BE1019148A5 - METHOD FOR BIOGAS PRODUCTION IN THE (BIO) ETHANOL INDUSTRY. - Google Patents

METHOD FOR BIOGAS PRODUCTION IN THE (BIO) ETHANOL INDUSTRY. Download PDF

Info

Publication number
BE1019148A5
BE1019148A5 BE2010/0014A BE201000014A BE1019148A5 BE 1019148 A5 BE1019148 A5 BE 1019148A5 BE 2010/0014 A BE2010/0014 A BE 2010/0014A BE 201000014 A BE201000014 A BE 201000014A BE 1019148 A5 BE1019148 A5 BE 1019148A5
Authority
BE
Belgium
Prior art keywords
fraction
rich
anaerobic
biogas
effluent
Prior art date
Application number
BE2010/0014A
Other languages
Dutch (nl)
Inventor
Lode Maurits Jozef Ghislain Goethals
Dirk G C Derycke
Stephane Grusenmeyer
Original Assignee
Waterleau Group Nv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Waterleau Group Nv filed Critical Waterleau Group Nv
Priority to BE2010/0014A priority Critical patent/BE1019148A5/en
Application granted granted Critical
Publication of BE1019148A5 publication Critical patent/BE1019148A5/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P5/00Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons
    • C12P5/02Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons acyclic
    • C12P5/023Methane
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06Ethanol, i.e. non-beverage
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06Ethanol, i.e. non-beverage
    • C12P7/08Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate
    • C12P7/10Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate substrate containing cellulosic material
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

De werkwijze voor de bereiding van biogas gaat uit van een reactieproduct van ethanolproductie. Dit reactieprodukt wordt gescheiden in een eerste fractie en een tweede fractie (stap A). De eerste fractie wordt vervolgens ten minste gedeeltelijk gescheiden in een eiwitrijk deel en een koolstofrijk deel (stap B). Daarna wordt het koolstofrijke deel van de eerste fractie anaëroob omgezet, onder vorming van het biogas (stap C). De bereiding van biogas wordt bij voorkeur gecombineerd met ethanolproductie.The process for the preparation of biogas starts from a reaction product of ethanol production. This reaction product is separated into a first fraction and a second fraction (step A). The first fraction is then at least partially separated into a protein rich portion and a carbon rich portion (step B). Then the carbon-rich part of the first fraction is converted anaerobically, forming the biogas (step C). The preparation of biogas is preferably combined with ethanol production.

Description

Werkwijze voor biogasproductie in de (bio)ethanol industrieProcess for biogas production in the (bio) ethanol industry

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verwerken van een reactieproduct van ethanolproductie, waarin het reactieproduct gescheiden wordt in een eerste fractie en een tweede fractie, waarbij de eerste fractie dunner is dan de tweede fractie.The invention relates to a method for processing a reaction product from ethanol production, wherein the reaction product is separated into a first fraction and a second fraction, the first fraction being thinner than the second fraction.

De uitvinding heeft voorts betrekking op een werkwijze voor het bereiden van ethanolThe invention further relates to a process for the preparation of ethanol

De uitvinding heeft verder betrekking op een reactorsysteem voor het uitvoeren van genoemde werkwijzen.The invention further relates to a reactor system for carrying out said processes.

Bij de productie van ethanol wordt, na het afscheiden van de ethanolfractie in een distillatieproces, typisch een reactieproduct bekomen dat bekend staat als whole stillage. Dit reactieproduct heeft een droge stof gehalte van typisch ± 12.5% en bevat, met uitzondering van het zetmeel dat de voedingsstof is voor de ethanolproductie, nog alle andere organische componenten uit het uitgangsmateriaal die het ethanolproductieproces zijn gepasseerd.In the production of ethanol, after the separation of the ethanol fraction in a distillation process, a reaction product is typically obtained which is known as whole stillage. This reaction product has a dry matter content of typically ± 12.5% and contains, with the exception of the starch which is the nutrient for ethanol production, all other organic components from the starting material that have passed the ethanol production process.

Daarom wordt deze fractie, in klassieke ethanolproductie installaties, verder opgeconcentreerd en verwerkt tot bijproducten. Een dergelijk bijprodukt is bijvoorbeeld bekend als Distillers Dried Grains & Solubles (DDGS). Het is een eiwitrijk, gedroogd produkt. Dergelijke bijprodukten kunnen worden vermarkt in de sector van de veevoeding.That is why, in traditional ethanol production plants, this fraction is further concentrated and processed into by-products. Such a by-product is known, for example, as Distillers Dried Grains & Solubles (DDGS). It is a protein-rich, dried product. Such by-products can be marketed in the animal nutrition sector.

Het gebruik van bijprodukten voor veevoeding is in het bijzonder interessant, wanneer de ethanolproduktie in een microbiële fermentatieproces plaatsvindt. Een dergelijke ethanolproduktie staat bekend als bio-ethanolproduktie. Doorgaans wordt gebruik gemaakt van gisten als produktie-organisme in het microbiële fermentatieproces. Verschillende uitgangsmaterialen kunnen toegepast worden, zoals suikerriet, tarwe, mais, triticale, rogge, gerst en suikerbieten. Granen zijn een bijzonder geschikt hoofdbestanddeel wanneer het DDGS als bijprodukt gewenst is. De onderhavige uitvinding heeft in het bijzonder, maar niet uitsluitend betrekking op bio-ethanol.The use of by-products for animal feed is particularly interesting when the ethanol production takes place in a microbial fermentation process. Such an ethanol production is known as bioethanol production. Yeasts are generally used as a production organism in the microbial fermentation process. Various starting materials can be used, such as sugar cane, wheat, corn, triticale, rye, barley and sugar beets. Cereals are a particularly suitable main ingredient when the DDGS is desired as a by-product. The present invention relates in particular, but not exclusively, to bioethanol.

De eerste stap in de verwerking van de whole stillage is typisch een scheiding in een eerste, eerste fractie en een tweede, tweede fractie door middel van decanter centrifuges. De eerste fractie is dunner dan de tweede fractie. Dit houdt in dat de eerste fractie bijvoorbeeld een lagere viscositeit en/of een lagere dichtheid (kg/l) en/of een lager vastestofgehalte heeft dan de tweede fractie. Bij voorkeur is de verhouding in de genoemde relevante parameter(s) tussen tweede en eerste fractie tenminste twee, bij voorkeur ten minste vijf of ook ten minste tien. De eerste fractie is in het vakgebied ook bekend als een thin stillage. De tweede fractie is in het vakgebied ook bekend als wet cake.The first step in processing the whole stillage is typically a separation into a first, first fraction and a second, second fraction by means of decanter centrifuges. The first fraction is thinner than the second fraction. This means that the first fraction has, for example, a lower viscosity and / or a lower density (kg / l) and / or a lower solids content than the second fraction. Preferably the ratio in said relevant parameter (s) between second and first fraction is at least two, preferably at least five or also at least ten. The first fraction is also known in the art as a thin stillage. The second fraction is also known in the art as wet cake.

Een klein deel van de eerste fractie wordt teruggestuurd naar de fermentatie stap van het bio-ethanol productieproces. Het grootste deel van de eerste fractie wordt typisch opgeconcentreerd in een indampingsinstallatie. Het concentraat van de indamping wordt vervolgens samen met de tweede fractie gedroogd tot een DDGS produkt in een drooginstallatie. De condensaatfractie van de indamping wordt terug aangewend in het bio-ethanol productieproces.A small part of the first fraction is sent back to the fermentation step of the bio-ethanol production process. Most of the first fraction is typically concentrated in an evaporation plant. The concentrate from the evaporation is then dried together with the second fraction into a DDGS product in a drying plant. The condensate fraction of the evaporation is used again in the bio-ethanol production process.

Het is een doel van de huidige uitvinding om de werkwijze en een reactorsysteem van de in de aanhef genoemde soort verder te verbeteren onder vorming van additionele bijprodukten die nuttig kunnen worden aangewend.It is an object of the present invention to further improve the process and a reactor system of the type mentioned in the preamble, thereby forming additional by-products that can be usefully employed.

Dit doel is bereikt in een werkwijze voor de bereiding van biogas, omvattend de stappen van: het verschaffen van een reactieproduct van ethanolproductie; het scheiden van het reactieproduct in een eerste fractie en een tweede fractie; •het scheiden van ten minste een gedeelte van de eerste fractie in een eiwitrijk deel en een koolstofrijk deel; het uitvoeren van een anaërobe omzetting van het koolstofrijke deel van de eerste fractie, onder vorming van het biogas.This object has been achieved in a process for the preparation of biogas, comprising the steps of: providing a reaction product of ethanol production; separating the reaction product into a first fraction and a second fraction; Separating at least a portion of the first fraction into a protein-rich portion and a carbon-rich portion; performing an anaerobic conversion of the carbon-rich portion of the first fraction, with formation of the biogas.

Het doel wordt verder bereikt in een werkwijze voor het bereiden van bio-ethanol, waarbij tevens biogas gevormd wordt volgens bovengenoemd proces.The object is further achieved in a method for preparing bioethanol, wherein biogas is also formed according to the above-mentioned process.

Gevonden is dat de eerste fractie van het reactieproduct nog een aanzienlijk gehalte aan zwevende stoffen bevat. Dit aanzienlijke gehalte kan variëren tussen 1 en 8% en is typisch tussen 3 en 5%. Gebleken is de zwevende stoffen voor een substantieel gedeelte uit eiwitten bestaan. Ter bescherming van de anaërobe omzetting blijkt het noodzakelijk om allereerst het merendeel van de eiwitten af te scheiden. Eiwitten zijn stikstofrijke componenten. Bij de anaërobe afbraak van eiwitrijke organische componenten treedt ammonificatie op, i.e. de anaërobe omzetting van organische stikstof in ammonium-stikstof (NH4+-N). In een anaërobe omgeving en in functie van de heersende procesomstandigheden, zoals pH en temperatuur, ontstaat er een evenwicht tussen de ammoniumstikstof (NH4+-N) en vrije ammoniak (NH3). Het is algemeen aanvaard dat bij concentraties aan vrije ammoniak van 50-80 mg/l of meer een hoge graad van inhibitie (>50%) van de anaërobe afbraak kan optreden.It has been found that the first fraction of the reaction product still contains a considerable content of suspended matter. This substantial content can vary between 1 and 8% and is typically between 3 and 5%. It has been found that the floating substances consist for a substantial part of proteins. To protect the anaerobic conversion, it appears necessary to first of all separate the majority of the proteins. Proteins are nitrogen-rich components. Ammonification occurs in the anaerobic degradation of protein-rich organic components, i.e. the anaerobic conversion of organic nitrogen to ammonium nitrogen (NH4 + -N). In an anaerobic environment and depending on the prevailing process conditions, such as pH and temperature, a balance is created between the ammonium nitrogen (NH4 + -N) and free ammonia (NH3). It is generally accepted that a high degree of inhibition (> 50%) of anaerobic degradation can occur at free ammonia concentrations of 50-80 mg / l or more.

Volgens de uitvinding wordt dus deze inhibitie van anaërobe afbraak voorkomen door een additionele scheidingsstap onder verwijdering van het eiwitrijke deel.According to the invention, this inhibition of anaerobic degradation is thus prevented by an additional separation step while removing the protein-rich portion.

Verrassenderwijs is gevonden dat dit proces volgens de uitvinding aanzienlijke verdere verbeteringen toelaat. Dergelijke verbeteringen maken dat het in het bijzonder gunstig wordt om de bio-ethanolproduktie met biogasproductie te combineren en te integreren.It has surprisingly been found that this process according to the invention permits considerable further improvements. Such improvements make it particularly advantageous to combine and integrate bioethanol production with biogas production.

Vooreerst kan het eiwitrijke deel van de eerste fractie ofwel apart worden ingedampt ofwel worden toegevoegd aan een eventuele, niet-gescheiden rest van de eerste fractie. De combinatie ervan kan ingedampt worden en gecombineerd worden met de tweede fractie. Op die wijze kan het waardevolle bijprodukt van de DDGS fractie onverminderd gevormd worden. *First, the protein-rich portion of the first fraction can either be evaporated separately or added to a possible, non-separated remainder of the first fraction. The combination thereof can be evaporated and combined with the second fraction. In this way the valuable by-product of the DDGS fraction can be formed undiminished. *

Vervolgens kan het effluent van de anaërobe omzetting onder aanpassing van de zuurgraad worden gebruikt als bestanddeel voor bio-ethanolproduktie. In een bijzonder gunstige uitvoeringsvorm hiervan wordt de zuurgraad aangepast met een zure spui gevormd bij ontzwaveling van het biogas.The anaerobic conversion effluent can then be used as a component for bioethanol production while adjusting the acidity. In a particularly favorable embodiment thereof, the acidity is adjusted with an acid drain formed during desulfurization of the biogas.

Door hergebruik van het anaëroob effluent, wordt een deel van de ureum dosering, dat als stikstof bron wordt gedoseerd in het bio-ethanol productieproces, vervangen door de aanwezige ammonium-stikstof (NH4+-N) Daarnaast worden thermische verliezen geminimaliseerd. Weliswaar vereist anaërobe omzetting een substantieel lagere temperatuur (bij voorkeur 33-37 °C) dan de temperatuur van het reactieprodukt (gebruikelijk 80-85 °C), maar ten eerste kan de afkoeling beperkt worden tot het koolstofrijke gedeelte van de eerste fractie door de afkoeling te voorzien na de afscheiding van het eiwitrijke deel. Het eiwitrijke deel blijft daardoor verpompbaar en houdt dezelfde temperatuur als de rest van de eerste fractie. Tevens is deze fractie reeds op temperatuur voor het verder indampen.By reusing the anaerobic effluent, part of the urea dosage, which is dosed as a nitrogen source in the bio-ethanol production process, is replaced by the ammonium nitrogen (NH4 + -N) present. In addition, thermal losses are minimized. Although anaerobic conversion requires a substantially lower temperature (preferably 33-37 ° C) than the temperature of the reaction product (usually 80-85 ° C), the cooling can be limited to the carbon-rich portion of the first fraction by the provide cooling after the protein-rich portion is separated. The protein-rich part therefore remains pumpable and keeps the same temperature as the rest of the first fraction. This fraction is also already at the temperature for further evaporation.

Bij de afkoeling van het koolstofrijke deel van de eerste fractie wordt bij voorkeur gebruik gemaakt van een warmtewisselaar, waarmee het effluent van de anaërobe omzetting, na de nodige nabehandeling, weer wordt opgewarmd. De warmte wordt zo effectief weer toegevoegd aan de bio-ethanolproduktie.When cooling the carbon-rich part of the first fraction, use is preferably made of a heat exchanger with which the effluent of the anaerobic conversion is heated up again, after the necessary after-treatment. The heat is thus effectively added to the bio-ethanol production.

De uitvinding heeft voorts betrekking op een reactorsysteem voor uitvoering van genoemde werkwijzen die zo zijn uitgevoerd dat energieverliezen geminimaliseerd worden of afvalproduktie beperkt kunnen worden.The invention further relates to a reactor system for carrying out said processes which are designed in such a way that energy losses are minimized or waste production can be limited.

Daartoe bevat een eerste reactorsysteem volgens de uitvinding een scheidingsinstallatie voor het scheiden van een reactieproduct in een eerste fractie en een tweede fractie, waarbij de eerste fractie dunner is dan de tweede fractie. Het omvat tevens een scheidingsinstallatie voor het scheiden van ten minste een gedeelte van de eerste fractie in een eiwitrijk deel en een koolstofrijk deel. Het omvat verder een bioreactor voor het uitvoeren van een anaërobe omzetting onder vorming van biogas en een effluent·. *To that end, a first reactor system according to the invention comprises a separation plant for separating a reaction product into a first fraction and a second fraction, the first fraction being thinner than the second fraction. It also comprises a separation plant for separating at least a portion of the first fraction into a protein-rich portion and a carbon-rich portion. It further comprises a bioreactor for carrying out an anaerobic conversion to form biogas and an effluent. *

In een gunstige uitvoeringsvorm is voorts een warmtewisselaar aanwezig. De warmtewisselaar koelt het koolstofrijk deel van de eerste fractie af onder verwarming van het effluent van de bioreactor tot een temperatuur geschikt voor gebruik als bestanddeel voor (bio-)ethanolproduktie. De afkoeling van het koolstofrijke deel van de eerste fractie vindt plaats zonder afkoeling van het eiwitrijk deel van de eerste fractie, zodat dit verpompbaar blijft voor verdere indamping.In a favorable embodiment, furthermore, a heat exchanger is present. The heat exchanger cools the carbon-rich portion of the first fraction while heating the effluent from the bioreactor to a temperature suitable for use as a component for (bio) ethanol production. The cooling of the carbon-rich part of the first fraction takes place without cooling of the protein-rich part of the first fraction, so that it remains pumpable for further evaporation.

In een andere gunstige uitvoeringsvorm bevat het reactorsysteem volgens de uitvinding een biologische ontzwavelingsinstallatie van het biogas aanwezig is, waarvan de zure spui wordt samengevoegd met het effluent van de bioreactor voor aanpassing van de zuurgraad, een noodzakelijke voorwaarde voor het hergebruik voor (bio-)ethanolproduktie,In another favorable embodiment, the reactor system according to the invention comprises a biological desulphurization plant of the biogas, the acid drain of which is combined with the effluent from the bioreactor for adjusting the acidity, a necessary condition for the reuse for (bio) ethanol production ,

Deze en andere aspecten van de werkwijze en het reactorsysteem volgens de uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van een figuur 1. Figuur 1 geeft een schematische voorstelling van de combinatie van een bio-ethanol productieproces met een anaëroob biogas productieproces.These and other aspects of the process and the reactor system according to the invention are further elucidated with reference to a figure 1. Figure 1 gives a schematic representation of the combination of a bio-ethanol production process with an anaerobic biogas production process.

Figuur 1 toont het productieproces van een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding. In deze uitvoeringsvorm zijn de produktie van bio-ethanol en de produktie van het biogas gecombineerd. Opgemerkt wordt dat de produktie van bio-ethanol op zichzelf bekend is. De vakken met gearceerde rand hierin tonen tussenprodukten. De vakken met doorlopende rand tonen produktiestappen.Figure 1 shows the production process of an embodiment of the method according to the invention. In this embodiment, the production of bioethanol and the production of the biogas are combined. It is noted that the production of bioethanol is known per se. The boxes with shaded edges show intermediate products. The boxes with a continuous edge show production steps.

De belangrijkste stappen in het produktieproces volgens deze uitvoeringsvorm zijn: A de scheiding van de eerste fractie (hierna ook thin stillage genoemd) en de tweede fractie (hierna ook wet cake genoemd) B de additionele scheiding van de koolstofrijke en het eiwitrijke deel van de eerste fractie C de anaërobe behandeling van het koolstofrijke deel van de eerste fractie D de biogas-ontzwaveling . - E de nabeluchting en de eerste pH correctie F de tweede pH correctie G het gebruik van biogas H het indampen.The most important steps in the production process according to this embodiment are: A the separation of the first fraction (hereinafter also referred to as thin stillage) and the second fraction (hereinafter also referred to as wet cake) B the additional separation of the carbon-rich and protein-rich part of the first fraction C the anaerobic treatment of the carbon-rich part of the first fraction D the biogas desulphurization. - E after-ventilation and the first pH correction F the second pH correction G the use of biogas H the evaporation.

Opgemerkt wordt dat een integratie van dit produktieproces met een (bio-)ethanolproduktie zeer gunstig is, omdat dan onmiddellijk hergebruik van bijprodukten van de biogasproduktie mogelijk is. Dat is echter geenszins vereist. Voorts wordt in het volgende het gebruik van biogas als onderdeel beschreven. Het zal de vakman duidelijk zijn, dat dit gebruik van biogas ook elders plaats kan vinden dan binnen een produktieproces. Biogas is dan een Produkt, dan bijvoorbeeld via een pijpleiding afgevoerd wordt, danwel opgeslagen wordt in voorraadtanks.It is noted that an integration of this production process with (bio) ethanol production is very favorable, because then immediate reuse of by-products from biogas production is possible. However, this is by no means required. Furthermore, the use of biogas as a component is described below. It will be clear to those skilled in the art that this use of biogas can also take place elsewhere than within a production process. Biogas is then a product, then, for example, is discharged via a pipeline, or is stored in storage tanks.

Opgemerkt wordt voorts dat volgens de uitvinding slechts de stappen A, B en C noodzakelijk zijn en overige stappen aanvullende verbeteringen zijn. Niet uitgesloten is bovendien dat de scheiding van de eerste fractie en de tweede fractie los plaatsvindt van de overige stappen.It is further noted that according to the invention only steps A, B and C are necessary and other steps are additional improvements. Moreover, it is not excluded that the separation of the first fraction and the second fraction takes place separately from the other steps.

Opgemerkt wordt verder dat 'thin stillage' een uitvoeringsvorm is van een eerste fractie en 'wet cake' een uitvoeringsvorm is van een tweede fractie. De uitvinding is niet beperkt tot een scheiding van de whole stillage of een ander reactieprodukt in een thin stillage en een wet cake, maar vereist slechts dat het reactieprodukt gescheiden wordt in een eerste en een tweede fractie, waarvan de eerste dikker is dan de tweede.It is further noted that "thin stillage" is an embodiment of a first fraction and "wet cake" is an embodiment of a second fraction. The invention is not limited to a separation of the whole stillage or another reaction product into a thin stillage and a wet cake, but only requires that the reaction product be separated into a first and a second fraction, the first of which is thicker than the second.

Scheidinasstappen voorafgaand aan anaërobe behandeling Voor de eerste stap in de verwerking van de whole stillage (1), worden meestal decanter centrifuges (A) aangewend. Praktijkgegevens tonen echter aan dat het gehalte aan zwevende stoffen in de thin stillage (3) nog ± 3,5% kan bedragen en dat deze moeilijk afscheidbare fractie voornamelijk (± 60%) uit eiwitten bestaan.Separation steps prior to anaerobic treatment Decanter centrifuges (A) are usually used for the first step in processing the whole stillage (1). However, practical data show that the suspended solids content in the thin stillage (3) can still be ± 3.5% and that this fraction that is difficult to separate consists mainly of proteins (± 60%).

De aanwezigheid van hoge concentraties aan zwevende stoffen en voornamelijk de hiermee gepaard gaande hoge concentraties aan eiwitten, bemoeilijkt in hoge mate de directe anaërobe behandeling (C) van de thin stillage (3). Eiwitten zijn namelijk stikstofrijke componenten, een eiwit / Kjeldahl-N verhouding van 6,25 is de algemene regel. Bij de anaërobe afbraak van eiwitrijke organische componenten treedt ammonificatie op, dit is de anaërobe omzetting van organische stikstof in ammonium-stikstof (NhV-N). In een anaërobe omgeving en in functie van de heersende procesomstandigheden, zoals pH en temperatuur, ontstaat er echter een evenwicht tussen de ammonium-stikstof (NlV-N) en vrije ammoniak (NH3). Het is algemeen aanvaardt dat bij vrije ammoniak (NH3) concentraties van 50 - 80 mg/1 er reeds een hoge graad van inhibitie (> 50%) van de anaërobe afbraak kan optreden.The presence of high concentrations of suspended solids and in particular the associated high concentrations of proteins makes the direct anaerobic treatment (C) of the thin stillage (3) very difficult. Proteins are namely nitrogen-rich components, a protein / Kjeldahl-N ratio of 6.25 is the general rule. Ammonification occurs during the anaerobic degradation of protein-rich organic components, which is the anaerobic conversion of organic nitrogen into ammonium nitrogen (NhV-N). However, in an anaerobic environment and depending on the prevailing process conditions, such as pH and temperature, a balance is created between the ammonium nitrogen (NlV-N) and free ammonia (NH3). It is generally accepted that with free ammonia (NH3) concentrations of 50 - 80 mg / l, a high degree of inhibition (> 50%) of anaerobic degradation can already occur.

Ter bescherming van de anaërobe behandeling (C) wordt daarom een bijkomende performante afscheiding van zwevende stoffen (B) voorzien. Dit kan bijv. worden bekomen door het inzetten van schotelcentrifuges, filtratietechnieken (ultra- of microfiltratie) of andere technieken. Hierdoor wordt de moeilijk afscheidbare eiwit fractie alsnog grotendeels afgescheiden.To protect the anaerobic treatment (C), an additional high-performance separation of suspended solids (B) is therefore provided. This can be achieved, for example, by using dish centrifuges, filtration techniques (ultra or microfiltration) or other techniques. As a result, the protein fraction that is difficult to separate is still largely separated.

Door het inzetten van een extra afscheiding (B) en het hiermee verwijderen van het grootste deel van de eiwitfractie (70 - 75%) uit de thin stillage (3), ontstaat aldus enerzijds een eiwitrijke slibkoek (4) en anderzijds een koolstofrijke vloeibare fractie (5). De koolstofrijke vloeibare fractie (5) kan vervolgens worden behandeld in een anaërobe installatie (C), gevrijwaard van vrije ammoniak inhibitie.By using an extra separation (B) and thereby removing the majority of the protein fraction (70 - 75%) from the thin stillage (3), a protein-rich sludge cake (4) and a carbon-rich liquid fraction are thus created on the one hand (5). The carbon-rich liquid fraction (5) can then be treated in an anaerobic installation (C), free from free ammonia inhibition.

Door het inzetten van de extra afscheiding (B) gaat het grootste deel van de eiwit fractie aldus niet “verloren” in de anaërobe behandeling (C), maar komt ze via de eiwitrijke slibkoek (4) alsnog grotendeels terecht in de DDGS fractie (10), wat economisch gezien het meest voordelig is.By using the extra separation (B), the majority of the protein fraction is thus not “lost” in the anaerobic treatment (C), but via the protein-rich silt cake (4) it still ends up largely in the DDGS fraction (10). ), which is the most economically advantageous.

Tabel 1 geeft ingrediënten weer van DDGS, waarbij opgemerkt is dat de percentages kunnen afwijken. DDGS is een geschikt produkt voor veevoeding. Meer informatie over dit produkt is bijvoorbeeld beschikbaar op http://www.ksqrains.com/ethanol/ddqs.html. DDGS bevat typisch veel verschillende eiwitten en is daardoor een geschikt alternatief voor sojabonen en uit vis bereide voeding. Opgemerkt wordt dat het bijprodukt niet noodzakelijkerwijs DDGS hoeft te zijn. Andere dergelijke bijprodukten zijn bijvoorbeeld Distillers Dried Solubles (DDS), Distillers Dried Grains (DDG), Condensed Distillers Solubles (CDS) en Distillers Wet Grains (DWG). Anderszins is het mogelijk dat de eiwitrijke fractie verder wordt opgewerkt. Het is bijvoorbeeld bekend, uit US patent 7,618,660 om lijmen (adhesives) te bereiden uit DDGS.Table 1 shows ingredients from DDGS, although it is noted that the percentages may differ. DDGS is a suitable product for animal nutrition. More information about this product is available for example at http://www.ksqrains.com/ethanol/ddqs.html. DDGS typically contains many different proteins and is therefore a suitable alternative to soybeans and fish-prepared foods. It is noted that the by-product does not necessarily have to be DDGS. Other such by-products are, for example, Distillers Dried Solubles (DDS), Distillers Dried Grains (DDG), Condensed Distillers Solubles (CDS) and Distillers Wet Grains (DWG). Alternatively, it is possible that the protein-rich fraction is worked up further. For example, it is known from US Patent 7,618,660 to prepare adhesives from DDGS.

Figure BE1019148A5D00091

TDN = total digestible nutriënt NEL = net energy lactation NEM = net energy maintenance NEG = net energy growth NFC = Non Fiber Carbs NDF = neural detergent fibre ADF = acid detergent fibreTDN = total digestible nutrient NEL = net energy lactation NEM = net energy maintenance NEG = net energy growth NFC = Non Fiber Carbs NDF = neural detergent fiber ADF = acid detergent fiber

Hergebruik van warmteReuse of heat

De thin stillage (3), aan de ingang van de extra afscheiding (B), heeft ' typisch nog een temperatuur van 80 - 85°C, dit als gevolg van het distillatie proces in de bio-ethanol productie installatie. Vooraleer echter de koolstofrijke vloeibare fractie (5) van de extra afscheiding (B), met eveneens een temperatuur van 80 - 85°C, kan worden verder behandeld in een mesofiele anaërobe installatie (C), is een afkoeling voorzien tot een temperatuur van 33 - 37°C.The thin stillage (3), at the entrance of the additional separation (B), typically has a temperature of 80 - 85 ° C, as a result of the distillation process in the bio-ethanol production plant. However, before the carbon-rich liquid fraction (5) of the additional separation (B), which also has a temperature of 80 - 85 ° C, can be further treated in a mesophilic anaerobic installation (C), a cooling is provided to a temperature of 33 - 37 ° C.

Vanuit fysisch en thermodynamisch oogpunt is de afkoeling voorzien na de extra afscheiding (B). Door de afkoeling inderdaad te voorzien na de extra afscheiding (B), kan deze op een kleiner debiet gebeuren, aangezien het enkel de koolstofrijke vloeibare fractie-/5/is die verder anaëroob wordt behandeld. Verder bedraagt het gehalte aan zwevende stoffen in deze koolstofrijke vloeibare fractie (5) slechts ± 0.8%, waardoor het gevaar van verstoppingen wordt geminimaliseerd.From a physical and thermodynamic point of view, the cooling is provided after the extra separation (B). By indeed foreseeing the cooling after the additional separation (B), this can be done at a smaller flow rate, since it is only the carbon-rich liquid fraction that is further treated anaerobically. Furthermore, the content of suspended solids in this carbon-rich liquid fraction (5) is only ± 0.8%, which minimizes the risk of clogging.

Door de afkoeling pas na de extra afscheiding (B) te voorzien, behoudt de eiwitrijke slibkoek (4) de hoge temperatuur van dethin stillage (3), waardoor deze gemakkelijk verpompbaar blijft en beter geschikt is voor de verdere thermische verwerking.By providing cooling only after the additional separation (B), the protein-rich sludge cake (4) retains the high temperature of the dethin stillage (3), so that it remains easy to pump and is better suited for further thermal processing.

De afkoeling wordt uitgevoerd door middel van twee warmtewisselaars die in serie zijn geschakeld en beide warmtewisselaars zijn van het type “wide gap". In de eerste warmtewisselaar wordt de koolstofrijke vloeibare fractie (5) in tegenstroom gebracht met het finaal effluent (9). Hierdoor wordt het finaal effluent (9) terug opgewarmd tot een temperatuur die optimaal is voor hergebruik. De verdere afkoeling van de koolstofrijke vloeibare fractie (5) gebeurt in tegenstroom met koelwater van de koeltoren.The cooling is carried out by means of two heat exchangers which are connected in series and both heat exchangers are of the "wide gap" type. In the first heat exchanger the carbon-rich liquid fraction (5) is countercurrent to the final effluent (9). the final effluent (9) is heated back to a temperature that is optimal for reuse.The further cooling of the carbon-rich liquid fraction (5) is done in countercurrent with cooling water from the cooling tower.

Anaërobe behandelingAnaerobic treatment

De koolstofrijke vloeibare fractie (5), die wordt bekomen na het afscheiden van de eiwitrijke slibkoek (4) in de afscheiding (B) en na de afkoeling tot mesofiele temperaturen, wordt vervolgens anaëroob behandeld in een reactor. Bij deze anaërobe afbraak van organische componenten wordt -biogas (7), een mengsel van methaan en koolstofdioxide, geproduceerd. Dit biogas kan worden aangewend ter vervanging van aardgas. Anderszins kan het biogas worden verbrand in een installatie voor de productie van elektriciteit en bruikbare warmte. Een dergelijke installatie omvat bijvoorbeeld een elektromotor. Zoals eerder aangegeven worden niet alle, maar wel voldoende eiwitten afgescheiden in de voorbehandeling om een stabiele anaërobe behandeling (C) te garanderen. Bij de anaërobe afbraak van stikstof bevattende organische componenten, zoals de voornamelijk nog in opgeloste vorm aanwezige eiwitten, treedt ammonificatie op. De eiwit stikstof, die via de extra afscheiding (B) niet in de DDGS (10) terechtkomt, wordt bij anaërobe afbraak aldus omgezet in ammonium-stikstof (NH/-N) dat een bruikbare stikstofbron is voor het onderhoud van de anaërobe biomassa, maar ook voor de gistcellen in het bio-ethanol productie proces. Via hergebruik van het finaal effluent (9), kan de ammonium-stikstof (NH^-N) zorgen voor de stikstoftoevoer in het bio-ethanolproces. Daarmee wordt het gebruik van ureum beperkt of zelfs in zijn geheel vervangen.The carbon-rich liquid fraction (5), which is obtained after separating the protein-rich sludge cake (4) in the separation (B) and after cooling to mesophilic temperatures, is then treated anaerobically in a reactor. This anaerobic degradation of organic components produces biogas (7), a mixture of methane and carbon dioxide. This biogas can be used to replace natural gas. Alternatively, the biogas can be burned in an installation for the production of electricity and usable heat. Such an installation comprises, for example, an electric motor. As indicated earlier, not all but sufficient proteins are separated in the pre-treatment to guarantee a stable anaerobic treatment (C). Ammonification occurs in the anaerobic degradation of nitrogen-containing organic components, such as the proteins that are still mainly present in dissolved form. The protein nitrogen, which does not end up in the DDGS (10) via the extra separation (B), is thus converted in the case of anaerobic degradation into ammonium nitrogen (NH / -N) which is a useful source of nitrogen for the maintenance of the anaerobic biomass, but also for the yeast cells in the bio-ethanol production process. By reusing the final effluent (9), the ammonium nitrogen (NH 2 -N) can provide the nitrogen supply in the bioethanol process. This limits the use of urea or even replaces it in its entirety.

Voorbeelden van geschikte reactortypen voor de anaërobe behandeling zijn de Upflow Anaérobie Contact (UAC) reactor, de Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) reactor en de Anaérobie Contact (AC) reactor. Het meest voordeel is de Upflow Anaérobie Contact (UAC) reactor. Verdere informatie over deze. reactortypen is bijvoorbeeld beschikbaar op http://www.ionexchanaewaterleau.com/solutions.html. Gezien de karakteristieken van de koolstofrijke vloeibare fractie (5), voornamelijk de concentratie aan organische componenten (CZV -gehalte) en het gehalte aan zwevende stoffen (ZS - gehalte), is geoordeeld dat gebruik van een UAC reactor voordelig is. Het gebruik van een ander type anaërobe reactor is evenwel eveneens mogelijk.Examples of suitable reactor types for the anaerobic treatment are the Upflow Anaerobic Contact (UAC) reactor, the Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) reactor and the Anaerobic Contact (AC) reactor. The most advantage is the Upflow Anaérobie Contact (UAC) reactor. Further information about this. For example, reactor types are available at http://www.ionexchanaewaterleau.com/solutions.html. In view of the characteristics of the carbon-rich liquid fraction (5), primarily the concentration of organic components (COD content) and the content of suspended solids (ZS content), it has been judged that the use of a UAC reactor is advantageous. However, the use of a different type of anaerobic reactor is also possible.

Net zoals de UASB - reactor, is de UAC - reactor voorzien van een speciaal ontwikkeld verdeelsysteem, onderaan de reactor, waardoor het influent egaal wordt verdeeld over het totale bodemoppervlak. Het verdeelsysteem garandeert een goed contact tussen het anaëroob influent en de anaërobe biomassa waardoor de massa transfer geoptimaliseerd wordt.Just like the UASB reactor, the UAC reactor is equipped with a specially developed distribution system at the bottom of the reactor, whereby the influent is evenly distributed over the total bottom surface. The distribution system guarantees good contact between the anaerobic influent and the anaerobic biomass, optimizing mass transfer.

Dankzij het verdeelsysteem wordt in de anaërobe reactor een opwaartse propstroom bekomen die de vorming van anaëroob korrelslib en/of anaërobe slibvlokken bevordert. Een constante en voldoende hoge opstroomsnelheid wordt bekomen door een bijkomende interne recirculatie van anaëroob effluent. De interne recirculatie van anaëroob effluent gebeurt via een afzonderlijk leidingsyteem bovenaan in de anaërobe reactor. De interne recirculatie heeft ook een verdunnend effect op het anaërobe influent waardoor plaatselijke overbelasting van het anaëroob slib vermeden wordt. Dankzij de hoge buffercapaciteit van het anaëroob effluent, heeft de interne recirculatie ook een stabiliserend effect op de influent pH. Een toevoeging van natriumloog (NaOH) is voorzien om, indien noodzakelijk, de pH verder te corrigeren.Thanks to the distribution system, an upstream plug flow is obtained in the anaerobic reactor which promotes the formation of anaerobic grain sludge and / or anaerobic sludge flakes. A constant and sufficiently high flow rate is achieved by an additional internal recirculation of anaerobic effluent. The internal recirculation of anaerobic effluent is done via a separate pipeline system at the top of the anaerobic reactor. The internal recirculation also has a thinning effect on the anaerobic influent, thereby avoiding local overloading of the anaerobic sludge. Thanks to the high buffer capacity of the anaerobic effluent, the internal recirculation also has a stabilizing effect on the influent pH. An addition of sodium hydroxide (NaOH) is provided to further correct the pH if necessary.

Dankzij het verdeelsysteem en de constante opstroomsnelheid is geen mechanische menging nodig in de anaërobe reactor, waardoor het goed bezinkend slib in de reactor wordt gehouden en in het onderste deel van de anaërobe reactor kan accumuleren. Hierdoor ontstaat een eerste ontkoppeling van de slib verblijftijd en de hydraulische verblijftijd. In vergelijking met de volledig gemengde anaërobe reactoren bevat de UAC - reactor aldus intrinsiek een hoger gemiddelde concentratie aan anaëroob slib.Thanks to the distribution system and the constant flow rate, no mechanical mixing is required in the anaerobic reactor, so that the settling sludge is kept in the reactor and can accumulate in the lower part of the anaerobic reactor. This results in a first decoupling of the sludge residence time and the hydraulic residence time. In comparison with the fully mixed anaerobic reactors, the UAC reactor thus intrinsically contains a higher average concentration of anaerobic sludge.

Net als de AC - reactor, is de UAC - reactor voorzien van een externe slibafscheider, waardoor een bijkomende retentie van anaëroob slib wordt bekomen. Dankzij het opwaartse propstroom principe en in tegenstelling tot de volledig gemengde anaërobe reactoren, dient de externe slibafscheider enkel voor het afscheiden van de traag bezinkende fractie van het anaëroob slib, waardoor de corresponderende slibbelasting beperkter kan worden gehouden.Just like the AC reactor, the UAC reactor is equipped with an external sludge separator, so that an additional retention of anaerobic sludge is achieved. Thanks to the upward plug flow principle and in contrast to the fully mixed anaerobic reactors, the external sludge separator only serves to separate the slow settling fraction of the anaerobic sludge, so that the corresponding sludge load can be kept more limited.

Bij de UAC - reactor is de externe slibafscheider een speciaal ontworpen parallelle plaat separator, SEPAFLOC® genoemd, volgend op een voorgaande ontgassing. In de ontgassing wordt het influent van de SEPAFLOC®, bestaande uit het anaërobe.effluent en een slib recirculatie debiet, op atmosferische druk gebracht en kan door de drukval de vrijgekomen CO2 worden vrijgesteld zodat dit de slibbezinking niet hindert.In the UAC reactor, the external sludge separator is a specially designed parallel plate separator, called SEPAFLOC®, following a previous degassing. In the degassing, the influent of the SEPAFLOC®, consisting of the anaerobic effluent and a sludge recirculation flow rate, is brought to atmospheric pressure and the CO2 released can be released by the pressure drop so that this does not hinder the sludge settling.

De SEPAFLOC® combineert de verschillende karakteristieken van een goed functionerende parallelle plaat separator. Aan de ingang en aan de uitgang van de SEPAFLOC® is er een egale verdeling voorzien van het effluent waardoor een gelijkmatig stromingspatroon in de SEPAFLOC® wordt geoptimaliseerd. Aan de ingang van de SEPAFLOC® is een flocculatie zone voorzien waardoor vlokvorming van het fijne anaërobe slib kan ontstaan. De SEPAFLOC® is een slibafscheider van het cross flow type. Hierdoor wordt het bezinkend slib minimaal gehinderd. Het afgescheiden anaëroob slib wordt verzameld en ingedikt in een aantal slibconussen onderaan de SEPAFLOC® van waaruit het wordt teruggepompt naar de anaërobe reactor.The SEPAFLOC® combines the different characteristics of a well-functioning parallel plate separator. At the entrance and at the exit of the SEPAFLOC® there is an even distribution of the effluent whereby an even flow pattern in the SEPAFLOC® is optimized. A flocculation zone is provided at the entrance to the SEPAFLOC®, which can cause flocculation of the fine anaerobic sludge. The SEPAFLOC® is a sludge separator of the cross flow type. This minimizes hindrance to the settling sludge. The separated anaerobic sludge is collected and thickened in a number of sludge cones at the bottom of the SEPAFLOC® from where it is pumped back to the anaerobic reactor.

Nabehandeling van het anaëroob effluentPost-treatment of the anaerobic effluent

In het bio-ethanol productie proces kan bacteriële crosscontaminatie niet totaal worden uitgesloten. Een van de voornaamste bezorgdheden in de bio-ethanol sector is daarom de aanwezigheid van azijnzuur in het bio-ethanol productie proces. Azijnzuur is enerzijds een gemakkelijk substraat voor bacteriële groei en anderzijds komt azijnzuur tijdens de indamping (H) van de thin stillage (3), via de condensaten (11) terug in het bio-ethanol productie proces terecht. Hierdoor kan azijnzuur maar moeilijk worden verwijderd uit het ongeveer volledig gesloten effluent circuit van het bio-ethanol productie proces en kan het daarom aanleiding geven tot infectie van de fermentatie (= bio-ethanol productie).Bacterial cross-contamination cannot be totally excluded in the bio-ethanol production process. One of the main concerns in the bioethanol sector is therefore the presence of acetic acid in the bioethanol production process. On the one hand, acetic acid is an easy substrate for bacterial growth and, on the other hand, acetic acid ends up in the bio-ethanol production process via the condensates (11) during the evaporation (H) of the thin stillage (3). As a result, it is difficult for acetic acid to be removed from the approximately fully closed effluent circuit of the bio-ethanol production process and can therefore give rise to infection of the fermentation (= bio-ethanol production).

De anaërobe afbraak van organische componenten tot methaan en koolstofdioxide verloopt voor ± 70% via azijnzuur als substraat voor de methaan producerende bacteriën. In een stabiele anaërobe behandeling (C), zoals hierboven beschreven, is aangetoond dat het azijnzuur gehalte in het anaërobe effluent (6) voldoende laag is om bij hergebruik de bio-ethanol productie niet te hinderen.± 70% of the anaerobic degradation of organic components into methane and carbon dioxide is via acetic acid as substrate for the methane-producing bacteria. In a stable anaerobic treatment (C), as described above, it has been shown that the acetic acid content in the anaerobic effluent (6) is sufficiently low not to hinder the bioethanol production upon reuse.

In een gunstige uitvoeringsvorm, is als extra veiligheidsmaatregel na de anaërobe behandeling (C) een nabeluchting (E) voorzien waarbij potentieel aanwezig azijnzuur verder wordt afgebroken door hoofdzakelijk de facultatief (an)aërobe bacteriën.In an advantageous embodiment, after the anaerobic treatment (C), an additional aeration (E) is provided as an additional safety measure in which potentially present acetic acid is further degraded by mainly the optional (an) aerobic bacteria.

In een gunstige uitvoeringsvorm wordt de zuurgraad van de ethanolproduktie gecontroleerd door controle van de ingrediënten. Voor gebruik van het anaëroob effluent (6) van de biogas productie in een dergelijke uitvoeringsvorm van de bio-ethanolproduktie, wordt daarom de zuurgraad van het effluent (6) aangepast. Gunstige resultaten zijn verkregen met een verlaging van de zuurgraad tot een pH = 4,0 - 4,5. Voor deze pH controle is een toevoeging van anorganische zuren, zoals fosforzuur en zwavelzuur, voorzien.In a favorable embodiment, the acidity of the ethanol production is checked by checking the ingredients. Therefore, for using the anaerobic effluent (6) of the biogas production in such an embodiment of the bioethanol production, the acidity of the effluent (6) is adjusted. Favorable results have been obtained with a reduction in the acidity to a pH = 4.0 - 4.5. For this pH control, an addition of inorganic acids, such as phosphoric acid and sulfuric acid, is provided.

Het is bijzonder gunstig, wanneer de pH correctie uitgevoerd wordt in twee stappen (E, F). De eerste stap is een toevoeging van zuur direct in de nabeluchting (E). Tijdens de nabeluchting (E) zou zonder toevoeging van zuur de pH van het anaërobe effluent (6) stijgen als gevolg van het strippen van koolstofdioxide, waardoor het gevaar zou ontstaan dat ammonium-stikstof (NH/-N) verloren gaat via het verschuiven van het evenwicht in de richting van vrije ammoniak (NH3). Door de noodzakelijke pH verlaging reeds gedeeltelijk in de nabeluchting (E) uit te voeren, wordt de ammonium-stikstof (NH4+-N) aldus in het finaal effluent (9) gehouden. Het kan dan, zoals hierboven aangegeven, ter vervanging van ureum, aangewend worden als stikstofbron voor de gistcellen in het bio-ethanol productie proces. Door het vermijden van vrije ammoniak (NH3) stripping, wordt bovendien een mogelijk geurprobleem vermeden.It is particularly advantageous if the pH correction is carried out in two steps (E, F). The first step is an addition of acid directly in the after-aeration (E). During post-aeration (E) without adding acid, the pH of the anaerobic effluent (6) would rise due to the stripping of carbon dioxide, creating the risk that ammonium nitrogen (NH / -N) would be lost through the shifting of the balance in the direction of free ammonia (NH3). By already partially carrying out the necessary pH reduction in the post-aeration (E), the ammonium nitrogen (NH 4 + -N) is thus kept in the final effluent (9). As indicated above, it can then be used as a nitrogen source for the yeast cells in the bio-ethanol production process to replace urea. Moreover, by avoiding free ammonia (NH3) stripping, a possible odor problem is avoided.

De pH correctie kan niet volledig worden doorgevoerd in de nabeluchting (E) aangezien bij te lage pH de biologische activiteit zowat stilvalt. Daarom wordt de nabeluchting (E) nog gevolgd door een tweede stap pH correctie in een aparte tank (F).The pH correction cannot be fully implemented in the post-aeration (E) since the biological activity will almost come to a standstill if the pH is too low. Therefore, the after-aeration (E) is followed by a second step pH correction in a separate tank (F).

BioqasbehandelinaBioqas treatmentina

Vooraleer het bioggs (7) kan worden verbrand in een bijvoorbeeld elektromotor (G), dient de aanwezige zwavelwaterstof (H2S) en eventuele andere verontreinigingen grotendeels te worden verwijderd. Deze verwijdering is gewenst in verband met milieu-eisen en/of ter voorkoming van corrosie. In een voorkeursuitvoeringsvorm wordt gebruikt gemaakt van een biologische biogasontzwaveling (D).Before the bioggs (7) can be burned in an electric motor (G), for example, the hydrogen sulphide present (H2S) and any other impurities must be removed for the most part. This removal is desirable in connection with environmental requirements and / or to prevent corrosion. In a preferred embodiment, use is made of a biological biogas desulfurization (D).

Het biogas (7) wordt in een tank gevuld met pakkingsmateriaal in tegenstroom gebracht met een zure wasstroom die continu over het pakkingsmateriaal wordt gerecirculeerd. De H2S wordt in de zure wasstroom opgelost en via een aantal biologische oxidatie stappen omgezet tot sulfaat.The biogas (7) is brought into a tank filled with packing material countercurrent with an acid wash stream that is continuously recycled over the packing material. The H2S is dissolved in the acid wash and converted to sulphate via a number of biological oxidation steps.

Het is een voordeel van de biologische zwavelzuurvorming, dat de pH van de wasstroom heel laag gehouden kan worden. Daardoor kan de spui (8) van de biogasontzwaveling worden gebruikt in de pH correctie (E). Hierdoor wordt bespaard op de chemicaliënkost bij de correctie van de zuurgraad van het anaëroob effluent (9) van de biogas productie installatie.It is an advantage of the biological sulfuric acid formation that the pH of the wash stream can be kept very low. As a result, the drain (8) of the biogas desulphurization can be used in the pH correction (E). This saves on the chemical cost of correcting the acidity of the anaerobic effluent (9) of the biogas production plant.

Claims (20)

1. Werkwijze voor de bereiding van biogas, omvattend de stappen van: - het verschaffen van een whole stillaae reactieproduct van | ethanolproductie; - het scheiden van het whole stillaae reactieproduct in een eerste fractie en een tweede fractie, waarbij de eerste fractie dunner is dan de tweede fractie^ een lagere viscositeit en/of een lagere dichtheid (kg/l) en/of een lager vastestofqehalte heeft dan de tweede fracti.e - het scheiden van ten minste een gedeelte van de eerste fractie door het afscheiden van zwevende stoffen in een eiwitrijke deel slibkoek en een koolstofriike-deet vloeibare fractie: en - het uitvoeren van een anaërobe omzetting van het koolstofrijke deel van de eerste fractie, onder vorming van het biogas. Werkwijze volgens Conclusie-ΐτ waarin het eiwitrijke deel van de eerste fractie een in hoofdzaak ingedikte massa is en het koolstofrijke deel van de oerste fractie vloeibaar is.A method for the preparation of biogas, comprising the steps of: - providing a whole stillaae reaction product of | ethanol production; - separating the whole stillae reaction product into a first fraction and a second fraction, the first fraction being thinner than the second fraction, having a lower viscosity and / or a lower density (kg / l) and / or a lower solids content than the second fraction - separating at least a portion of the first fraction by separating suspended solids in a protein-rich portion of silt cake and a carbon-rich liquid fraction: and - performing an anaerobic conversion of the carbon-rich portion of the first fraction, forming the biogas. A method according to Claim ΐτ, wherein the protein-rich part of the first fraction is a substantially thickened mass and the carbon-rich part of the first fraction is liquid. 2. Werkwijze volgens Conclusie 1 ef-2, waarin het eiwitrijke deel van de eerste | fractie ofwel apart wordt ingedampt ofwel wordt samengevoegd met een overgebleven, niet gescheiden gedeelte van de eerste fractie, en vervolgens wordt ingedampt tot een siroop.Method according to Claim 1 ef-2, wherein the protein-rich part of the first | fraction is either evaporated separately or is combined with a remaining, non-separated portion of the first fraction, and then evaporated to a syrup. 3. Werkwijze volgens Conclusie 3_2, waarin de siroop wordt samengevoegd | met de tweede fractie en gedroogd wordt tot een eiwitrijk eindproduct dat kan worden afgezet in de veevoeding.Method according to Claim 3 to 2, in which the syrup is combined | with the second fraction and dried to a protein-rich end product that can be deposited in animal feed. 4. Werkwijze volgens Conclusie 1 ef—2, waarin de temperatuur van het | koolstofrijke deel van de eerste fractie verlaagd wordt voorafgaand aan de anaërobe omzetting tot een geschikte temperatuur voor anaërobe omzetting.The method according to Claim 1 or 2, wherein the temperature of the | carbon-rich portion of the first fraction is reduced to an appropriate temperature for anaerobic conversion prior to the anaerobic conversion. 5. Werkwijze volgens Conclusie §4, waarin de temperatuurverlaging | plaatsvindt in een warmtewisselaar onder verhitting van het nabehandelde effluent van- na de anaërobe omzetting. |5. Method according to Claim §4, wherein the temperature reduction | takes place in a heat exchanger with heating of the post-treated effluent after the anaerobic conversion. | 6. Werkwijze volgens Conclusie 1 of 95, waarin aanpassing verlaging van de zuurgraad van een effluent van-na de anaërobe omzetting_ plaatsvindt onder vorming van een bestanddeel met behoud van een stikstofbron voor ethanolbereiding.6. Process according to Claim 1 or 95, wherein adaptation of the acidity of an effluent after the anaerobic conversion takes place while forming a component while maintaining a nitrogen source for ethanol preparation. 7. Werkwijze volgens Conclusie 7_6, waarbij, door hergebruik van een effluent van-na de anaërobe omzetting, een deel van de noodzakelijke stikstof dosering vervangen wordt door de aanwezige ammonium-stikstof (NH4+-N).Method according to Claim 7-6, wherein, by reusing an effluent from after the anaerobic conversion, part of the necessary nitrogen dosage is replaced by the ammonium nitrogen present (NH 4 + -N). 8. Werkwijze volgens Conclusie 8_7, waarbij de zuurgraad wordt aangepast verlaagd in een eerste beluchtingstap.A method according to Claim 8 to 7, wherein the acidity is adjusted lowered in a first aeration step. 9. Werkwijze volgens Conclusie 9_8, waarbij de eerste stap eveneens een | nabeluchtingstap is, waarin tegelijkertijd potentieel aanwezig azijnzuur wordt afgebroken.The method of Claim 9 to 8, wherein the first step is also a | after-aeration step, in which at the same time potentially present acetic acid is broken down. 10. Werkwijze volgens Conclusie 9_8, waarbij de zuurgraad in een tweede stap nog vérder wordt aanoepastverlaagd.The method according to Claim 9-8, wherein the acidity is further reduced in a second step. 11. Werkwijze volgens Conclusie 1, waarbij de anaërobe omzetting plaatsvindt in een reactor voorzien van een verdeelsysteem onderaan de reactor, waardoor het koolstofrijke deel van de eerste fractie over het bodemoppervlak egaal wordt verdeeld.The method of Claim 1, wherein the anaerobic conversion takes place in a reactor provided with a distribution system at the bottom of the reactor, whereby the carbon-rich portion of the first fraction is evenly distributed over the bottom surface. 12. Werkwijze volgens Conclusie 48H, waarin interne en/of externe recirculatie | van anaëroob effluent van de reactor plaats heeft.A method according to Claim 48H, wherein internal and / or external recirculation | of anaerobic effluent from the reactor. 13. Werkwijze volgens Conclusie 4-12, waarbij biologische biogasontzwaveling | van het biogas plaats heeft, onder vorming van een zure spui.A method according to Claim 4-12, wherein biological biogas desulphurization | of the biogas, with the formation of an acid lock. 14. Werkwijze volgens Conclusie 4413, waarin de zure spui van de biologische biogasontzwaveling toegepast wordt voor het aanpassen-ter verlaging van de zuurgraad van het effluent van- na de anaërobe omzetting.A method according to Claim 4413, wherein the acid trap of the biological biogas desulfurization is used to adjust to reduce the acidity of the effluent after the anaerobic conversion. 15.49 Werkwijze voor het produceren van bio-ethanol, met het kenmerk dat | tevens biogas gevormd wordt volgens een werkwijze van één der voorgaande conclusies. |15.49 Method for producing bioethanol, characterized in that | biogas is also formed according to a method of any one of the preceding claims. | 16. Werkwijze volgens één van conclusies 6 tot 10 of 14 tot 15. waarbij de zuurgraad wordt aangepast tot een pH van 4.0 tot 4.5.A method according to any of claims 6 to 10 or 14 to 15. wherein the acidity is adjusted to a pH of 4.0 to 4.5. 17. Systeem van reactoren voor het uitvoeren van een reactie met meervoudige producten, omvattend: een scheidingsinstallatie voor het scheiden van een whole stiliaoe | reactieproduct in een tweede fractie en een eerste fractie; een scheidingsinstallatie voor het scheiden van ten minste een gedeelte van de eerste fractie in een eiwitrijk deel en een koolstofrijk deel; een bioreactor voor het uitvoeren van een anaërobe omzetting onder vorming van biogas en een effluent.17. System of reactors for carrying out a reaction with multiple products, comprising: a separation plant for separating a whole stiliaoe | reaction product in a second fraction and a first fraction; a separation plant for separating at least a portion of the first fraction into a protein-rich portion and a carbon-rich portion; a bioreactor for carrying out an anaerobic conversion to form biogas and an effluent. 18.Systeem volgens Conclusie 47Ί6, met het kenmerk dat voorts een | warmtewisselaar aanwezig is, waarin het koolstofrijk deel van de eerste fractie wordt afgekoeld onder verwarming van het effluent van de bioreactor tot een temperatuur geschikt voor gebruik als bestanddeel voor ethanolproduktie, zonder afkoeling van het eiwitrijk deel van de eerste fractie, zodat dit verpompbaar blijft en samen met een overgebleven gedeelte van de eerste fractie.System according to Claim 47Ί6, characterized in that furthermore a | a heat exchanger is present in which the carbon-rich part of the first fraction is cooled while heating the effluent from the bioreactor to a temperature suitable for use as a component for ethanol production, without cooling the protein-rich part of the first fraction, so that it remains pumpable and together with a remaining part of the first fraction. 19. Systeem van reactoren, volgens conclusie 17......-of—1816 of 17. met het | kenmerk dat een biologische ontzwavelingsinstallatie van het biogas aanwezig is, waarvan een spui wordt samengevoegd met het effluent na anaerobe behandeling van de bioreactor voor aanpassing van waarbij de zuurgraad van het effluent verlaagd wordt met onder vorming behoud van een bestanddeel stikstofbron voor ethanolproduktie.A system of reactors, according to claim 17 or 1816 or 17. with the | characterized in that a biosulphurization plant of the biogas is present, a drain of which is combined with the effluent after anaerobic treatment of the bioreactor for adaptation whereby the acidity of the effluent is reduced while maintaining a nitrogen source component for ethanol production. 20. Systeem volgens conclusies 19. waarbij de zuurgraad wordt aangepast tot een pH van 4.0 tot 4.5.The system of claim 19. wherein the acidity is adjusted to a pH of 4.0 to 4.5.
BE2010/0014A 2010-01-12 2010-01-12 METHOD FOR BIOGAS PRODUCTION IN THE (BIO) ETHANOL INDUSTRY. BE1019148A5 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE2010/0014A BE1019148A5 (en) 2010-01-12 2010-01-12 METHOD FOR BIOGAS PRODUCTION IN THE (BIO) ETHANOL INDUSTRY.

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE2010/0014A BE1019148A5 (en) 2010-01-12 2010-01-12 METHOD FOR BIOGAS PRODUCTION IN THE (BIO) ETHANOL INDUSTRY.
BE201000014 2010-01-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BE1019148A5 true BE1019148A5 (en) 2012-04-03

Family

ID=42651383

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BE2010/0014A BE1019148A5 (en) 2010-01-12 2010-01-12 METHOD FOR BIOGAS PRODUCTION IN THE (BIO) ETHANOL INDUSTRY.

Country Status (1)

Country Link
BE (1) BE1019148A5 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1790732A1 (en) * 2005-08-24 2007-05-30 Prokop Invest, a.s. Use of stillage from alcohol production
US20070254089A1 (en) * 2006-04-13 2007-11-01 Hickey Robert F Method and apparatus for the treatment of byproducts from ethanol and spirits production
US20080193991A1 (en) * 2007-02-13 2008-08-14 Water Solutions, Inc. Process for improving the yield and efficiency of an ethanol fermentation plant

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1790732A1 (en) * 2005-08-24 2007-05-30 Prokop Invest, a.s. Use of stillage from alcohol production
US20070254089A1 (en) * 2006-04-13 2007-11-01 Hickey Robert F Method and apparatus for the treatment of byproducts from ethanol and spirits production
US20080193991A1 (en) * 2007-02-13 2008-08-14 Water Solutions, Inc. Process for improving the yield and efficiency of an ethanol fermentation plant

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SANCHEZ RIERA F ET AL: "USE OF THE UASB REACTOR FOR THE ANAEROBIC TREATMENT OF STILLAGE FROM SUGARCANE MOLASSES", BIOTECHNOLOGY AND BIOENGINEERING, vol. 27, no. 12, 1985, pages 1710 - 1716, XP002600535, ISSN: 0006-3592 *
SCHAEFER SCOTT H ET AL: "Retooling the ethanol industry: Thermophilic anaerobic digestion of thin stillage for methane production and pollution prevention", WATER ENVIRONMENT RESEARCH, WATER ENVIRONMENT FEDERATION, ALEXANDRIA, VA, US, vol. 80, no. 2, 1 February 2008 (2008-02-01), pages 101 - 108, XP008118652, ISSN: 1061-4303 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9732362B2 (en) Processes and systems for alcohol production and recovery
KR101868303B1 (en) Method and device for treating biomass and organic waste
US7267774B2 (en) Fuel and by-products from fermentation still bottoms
US8017365B1 (en) Biogas, fertilizer and recyclable water producing system
US8669083B2 (en) Biogas apparatus and biogas production process for integration with an ethanol production system and process
EP2456724B1 (en) Methanisation process comprising a separation step for metabolites inhibiting said methanisation
JP6262664B2 (en) Anaerobic process
US8153006B1 (en) Anaerobic treatment process for ethanol production
US20170058300A1 (en) Methods for the digestion of soluble components isolated from the spent grains of a fermentation process
US20140065685A1 (en) System and Method for Producing Ethanol and Biogas
CN105026321B (en) Cereal processing
WO2018005035A1 (en) Method of dewatering post fermentation fluids
CN101184849B (en) Method and apparatus for preparing an ethanol/water mixture
BE1019148A5 (en) METHOD FOR BIOGAS PRODUCTION IN THE (BIO) ETHANOL INDUSTRY.
Hou-Rui Key drivers influencing the large scale production of xylitol
DE102014001912A1 (en) Process for the material and energetic utilization of biogenic residues of bioethanol recovery plants and arrangement for carrying out the process
CN111187790B (en) Method for preparing ethanol by using rice raw material
JP5686650B2 (en) Organic wastewater treatment facility and method
van Haandel et al. Role of anaerobic digestion in increasing the energy efficiency and energy output of sugar cane distilleries
FR2945048A1 (en) METHOD OF METHANIZING FROM A LIQUID PHASE WHICH IS A COPRODUCT FROM THE EXTRACTION OF A MAIN PRODUCT OBTAINED FROM A PLANT RAW MATERIAL