Claims (5)
PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung in einem Schlaufenreaktor zum Begasen von Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, dass ein im Schlaufenreaktor koaxial angebrachtes Leitrohr (8) eine Gaszuführung (10) aufweist und mit Spänen (16) ausgefüllt ist.
PATENT CLAIMS
1. Device in a loop reactor for gassing liquids, characterized in that a guide tube (8) coaxially attached in the loop reactor has a gas supply (10) and is filled with chips (16).
2. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 1 zur aeroben Züchtung von Mikroorganismen.
2. Use of the device according to claim 1 for aerobic cultivation of microorganisms.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Späne (16) scharfe Kanten aufweisen.
3. Device according to claim 1, characterized in that the chips (16) have sharp edges.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Späne (16) aus Metall hergestellt sind.
4. The device according to claim 3, characterized in that the chips (16) are made of metal.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Späne (16) aus Kunststoff hergestellt sind.
5. The device according to claim 3, characterized in that the chips (16) are made of plastic.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung in einem Schlaufenreaktor zum Begasen von Flüssigkeiten.
The invention relates to a device in a loop reactor for gassing liquids.
Schlaufenreaktoren sind Blasensäulen, welche durch den Einbau eines koaxialen Leitrohres der mit Gas beladenen aufsteigenden Flüssigkeit einen definierten Umlauf vorschreiben.
Loop reactors are bubble columns, which prescribe a defined circulation through the installation of a coaxial guide tube for the ascending liquid loaded with gas.
Man unterscheidet mehrere Arten von Schlaufenreaktoren. Im einfachsten Fall wird Gas durch eine zentrale Düse am Boden des Reaktors in das Leitrohr eingeführt. Die Gasblasen nehmen die Flüssigkeit nach dem Prinzip der Mammutpumpe nach oben mit. Die Flüssigkeit strömt unter Entgasung über den oberen Rand zwischen Reaktormantel und Leitrohr nach unten zurück. Durch einen zusätzlichen Treibstrahl kann die Gasdispergierung wesentlich verbessert werden.
There are several types of loop reactors. In the simplest case, gas is introduced into the guide tube through a central nozzle at the bottom of the reactor. The gas bubbles take the liquid upwards according to the principle of the mammoth pump. With degassing, the liquid flows back down over the upper edge between the reactor jacket and guide tube. The gas dispersion can be significantly improved by an additional propellant jet.
Schlaufenreaktoren werden bei vielen technischen Gas Flüssigkeitsreaktionen eingesetzt. So beschreibt die DE-PS 1 205 514 die Durchführung des Oxoverfahrens in einem Schlaufenreaktor, und die DE-OS 2 506 934 beschreibt einen Schlaufenreaktor für Bioreaktionen. Trotz der geringen Blasengrösse im Bereich von 10-1000 Micrometer stellen die bekannten Schlaufenreaktoren bei Reaktionen, beispielsweise bei Bioreaktion zur aeroben Züchtung von Mikroorganismen, eine nichtausreichende Versorgung dieser Mikroorganismen mit Sauerstoff dar.
Loop reactors are used in many technical gas-liquid reactions. For example, DE-PS 1 205 514 describes the implementation of the oxo process in a loop reactor, and DE-OS 2 506 934 describes a loop reactor for bioreactions. Despite the small bubble size in the range of 10-1000 micrometers, the known loop reactors in reactions, for example in the case of bioreaction for aerobic cultivation of microorganisms, do not provide these microorganisms with sufficient oxygen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung in einem Schlaufenreaktor zu schaffen, die eine bessere Ausnutzung des zur Begasung verwendeten Gases ermöglicht.
The object of the invention is therefore to provide a device in a loop reactor which enables a better utilization of the gas used for gassing.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch eine Vorrichtung, welche die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale aufweist.
This object is achieved according to the invention by a device which has the features listed in the characterizing part of patent claim 1.
Die Erfindung soll anhand einer Zeichnung beispielsweise näher beschrieben werden.
The invention will be described, for example, with reference to a drawing.
Die einzige Figur stellt einen Schlaufenreaktor mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung dar.
The only figure shows a loop reactor with a device according to the invention.
Der Reaktor besteht aus einem zylindrischen Kessel 1 mit einem Doppelmantel 2. Der Kessel 1 ist auf Stützen 3 aufgestellt und besitzt einen Eintrittsstutzen 4 für das zu begasende Medium und einen Austrittsstutzen 5 für das Reaktionsprodukt. Ein weiterer Stutzen 6 ist für die Zuluft und ein Stutzen 7 im Kopf des Reaktors für die Abluft vorgesehen. Im Innern des Behälters befindet sich das koaxial angebrachte Leitrohr 8 mit einer Lochplatte 9, die den gesamten Querschnitt ausfüllt. Ein Belüftungsringrohr 11 weist mit seinen Gasaustritts öffnungen in den Leitrohrquerschnitt hinein. Ein gleiches
Lochblech 11 verschliesst das Leitrohr 8 gegen oben. Das In nere des Leitrohres 8 ist vollständig mit Spänen 16 ausgefüllt.
The reactor consists of a cylindrical vessel 1 with a double jacket 2. The vessel 1 is set up on supports 3 and has an inlet nozzle 4 for the medium to be gassed and an outlet nozzle 5 for the reaction product. Another nozzle 6 is provided for the supply air and a nozzle 7 in the head of the reactor for the exhaust air. Inside the container is the coaxially mounted guide tube 8 with a perforated plate 9 which fills the entire cross section. An aeration ring tube 11 has openings in the guide tube cross section with its gas outlet openings. The same
Perforated plate 11 closes the guide tube 8 against the top. In the interior of the guide tube 8 is completely filled with chips 16.
Es haben sich vorzugsweise Metall- und Kunststoffspäne als geeignet erwiesen, abhängig von der Art des zu begasenden
Mediums. Bei der Begasung von Medien zur Züchtung von
Mikroorganismen haben sich vorzugsweise Späne aus Edel stahl als geeignet erwiesen. Hierbei wird drehspanartigen Metallspänen aus rostfreiem Stahl den Vorzug gegeben. Der Kühlmantel ist mit einem Eintritt 12 und einem Austritt 13 versehen. Das Leitrohr 8 ist in bekannter Weise durch Verstrebungen 14 und 15 befestigt.
Metal and plastic chips have preferably proven suitable, depending on the type of gas to be fumigated
Medium. When fumigating media for breeding
Microorganisms have preferably proven to be suitable from stainless steel shavings. Here, swarf-like metal chips made of stainless steel are preferred. The cooling jacket is provided with an inlet 12 and an outlet 13. The guide tube 8 is fastened in a known manner by struts 14 and 15.
Im Betrieb wird der Reaktor, der beispielsweise mit Mikroorganismen und einem handelsüblichen Nährsubstrat versehen ist, durch gereinigte und wenn erforderlich sterile Druckluft über die Zuluftleitung 6 und die Ringleitung 10 begast. Dabei steigen Gas und flüssiges Medium durch die Mammutpumpenwirkung nach oben. An den scharfen Kanten der Späne werden koaleszierende Gasblasen bei genügend hoher Strömungsgeschwindigkeit immer wieder zerteilt und somit deren Oberfläche vergrössert. Das Lochblech 11 im oberen Teil des Leitrohres verhindert ein Austreten der Späne und lässt nur das begaste Medium hindurchtreten. Im Dom des Behälters trennt sich überschüssiges Gas und verlässt als Abgas über den Stutzen 7 den Kessel 1.
In operation, the reactor, which is provided, for example, with microorganisms and a commercially available nutrient substrate, is gassed by cleaned and, if necessary, sterile compressed air via the supply air line 6 and the ring line 10. The gas and liquid medium rise due to the mammoth pump effect. On the sharp edges of the chips, coalescing gas bubbles are broken up again and again at a sufficiently high flow rate, thus increasing their surface area. The perforated plate 11 in the upper part of the guide tube prevents the chips from escaping and only allows the fumigated medium to pass through. Excess gas separates in the dome of the container and leaves the boiler 1 as exhaust gas via the nozzle 7.
Die flüssige Phase hingegen fällt durch die Schwerkraft über den oberen Rand des Leitrohres zwischen letzterem und der Kesselwand hinab und wird erneut durch das über den Ring 10 austretende Gas durch das Leitrohr 8 gefördert. Bei einer kontinuierlichen Arbeitsweise wird ständig ein bestimmter Teil der begasten Lösung über den Stutzen 5 aus dem Kessel 1 abgezogen, während neues unbegastes Medium über den Eintritt 4 nachgeführt werden kann.
The liquid phase, however, falls by gravity over the upper edge of the guide tube between the latter and the boiler wall and is again conveyed through the guide tube 8 by the gas escaping through the ring 10. In a continuous mode of operation, a certain part of the fumigated solution is continuously withdrawn from the boiler 1 via the nozzle 5, while new ungased medium can be added via the inlet 4.
Die beschriebene Begasungsvorrichtung ist hervorragend zur Begasung von Flüssigkeit mit Luft, insbesondere zur Begasung von Mikroorganismen geeignet.
The gassing device described is outstandingly suitable for the gassing of liquid with air, in particular for the gassing of microorganisms.
Als Masszahl für die Wirksamkeit einer Begasung kann der in der mikrobiologischen Technik verwendete Sauerstoffeintrag OTR (Oxygen Transfer Rate) angesehen werden. Unter dem OTR versteht man die mMol Sauerstoff pro Liter Medium, die in einer Stunde bei 1 atm in das flüssige Medium eingetragen werden.
The oxygen input OTR (Oxygen Transfer Rate) used in microbiological technology can be regarded as a measure of the effectiveness of fumigation. The OTR is the mmol of oxygen per liter of medium which is introduced into the liquid medium in one hour at 1 atm.
Um Vergleichswerte mit und ohne Späne im Leitrohr zu erhalten, wurden die OTR-Werte bestimmt. Die Messung wurde nach einer modifizierten Methode nach C.M. Cooper et al., Ind. Eng. Chem. 36, 504 (1944) durchgeführt. Diese Methode beruht darauf, dass eine Natriumsulfitlösung unter Zusatz eines Katalysators mit einer definierten Luftmenge unter bestimmten Bedingungen belüftet wird. Die Geschwindigkeit der Oxydation wird in bekannter Weise in OTR umgerechnet.
In order to obtain comparative values with and without chips in the guide tube, the OTR values were determined. The measurement was carried out using a modified method according to C.M. Cooper et al., Ind. Eng. Chem. 36, 504 (1944). This method is based on the fact that a sodium sulfite solution with the addition of a catalyst is aerated with a defined amount of air under certain conditions. The rate of oxidation is converted into OTR in a known manner.
Bei einer Belüftungsrate von 2 Volumen Luft pro Volumen Flüssigkeit und Minute (vvm) in 800 1 Wasser wurden unter Verwendung von Kobaltsulfat (CoS04) als Katalysator folgende OTR-Werte erhalten: ohne Späne ' mit Spänen 240 mMol/l h atm 490 mMol/l h atm
Diese Ergebnisse zeigen, dass die Belüftung mit der erfindungsgemässen Vorrichtung doppelt so wirksam ist wie mit Schlaufenreaktoren ohne Füllung des Leitrohres.
**WARNUNG** Ende CLMS Feld konnte Anfang DESC uberlappen**.
With an aeration rate of 2 volumes of air per volume of liquid and minute (vvm) in 800 liters of water, the following OTR values were obtained using cobalt sulfate (CoS04) as catalyst: without chips' with chips 240 mmol / l h atm 490 mmol / l h atm
These results show that ventilation with the device according to the invention is twice as effective as with loop reactors without filling the guide tube.
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