een liter van het medium dat je wilt fermenteren.

Stikstofhoudende stoffen uit verschillende bronnen kunnen als voedingsstoffen worden gebruikt: maceratie van vlees of vis, steriele afkooksels van dierlijk afval, mest, enz. Een bijzonder voordelig medium is peptonwater van 10 per duizend. Het wordt aanbevolen om het overeenkomstige stikstofgehalte niet te overschrijden, anders zal de activiteit van de fermentatie afnemen.

Wanneer lagere alifatische zuren of hun alkalizouten aan fermentatie worden onderworpen, is de koolwaterstof die zich na een bepaalde tijd begint te vormen en die vervolgens continu wordt geproduceerd, methaan of voornamelijk methaan. Voor een goede werking van de fermentatie is het voordelig om in eerste instantie een alkalisch zout van lager alifatisch zuur als fermenteerbaar materiaal te gebruiken, waardoor in het reactiemedium alkalisch carbonaat wordt gevormd dat vervolgens de rol van buffer speelt. en de bewerking kan worden voortgezet met het zuur zelf zodra de methaanfermentatie is begonnen.

Als het gaat om het onderwerpen van lagere alifatische alcoholen of zouten van hogere alifatische zuren (de laatste leidt tot de productie van oliën), is het voordelig om vooraf een methaanfermentatie te starten, bijvoorbeeld door middel van een alkaliformiaat, en ga dan verder met de toevoeging van alcoholen of zouten van hogere zuren, eventueel met gelijktijdige voortzetting van de toevoeging van zuur of zout van lager alifatisch zuur.

De uitvinding omvat, als nieuwe industriële producten, mengsels van gasvormige koolwaterstoffen en vloeibare koolwaterstoffen die kunnen worden bereid volgens de hierboven gedefinieerde werkwijze. Vanwege hun gelijkenis in uiterlijk, samenstelling en eigenschappen met natuurlijke oliën, worden mengsels van vloeibare koolwaterstoffen hierin gemakshalve aangeduid als oliën.

Ter illustratie van de wijze van uitvoeren van de werkwijze die het onderwerp van de uitvinding vormt, zullen hieronder enkele voorbeelden worden gegeven die uiteraard geenszins beperkend zijn.

Voorbeeld 1

In een nutriënt en gejodeerd medium, bereid zoals hierboven beschreven, wordt natriumformiaat geïntroduceerd met een snelheid van 4 tot 8 gewichtsdelen per 1000 delen per volume van dit medium, het wordt geïnoculeerd en op 37 ° C gebracht. ° C

Tijdens de eerste drie dagen komen kooldioxide en waterstof vrij.

Het volume van deze release is variabel: het is gemiddeld 500 volumedelen voor 1000 volumedelen cuvée. De samenstelling ervan varieert ook in vrij grote hoeveelheden, waarbij de waterstof 30 tot 80 procent van het mengsel kan uitmaken.

Vanaf de vierde dag, wordt een negatieve periode waargenomen tijdens die niets naar voren komt. Het duurt 8 dagen. In de richting van de tiende of twaalfde dag, een nieuwe release verschijnt: het bestaat uit kooldioxide (gemiddeld 50%) en methaan (gemiddeld 50%). Werden verzameld en hiertoe gasvormige brandstofmengsel gemiddeld 1000 volumedelen per partij 1000.

Vervolgens wordt de methaanvergisting geïnstalleerd. Het kan voor onbepaalde tijd worden gehandhaafd door nieuw formaat of, eenvoudiger, mierenzuur toe te voegen, omdat het medium spontaan wordt gebufferd met het carbonaat dat het resultaat is van de ontleding van het formaat. Vanaf dat moment worden 2 tot 4 volumedelen mierenzuur per dag en per 1000 volumedelen cuvée toegevoegd; er borrelt koolstofdioxide die vrij kan weggaan en daarna mag de fermentatie doorgaan. Hierdoor is continu lopen verzekerd. Het debiet, zeer regelmatig, is 800 volumedelen gas per dag en per 1000 volumedelen cuvée. De praktische opbrengst is echter slecht verminderd tot de gewichtseenheid grondstof, het is niet groter dan 200 volumedelen gas per gewichtsdeel mierenzuur en het gas, hoewel een goede brandstof, bevat slechts 50% e van methaan.

Fermentatie van formiaten alleen is van weinig belang voor het voortdurende instandhouden van methaanproductie, maar het is nuttig om de laatste te initiëren en, in het algemeen, om het medium voor te bereiden op andere soorten fermentatie. Daarom wordt in de praktijk aanbevolen om altijd met het formiaat alleen te beginnen en dan over te gaan naar ofwel de toevoeging van alcohol als men gas wil blijven produceren, ofwel naar de toevoeging van zeep als men vloeibare carbiden wil verkrijgen. , zoals blijkt uit de volgende voorbeelden.

Voorbeeld 2

In een medium waar de methaanfermentatie vooraf is geïnitieerd door een of meer opeenvolgende ladingen formiaat, wordt methanol of ethanol toegevoegd met een snelheid van één volumedeel per dag en per 1000 volumedelen cuvée. Dit volume van één deel wordt begrepen voor zuivere alcoholen, maar het is evenzeer mogelijk om hetzelfde volume van mengsels van alcoholen of de overeenkomstige volumes van verschillende alcoholische oplossingen te gebruiken.

De resultaten zijn hetzelfde, ongeacht of er methylalcohol of ethylalcohol wordt gebruikt. Er wordt een gas verkregen dat 60 tot 82 procent methaan bevat; de rest is kooldioxide, nooit koolmonoxide. Dit gas is dus niet giftig en kan desgewenst gemakkelijk uit kooldioxide worden verwijderd.

De volgende richtlijnen benadrukken de waarden opbrengsten:

Bij. Een cuvée met een capaciteit van 1000 volumedelen werd van 25 april tot 4 mei 1947, d.w.z. gedurende 10 dagen, gehandhaafd door ethylalcohol toe te voegen. In totaal werden 6 gewichtsdelen alcohol gebruikt. Het vat leverde 5430 volumedelen gas.

Gemiddelde stroom per dag per 1000 delen volume wijnoogst: 543 delen door het volume van gas.

Productie per gewichtsdelen alcohol: 905 volumedelen.

b. Een cuvée met een capaciteit van 1000 volumedelen werd onderhouden van 31 maart tot 9 mei 1947, d.w.z. gedurende 40 dagen, afwisselend met methylalcohol en ethylalcohol. In totaal werden 41 gewichtsdelen alcoholen gebruikt. Het vat leverde 29445 volumedelen gas.

Gemiddelde stroom per dag per 1.000 delen vintage volunre: 736 volume delen.

Productie per gewichtsdeel alcohol: 718 volumedelen.

vs. Een cuvée met een capaciteit van 1000 volumedelen werd onderhouden van 31 maart tot 7 augustus 1947, dwz gedurende 130 dagen, door toevoeging van methanol en ethanol, wat in totaal 71 gewichtsdelen alcoholen vertegenwoordigt. Het gaf 81425 volumedelen gas vrij.

Gemiddelde stroom per dag per 1000 delen vintage volume: 626 volume delen.

Productie per gewichtsdeel alcohol: 1146 volumedelen.

Voorbeeld 3

In een omgeving waar de methaanfermentatie vooraf is gestart met formiaat. formiaat wordt verder toegevoegd met een snelheid van 2 tot 3 gewichtsdelen per dag en per 1000 delen per volume van de batch, en bovendien wordt dagelijks een gelijk gewicht aan natrium- of kaliumoleaat toegevoegd. Om de toevoeging van de zeep te vergemakkelijken, wordt een bepaalde hoeveelheid van het medium uit de tank onttrokken, de zeep wordt daarin heet opgelost, enkele minuten gekookt en teruggevoerd naar de tank.

Het vrijkomen van methaan stopt; gedurende enkele dagen komt alleen kooldioxide vrij en daarna komt er uiteindelijk niets meer vrij. Tegelijkertijd zien we op het oppervlak van het medium een ​​zone met een roodachtig uiterlijk ontstaan, met een ondergrens die aanvankelijk besluiteloos is; dan condenseert deze zone om een ​​laag te maken die duidelijk gescheiden is van de onderliggende waterige vloeistof, het heeft een mahonie tint nodig die steeds donkerder wordt en neigt naar zwart.

Deze laag bestaat uit ruwe olie die gemakkelijk kan worden opgevangen door afzuiging of eenvoudige decantatie.

Zo ontving een tank van 5 juni tot 24 augustus 1947 gedurende 80 dagen 224 gewichtsdelen mierenzuur en 208 gewichtsdelen gewone commerciële zeep bereid met olijfolie. en potas. Er worden 197 volumedelen ruwe olie gevormd die aan gefractioneerde destillatie worden onderworpen.

Is verkregen procent:
- 1 volumedeel op 100 graden (water);
- 4 volumedelen van 100 tot 200 graden;
- 5 volumedelen van 200 tot 300 graden;
- 20 volumedelen fracties die tussen 300 en 320 graden passeren;
- 30 volumedelen fracties passeren 320 en 340 graden fwre
- tenslotte 5 volumedelen fracties tussen 340 en 350 graden.

Bij 350 graden blijven 35 volumedelen van een zwarte pek over die niet wordt gedestilleerd, maar verbrandt en een dunne laag achtergebleven cokes achterlaat.

Het is gemakkelijk om bij atmosferische druk te werken, maar men wijkt niet af van de beschermingsomvang van de uitvinding door bij een andere druk te werken.

De verhoudingen van de grondstoffen die in de voorbeelden worden aangegeven, zijn de optimale verhoudingen. De uitvinding is natuurlijk niet beperkt tot het aannemen van dergelijke verhoudingen, maar als men hiervan afwijkt, in het bijzonder als de 'we overschrijden duidelijk het dubbele of als we ze verlagen, nemen de opbrengsten af.

Meer informatie gebruiksaanwijzing:
- Lees de beweert Dr. Laigret
- Download de octrooi "Productie van vloeibare en gasvormige koolwaterstoffen" in .pdf vorm
- Het project Laigret