DE102012007499A1 - EXTRACTION OF PLANT OIL IN A CONVERGENT-DIVERGENTEN NOZZLE - Google Patents

EXTRACTION OF PLANT OIL IN A CONVERGENT-DIVERGENTEN NOZZLE Download PDF

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Jürgen Steinwandel
Ulrike Heckenberger
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Abstract

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit der Extraktion von Ölen zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen für Fahrzeugkraftstoffe aus Pflanzenteilen. Um für ein wirtschaftliches Kraftstoffproduktionsverfahren aus Pflanzenmaterial eine Extraktion von Ölen mit möglichst geringem Aufwand zur Verfügung zu stellen, weist ein System (10) eine Fluidführungsvorrichtung (12) zum Durchströmen mit einem flüssigen Gemisch (14) auf, das ölhaltige Pflanzenteile und eine Trägerflüssigkeit aufweist; wobei die ölhaltigen Pflanzenteile zelluläre Membranen aufweisen, die Bereiche mit Öl umschließen. Außerdem ist eine Zuführungsvorrichtung (18) zum Zuführen des flüssigen Gemischs vorgesehen und eine Ableitungsvorrichtung (20) zum Ableiten des flüssigen Gemischs. Die Fluidführungsvorrichtung weist wenigstens einen konvergent-divergenten Düsenbereich (22) auf, wobei in dem konvergent-divergenten Düsenbereich in dem flüssigen Gemisch derart starke Scherkraftgradienten erzeugbar sind, dass die zelluläre Membran aufbricht und das Öl freigesetzt ist.The present invention is concerned with the extraction of oils for the recovery of hydrocarbons for vehicle fuels from plant parts. In order to provide an extraction of oils from plant material with as little effort as possible for an economical fuel production process, a system (10) comprises a fluid guiding device (12) for flowing through a liquid mixture (14) comprising oil-containing plant parts and a carrier liquid; wherein the oil-containing plant parts have cellular membranes that enclose areas with oil. In addition, a supply device (18) for supplying the liquid mixture is provided and a discharge device (20) for discharging the liquid mixture. The fluid guiding device has at least one convergent-divergent nozzle region (22), wherein in the convergent-divergent nozzle region in the liquid mixture such strong shearing force gradients can be generated that the cellular membrane breaks up and the oil is released.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Extraktion von Ölen zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen für Fahrzeugkraftstoffe aus Pflanzenmaterial, ein Verfahren zur Extraktion von Ölen zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen für Fahrzeugkraftstoffe, sowie die Verwendung eines konvergent-divergenten Düsenbereichs zum Aufbrechen von zellulären Membranen eines flüssigen Gemischs.The present invention relates to a system for extracting oils for recovering car fuel hydrocarbons from plant material, a method of extracting oils for recovering hydrocarbons for vehicle fuels, and the use of a convergent-divergent nozzle section for disrupting cellular membranes of a liquid mixture.

Um Kraftstoffe aus nachwachsendem Pflanzenmaterial zu gewinnen, werden die in dem Pflanzenmaterial enthaltenen Öle zur Weiterverarbeitung extrahiert. Dabei kommen als Pflanzenmaterial beispielsweise auf dem Land anbaubare Pflanzen, z. B. Raps, zur Anwendung. Außerdem können z. B. auch Algen verwendet werden, bei denen sich die Kohlenwasserstoffe aus Algenöl gewinnen lassen, das in den Pflanzen enthalten ist. Öl, beispielsweise aus Algen, kann grundsätzlich durch Pressen abgetrennt werden, was jedoch aufgrund der vergleichsweise stabilen zellulären Membranen, die das Öl von anderen Bereichen abschirmen, einen hohen Aufwand erfordert. Da manche der in Frage kommenden Algen auch eine relativ hohe chemische Stabilität der zellulären Membranen aufweisen, kommen andere bekannte Extraktionsmittel, wie z. B. Benzol, Hexan oder andere, zwar in Frage, sind jedoch auch mit einem relativ hohen Aufwand verbunden.In order to obtain fuels from renewable plant material, the oils contained in the plant material are extracted for further processing. Here come as plant material, for example, growable on land, z. As rapeseed, for use. In addition, z. As well as algae are used in which the hydrocarbons can be obtained from algae oil contained in the plants. Oil, for example from algae, can basically be separated by pressing, but this requires a great deal of effort due to the comparatively stable cellular membranes which shield the oil from other areas. Since some of the algae in question also have a relatively high chemical stability of the cellular membranes, other known extraction agents, such as. As benzene, hexane or others, while in question, but are also associated with a relatively high cost.

Es besteht daher ein Bedarf, eine Möglichkeit der Extraktion von Ölen aus Pflanzenmaterial mit möglichst geringem Aufwand zur Verfügung zu stellen, um ein wirtschaftliches Kraftstoffproduktionsverfahren aus Pflanzenmaterial realisieren zu können.There is therefore a need to provide a possibility of extracting oils from plant material with as little effort as possible in order to be able to realize an economical fuel production method from plant material.

Diese Aufgabe wird durch ein System zur Extraktion von Ölen zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen für Fahrzeugkraftstoffe, ein Verfahren zur Extraktion von Ölen zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen für Fahrzeugkraftstoffe, und die Verwendung eines konvergent-divergenten Düsenbereichs zum Aufbrechen von zellulären Membranen eines flüssigen Gemischs nach einem der unabhängigen Ansprüche erreicht. Beispielhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.This object is achieved by a system for extracting oils for obtaining hydrocarbons for vehicle fuels, a process for extracting oils for obtaining hydrocarbons for vehicle fuels, and the use of a convergent-divergent nozzle region for breaking up cellular membranes of a liquid mixture according to any of the independent ones Claims reached. Exemplary embodiments are presented in the dependent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein System zur Extraktion von Ölen zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen für Fahrzeugkraftstoffe vorgesehen. Das System weist eine Fluidführungsvorrichtung zum Durchströmen mit einem flüssigen Gemisch auf, wobei das Gemisch ölhaltige Pflanzenteile und eine Trägerflüssigkeit aufweist. Die ölhaltigen Pflanzenteile weisen zelluläre Membranen auf, die Bereiche mit Öl umschließen. Das System weist außerdem eine Zuführungsvorrichtung zum Zuführen des flüssigen Gemischs auf, und eine Ableitungsvorrichtung zum Ableiten des flüssigen Gemischs. Die Fluidführungsvorrichtung weist erfindungsgemäß wenigstens einen konvergent-divergenten Düsenbereich auf, wobei in dem konvergent-divergenten Düsenbereich in dem flüssigen Gemisch derart starke Scherkraftgradienten erzeugbar sind, dass die zelluläre Membran aufbricht und das Öl freigesetzt ist.According to a first aspect of the invention, there is provided a system for extracting oils for recovering hydrocarbons for vehicle fuels. The system includes a fluid routing device for flowing with a liquid mixture, the mixture comprising oily plant parts and a carrier liquid. The oil-containing plant parts have cellular membranes that enclose areas with oil. The system also includes a supply device for supplying the liquid mixture, and a discharge device for discharging the liquid mixture. According to the invention, the fluid-guiding device has at least one convergent-divergent nozzle region, wherein such high shear force gradients can be generated in the convergent-divergent nozzle region in the liquid mixture that the cellular membrane breaks up and the oil is released.

Der erforderliche Scherkraftgradient ist abhängig von den aufzutrennenden Pflanzenteilen.The required shear force gradient depends on the parts of the plants to be separated.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der konvergent-divergente Düsenbereich wenigstens eines der beiden folgenden Kriterien auf:

  • – eine Konvergenz von ca. 5° bis 45° bezogen auf die mittlere Strömungsrichtung; und
  • – eine Divergenz von ca. 5° bis 45° bezogen auf die mittlere Strömungsrichtung.
According to one embodiment, the convergent-divergent nozzle area has at least one of the following two criteria:
  • - A convergence of about 5 ° to 45 ° relative to the mean flow direction; and
  • - A divergence of about 5 ° to 45 ° relative to the mean flow direction.

Beispielsweise ist eine Divergenz von 10° bis 30° und eine Konvergenz von 10° bis 30° vorgesehen. Divergenz und Konvergenz können gleiche Maße aufweisen oder auch unterschiedliche Verhältnisse bzw. Maße.For example, a divergence of 10 ° to 30 ° and a convergence of 10 ° to 30 ° is provided. Divergence and convergence can have the same dimensions or different ratios.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist in dem Bereich der Querschnittsverengung des konvergent-divergenten Düsenbereichs ein dreidimensionales Strömungsfeld erzeugbar.According to a further embodiment, a three-dimensional flow field can be generated in the region of the cross-sectional constriction of the convergent-divergent nozzle region.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist in dem Bereich der Querschnittsverengung des konvergent-divergenten Düsenbereichs eine Überlagerung einer zirkularen Strömung mit einer linearen Strömung erzeugbar.According to one embodiment, in the region of the cross-sectional constriction of the convergent-divergent nozzle region, a superimposition of a circular flow with a linear flow can be generated.

Die zirkulare Strömung wird auch als Drallströmung bezeichnet.The circular flow is also referred to as swirl flow.

Als Überlagerung für wenigstens einen ersten Teilstrom des flüssigen Gemischs ist eine zirkulare Strömung erzeugbar, und für wenigstens einen zweiten Teilstrom des flüssigen Gemischs ist eine lineare Strömung erzeugbar.As a superposition for at least a first partial flow of the liquid mixture, a circular flow can be generated, and for at least a second partial flow of the liquid mixture, a linear flow can be generated.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Zuführungsvorrichtung vor dem konvergent-divergenten Düsenbereich derart angepasst, dass das flüssige Gemisch eine lineare Strömung aufweist, und die Verengung des konvergent-divergenten Düsenbereichs bewirkt

  • i) für wenigstens einen ersten Teilstrom des flüssigen Gemischs eine zirkulare Strömung; und
  • ii) für wenigsten einen zweiten Teilstrom des flüssigen Gemischs eine lineare Strömung.
According to one embodiment, the delivery device is adapted in front of the convergent-divergent nozzle region such that the liquid mixture has a linear flow and effects the constriction of the convergent-divergent nozzle region
  • i) for at least a first partial flow of the liquid mixture, a circular flow; and
  • ii) at least a second partial flow of the liquid mixture is a linear flow.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Fluidführungsvorrichtung stromaufwärts des konvergent-divergenten Düsenbereichs als Zuführungsvorrichtung wenigstens eine tangential angeordnete primäre Einbringöffnung auf, mit der das flüssige Gemisch derart in der Fluidführungsvorrichtung einbringbar ist, dass vor dem Düsenbereich eine zirkulare Strömung erzeugbar ist.According to a further embodiment, the fluid guiding device upstream of the convergent-divergent nozzle portion as a feeding device at least one tangentially arranged primary introduction opening, with which the liquid mixture can be introduced in the fluid guide device such that a circular flow can be generated in front of the nozzle region.

Beispielsweise sind mindestens zwei tangentiale Einläufe vorgesehen.For example, at least two tangential enemas are provided.

Die Zuführungsvorrichtung kann drei tangential angeordnete Eindringöffnungen aufweisen, die in Bezug auf eine Ebene senkrecht zur Fließrichtung ca. 120° zueinander versetzt angeordnet sind. Die Fließrichtung bezeichnet dabei nicht die Richtung der tatsächlichen Strömung, sondern vielmehr die übergeordnete Fließrichtung des Gemischs als Ganzes.The supply device may have three tangentially arranged penetration openings, which are arranged offset with respect to a plane perpendicular to the flow direction about 120 ° to each other. The flow direction does not denote the direction of the actual flow, but rather the superordinate flow direction of the mixture as a whole.

Die Einbringöffnungen können dabei an einer Ebene angeordnet sein. Es können selbstverständlich auch mehr als drei Einbringöffnungen vorgesehen sein.The introduction openings can be arranged on a plane. It can of course be provided more than three insertion openings.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist im Bereich der Querschnittsverengung des konvergent-divergenten Düsenbereichs wenigstens eine sekundäre Einbringöffnung zum Einbringen eines sekundären Fluids vorgesehen, wobei das sekundäre Fluid mit einem sekundären Druck eingebracht wird, der größer als ein primärer Einbringdruck des flüssigen Gemischs im Bereich der Zuführöffnung ist.According to a further embodiment, at least one secondary introduction opening for introducing a secondary fluid is provided in the area of the cross-sectional constriction of the convergent-divergent nozzle area, wherein the secondary fluid is introduced at a secondary pressure that is greater than a primary application pressure of the liquid mixture in the region of the feed opening ,

Beispielsweise sind zwei tangentiale sekundäre Einbringöffnungen vorgesehen. In einem anderen Beispiel sind drei, in Bezug auf eine Ebene senkrecht zur Fließrichtung ca. 120° zueinander versetzt angeordnete sekundäre Einbringöffnungen vorgesehen.For example, two tangential secondary insertion openings are provided. In another example, three, with respect to a plane perpendicular to the flow direction about 120 ° staggered arranged secondary insertion openings are provided.

Das sekundäre Fluid kann ein Gas sein, z. B. Luft. Das sekundäre Fluid kann aber auch wenigstens eine Komponente des flüssigen Gemischs aufweisen, z. B. Wasser. Das sekundäre Fluid kann auch das flüssige Gemisch selbst aufweisen.The secondary fluid may be a gas, e.g. For example, air. However, the secondary fluid may also comprise at least one component of the liquid mixture, e.g. B. water. The secondary fluid may also comprise the liquid mixture itself.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist zum Einbringen des sekundären Fluids eine selbstansaugende Wasserstrahlpumpe vorgesehen.According to one embodiment, a self-priming water jet pump is provided for introducing the secondary fluid.

Zum Einbringen des sekundären Fluids kann eine zusätzlich erzwungene Gaseinbringung vorgesehen sein.For introducing the secondary fluid, an additional forced gas introduction may be provided.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine Rückführungsvorrichtung vorgesehen, mit der das flüssige Gemisch der Zuführungsvorrichtung zuführbar ist. Damit lassen sich beispielsweise mehrere Durchläufe erreichen, um somit die Effizienz, bzw. die Ausbeute zu erhöhen.According to a further embodiment, a recirculation device is provided, with which the liquid mixture can be fed to the supply device. Thus, for example, several passes can be achieved in order to increase the efficiency or the yield.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Extraktion von Ölen zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen für Fahrzeugkraftstoffe vorgesehen, das die folgenden Schritte aufweist:

  • a) Führen eines flüssigen Gemischs von ölhaltigen Pflanzenteilen und einer Trägerflüssigkeit; wobei die ölhaltigen Pflanzenteile zelluläre Membranen aufweisen, die Bereiche mit Öl umschließen; und
  • b) Durchströmen eines konvergent-divergenten Düsenbereichs, wobei in dem konvergent-divergenten Düsenbereich in dem flüssige Gemisch derart starke Scherkraftgradienten erzeugt werden, dass die zelluläre Membran aufgebrochen wird und das Öl freigesetzt wird.
According to a second aspect of the invention, there is provided a method of extracting oils for recovering hydrocarbons for vehicle fuels, comprising the steps of:
  • a) guiding a liquid mixture of oily plant parts and a carrier liquid; wherein the oil-containing plant parts have cellular membranes surrounding areas with oil; and
  • b) flowing through a convergent-divergent nozzle region, wherein in the convergent-divergent nozzle region in the liquid mixture such strong shearing force gradients are generated that the cellular membrane is broken and the oil is released.

Die Geschwindigkeit benachbarter Strömungsbereiche beträgt beispielsweise ca. 10 bis 200 m/s, z. B. 20 bis 150 m/s, oder ca. 50 m/s. In der Vordüse wird beispielsweise ein Druck von ca. 10 bis 500 Bar aufgebracht, z. B. 50 bis 150 Bar.The speed of adjacent flow areas is for example about 10 to 200 m / s, z. B. 20 to 150 m / s, or about 50 m / s. In the pre-nozzle, for example, a pressure of about 10 to 500 bar applied, z. B. 50 to 150 bar.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens sind die Pflanzenteile Algen, und die Trägerflüssigkeit ist Wasser.According to another embodiment of the method, the plant parts are algae, and the carrier liquid is water.

Die Scherkraftgradienten rufen eine mechanische Wechselwirkung mit der zellulären Membran hervor, wobei die Scherkraftgradienten in der Lage sind, auch stabile zelluläre Membranen zu zerstören und das Pflanzenöl, z. B. Algenöl, in der wässrigen Lösung zu isolieren. Das flüssige Gemisch ist beispielsweise eine verdünnte Algenlösung, wobei der Begriff „verdünnt” eine Lösung bezeichnet mit 10 bis 80 Masse-% an Algen im Verhältnis zu Wasser.The shearing force gradients cause a mechanical interaction with the cellular membrane, which shearing force gradients are able to destroy even stable cellular membranes and the vegetable oil, for. As algae oil to isolate in the aqueous solution. The liquid mixture is, for example, a diluted algae solution, the term "diluted" meaning a solution containing 10 to 80% by weight of algae relative to water.

Das flüssige Gemisch kann beispielsweise vorbehandelt werden, und die zellulären Membranen, d. h. die Zellwände, zu schwächen, z. B. mit Enzymen. Als Vorbehandlung kommen auch andere Verfahren in Frage, wie beispielsweise Heißdampf-/Heißgasbehandlungen oder Chemikalien bzw. Lösungsmittel. Mit der Vorbehandlung wird die Proteinhülle geschwächt, bzw. aufgebrochen, um die eingeschlossenen Öle leichter freisetzen zu können.For example, the liquid mixture may be pretreated, and the cellular membranes, i. H. the cell walls to weaken, z. B. with enzymes. As pretreatment, other methods come into question, such as hot steam / hot gas treatments or chemicals or solvents. Pretreatment weakens or breaks up the protein shell to facilitate release of the trapped oils.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird in Schritt b) in dem Bereich der Querschnittsverengung des konvergent-divergenten Düsenbereichs ein dreidimensionales Strömungsfeld erzeugt.According to one embodiment, a three-dimensional flow field is generated in step b) in the region of the cross-sectional constriction of the convergent-divergent nozzle region.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird in Schritt b) im Bereich der Querschnittsverengung des konvergent-divergenten Düsenbereichs eine zirkulare Strömung des flüssigen Gemischs mit einer linearen Strömung des flüssigen Gemischs überlagert.According to a further embodiment, in step b) in the region of the cross-sectional constriction of the convergent-divergent nozzle region, a circular flow of the liquid mixture is superimposed with a linear flow of the liquid mixture.

Beispielsweise wird das flüssige Gemisch im Bereich der Querschnittsverengung des konvergent-divergenten Düsenbereichs in eine zusätzliche zirkulare Strömung versetzt.For example, the liquid mixture in the region of the cross-sectional constriction of the convergent-divergent nozzle region is placed in an additional circular flow.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass unterschiedlich stark strömende Bereiche der Flüssigkeit miteinander in Kontakt treten, sodass es an dem Bereich der Kontaktfläche aufgrund der unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten zur Erzeugung entsprechend hoher Scherkraftgradienten kommt, die dann dazu führen, dass die Zellmembranen geschwächt bzw. aufgebrochen werden. According to the invention, it is provided that regions of the liquid flowing in different directions come into contact with one another, so that correspondingly high shear force gradients occur at the region of the contact surface due to the different flow velocities, which then cause the cell membranes to be weakened or broken.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird durch das Durchströmen des konvergent-divergenten Düsenbereichs ein Öl-Wasser-Biomassen-Gemisch erzeugt, und in einem weiteren Schritt c) erfolgt ein Separieren des Öls und des Wassers für weitere Aufbereitungsschritte zur Herstellung von Kraftstoff für Fahrzeuge.According to a further embodiment, the flow through the convergent-divergent nozzle region produces an oil-water-biomass mixture, and in a further step c) the oil and the water are separated for further preparation steps for the production of fuel for vehicles.

Das Separieren erfolgt z. B. durch i) Filtration, ii) Phasentrennung, iii) Anwendung von Tensiden, und/oder iv) Trenndüsenverfahren.The separation takes place z. By i) filtration, ii) phase separation, iii) application of surfactants, and / or iv) separation jet processes.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist die Verwendung eines konvergent-divergenten Düsenbereichs zum Aufbrechen von zellulären Membranen eines flüssigen Gemischs vorgesehen, das eine Trägerflüssigkeit und ölhaltige Pflanzenteile aufweist, welche zelluläre Membranen aufweisen, die Bereiche mit Öl umschließen.According to a third aspect of the invention, there is provided the use of a convergent-divergent nozzle portion for disrupting cellular membranes of a liquid mixture comprising a carrier fluid and oily plant parts having cellular membranes surrounding areas with oil.

Beispielsweise wird der konvergent-divergenten Düsenbereich verwendet, um Algenöl zu extrahieren, bzw. freizulegen.For example, the convergent-divergent nozzle area is used to extract or expose algal oil.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden ausreichend starke Scherkraftgradienten dadurch erzeugt, dass die Flüssigkeit, in der die Pflanzenteile, z. B. Algen, enthalten sind, deren mechanisch stabile zelluläre Membranen das Öl umschließen (welche ja aufgebrochen werden sollen), konvergent-divergente Düsenbereiche durchströmen. Beispielsweise durch Kopplung von linearer und zirkularer Strömung werden unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten, bzw. Strömungsrichtungen, und damit in Relation zueinander unterschiedlich starke Strömungsvektoren erzeugt, die dann die entsprechenden Scherkraftgradienten hervorrufen, und die Membranen zerstören können. Die zirkulare Strömungskomponente ist beispielsweise realisierbar durch tangentiale Einbringung des primären Fluids mittels einer oder mehrerer Zufuhrstellen. Wenn mehrere Durchläufe des Fluids vorgesehen werden, lässt sich die Ausbeute erhöhen. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kräfte, die erforderlich sind, um die zellulären Membranen aufzubrechen, innerhalb der Flüssigkeit selbst erzeugt werden, und nicht primär durch das Aufbringen einer äußeren Kraft, wie dies z. B. beim Pressen der Fall wäre. Die Verwendung eines Gemischs mit Wasser bietet den Vorteil, dass die Pflanzenteile, z. B. Algen, damit durch übliche Pumpvorrichtungen auf entsprechende Drücke, bzw. Geschwindigkeiten in der Zufuhrvorrichtung gebracht werden können, um die unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten zu realisieren. Außerdem dient das Wasser auch dazu, die freigesetzten Öle besser separieren zu können.According to one aspect of the invention, sufficiently high shear force gradients are generated by controlling the liquid in which the plant parts, e.g. As algae, whose mechanically stable cellular membranes enclose the oil (which are to be broken), flow through convergent-divergent nozzle areas. For example, by coupling of linear and circular flow different flow velocities, or flow directions, and thus generated in relation to each other different strong flow vectors, which then cause the corresponding shear force gradients, and can destroy the membranes. The circular flow component can be realized for example by tangential introduction of the primary fluid by means of one or more feed points. If multiple passes of the fluid are provided, the yield can be increased. According to the invention, it is provided that the forces required to break up the cellular membranes are generated within the fluid itself, and not primarily by the application of an external force such as e.g. B. when pressing would be the case. The use of a mixture with water offers the advantage that the plant parts, for. As algae, so that can be brought by conventional pumping devices to appropriate pressures, or speeds in the supply device to realize the different flow velocities. In addition, the water also serves to be able to separate the released oils better.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Merkmale der Ausführungsbeispiele und Aspekte der Vorrichtungen bzw. des Systems auch für Ausführungsformen des Verfahrens sowie Verwendung der Vorrichtung gelten und umgekehrt. Außerdem können auch diejenigen Merkmale frei miteinander kombiniert werden, bei denen dies nicht explizit erwähnt ist.It should be noted that the features of the embodiments and aspects of the devices and the system also apply to embodiments of the method and use of the device and vice versa. In addition, those features can be freely combined with each other, where this is not explicitly mentioned.

Nachfolgend wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher auf Ausführungsbeispiele der Erfindung eingegangen. Es zeigen:Hereinafter, reference will be made to embodiments of the invention with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Systems zur Extraktion von Ölen zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen für Fahrzeugkraftstoffe gemäß der Erfindung; 1 a schematic representation of an embodiment of a system for extraction of oils for the production of hydrocarbons for vehicle fuels according to the invention;

2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems; 2 a further embodiment of a system according to the invention;

3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems; 3 a further embodiment of a system according to the invention;

4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems; 4 a further embodiment of a system according to the invention;

5 Verfahrensschritte eines beispielhaften Verfahrens zur Extraktion von Ölen zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen für Fahrzeugkraftstoffe gemäß der vorliegenden Erfindung; und 5 Method steps of an exemplary method of extracting oils for recovering hydrocarbons for vehicle fuels according to the present invention; and

6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens. 6 a further embodiment of a method according to the invention.

1 zeigt ein System 10 zur Extraktion von Ölen zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen für Fahrzeugkraftstoffe. Das System 10 weist eine Fluidführungsvorrichtung 12 auf zum Durchströmen mit einem flüssigen Gemisch 14, das ölhaltige Pflanzenteile und eine Trägerflüssigkeit aufweist, wobei die ölhaltigen Pflanzenteile zelluläre Membranen aufweisen, die Bereiche mit Öl umschließen. Ein Pfeil 16 deutet die Durchströmungsrichtung an. Außerdem weist das System 10 eine Zuführungsvorrichtung 18 zum Zuführen des flüssigen Gemischs auf. Es sei darauf hingewiesen, dass die Zuführungsvorrichtung 18 beispielsweise eine stirnseitige Öffnung der Fluidführungsvorrichtung 12 sein kann, und beispielsweise mit einer nicht gezeigten Fördervorrichtung, bzw. Pumpvorrichtung in Verbindung stehen kann. Außerdem weist das System 10 eine Ableitungsvorrichtung 20 zum Ableiten des flüssigen Gemischs auf. Bei der Ableitungsvorrichtung 20 handelt es sich beispielsweise um eine gegenüberliegende stirnseitige zweite Öffnung der Fluidführungsvorrichtung, wobei die Ableitungsvorrichtung 20 mit einem Auffangbehälter in Verbindung stehen kann, oder auch mit einer in saugender Funktion tätigen Pumpvorrichtung. 1 shows a system 10 for the extraction of oils for the production of hydrocarbons for vehicle fuels. The system 10 has a fluid guiding device 12 to flow through with a liquid mixture 14 comprising oily plant parts and a carrier liquid, the oily plant parts having cellular membranes surrounding areas with oil. An arrow 16 indicates the direction of flow. In addition, the system rejects 10 a feeder 18 for supplying the liquid mixture. It should be noted that the delivery device 18 For example, an end opening of the fluid guide device 12 may be, and for example, with a delivery device, not shown, or pumping device may be in communication. In addition, the system rejects 10 a discharge device 20 for draining the liquid mixture. In the discharge device 20 For example, it is an opposite frontal second Opening the fluid guide device, wherein the discharge device 20 can be in communication with a collecting container, or even with a pumping device acting in a sucking function.

Die Fluidführungsvorrichtung 12 weist wenigstens einen konvergent-divergenten Düsenbereich 22 auf, wobei in dem konvergent-divergenten Düsenbereich in dem flüssigen Gemisch 14 derart starke Scherkraftgradienten erzeugbar sind, dass die zelluläre Membran aufbricht und das Öl freigesetzt ist.The fluid guiding device 12 has at least one convergent-divergent nozzle area 22 wherein, in the convergent-divergent nozzle region in the liquid mixture 14 such strong shearing force gradients are generated that the cellular membrane breaks up and the oil is released.

Beispielsweise ist eine Konvergenz von ca. 5° bis 45° vorgesehen, wobei sich die Gradangabe auf eine mittlere Strömungsrichtung bezieht. Außerdem ist eine Divergenz von ca. 5° bis 45° bezogen auf die mittlere Strömungsrichtung vorgesehen.For example, a convergence of about 5 ° to 45 ° is provided, wherein the degree refers to a mean flow direction. In addition, a divergence of about 5 ° to 45 ° relative to the mean flow direction is provided.

Gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Divergenz von maximal 30° und eine Konvergenz von ebenfalls maximal 30° vorgesehen.According to the in 1 shown embodiment, a maximum divergence of 30 ° and a convergence of a maximum of 30 ° is provided.

Der konvergent-divergente Düsenbereich weist einen Bereich der maximalen Querschnittsverengung 24 auf, in welchem ein dreidimensionales Strömungsfeld erzeugbar ist. Beispielsweise erfolgt in diesem Bereich eine Überlagerung einer zirkularen Strömung mit einer linearen Strömung.The convergent-divergent nozzle region has a region of maximum cross-sectional constriction 24 in which a three-dimensional flow field can be generated. For example, a superposition of a circular flow with a linear flow takes place in this area.

Wie in 2 gezeigt ist, weist die Fluidführungsvorrichtung 12 stromaufwärts des konvergent-divergenten Düsenbereichs 22 als Zuführungsvorrichtung wenigstens eine tangential angeordnete primäre Einbringöffnung 26 auf, z. B. zwei Einbringöffnungen 26. Mittels der Einbringöffnungen 26 ist das flüssige Gemisch 14 derart in die Fluidführungsvorrichtung einbringbar, dass vor dem Düsenbereich 22 eine zirkulare Strömung erzeugbar ist, d. h. eine bezogen auf die Strömungsrichtung 16 um diese rotierende Strömung.As in 2 is shown, the fluid guide device 12 upstream of the convergent-divergent nozzle area 22 as feeding device, at least one tangentially arranged primary introduction opening 26 on, z. B. two insertion openings 26 , By means of the introduction openings 26 is the liquid mixture 14 be introduced into the fluid guide device such that in front of the nozzle area 22 a circular flow can be generated, ie one with respect to the flow direction 16 around this rotating flow.

Beispielsweise können drei tangential angeordnete Einbringöffnungen vorgesehen sein, die z. B. in ca. 120° zueinander versetzt angeordnet sind. Die Einbringöffnungen können dabei alle in einer Ebene angeordnet sein. Es können aber auch mehr als drei Einbringöffnungen vorgesehen sein.For example, three tangentially arranged insertion openings may be provided, the z. B. are arranged offset from each other in about 120 °. The introduction openings can all be arranged in one plane. But it can also be provided more than three insertion openings.

Wie in 3 gezeigt, ist gemäß einem weiteren Beispiel im Bereich der Querschnittsverengung 24 des konvergent-divergenten Düsenbereichs 22 wenigstens eine sekundäre Einbringöffnung 28 vorgesehen, zum Einbringen eines sekundären Fluids. Das sekundäre Fluid wird in einer sekundären Einbringrichtung 30 mit einem sekundären Druck P2 eingebracht, der größer als ein primärer Einbringdruck P1 des flüssigen Gemischs im Bereich der sekundären Einbringöffnung 28 ist.As in 3 is shown, in another cross-sectional constriction, as another example 24 the convergent-divergent nozzle area 22 at least one secondary introduction opening 28 provided for introducing a secondary fluid. The secondary fluid is in a secondary introduction direction 30 introduced with a secondary pressure P2, which is greater than a primary application pressure P1 of the liquid mixture in the region of the secondary introduction opening 28 is.

Beispielsweise können drei sekundäre Einbringöffnungen gleichmäßig verteilt angeordnet sein, was mit einer weiteren, in gestrichelten Linien dargestellten Einbringöffnung 32 angedeutet ist.For example, three secondary insertion openings may be arranged evenly distributed, which is another, shown in dashed lines introduction opening 32 is indicated.

Das Einbringen des sekundären Fluids führt dazu, dass in diesem Bereich verschiedene Strömungsrichtungen in dem flüssigen Gemisch 14 erzeugt werden, das beispielsweise im Bereich vor der Verengung 24 als lineare Strömung, angedeutet mit Pfeilen 34 vorliegt, oder auch in einer zirkularen Strömung (nicht näher gezeigt).The introduction of the secondary fluid causes in this area different flow directions in the liquid mixture 14 generated, for example, in the area before the constriction 24 as a linear flow, indicated by arrows 34 is present, or in a circular flow (not shown).

Beispielsweise ist das sekundäre Fluid ein Gas, z. B. Luft. Das sekundäre Fluid kann in einem weiteren Beispiel auch als eine Komponente des flüssigen Gemischs 14 vorgesehen sein, z. B. Wasser.For example, the secondary fluid is a gas, e.g. For example, air. The secondary fluid may also be used as a component of the liquid mixture in another example 14 be provided, for. B. water.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird als sekundäres Fluid das flüssige Gemisch 14 eingesetzt.According to another embodiment, the secondary fluid is the liquid mixture 14 used.

Zum Einbringen des sekundären Fluids ist eine Pumpvorrichtung 36 vorgesehen, bei der es sich beispielsweise um eine selbstansaugende Wasserstrahlpumpe handeln kann, oder eine andere separat angetriebene Pumpvorrichtung.For introducing the secondary fluid is a pumping device 36 provided, which may be, for example, a self-priming water jet pump, or another separately driven pumping device.

Wie bereits oberhalb erwähnt, ist selbstverständlich für das Einbringen des flüssigen Gemischs in die Fluidführungsvorrichtung 12 ebenfalls eine entsprechende Pumpvorrichtung vorgesehen, die in den Figuren jedoch nicht näher gezeigt ist.As already mentioned above, it goes without saying for the introduction of the liquid mixture into the fluid guiding device 12 also provided a corresponding pumping device, which is not shown in detail in the figures.

Gemäß dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Rückführungsvorrichtung 38 vorgesehen, mit der das flüssige Gemisch der Zuführungsvorrichtung zugeführt werden kann.According to the in 4 The embodiment shown is a return device 38 provided, with which the liquid mixture of the supply device can be supplied.

Darüber hinaus ist in 4 in einer schematischen Übersicht auch noch dargestellt, das in der Rückführungsvorrichtung 38 eine weitere Pumpvorrichtung 40 vorgesehen sein kann, um das flüssige Gemisch 14 wieder in den Bereich stromaufwärts der konvergent-divergenten Düsen 22 zu befördern, und dort mit dem entsprechenden Druck einzubringen.In addition, in 4 also shown in a schematic overview that in the recirculation device 38 another pumping device 40 may be provided to the liquid mixture 14 again in the area upstream of the convergent-divergent nozzles 22 to convey, and to bring in there with the appropriate pressure.

Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die Rückführungsvorrichtung 38 auch mit anderen Merkmalen kombiniert werden kann, bzw. auch ohne die anderen in 4 gezeigten Merkmale vorgesehen ist, beispielsweise mittels einer Rückführung in einen Lagerbehälter in einem Bereich oberhalb einer primären Pumpvorrichtung, so dass nur eine Pumpvorrichtung vorgesehen sein muss, beispielsweise eine zentrale Pumpe, mit welcher das flüssige Gemisch 14 in den konvergent-divergenten Düsenbereich 22 mit entsprechendem Druck geleitet wird, um dort durch entsprechende unterschiedliche Strömungen die erforderlichen Scherkraftgradienten zu erzeugen.It should be noted, however, that the recirculation device 38 can also be combined with other features, or even without the others in 4 shown features, for example by means of a return to a storage container in a region above a primary pumping device, so that only one pumping device must be provided, for example, a central pump, with which the liquid mixture 14 into the convergent-divergent nozzle area 22 is passed with appropriate pressure to produce there by appropriate different currents, the required shear force gradients.

Beispielsweise kann die primäre oder zentrale Pumpvorrichtung auch dazu verwendet werden, das flüssige Gemisch 14 als das sekundäre Fluid in der sekundären Einbringöffnung 28 einzubringen, wobei entsprechende Leitungsquerschnitte, bzw. Aufweitungen und Drosselvorrichtungen für die unterschiedlichen Druckverhältnisse sorgen können, wenn nur eine Pumpvorrichtung verwendet werden soll. For example, the primary or central pumping device may also be used to dispense the liquid mixture 14 as the secondary fluid in the secondary introduction port 28 be introduced, with appropriate line cross-sections, or widenings and throttle devices can provide for the different pressure conditions, if only one pumping device to be used.

In 4 ist beispielsweise eine Lagervorrichtung 42 gezeigt, die mit einer ersten Pumpvorrichtung 44 in Verbindung steht, welche das flüssige Gemisch 14 von der Lagervorrichtung 42 in die Zuführungsvorrichtung 18 und damit in die Fluidführungsvorrichtung 12 einbringt. Eine sekundäre Pumpvorrichtung 46 steht ebenfalls mit der Lagervorrichtung 42 in Verbindung und sorgt dafür, dass im Bereich der sekundären Einbringöffnung 28 das sekundäre Fluid zu einer zusätzlichen Verwirbelung, bzw. unterschiedlichen Strömungsrichtungen im Bereich der konvergent-divergenten Düse 22 führt. Im Anschluss an den konvergent-divergenten Düsenbereich 22 ist die Ableitungsvorrichtung 20 in Form einer Verteileinrichtung vorgesehen, die einerseits über eine Verbindung 48 mit einem Auffangbehälter 50 in Verbindung steht, und andererseits auch mit der Rückführungsvorrichtung 38 verbunden ist, die zu der bereits erwähnten Pumpvorrichtung 40 führt, mit der flüssiges Gemisch 14 wieder zurück in den Bereich oberhalb, bzw. stromaufwärts, des konvergent-divergenten Düsenbereichs 22 geführt wird.In 4 is for example a storage device 42 shown with a first pumping device 44 communicating which the liquid mixture 14 from the storage device 42 in the feeder 18 and thus into the fluid guiding device 12 brings. A secondary pumping device 46 also stands with the storage device 42 in conjunction and ensures that in the area of the secondary insertion opening 28 the secondary fluid to an additional turbulence, or different flow directions in the region of the convergent-divergent nozzle 22 leads. Following the convergent-divergent nozzle area 22 is the discharge device 20 provided in the form of a distribution device, on the one hand via a connection 48 with a collection container 50 in communication, and on the other hand with the recycling device 38 connected to the already mentioned pumping device 40 leads, with the liquid mixture 14 back into the region above or upstream of the convergent-divergent nozzle region 22 to be led.

Mit einer gestrichelten Linie 52 ist angedeutet, dass eine oder mehrere zusätzliche sekundäre Einbringöffnungen 28 vorgesehen sein können.With a dashed line 52 is indicated that one or more additional secondary insertion openings 28 can be provided.

Es sei darauf hingewiesen, dass beispielsweise die Lagervorrichtung 42 und die Auffangvorrichtung, bzw. der Auffangbehälter 50 auch ohne die Rückführungsvorrichtung 38, oder auch ohne die zusätzliche sekundäre Einbringöffnung 28 vorgesehen sein können.It should be noted that, for example, the storage device 42 and the collecting device, or the collecting container 50 even without the return device 38 , or even without the additional secondary introduction opening 28 can be provided.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die sekundäre Einbringöffnung 28 mit der Zuführungsvorrichtung 18 im Bereich oberhalb, bzw. stromaufwärts des konvergent-divergenten Düsenbereichs 22 verbunden, und über eine Pumpvorrichtung, oder entsprechende Leitungsquerschnitte wird der entsprechende unterschiedliche Druck erzeugt.According to a further embodiment, the secondary introduction opening 28 with the feeding device 18 in the region above or upstream of the convergent-divergent nozzle region 22 connected, and via a pumping device, or corresponding line cross sections of the corresponding different pressure is generated.

5 zeigt ein Verfahren 100 zur Extraktion von Ölen zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen für Fahrzeugkraftstoffe. In einem ersten Schritt 110 wird ein flüssiges Gemisch von ölhaltigen Pflanzenteilen und einer Trägerflüssigkeit geführt, wobei die ölhaltigen Pflanzenteile zelluläre Membranen aufweisen, die Bereiche mit Öl umschließen. In einem zweiten Schritt 112 durchströmt das flüssige Gemisch einen konvergent-divergenten Düsenbereich, wobei in dem konvergent-divergenten Düsenbereich in dem flüssigen Gemisch derart starke Scherkraftgradienten erzeugt werden, dass die zelluläre Membran aufgebrochen wird und das Öl freigesetzt wird. Der erste Schritt erfolgt beispielsweise unter einem ersten Druck, der dazu führt, dass in dem konvergent-divergenten Düsenbereich ein dreidimensionales Strömungsfeld erzeugt wird. 5 shows a method 100 for the extraction of oils for the production of hydrocarbons for vehicle fuels. In a first step 110 For example, a liquid mixture of oil-containing plant parts and a carrier liquid is passed, wherein the oil-containing plant parts have cellular membranes that enclose areas with oil. In a second step 112 the liquid mixture flows through a convergent-divergent nozzle region, wherein in the convergent-divergent nozzle region in the liquid mixture such strong shearing force gradients are generated that the cellular membrane is broken up and the oil is released. The first step takes place, for example, under a first pressure, which results in the generation of a three-dimensional flow field in the convergent-divergent nozzle region.

Der erste Schritt 110 wird auch als Schritt a) bezeichnet, und der zweite Schritt 112 auch als Schritt b).The first step 110 is also referred to as step a), and the second step 112 also as step b).

Aufgrund des konvergent-divergenten Düsenbereichs kommt es in dem flüssigen Gemisch zu unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten benachbarter Strömungsbereiche, die beispielsweise eine relative Differenz von 10 bis 200 m/s aufweisen, z. B. ca. 20 bis 150 m/s, oder beispielsweise 50 m/s als ungefähren Wert. Dazu wird in der Vordüse für den Schritt a) beispielsweise ein Druck von ca. 10 bis 500 Bar aufgebracht. Beispielsweise werden 50 bis 150 Bar Druck aufgebaut, um das flüssige Gemisch zu führen in Richtung des konvergent-divergenten Düsenbereichs.Due to the convergent-divergent nozzle area, different flow rates of adjacent flow areas occur in the liquid mixture, which have, for example, a relative difference of 10 to 200 m / s, eg. B. about 20 to 150 m / s, or for example 50 m / s as an approximate value. For this purpose, for example, a pressure of about 10 to 500 bar is applied in the pre-nozzle for step a). For example, 50 to 150 bar pressure is built up to guide the liquid mixture toward the convergent-divergent nozzle area.

Beispielsweise werden als flüssiges Gemisch Algen für die Pflanzenteile eingesetzt und als Trägerflüssigkeit Wasser. Die Scherkraftgradienten rufen dabei einen mechanischen Wechsel mit der zellulären Membran hervor, wobei die Scherkraftgradienten in der Lage sind, auch stabile zelluläre Membranen zu zerstören, wie beispielsweise bei Algen, um z. B. Algenöl in der wässrigen Lösung zu isolieren.For example, algae are used for the plant parts as a liquid mixture and water as the carrier liquid. The shearing force gradients thereby cause a mechanical change with the cellular membrane, wherein the shear force gradients are able to destroy even stable cellular membranes, such as algae, for. B. to isolate algae oil in the aqueous solution.

Das flüssige Gemisch kommt beispielsweise als eine verdünnte Algenlösung zur Anwendung, womit eine Lösung bezeichnet wird, die einen Masseprozentanteil von 10 bis 80% Algen im Verhältnis zu Wasser aufweist.The liquid mixture is used, for example, as a diluted algae solution, which refers to a solution having a mass percentage of 10 to 80% algae relative to water.

Das flüssige Gemisch kann in einem vorbereitenden Schritt auch vorbehandelt werden, um die zellulären Membrane zu schwächen, oder zumindest teilweise auch schon aufzubrechen, was bereits oberhalb erwähnt worden ist.The liquid mixture can also be pretreated in a preparatory step to weaken the cellular membrane, or at least partially break it open, which has already been mentioned above.

In dem Bereich der Querschnittsverengung des konvergent-divergenten Düsenbereichs wird eine zirkulare Strömung des flüssigen Gemischs mit einer linearen Strömung des flüssigen Gemischs überlagert. Beispielsweise wird das flüssige Gemisch im Bereich der Querschnittsverengung in eine zusätzliche zirkulare Strömung versetzt.In the area of the cross-sectional constriction of the convergent-divergent nozzle area, a circular flow of the liquid mixture is superposed with a linear flow of the liquid mixture. For example, the liquid mixture in the region of the cross-sectional constriction is placed in an additional circular flow.

In 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem mittels des Durchströmens des konvergent-divergenten Düsenbereichs ein Öl-Wasser-Biomassen-Gemisch erzeugt wird, und bei dem in einem weiteren Schritt c), d. h. in einem dritten Schritt 114 ein Separieren des Öls und des Wassers erfolgt für weitere Aufbereitungsschritte, die schematisch mit einem Pfeil 116 angedeutet sind, zur Herstellung von Kraftstoffen für Fahrzeuge.In 6 a further embodiment is shown in which by means of the flow through the convergent-divergent nozzle area an oil-water-biomass mixture is generated, and in which in a further step c), ie in a third step 114 a separation of the oil and the water takes place for further treatment steps, schematically with an arrow 116 are indicated for the production of fuels for vehicles.

Das Separieren erfolgt beispielsweise durch Filtration oder Phasentrennung, darüber hinaus können auch Tenside zur Anwendung kommen oder das sogenannte Trenndüsenverfahren.The separation is carried out for example by filtration or phase separation, in addition, surfactants may also be used or the so-called separation nozzle method.

Beispielsweise kann das entstehende Öl-Wasser-Biomassen-Gemisch in einem Auffangbehälter aufgefangen werden, sodass es dort im Zuge der abschwächenden Verwirbelungen zu einem sukzessiven Absetzen von Öl und Wasser kommt. Anschließend kann mittels eines Öl/Wasser-Abscheidevorgangs eine Separation des Öls vorgenommen werden.For example, the resulting oil-water-biomass mixture can be collected in a collecting container, so that there comes in the wake of weakening turbulence to a gradual settling of oil and water. Subsequently, by means of an oil / water separation process, a separation of the oil can be made.

Darüber hinaus ist es auch möglich eine Emulsion des Öls in Wasser, d. h. emulgiertes Öl, mittels Tensiden dazu zu bringen, dass sich das Öl auf der Oberfläche abscheidet, und so ebenfalls separiert werden kann.In addition, it is also possible an emulsion of the oil in water, d. H. emulsified oil, by means of surfactants to make the oil separates on the surface, and so can also be separated.

Die oberhalb beschriebenen Ausführungsbeispiele können in unterschiedlicher Art und Weise kombiniert werden. Insbesondere können auch Aspekte des Verfahrens für Ausführungsformen der Vorrichtungen sowie Verwendung der Vorrichtungen verwendet werden und umgekehrt.The embodiments described above can be combined in different ways. In particular, aspects of the method may also be used for embodiments of the devices as well as use of the devices, and vice versa.

Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend” keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine” oder „ein” keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele und Aspekte beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer, oben beschriebener Ausführungsbeispiele und Aspekte verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.In addition, it should be noted that "encompassing" does not exclude other elements or steps, and "a" or "an" does not exclude a multitude. It should also be appreciated that features or steps described with reference to any of the above embodiments and aspects may also be used in combination with other features or steps of other embodiments and aspects described above. Reference signs in the claims are not to be considered as limiting.

Claims (15)

System (10) zur Extraktion von Ölen zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen für Fahrzeugkraftstoffe, aufweisend: – eine Fluidführungsvorrichtung (12) zum Durchströmen mit einem flüssigen Gemisch (14), das ölhaltige Pflanzenteile und eine Trägerflüssigkeit aufweist; wobei die ölhaltigen Pflanzenteile zelluläre Membranen aufweisen, die Bereiche mit Öl umschließen; sowie – einer Zuführungsvorrichtung (18) zum Zuführen des flüssigen Gemischs; und – einer Ableitungsvorrichtung (20) zum Ableiten des flüssigen Gemischs; wobei die Fluidführungsvorrichtung wenigstens einen konvergent-divergenten Düsenbereich (22) aufweist; und wobei in dem konvergent-divergenten Düsenbereich in dem flüssigen Gemisch derart starke Scherkraftgradienten erzeugbar sind, dass die zelluläre Membran aufbricht und das Öl freigesetzt ist.System ( 10 for the extraction of oils for the production of hydrocarbons for vehicle fuels, comprising: a fluid guiding device ( 12 ) for flowing through with a liquid mixture ( 14 ) having oil-containing plant parts and a carrier liquid; wherein the oil-containing plant parts have cellular membranes surrounding areas with oil; and a delivery device ( 18 ) for supplying the liquid mixture; and a discharge device ( 20 ) for discharging the liquid mixture; wherein the fluid guiding device has at least one convergent-divergent nozzle region ( 22 ) having; and wherein in the convergent-divergent nozzle region in the liquid mixture such strong shear force gradients are generated that the cellular membrane breaks up and the oil is released. System nach Anspruch 1, wobei der konvergent-divergente Düsenbereich wenigstens eines der beiden folgenden Kriterien aufweist: – eine Konvergenz von ca. 5° bis 45° bezogen auf die mittlere Strömungsrichtung; und – eine Divergenz von ca. 5° bis 45° bezogen auf die mittlere Strömungsrichtung.The system of claim 1, wherein the convergent-divergent nozzle area has at least one of the following two criteria: - A convergence of about 5 ° to 45 ° relative to the mean flow direction; and - A divergence of about 5 ° to 45 ° relative to the mean flow direction. System nach Anspruch 1 oder 2, wobei in dem Bereich der Querschnittsverengung des konvergent-divergenten Düsenbereichs ein dreidimensionales Strömungsfeld erzeugbar ist.System according to claim 1 or 2, wherein in the region of the cross-sectional constriction of the convergent-divergent nozzle region, a three-dimensional flow field can be generated. System nach Anspruch 3, wobei in dem Bereich der Querschnittsverengung des konvergent-divergenten Düsenbereichs eine Überlagerung einer zirkularen Strömung mit einer linearen Strömung erzeugbar ist.System according to claim 3, wherein in the region of the cross-sectional constriction of the convergent-divergent nozzle region, a superposition of a circular flow with a linear flow is generated. System nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Zuführungsvorrichtung vor dem konvergent-divergenten Düsenbereich derart angepasst ist, dass das flüssige Gemisch eine lineare Strömung aufweist; und wobei die Verengung des konvergent-divergenten Düsenbereichs: i) für wenigstens einen ersten Teilstrom des flüssigen Gemischs eine zirkulare Strömung bewirkt; und ii) für wenigstens einen zweiten Teilstrom des flüssigen Gemischs eine lineare Strömung bewirkt.The system of claim 3 or 4, wherein the delivery device is adapted in front of the convergent-divergent nozzle region such that the liquid mixture has a linear flow; and the constriction of the convergent-divergent nozzle area being: i) causes a circular flow for at least a first partial flow of the liquid mixture; and ii) causes a linear flow for at least a second partial flow of the liquid mixture. System nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, wobei die Fluidführungsvorrichtung stromaufwärts des konvergent-divergenten Düsenbereichs als Zuführungsvorrichtung wenigstens eine tangential angeordnete primäre Einbringöffnung (26) aufweist, mit der das flüssige Gemisch derart in die Fluidführungsvorrichtung einbringbar ist, dass vor dem Düsenbereich eine zirkulare Strömung erzeugbar ist.A system according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, wherein the fluid guiding device upstream of the convergent-divergent nozzle portion as the feeding device comprises at least one tangentially arranged primary feed opening (12). 26 ), with which the liquid mixture can be introduced into the fluid guiding device such that a circular flow can be generated in front of the nozzle region. System nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, wobei im Bereich der Querschnittsverengung des konvergent-divergenten Düsenbereichs wenigstens eine sekundäre Einbringöffnung (28) zum Einbringen eines sekundären Fluids vorgesehen ist; wobei das sekundäre Fluid mit einem sekundären Druck (P2) eingebracht wird, der größer als ein primärer Einbringdruck (P1) des flüssigen Gemischs im Bereich der sekundären Einbringöffnung ist.System according to claim 1, 2, 3, 4, 5 or 6, wherein in the area of the cross-sectional constriction of the convergent-divergent nozzle region at least one secondary introduction opening ( 28 ) is provided for introducing a secondary fluid; wherein the secondary fluid is introduced at a secondary pressure (P2) greater than a primary introduction pressure (P1) of the liquid mixture in the region of the secondary introduction port. System nach Anspruch 7, wobei zum Einbringen des sekundären Fluids eine selbstansaugende Wasserstrahlpumpe vorgesehen ist.A system according to claim 7, wherein a self-priming water jet pump is provided for introducing the secondary fluid. System nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8, wobei eine Rückführungsvorrichtung (38) vorgesehen ist, mit der das flüssige Gemisch der Zuführungsvorrichtung zuführbar ist. System according to one of claims 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 or 8, wherein a recirculation device ( 38 ) is provided, with which the liquid mixture of the supply device can be fed. Verfahren (100) zur Extraktion von Ölen zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen für Fahrzeugkraftstoffe, aufweisend die folgenden Schritte: a) Führen (110) eines flüssigen Gemischs von ölhaltigen Pflanzenteilen und einer Trägerflüssigkeit; wobei die ölhaltigen Pflanzenteile zelluläre Membranen aufweisen, die Bereiche mit Öl umschließen; und b) Durchströmen (112) eines konvergent-divergenten Düsenbereichs; wobei in dem konvergent-divergenten Düsenbereich in dem flüssigen Gemisch derart starke Scherkraftgradienten erzeugt werden, dass die zellulären Membranen aufgebrochen werden und das Öl freigesetzt wird.Procedure ( 100 for the extraction of oils for the production of hydrocarbons for vehicle fuels, comprising the following steps: 110 ) a liquid mixture of oily plant parts and a carrier liquid; wherein the oil-containing plant parts have cellular membranes surrounding areas with oil; and b) flow through ( 112 ) a convergent-divergent nozzle area; wherein in the convergent-divergent nozzle region in the liquid mixture such strong shearing force gradients are generated that the cellular membranes are broken up and the oil is released. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Pflanzenteile Algen sind, und die Trägerflüssigkeit Wasser ist.The method of claim 10, wherein the plant parts are algae, and the carrier liquid is water. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei in Schritt b) in dem Bereich der Querschnittsverengung des konvergent-divergenten Düsenbereichs ein dreidimensionales Strömungsfeld erzeugt wird.The method of claim 10 or 11, wherein in step b) in the region of the cross-sectional constriction of the convergent-divergent nozzle region, a three-dimensional flow field is generated. Verfahren nach Anspruch 10, 11 oder 12, wobei in Schritt b) im Bereich der Querschnittsverengung des konvergent-divergenten Düsenbereichs eine zirkulare Strömung des flüssigen Gemischs mit einer linearen Strömung des flüssigen Gemischs überlagert wird.The method of claim 10, 11 or 12, wherein in step b) in the region of the cross-sectional constriction of the convergent-divergent nozzle portion, a circular flow of the liquid mixture is superimposed with a linear flow of the liquid mixture. Verfahren nach Anspruch 10, 11, 12 oder 13, wobei durch das Durchströmen des konvergent-divergenten Düsenbereichs ein Öl-Wasser-Biomassengemisch erzeugt wird; und wobei in einem weiteren Schritt c) ein Separieren (114) des Öls und des Wassers erfolgt für weitere Aufbereitungsschritte (116) zur Herstellung von Kraftstoff für Fahrzeuge.The method of claim 10, 11, 12 or 13, wherein flowing through the convergent-divergent nozzle area produces an oil-water biomass mixture; and wherein in a further step c) a separation ( 114 ) of the oil and water is used for further treatment steps ( 116 ) for the production of fuel for vehicles. Verwendung eines konvergent-divergenten Düsenbereichs zum Aufbrechen von zellulären Membranen eines flüssigen Gemischs, das eine Trägerflüssigkeit und ölhaltige Pflanzenteile aufweist, welche zelluläre Membranen aufweisen, die Bereiche mit Öl umschließen.Use of a convergent-divergent nozzle portion for disrupting cellular membranes of a liquid mixture comprising a carrier liquid and oil-containing plant parts having cellular membranes surrounding regions with oil.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020134704A1 (en) * 2001-03-22 2002-09-26 Mitchell Allen R. Process and system for continuously extracting oil from solid or liquid oil bearing material

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1168867B (en) * 1958-01-29 1964-04-30 Atomic Energy Of Canada Ltd Device for continuous countercurrent extraction of two immiscible liquids
US8709750B2 (en) * 2008-12-15 2014-04-29 Cavitation Technologies, Inc. Method for processing an algae medium containing algae microorganisms to produce algal oil and by-products
US20110095225A1 (en) * 2009-04-20 2011-04-28 Origin Oil, Inc. Systems, apparatuses, and methods for extracting non-polar lipids from an aqueous algae slurry and lipids produced therefrom

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020134704A1 (en) * 2001-03-22 2002-09-26 Mitchell Allen R. Process and system for continuously extracting oil from solid or liquid oil bearing material

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