DD220331A1

DD220331A1 - Mikrobiologisches verfahren zur absenkung des stockpunktes von dieselkraftstoff

Info

Publication number: DD220331A1
Application number: DD25397483A
Authority: DD
Inventors: Brigitte Heinritz; Thomas Bley; Manfred Ringpfeil; Franz Glombitza; Gerlind Rogge; Guenter Heidenreich
Original assignee: Akad Wissenschaften Ddr
Priority date: 1983-08-16
Filing date: 1983-08-16
Publication date: 1985-03-27

Abstract

DIE ERFINDUNG BETRIFFT EIN MIKROBIOLOGISCHES VERFAHREN ZUR ABSENKUNG DES STOCKPUNTES VON DIESELKRAFTSTOFF DURCH ZUECHTUNG VON MIKROORGANISMENPOPULATIONEN,DAS INSBESONDERE IN PRODUKTIONSVERBUNDEN DER PETROLCHEMISCHEN INDUSTRIE EINGEPASST WERDEN KANN. ZIEL DER ERFINGUNG IST DIE ABSENKUNG DES STOCKPUNKTES VON DIESELKRAFTSTOFF AUF WENIGER ALS -30 GRAD CELSIUS. DER ERFINDUNG LIEGT DIE AUFGABE ZUGRUNDE, EIN VERFAHREN ZU ENTWICKELN, DAS EINSTUFIG IST UND DIE ABSENKUNG DES STOCKPUNKTES UEBER DIE STEUERUNG DERZUFUHR AN DIESELKRAFTSTOFF GESTATTET. ERFINDUNGSGEMAESS WIRD DIE AUFGABE DURCH PERIODISCHE DOSIERUNG DES DIESELKRAFTSTOFFES IN DEN FERMENTOR GELOEST, WOBEI DIE REDUZIERUNG DER DIESELKRAFTSTOFFZUFUHRGESCHWINDIGKEIT IN ABHAENGIGKEIT VON DER VERWEILZEIT DES PROZESSES GEWAEHLT WIRD.

Description

Titel der Erfindung

Mikrobiologisches Verfahren zur Absenkung des Stockpunktes von Dieselkraftstoff

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein mikrobiologisches Verfahren zur Absenkung des Stockpunktes von Dieselkraftstoff durch Züchtung von Mikroorganismenpopulationen, das insbesondere in Produktionsverbunde der petroichemischen Industrie eingepaßt werden kann

Das Verfahren ist in die IPK C 12 I einzuordnen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist ein Verfahren zur Gewinnung von Futterhefe bekannt (DD-WP 105 825),' das aus zwei Stufen besteht. In der ersten Stufe wird Hefe aerob und kontinuierlich bei konstanter Erdöldestillatzufuhrgeschwindigkeit kultiviert* Der Fermentorablauf der 1·'Stufe wird in einen zweiten Fermentor geleitet und die Kultivierung unter den gleichen Fermentationsbedingungen weitergeführt. Durch Anwendung dieses Verfahrens wird ein Stockpunkt des Erdöldestillates nach der 2. Fermentationsstufe bis zu - 30 ⁰C bei einem Erdöldestillatanteil am Fermentationsmedium von 10 Mä.-%, einem n-Paraffingehalt im Erdöldestillat von 38 Ma.~% und einer Gesamtverweil-

zeit von 12 Stunden erreicht. Nachteilig auf die Selbstkosten des Verfahrens wirkt sich der hohe apparative Aufwand aus. Eine Realisierung von Stockpunkten des Erdöldestillates niedriger als - 30 ⁰C wäre prinzipiell möglich, aber mit einer Erhöhung der Gesamtverweilzeit und damit einer Verringerung des Ausstoßes der Anlage verbunden.

der jBrfdjadung

Ziel der Erfindung ist die Absenkung des Stockpunktes von

Dieselkraftstoff auf weniger als - 30 ⁰C. Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einstufiges Verfahren zu entwickeln, das es auf dem Wege über die Steuerung der Zufuhr an Dieselkraftstoff gestattet, den Stock-

ρ unkt des Dieselkraftstoffes auf Werte niedriger als - 30 ⁰C abzusenken_β

Die Aufgäbe wird erfindungsgemäß durch periodische Dosierung des Dieselkraftstoffes in den Fermentor, in dem eine Mikroorganismenpopulation kontinuierlich oder semikontinuierlich zur Produktion mikrobieller Produkt®9 insbesondere von eiweißhaltigen Futtermitteln, aerob auf Dieselkraftstoff ode:r Gemischen von Dieselkraftstoff und anderen KohlenstoffSubstraten wie Kohlenhydraten, Alkoholen oder organischen Säuren kultiviert wird· Die erfindungsgemäße lösung sieht bei kontinuierlicher Fermentation in Abhängigkeit von der Verdopplungszeit der Mikroorganismen und der Verweilzeit eine periodische Reduzierung der Dieselkraftstoffzufuhrgeschwindigkeit in bezug auf die stationäre Fermentation vor»

Die Dieselkraftstoffzufuhr wird vorzugsweise auf die Hälfte des stationären Wertes im Zeitraum von 1 bis 5 Stunden bei einer Verweilzeit der kontinuierlichen Kultivierung von 5 Stunden (0,2- bis 1-fache der Verweilzeit) verringert.

Die Periodendauer der Änderung der Dieselkraftstoffzufuhrgeschwindigkeit beträgt in Abhängigkeit vom Grad der Reduzierung des Dieselkraftstoffangebotes 3_f5 bis 12 Stunden bei einer Verweilzeit von 5 Stunden (Verdopplungszeit bis zum 2,5-fachen der Verweilzeit).

Grenzfälle sind: ,

- Periodendauer 4h

Unterbrechung der Dieselkraftstoffzufuhr 1 h pro / Periode Verweilzeit 5 h

- Periodendauer 12h

Reduktion der Dieselkraftstoffzufuhr auf die Hälfte im Zeitraum von 7 h pro Periode Verweilzeit 5h

Der niedrigstockende Dieselkraftstoff fällt kontinuierlich bei der Fermentation an und wird aus dem Fermehtorablauf durch Separation abgetrennt· * Die erfindungsgemäße Lösung sieht bei semikontinuierlicher Fermentation die Zufuhr von Dieselkraftstoff in Zeitintervallen gleich oder größer als die Verdopplungszeit der Mikroorganismen vor. Gleichzeitig wird die Hälfte des Fermentationsmediums aus dem Fermentor entfernt und der niedrigstockende Dieselkraftstoff durch Separation abgetrennt. Bei einem Austausch der Hälfte des Fermentationsmediums in Zeitintervalien von 6 h gegen Dieselkraftstoff und wäßriges Mhrmedium, das eine weitere Kohlen-

stoffquelle enthalten kann, wird ein Stockpunkt des, Dieselkraftstoffes von weniger als - 40 ⁰C erreicht· Die Erfindung wird durch folgende Beispiele erläutert s,

Beispiel V

Der Hefestamm Lodderomyces elongisporus DEH 15 wurde kontinuierlich und aerob auf Dieselkraftstoff (DK) in einem 11 m »Tauchstrahlreaktor mit einem <L -Wert von 1₉25 bei einer Verweilzeit von 5 h gezüchtet· Der DK hatte einen n-Paraffingehalt von 12 Ife.,-%. Das wäßrige Mhrmedium enthielt pro Liter 3600 mg Ammoniumstickstoff, 500 mg Phosphatphösphor, 500 mg ^v Kalium in K₂CO₃, 50 mg Magnesium in MgSO* · 7 H₂O und Spurensalze in ausreichenden Mengen, Die Fermentationsparameter wurden wie folgt eingestellt: Temperatur 32 ⁰C

pH-Wert 4,2 (Regelung mit 10 % NaOH)

Belüftungsrate 50 1/kgh Reaktorinhalt 10 000 kg (10 t)

Um niedrigstockenden DK zu gewinnen, wurden das wäßrige Mhrmedium, die Lauge, V/asser und der DK nach folgenden Zeitplänen (Verfahrensvarianten I - VIII) der Hefepopulation im Permentor zugeführt«

Variante^I

- periodische DK~Zufuhr und Konstanthaltung der Verweilzeit

- Periode der Änderung der DK~Zufuhr 4h

- Zeitplan der Mhrstoffzufuhr

pro Periode Zufuhrgeschwindigkeiten (l/h)

DK Mhrlösung Wasser/Lauge

lh 0 800 1200

3h ' 476 800 800

- mittlere DK-Konzentration 15 Ma.-%

- periodische DK-Zufuhr und Veränderung der Verweilzeit

- Periode der Änderung der DK Zufuhr 4h

- Zeitplan der Währstoffzufuhr

pro Periode Zufuhrgeschwindigkeiten (l/h)

DK Nährlösung lasser/Lauge 1h 0 800 900

3h 476 800 900

- mittlere DK-Konzentration 15 Ma.-% ¹⁰

- periodische DK-Zufuhr und Konstanthaltung der Verweilzeit

- Periode der Änderung der DK-Zufuhr 6h

- Zeitplan der Nährstoffzufuhr

pro Periode Zufuhrgeschwindigkeiten (l/h)

DK Nährlösung Wasser/Lauge 2h 0 ' 800 1200

4 h 476 800 800,

- mittlere DK-Konzentration 13,3 'Ma.-55 20

- periodische DK-Zufuhr und Veränderung der Verweilzeit

- Periode der Änderung der DK-Zufuhr 6h - Zeitplan der Nährstoffzufuhr

pro Periode Zufuhrgeschwindigkeiten (l/h)

DK Nährlösung Wasser/Lauge

2 h 0 800 933

4 h 476 800 933

- mittlere DK-Konzentration 13»3 Ma.-%

Variante_V

~ periodische Änderung der DK-Zufuhr und Konstanthaltung der Verweilzeit

. ' :- Period^ndauer der Änderung der DK-Zufuhr 12 h - Zeitplan der Nährstoffzufuhr ,

pro Periode Zufuhrgeschwindigkeiten (l/h)

DK Nährlösung Wasser/Lauge 5 h 476 - . 800 800

7 h 238 _t 800 1000

-' mittlere DK-Konzentration 14₉2 Ma.-%

- periodische Änderung der DK-Zufuhr und Variabilität der Verweilzeit

- Periodendauer der Änderung der DK-Zufuhr 12 h - Zeitplan der Nährstoffzufuhr

pro Periode Zufuhrgeschwindigkeiten (l/h)

DK Nährlösung Wasser/Lauge

_; 5 Ii .476 800 . 917

7 h 238 800 917

- mittlere DK-Konzentration 14,2 Efe.-%

- periodische DK-Zufuhr und Konstanthaltung der Verweilzeit ,

pro Periode Zufuhrgeschwindigkeiten (l/h)

DK Nährlösung Wasser/Lauge 1h 0 ' 800 1200

5h 476 800 800

-^f) . ι ^ Vi Old anr,

- mittlere DK-Konzentration 13,3 Ma.-% .

IäEiSSiS-ϊϊϊϊ

- periodische DK-Zufuhr und Änderung der Verweilzeit

- Periodendauer der Änderung der DK-Zufuhr 12 h - Zeitplan der Nährstaffzufuhr

pro Periode Zufuhrgeschwindigkeiten (l/h)

DK Nährlösung Wasser/Lauge 1h 0 800 933

5h 476 800 933

6h 238 800 933

- mittlere DK-Konzentration

Bei Anwendung der Varianten I bis VI wurde ein Stockpunkt des DK nach der Fermentation von - 41 ⁰C erreicht. Die Varianten VII und VIII wurden zur Gewinnung von Dieselkraftstoff mit einem Stockpunkt von - 45 ⁰C eingesetzt Die mittlere Biomassebildungsgeschwindigkeit betrug 2,9 g/tojh· Der spezifische n-Paraffinverbrauch war 0,9 g/g.

Beispiel 2

Der Hefestamm Lodderomyces elongisporus wurde, wie in Beispiel 1 beschrieben, gezüchtet.

Die wäßrige Nährlösung enthielt außer anorganischen Verbindungen 14 g Saccharose/l bzw. 28 g Melasse/1. Durch periodische Zufuhr des Dieselkraftstoffes bei der Fermentation konnte dessen Stockpunkt auf Werte von weniger als r- 40 ⁰C abgesenkt werden. Die Biomassebildungsgeschwindigkeit betrug ca, 4»3 g/kQh.

Beispiel 3

Der Hefestamm Lodderomyces elongisporus wurde semikontinuierlich und aerob auf Dieselkraftstoff in einem 11 m -

Rührreaktor mit einem Inhalt von 10 t Fermentationsmedium gezüchtet« Der Dieselkraftstoff und das wäßrige Nährmedium warenj wie in Beispiel 1 beschrieben, zusammengesetzt β

Die Fermentationsbedingungen wurden analog Beispiel 1 , gewählt«

Zu Beginn des Versuches wurden 4000 1 wäßriges Nährmedium, 4000 1 Wasser und 2400 1 Dieselkraftstoff in den Reaktor gefüllt, belüftet, temperiert und mit Hefesuspension beimpft. Die Hefepopulation wurde diskontinuierlich bis zum Ansteigen der Gelöstsäuerstoffkonzentration auf 7 ppm kultiviert» Danach wurden 5200 1 Fermentationsmedium aus dem Fermentor entfernt und 120Ö Dieselkraftstoff, 2000 1 wäßriges Nährmedium und 2000 Wasser in den Fermentor gefüllt» Die DK-Fermentation wurde 6 h weitergeführt und danach erneut die Hälfte des Fermentationsmediums aus dem Reaktor entfernt und durch Dieselkraftstoff und wäßriges Nährmedium ersetzt«

Der Prozeß wird wie beschrieben weitergeführt* Auf diese Weise wurden folgende Prozeßkennziffern erreicht j

Stockpunkt des Dieselkraftstoffes - 45 ⁰C Biomassebildungsgeschwindigkeit 2₉8 g/tejh

Claims

Erfindungsanspruch

1. Mikrobiologisches Verfahren zur Absenkung des Stockpunktes von Dieselkraftstoff auf weniger als - 30 °C, dadurch gekennzeichnet, daß Dieselkraftstoff einer Mikroorganismenpopulation, die fähig ist, Bestandteile des Dieselkraftstoffes, insbesondere Paraffine zu utilisieren, periodisch in Abhängigkeit von der Ver- \ dopplungszeit der Mikroorganismen und der Verweilzeit der Kultivierung zugeführt wird, wobei die Periodendauer der Dieselkraftstoffzufuhr gleich oder größer als die Verdopplungszeit der Mikroorganismen ist.

2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroorganismenpopulation auf Dieselkraftstoff oder Kombinationen von Dieselkraftstoff mit Kohlen-

r stoffsubstraten, die von der Mkroorganismenpopulation ebenfalls utilisiert werden, kultiviert wird.

3· Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dieselkraftstoffzufuhr bei kontinuierlicher Fermentation periodisch im Zeitraum von 1 bis 2 Stunden (das 0,2- bis 0,4-fache der Verweilzeit) bei einer Verweilzeit von ca. 5 Stunden unterbrochen wird und die Periodendauer in der Größenordnung der Verweilzeit , liegt.

4. Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei kontinuierlicher Fermentation die Dieselkraftstoffzufuhr periodisch auf die Hälfte im Zeit-

r · ·· .-

raum von 7 Stunden (1,4-fache der Verweilzeit) reduziert wird und die Periodendauer 12 Stunden (2,5-fache der Verweilzeit) beträgt.

5. Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dieselkraftstoffzufuhr bei kontinuierlicher Fermentation mit einer Periodendauer von 12 Stunden verändert wird, wobei pro Periode die Dieselkraftstoff zuführgeschwindigkeit 1 Stunde unterbrochen ,wird, 5 Stunden dem Wert der stationären Fermentation entspricht und 6 Stunden auf die Hälfte reduziert wird.

6. Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Dieselkraftstoff bei semikontinuierlicher Fermentation der Mikroorganismenpopulation in Zeitintervallen, die das 1- bis 4-fache der Verdopplungszeit der Mikroorganismen betragen, zugeführt wird.