DK168712B1 - Process for implementing a chemical, biochemical or biological reaction or production during which it is desired to separate off a heavy phase, and a reactor for implementing the process - Google Patents

Process for implementing a chemical, biochemical or biological reaction or production during which it is desired to separate off a heavy phase, and a reactor for implementing the process Download PDF

Info

Publication number
DK168712B1
DK168712B1 DK109591A DK109591A DK168712B1 DK 168712 B1 DK168712 B1 DK 168712B1 DK 109591 A DK109591 A DK 109591A DK 109591 A DK109591 A DK 109591A DK 168712 B1 DK168712 B1 DK 168712B1
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
loop
reactor
reaction
fraction
fractions
Prior art date
Application number
DK109591A
Other languages
Danish (da)
Other versions
DK109591D0 (en
DK109591A (en
Inventor
Lars Ekeroth
Original Assignee
Lars Ekeroth
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 Lars Ekeroth filed Critical Lars Ekeroth
Priority to DK109591A priority Critical patent/DK168712B1/en
Publication of DK109591D0 publication Critical patent/DK109591D0/en
Publication of DK109591A publication Critical patent/DK109591A/en
Application granted granted Critical
Publication of DK168712B1 publication Critical patent/DK168712B1/en

Links

Description

DK 168712 B1DK 168712 B1

Fremgangsmåde til udførelse af en kemisk, biokemisk eller biologisk omsætning eller produktion, hvorunder en tung fase ønskes frasepareret, og en reaktor til udførelse af fremgangsmåden.Process for carrying out a chemical, biochemical or biological reaction or production during which a heavy phase is desired to be separated and a reactor for carrying out the process.

Ved en række stofomsætningsprocesser eller stofproduktionsprocesser af forskellig art foregår der en udveksling af 5 stof mellem ikke-blandbare faser, f.eks. faststof/væske faser, væske/væske faser, gas/væske faser, gas/vaeske/ faststof faser eller anden kombination, f.eks. med flere forskellige faser af samme art i kombination med én eller flere faser af anden art eller arter. Én eller flere af de ikke-blandbare faser vil normalt blive tilført reaktoren fortløbende (f.eks. luft til beluftning af væske i en bioreaktor) eller fortløbende blive dannet i denne (f.eks. bobler af biogas i en anaerob stofnedbrydningsfermentor). Udseparering af en eller flere af de ikke-blandbare faser og bortledning af ud-10 separeret fase kan være afgørende for omsætningen og/eller produktionen og kan især ved store reaktorer være den hastighedsbegrænsende faktor for omsætningen eller produktionen, sådan at forstå at hurtigere og/eller grundigere udseparering af en fase og fjernelse af denne kan muliggøre hastigere omsætning eller produktion. Situationen er, at jo større den samlede grænseflade mellem ikke-blandbare faser, hvorimellem stof skal udveksles, er, desto hurtigere foregår denne udveksling, og desto hurtigere kan omsætningen/produktionen i reaktoren foregå. En 15 forøgelse af af dette grænsefladeareal må dog typisk opnås gennem en findeling af legemer (bobler, dråber eller partikler) af een fase i en anden, hvilket hæmmer udseparering af den ene fase i en separator. Hvorvidt udseparering er den hastighedsbegrænsende faktor i den samlede omsætning/produktion er således først og fremmest et spørgsmål om, hvorvidt den findelte fase er så findelt, at dette i begrænsende grad hæmmer udsepareringen.In a variety of metabolic processes or fabric production processes of different kinds, there is an exchange of 5 substances between immiscible phases, e.g. solid / liquid phases, liquid / liquid phases, gas / liquid phases, gas / liquid / solid phases or other combination, e.g. with several different phases of the same species in combination with one or more phases of another species or species. One or more of the immiscible phases will normally be fed continuously to the reactor (e.g., air to aerate liquid in a bioreactor) or be sequentially generated therein (e.g., bubbles of biogas in an anaerobic degradation fermentor). Separation of one or more of the immiscible phases and discharge of the separated phase can be decisive for the reaction and / or production and, especially at large reactors, may be the rate limiting factor for the reaction or production, such as to understand faster and / or more thorough separation of a phase and removing it may allow for faster turnover or production. The situation is that the greater the overall interface between immiscible phases between which substances must be exchanged, the faster this exchange takes place and the faster the reaction / production in the reactor can take place. However, an increase of this interface area must typically be achieved through a comminution of bodies (bubbles, droplets or particles) of one phase into another, which inhibits the separation of one phase in a separator. Thus, whether outside separation is the rate limiting factor in the overall turnover / production is first and foremost a question of whether the comminuted phase is so comminuted that this is to a limited extent inhibiting the output separation.

Ved et givet design af reaktor og separator er der således en grænse for, hvor meget findeling af en fase kan hæve 20 omsætningens/produktionens hastighed. Findeles fasen yderligere, går omsætningen/produktionen fra at være begrænset ved stofudvekslingen mellem faser til at være begrænset af udskiftningshastigheden for en fase, hvilket i praksis vil sige udsepareringshastigheden for denne fase. Yderligere findeling af fase vil hæmme udseparering og således nedbringe omsætningens/produktionens hastighed. Eneste vej frem til endnu højere omsætnings-/produk-tionshastighed vil så være at ændre reaktorens og/eller separatorens design, så hastigere udseparering af meget 25 findelt fase kan opnås. Det er endvidere således, at selve findelingen af fase er ret energikrævende. Øget omsæt-nings-/produktionshastighed er derfor ikke kun et spørgsmål om forbedret udseparering; det er også et spørgsmål om at begrænse den i kraft af vidtgående findeling af fase høje driftsudgift til reaktoren. Dette må også opnås gennem reaktorens/separatorens design.Thus, with a given design of reactor and separator, there is a limit to how much comminution of a phase can raise the rate of turnover / production. If the phase is further decomposed, the turnover / production goes from being limited by the metabolism between phases to being limited by the exchange rate of a phase, which is in practice the rate of separation of that phase. Further comminution of phase will inhibit seed separation and thus reduce the rate of turnover / production. The only way forward to even higher turnover / production speed would then be to change the design of the reactor and / or separator so that faster separation of a very finely divided phase can be achieved. It is furthermore the case that the comminution of phase itself is rather energy intensive. Therefore, increased turnover / production speed is not only a matter of improved seed separation; it is also a matter of limiting it by virtue of widespread comminution of phase high operating costs to the reactor. This must also be achieved through the design of the reactor / separator.

30 En loop-reaktor er en reaktor, hvori der er en af vægge fastlagt cirkulationsvej for reaktorindhold af mindst een fase (der kan være andre faser, som enten ikke tager del i cirkulationen eller kun følger denne i en del af cirkulationsvejen), og hvori denne cirkulation af reaktorindhold udgør en overordnet strømning af dette, sådan at forstå at indre tilbageblanding af dette reaktorindhold højst finder sted som et underordnet fænomen. Denne overordning af cirkulationsstrømmen gør, at dette reaktorindhold strømmer i noget nær stempelstrømning ("plug flow") gennem cirkula-35 tionsvejen.A loop reactor is a reactor in which there is one wall path circulating path for reactor contents of at least one phase (there may be other phases which either do not participate in the circulation or follow it only in part of the circulation path) and in which this circulation of reactor contents constitutes an overall flow thereof, so as to understand that internal back-mixing of this reactor contents takes place at most as a subordinate phenomenon. This over-flow of the circulation stream causes this reactor content to flow in somewhat near plug flow through the circulation path.

Cirkulationsvejen vil oftest bestå af et enkelt loop, reaktionsloop'et. Et loop kan imidlertid opdeles på langs i en del af sin længde, og man får da flere, parallelkoblede reaktionsloops. En måde at gøre dette på i en indre loop-reaktor er at udstyre een ydre reaktorskal med flere, parallelle, indre loop-rør (“draft tubes"). Cirkulationsstrømmen gennem de indre rør er da i det væsentlige ens i de forskellige rør, og dermed opretholdes dén overordnede stempeistrøm-40 ning, der gør en reaktor til en loop-reaktor. Dette er en konstruktion, der er blevet anvendt i vandrensningsreaktorer.The circulation path will most often consist of a single loop, the reaction loop. However, a loop can be split longitudinally into a portion of its length, and then several parallel coupled reaction loops are obtained. One way of doing this in an inner loop reactor is to equip an outer reactor shell with multiple, parallel, inner loop tubes (draft tubes). The flow of circulation through the inner tubes is then substantially the same in the various tubes. thus maintaining the overall piston flow which makes a reactor a loop reactor, a structure which has been used in water purification reactors.

I det følgende vil loop-reaktorer med kun eet reaktionsloop og loop-reaktorer med flere parallelle reaktionsloops blive omtalt under eet som "loop-reaktorer", og reaktionsloops vil blive omtalt som "et reaktionsloop'’ og "reaktionsloop'et", hvorved der vil blive ment det samlede reaktionskredsløb, uanset om dette i en del af sin længde måtte være opdelt i flere parallelle reaktionsloops. For hver cirkulation af reaktorindhold gennem en loop-reaktors reak-45 tionsloop siges dette reaktorindhold at have udført en kredsløbspassage.In the following, loop reactors with only one reaction loop and loop reactors with multiple parallel reaction loops will be referred to under one as "loop reactors", and reaction loops will be referred to as "a reaction loop" and "the reaction loop" whereby will be considered the total reaction circuit, regardless of whether this part of its length may be divided into several parallel reaction loops For each circulation of reactor contents through a reaction of a loop reactor, this reactor content is said to have performed a circuit passage.

Som eksempler på ikke-loop-reaktorer kan nævnes omrørte reaktorer og bobiesøjlereaktorer. I begge disse typer dominerer indre tilbageblanding over en eventuel cirkulationsstrøm. Der kan godt alligevel være en af vægge afgrænset cirkulationsvej, idet en omrørt reaktor eller en boblesøjle udmærket kan udstyres med f.eks. et loop til at DK 168712 B1 2 føre en lille strøm forbi et måleinstrument, et køleloop eller et separatorloop. Sådanne loops gør ikke en omrørt reaktor eller en boblesøjlereaktor til en loop-reaktor, med mindre strømmen gennem loop'et bliver så kraftig, at denne strøm også inde i selve reaktoren får karakter af stempelstrømning. Grænsen går ved antagelse af stempelstrømning inde i reaktorens reaktionsrum, og ved denne grænse skelnes mellem på den ene side tilbageblandingsreaktorer 5 (f.eks. omrørte typer og boblesøjler) med loop-udtag og på den anden side loop-reaktorer.Examples of non-loop reactors include agitated reactors and bar column reactors. In both of these types, internal backbone predominates over any circulation flow. There may well still be a circulation path delimited by walls, since a stirred reactor or bubble column can be well equipped with e.g. a loop for passing a small current past a measuring instrument, a cooling loop or a separator loop. Such loops do not make a stirred reactor or bubble column reactor a loop reactor, unless the flow through the loop becomes so strong that this flow also takes the form of piston flow within the reactor itself. The boundary assumes piston flow within the reaction space of the reactor and at this boundary is distinguished between loop reactors 5 (e.g. stirred types and bubble columns) with loop outlets and loop reactors on the other.

Forskellen er væsentlig, idet indre tilbageblanding tjener til at udjævne indre inhomogeniteter i reaktorens indhold, mens stempelstrømning tværtimod typisk fører til opståen af sådanne, indre inhomogeniteter (eksempelvis substrat tilføres måske eet sted i loop'et og foibruges under den videre cirkulation; herved opstår et inhomogent indhold af substrat hen gennem loop'et). Forskellen mellem tilbageblandingsreaktorer og loop-reaktorer er således en proces-10 forskel og ikke blot et spørgsmål om, hvorvidt en reaktor har et eller andet loop.The difference is substantial, with internal back mixing serving to smooth internal inhomogeneities in the contents of the reactor, whereas, on the contrary, piston flow typically leads to the formation of such internal inhomogeneities (for example, substrate may be added at one point in the loop and used during further circulation; inhomogeneous substrate content through the loop). Thus, the difference between backmix reactors and loop reactors is a process difference and not simply a matter of whether a reactor has some loop.

Det er kendt fra US patentskrift nr. 4704363 at indbygge en "shear force" separator i en loop-reaktors reaktionsloop for gennem "shear force" at reducere en heterogen væskes viskositet, hvorved gasbobler lettere bevæger sig ud af væsken. Dette sidste foregår ifølge US 4704363 ved almindelig tyngdekraft 15 Fra US patentskrift nr. 4148691 og fra DE offentliggørelsesskrift nr. 3331993 er det kendt at udtage en delstrøm af væske med bobler fra en loop-reaktors reaktionsloop og at foretage separering af bobler fra væsken i en separator i et ydre separationsloop. Denne separator er ikke kun ydre i geometrisk forstand; den er ydre i forhold til reaktions-loop'et i loop-reaktoren, torstået på den måde at cirkulationen af væske og bobler kan fortsætte i reaktionsloop'et, selv hvis udtaget af væske og bobler til separatoren standses. Separatoren er således ikke i US 4148691 og DE 20 3331993 integreret ind i reaktionsloop'et; dette til forskel fra separatoren i US 4704363.It is known from US Patent No. 4704363 to incorporate a "shear force" separator into the reaction loop of a loop reactor to reduce, through "shear force," the viscosity of a heterogeneous liquid, thereby allowing gas bubbles to move out of the liquid more easily. This is done according to US 4704363 by ordinary gravity 15 From US Patent No. 4148691 and from DE-A-3331993 it is known to extract a partial flow of liquid with bubbles from a reaction of a loop reactor and to separate bubbles from the liquid in a separator in an outer separation loop. This separator is not only outer in a geometric sense; it is external to the reaction loop in the loop reactor, with the result that the circulation of liquid and bubbles can continue in the reaction loop, even if the withdrawal of liquid and bubbles for the separator is stopped. Thus, in US 4148691 and DE 20 3331993, the separator is not integrated into the reaction loop; this is unlike the separator in US 4704363.

I US 4148691 adskilles boblerne fra væsken i separatoren ved almindelig tyngdekraft, hvorefter de udseparerede bobler, nu i form af et skum, brydes i en centrifugalt virkende boblebryder. At der er valgt netop en centrifugalt virkende bobtebryder tillægges ingen særlig betydning i US 4148691, og boblebryderen har da heller ikke taget del i selve udsepareringen af bobler fra væsken i separatoren. Dette fremgår af, at der ikke i separatoren er nogen an-25 ordning til at føre væske frem til boblebryderen; gas, derimod, kan kun undslippe gennem denne.In US 4148691, the bubbles are separated from the liquid in the separator by ordinary gravity, after which the separated bubbles, now in the form of a foam, are broken into a centrifugally acting bubble breaker. The fact that just a centrifugally acting bubble breaker has been chosen is of no particular importance in US 4148691, and the bubble breaker has also not participated in the actual separation of bubbles from the liquid in the separator. This is evident from the fact that in the separator there is no device for conveying liquid to the bubble breaker; gas, on the other hand, can only escape through it.

Til forskel herfra bruges i DE 3331993 en centrifugalseparator, nærmere bestemt en cyklon, til at separere bobler fra væsken i separatorloop'et. Formålet i at bruge en centrifugalseparator hertil angives ikke at være at øge reaktorens produktivitet, men derimod at undgå at bobler udtræder som et egentligt skum. Brugen af en cyklon tjener altså i DE 3331993 alene til at overflødiggøre den boblebryder, som benyttes i US 4148691.In contrast, in DE 3331993 a centrifugal separator, more specifically a cyclone, is used to separate bubbles from the liquid in the separator loop. The purpose of using a centrifugal separator for this purpose is not to increase the reactor's productivity, but to prevent bubbles from acting as an actual foam. Thus, the use of a cyclone in DE 3331993 alone serves to overflow the bubble breaker used in US 4148691.

30 Fra DE 3331993 kendes det endvidere at lede en restdel af boblestrømmen gennem en boblesøjlereaktor til en ydre centrifugalseparator. Udledningen af reststrømmen af bobier sker sammen med en udledning af væske, og det er denne sidste, der er den ønskede udledning. Separatorens rolle er alene at fjerne restbobler fra væskestrømmen, hovedstrømmen af bobler angives i DE 3331993 at bevæge sig op til væskeoverfladen i boblesøjlereaktoren. Separatoren tjener således hverken til at forøge atboblingshastigheden i reaktoren eller til at afværge skumdannelse; den 35 tjener alene til at opnå en mere fuldstændig fjernelse af bobler fra den væske, der skal ledes væk.Further, from DE 3331993, it is known to direct a residual portion of the bubble stream through a bubble column reactor to an outer centrifugal separator. The discharge of the residual flow of bobbies occurs with a discharge of liquid, and it is this last that is the desired discharge. The role of the separator is to remove residual bubbles from the liquid stream alone, the main flow of bubbles is stated in DE 3331993 to move up to the liquid surface in the bubble column reactor. Thus, the separator serves neither to increase the bubbling rate in the reactor nor to prevent foaming; the 35 alone serves to achieve a more complete removal of bubbles from the liquid to be discharged.

Fra EP patentskrift nr. 51151 kendes det at bygge en centrifugalseparator ind i en reaktors indre. Selv om separatoren rent geometrisk er bygget ind i reaktorens indre, er den imidlertid ikke en del af noget reaktionskredsløb i reaktoren. Reaktoren vil stadig kunne fungere, selv hvis ingen væske udtages ned i separatoren; denne vil da blot være et gasudtag fra reaktoren. Separatoren er således ikke en del af et egentligt reaktionsloop i reaktoren, noget der 40 også tydeligt fremgår af, at væsketilbageholdelsestiden i reaktorens reaktionsrum i EP 51151 anføres til ca. 8-10 timer, til forskel fra de sædvanlige cirkulationstider i loop-reaktorer på ca 20-120 sekunder. Reaktoren i EP 51151 er en omrørt reaktor (der er en turbine til omrøring) og ikke en loop-reaktor. Separatoren i EP51151 er en centrifuge, fordi dens formål først og fremmest er udseparering af celler fra væsken i reaktoren. Dette er en velkendt enhedsoperation, som normalt hører under det, man kalder oprensningsprocesser. Ideen i EP 51151 er således at føre en 45 oprensningsproces ind i reaktoren, under opretholdelse af sterilitet. Der nævnes i EP 51151 en enkelt situation, hvor dette kan føre til forøget produktivitet, nemlig hvis omsætningen/produktionen er begrænset af lav celletæthed eller af produkthæmning. Så kan en udskiftning af væsken omkring cellerne, etableret v.hj.a. centrifugen, føre til en forøget produktivitet. Den begrænsende faktor vil her ikke være udveksling af stof mellem faser, men derimod selve DK 168712 B1 3 reaktionen i cellerne. Situationen i EP 51151 er således en anden end ved den foreliggende opfindelse, jvf. det nedenstående.EP patent specification No. 51151 is known to incorporate a centrifugal separator into the interior of a reactor. However, although the separator is geometrically built into the interior of the reactor, it is not part of any reaction circuit in the reactor. The reactor will still be able to operate even if no liquid is withdrawn into the separator; this will then simply be a gas outlet from the reactor. Thus, the separator is not part of an actual reaction loop in the reactor, which is also evident from the fact that the liquid retention time in the reactor reaction space in EP 51151 is set to approx. 8-10 hours, unlike the usual circulation times in loop reactors of about 20-120 seconds. The reactor in EP 51151 is a stirred reactor (which is a turbine for stirring) and not a loop reactor. The separator in EP51151 is a centrifuge because its purpose is primarily to separate cells from the liquid in the reactor. This is a well-known unit operation, which usually belongs to what is called purification processes. Thus, the idea of EP 51151 is to introduce a purification process into the reactor while maintaining sterility. EP 51151 mentions a single situation where this can lead to increased productivity, namely if the turnover / production is limited by low cell density or by product inhibition. Then a replacement of the fluid around the cells, established by centrifuge, leading to increased productivity. The limiting factor here will not be the exchange of substance between phases, but the reaction itself in the cells. Thus, the situation in EP 51151 is different from that of the present invention, cf. the following.

Den foreliggende opfindelse tilvejebringer en anvisning på, hvorledes man kan få en god udseparering af en tung, 5 findelt fase fra en reaktors indhold og dermed en høj produktivitet, hvorledes man i sammenhæng hermed kan have en fordelagtig driftsøkonomi i reaktoren, og hvorledes man kan få trådformede partikler tilbageholdt fra en væske, som skal ledes fra en reaktors reaktionsrum.The present invention provides an indication of how to obtain a good separation of a heavy, 5-part phase from the contents of a reactor and thus a high productivity, how to have an advantageous operating economy in the reactor and how to obtain filamentous particles withheld from a liquid to be directed from a reactor's reaction space.

En sådan tilbageholdelse af trådformede partikler fra en væske, som skal fraledes, kan især være fordelagtig, hvis reaktoren ønskes drevet som en såkaldt dysereaktor, hvor fraledt væske pumpes op i tryk i en pumpe og ledes til— 10 bage til reaktorens reaktionsrum gennem dyser, hvori tryk omdannes til hastighed. Det kan i pumper og dyser være uhensigtsmæssigt at have en stor tæthed af trådformede partikler i væsken, idet trådene da vil have en tendens til at gribe fat i hinanden. Dette kan være uheldigt milt. trådene selv (disse kan være mikroorganismer, som ikke ønskes kvæstet); det kan føre til tilstopning af pumper/dyser, og det vil typisk i hvert fald øge viskositeten i den pumpede væske, hvilket forøger energiudgiften til pumpningen.Such retention of filamentous particles from a liquid to be dispensed can be especially advantageous if the reactor is desired to be operated as a so-called nozzle reactor, where the discharged liquid is pumped up into a pump and fed back to the reactor's reaction space through nozzles. wherein pressure is converted to velocity. In pumps and nozzles, it may be inconvenient to have a high density of filamentous particles in the liquid, as the threads will then tend to grip each other. This can be unlucky spleen. the threads themselves (these may be microorganisms that are not wanted to be injured); this can lead to pump / nozzle clogging, and it will typically increase the viscosity of the pumped fluid at least, which increases the energy cost of pumping.

15 At få de trådformede partikler tilbageholdt i reaktorens reaktionsrum kan også være fordelagtigt ved at muliggøre udskiftning af væsken omkring trådene, helt svarende til fordelagtigheden i at kunne udskifte væske omkring celler i EP 51151. Midlerne hertil er dog andre ved den foreliggende opfindelse, og det vil ved den foreliggende opfindelse typisk være muligt at udskifte væsken langt hurtigere end i EP 51151.Also, having the filamentous particles retained in the reactor reaction space can be advantageous by enabling the exchange of the fluid around the filaments, quite similar to the advantage of being able to exchange liquid around cells in EP 51151. However, the agents for this are others of the present invention, and the In the present invention, it will typically be possible to replace the liquid much faster than in EP 51151.

En god udseparering af findelt fase er dels et spørgsmål om hurtighed i udsepareringen, altså udsepareret mængde 20 fase pr. tidsenhed, og dels et spørgsmål om at opnå ensartethed opholdstid for denne fase i reaktoren. Den findelte fases formål er, som omtalt side 1, at tage del i/udføre udveksling af stof med den omgivende fase, og dette er en proces, som aftager i hastighed, jo ældre fasebob!en/-dråben/-paitiklen er. Ensartet opholdstid er da fordelagtig ved at give den bedste kombination af dels udnyttelse af fasens kapacitet til stofudveksling og dels hastigheden i stofudveksling pr. overfladeareal af fasen. Dette giver den bedste kombination af høj produktivitet og god driftsøkonomi.A good separation of finely divided phase is partly a matter of speed in the output separation, that is, the separated amount of 20 phase per unit. time unit, and partly a matter of obtaining uniform residence time for this phase in the reactor. The purpose of the finely divided phase is, as discussed on page 1, to participate in / carry out the exchange of substance with the surrounding phase, and this is a process which decreases in speed, the older the phase bubble / droplet / particle. Uniform residence time is then advantageous by providing the best combination of partly utilizing the phase's capacity for metabolism and partly the speed of metabolism per unit. surface area of the phase. This provides the best combination of high productivity and good operating economy.

2525

Det ovenstående opnås med fremgangsmåden ifølge opfindelsen til udførelse af en kemisk, biokemisk eller biologisk omsætning eller produktion i en loop-reaktor, i hvilken der indføres eller fremkommer ikke-blandbare faser, hvilken fremgangsmåde svarer til en særlig fremgangsmåde i WO 91/09111 så vidt som til, at alt eller i det væsentlige alt reaktorindholdet for hver kredsløbspassage gennem reaktionsloop'et føres ind i den ene ende af en centrifugalsepara-30 tor, hvori reaktorindholdet under videre bevægelse mod centrifugalseparatorens anden ende opdeles i mindst to fraktioner med forskelligt indhold af mindst to ikke-blandbare faser. Ved centrifugalseparatorens anden ende adskilles de to fraktioner fysisk fra hinanden, hvorefter den ydre, tunge fraktion ledes fra loop-reaktorens reaktionsloop, mens den indre, lette fraktion ledes videre frem i reaktionsloop'et. At det er den ydre fraktion, der ledes fra loop'et, mens den indre ledes videre i dette, er nyt i forhold til WO 91/09111.The above is achieved by the process of the invention for carrying out a chemical, biochemical or biological reaction or production in a loop reactor into which immiscible phases are introduced or produced, which is similar to a particular process of WO 91/09111 as far as such that all or substantially all of the reactor contents of each circuit passage through the reaction loop are fed into one end of a centrifugal separator, wherein the reactor contents, further moving toward the other end of the centrifugal separator, are divided into at least two fractions having different contents of at least two immiscible phases. At the other end of the centrifugal separator, the two fractions are physically separated from each other, whereupon the outer heavy fraction is directed from the reaction loop of the loop reactor, while the inner light fraction is further advanced into the reaction loop. That it is the outer fraction that is led from the loop, while the inner one is passed on in this, is new in relation to WO 91/09111.

35 Fordelene mht. produktivitet og driftsøkonomi opnås gennem kombination af 4 forhold: at der er tale om en loop-reaktor, at alt eller i det væsentlige alt reaktorens indhold føres gennem en separator for hver cirkulation af indholdet gennem reaktionsloop'et, at denne separator er en centrifugalseparator, og at reaktorindholdet bevæger sig samlet fra separatorens ene ende mod den anden under separareringen. Det gavnlige ved det sidste, bevægelsen på langs gennem separatoren under separationsprocessen, ligger i, at denne bevægelse giver en reduktion af turbulensni-40 veau'et i reaktorindholdet under separeringen, og lavere turbulensniveau giver hurtigere og mere fuldstændig separering.35 The benefits of productivity and economy are achieved through the combination of 4 conditions: that it is a loop reactor, that all or substantially all of the reactor content is passed through a separator for each circulation of the content through the reaction loop, that this separator is a centrifugal separator and the reactor contents move together from one end of the separator to the other during the separation. The advantage of the latter, the longitudinal movement through the separator during the separation process, is that this movement results in a reduction of the turbulence level in the reactor content during the separation, and a lower turbulence level gives faster and more complete separation.

Den foreliggende opfindelse angår desuden en loop-reaktor til udførelse af fremgangsmåden, hvilken loop-reaktor omfatter et reaktionsloop med et reaktionsvolumen og drivorganer til drift af cirkulationen af reaktorindhold i reak-45 tionsloop'et samt en centrifugalseparator (eventuelt een pr. reaktionsloop i en reaktor med flere reaktionsloops), som udgør en integreret del af reaktionsloop'et, hvilken centrifugalseparator i sin ene ende bliver tilført alt eller i det væsentlige alt reaktorindholdet for hver passage af dette gennem reaktionsloop'et, hvorved reaktorindholdet i centrifugalseparatoren bliver opdelt i mindst to fraktioner med forskelligt indhold af mindst to forskellige bestanddele, og hvil- DK 168712 B1 4 ken centrifugalseparator i sin anden ende har organer til adskillelse af de to fraktioner, organer til videreføring af den indre fraktion i reaktionsloop'et og organer til fraledning af den ydre fraktion fra reaktionsloop'et. Loop-reaktorens loop eller loops kan være af enhver type, herunder indre eller ydre loops.The present invention further relates to a loop reactor for carrying out the process which comprises a reaction loop with a reaction volume and drive means for operating the circulation of reactor contents in the reaction loop and a centrifugal separator (optionally one per reaction loop in a reaction loop). multiple reactor reactor) forming an integral part of the reaction loop, which centrifugal separator is supplied at one end all or substantially all of the reactor contents for each passage thereof through the reaction loop, whereby the reactor contents of the centrifugal separator are divided into at least two fractions having different contents of at least two different components and each centrifugal separator at its other end has means for separating the two fractions, means for furthering the inner fraction in the reaction loop and means for dissipating the outer fraction from the reaction loop. The loop or loops of the loop reactor can be of any type, including inner or outer loops.

5 Opfindelsen angår fraledning eller videreføring af fraktioner fra centrifugalseparatoren og tager således ikke stilling til, hvordan den centrifugalkraft-skabende rotation af reaktorindhold i centrifugalseparatoren etableres. Rotationen kan skabes ved tangentiel kraftoverføring fra et eller flere mekaniske organer i centrifugalseparatoren. Der kan være tale om roterende organer, hvorved centrifugaiseparatoren eventuelt får karakter af en centrifuge. Rotationen af reaktorindhold kan også skabes ved, at tilledningsorganet eller -organerne til centrifugalseparatoren er en kanal eller 10 kanaler af tangentiel retning i forhold til omdrejningsaksen i centrifugalseparatoren, således at det tilledte reaktorind-hold allerede ved sin tilledning har en tangentiel hastighedskomponent, hvorved centrifugalseparatoren eventuelt får karakter af en cyklonseparator. Er der tale om tangentielt orienterede tflledningskanaler, kan disse eventuelt have skrueform eller spiralform eller en kombination heraf, som beskrevet i WO 91/09111.The invention relates to the dissipation or continuation of fractions from the centrifugal separator and thus does not consider how the centrifugal force-creating rotation of reactor contents in the centrifugal separator is established. The rotation can be created by tangential force transfer from one or more mechanical means in the centrifugal separator. These may be rotating means, whereby the centrifuge separator may be given the character of a centrifuge. The rotation of reactor contents can also be created by the centrifugal separator feed means or means being a tangential direction or channels relative to the axis of rotation of the centrifugal separator such that the entrained reactor content already has a tangential velocity component at its feed, whereby the centrifugal pair gets the character of a cyclone separator. In the case of tangentially oriented conduit channels, these may optionally be helical or helical or a combination thereof, as described in WO 91/09111.

15 En særlig udførelse af opfindelsen består i fra reaktorloop'et tillige at udtage en central fraktion fra centrifugalsepara-toren eller fra en i loop'et efterfølgende centrifugalseparator. Den centrale fraktion kan f.eks. bestå af eller rumme gasfrise, eventuelt fra en beluftet fermenteringsproces. Mere generelt kan der være tale om en proces, i hvilken en reaktiv tose modtager reaktant(-er), substrat/substrater eller næring i øvrigt fra og/eller afgiver produkt(-er) til to andre faser, én af en højere massefylde end den reaktive tose og én af en lavere massefylde end den reaktive tose.A particular embodiment of the invention consists in extracting from the reactor loop also a central fraction from the centrifugal separator or from a centrifugal separator following in the loop. The central fraction may e.g. consist of or contain gas freeze, possibly from an aerated fermentation process. More generally, it may be a process in which a reactive toxin receives reactant (s), substrate (s) or other nutrient from and / or delivers product (s) to two other phases, one of a higher density than the reactive tose and one of a lower density than the reactive tose.

20 Der kan også være tale om, at trådformede, eventuelt forgrenet trådformede, partikler er suspenderede i en tung fase, f.eks. en vandig fase eller en anden væske, i hvilken en lettere fase (f.eks. bobler eller en let væske i dråbeform) også er suspenderet. Ønskes en del af eller alle de trådfbrmede partikler tilbageholdt i reaktionsloop'et under en fraseparering og fraledning fra reaktionsloop'et af en del af den tunge fase, vil det være fordelagtigt først at separere ved relativt lav G-værdi, så de trådformede partikler i relativt høj grad af den lettere tose trækkes indad mod 25 omdrejningsaksen i centrifugalseparatoren, at fralede den ydre og henred ret partiketfattige fraktion og derefter separere videre ved højere G-værdi, så den lettere fase i lavere grad trækker partiklerne yderligere indad mod centrifugalseparatorens omdrejningsakse, for sluttelig at fralede den indre fraktion. Herved reduceres den mængde trådformede partikler, som ledes fra reaktionsloop'et med de to betragtede fraktioner. De to ovenfor omtalte situationer kan være realiserede i én og samme proces.It may also be the case that filamentous, possibly branched filamentous, particles are suspended in a heavy phase, e.g. an aqueous phase or other liquid in which a lighter phase (e.g., bubbles or a light liquid in droplet form) is also suspended. If part or all of the filamentous particles are retained in the reaction loop during a separation and derivation from the reaction loop of part of the heavy phase, it will be advantageous to first separate at relatively low G-value so that the filamentous particles in a relatively high degree of the lighter shaft is drawn inward toward the axis of rotation of the centrifugal separator, to peel off the outer and highly straight particle-poor fraction and then separate further at a higher G value, so that the lighter phase draws the particles further inward toward the axis of rotation of the centrifugal separator. finally, to deprive the inner faction. This reduces the amount of filamentous particles which are led from the reaction loop by the two fractions considered. The two situations mentioned above can be realized in one and the same process.

3030

Opfindelsen kan udføres således, at en del af eller hele den fraledte, ydre fraktion ledes tilbage til reaktorloop'et Ledes en del af den fraledte, ydre fraktion tilbage, kan denne del være udtaget som en ny fraktion i en ekstra separator til opdeling af den fraledte, ydre fraktion i mere end én ny fraktion. Der kan være tale om tilbageledning til reaktoren af fraledte, trådformede partikler eller om rekonditionering af (fornyelse af reaktant eller substrat eller an-35 den næring i eller fjernelse af produkt fra) en fase i den fraledte, ydre fraktion. Henred bevares de trådformede partikler eller den omtalte tose til brug i reaktoren.The invention can be carried out such that part or all of the dissolved outer fraction is returned to the reactor loop. If part of the derived outer fraction is returned, this part may be taken out as a new fraction in an additional separator to divide it. separated, outer fraction in more than one new fraction. This may be a return to the reactor of stranded, filamentous particles or reconditioning of (renewal of reactant or substrate or other nourishment or removal of product from) a phase of the derived outer fraction. Henred retains the filamentous particles or the mentioned toss for use in the reactor.

Det tilbageledte reaktorindhold kan være gas- eller væskeformigt og vil da kunne påføres en trykstigning i en pumpe og ved sin tilbageføring ind i reaktorloop'et ledes gennem tiyktoldsdyser. Henred opnås en acceleration af den 40 tilbageledte gas eller væske, hvilket dels ved momentoverførsel kan bidrage til eller være eneste middel til at drive cirkulationen af reaktorindhold i reaktorloop'et og dels kan dispergere en fase i det tilbageledte reaktorindhold i en anden fase i reaktorloop'et, hvorved en stor kontaktflade mellem de to faser opnås til gavn for processens forløb. Ligeledes kan en eller flere stråler af tilbageledt reaktorindhold dispergere en omkringværende, eventuelt her tilledt fase i en anden fase i reaktorloop'et. Der kan f.eks. være tale om udrivning af tilledt luft til bobler i reaktorvæske. I 45 alle tilfælde vil en reduktion af koncentrationen af eventuelle trådformede partikler være en fordel ved at sænke viskositeten i den tilbagepumpede del eller helhed af den fraledte, ydre fraktion. Det er i øvrigt kendt at drive cirkulation af reaktorindhold i et loop ved tilpumpning af væske gennem trykfaldsdyser ind i loop'et, og det er kendt at lade tilledt væske udrive tilført luft til bobler.The reactor content of the reactor may be gaseous or liquid and may then be applied to a pressure increase in a pump and, when returned into the reactor loop, be passed through pressure nozzles. Henred achieves an acceleration of the recirculated gas or liquid, which can either by torque transfer contribute to or be the only means of driving the circulation of reactor contents in the reactor loop, and partly disperse a phase of the recirculated reactor content into another phase of the reactor loop. one, whereby a large contact surface between the two phases is obtained for the benefit of the process. Likewise, one or more jets of back-reactor contents can disperse a residual, optionally allowed phase, into another phase in the reactor loop. For example, be it the discharge of entrained air into bubbles in reactor fluid. In all cases, a reduction in the concentration of any filamentous particles would be an advantage in lowering the viscosity of the back-pumped portion or the whole of the derived outer fraction. Incidentally, it is known to drive circulation of reactor contents in a loop by pumping fluid through pressure drop nozzles into the loop, and it is known to allow entrained liquid to dispense supplied air to bubbles.

DK 168712 B1 5DK 168712 B1 5

En del af eller hele en fra reaktorloop'et fraledt, indre fraktion som beskrevet ovenfor ved en udførelsesform kan ledes tilbage til loop'et, og alt herover beskrevet for tilbageledning af en ydre fraktion vil da helt tilsvarende kunne gælde for tilbageledning af en del af eller hele den indre fraktion.Part or all of the inner fraction derived from the reactor loop as described above in one embodiment can be returned to the loop, and all of the above described for the return of an outer fraction could then apply quite similarly to the return of part of the reactor loop. or the entire inner fraction.

5 En særlig udførelsesform er, at der sker tilbageledning til reaktorloop'et af både en del af eller hele den ydre fraktion og en del af eller hele den indre, og at disse blandes inden tilledning til en pumpe, hvorfra blandingen ledes tilbage til reaktorloop'et. Udover at kun én pumpe bruges herved, er dette specielt fordelagtigt i en situation, hvor trådformede partikler er blevet opkoncentreret i den indre fraktion. Der kan være tale om en aerob fermentering med trådformede mikroorganismer i reaktorvæsken og med den indre fraktion bestående af en væskemængde, med forøget 10 indhold af de trådformede mikroorganismer, fraledt sammen med brugt luft. Efter fjernelse af den brugte luft fra den medfraledte væske i en ekstra separator, som eventuelt også kan være centrifugalseparator, vil tilblanding af en ydre fraktion med reduceret indhold af de trådformede mikroorganismer være fordelagtig ved at sænke viskositeten i væsken fra den indre fraktion, så denne nemmere kan pumpes uden beskadigelse af de trådformede mikroorganismer.A particular embodiment is that the reactor loop is redirected to both part or all of the outer fraction and part or all of the interior and that these are mixed prior to feeding to a pump from which the mixture is returned to the reactor loop. one. In addition to using only one pump, this is particularly advantageous in a situation where filamentous particles have been concentrated in the inner fraction. This may be an aerobic fermentation with filamentous microorganisms in the reactor liquid and with the internal fraction consisting of a quantity of liquid, with increased content of the filamentous microorganisms, dissipated together with spent air. After removing the spent air from the entrained liquid in an additional separator, which may also be a centrifugal separator, mixing an outer fraction with reduced content of the filamentous microorganisms will be advantageous in lowering the viscosity of the liquid from the inner fraction. can be pumped more easily without damage to the filamentous microorganisms.

1515

En anden udførelsesform med tiibageledning af dele eller helheder af både ydre og indre fraktion er at tilbagelede disse dele eller helheder separat men i umiddelbar nærhed af hinanden. Dette er fordelagtigt, hvis den ene del eller helhed af en fraktion tåler pumpning og passage af en trykfaldsdyse bedre end blandingen af de to, og hvis blanding af de to dele eller helheder ønskes senest i forbindelse med deres tilbageledning til reaktorloop'et. Dette kan 20 f.eks. være tilfældet ved en fermentering med trådformede mikroorganismer fraledt i stor koncentration i den ene væskedel eller -helhed og i lav koncentration i den anden væskedel eller -helhed. Delen eller helheden med lav koncentration kan da pumpes og sendes gennem trykfoldsdyser placeret i, omkring eller i umiddelbar nærhed af til— ledningsåbninger for den anden, eventuelt svagere pumpede, del eller helhed, hvorved blanding af disse med hinanden og med den omliggende reaktorvæske effektueres, eventuelt tillige med udrivning til bobler af luft eller anden 25 gas tilledt ligeledes i, omkring eller i umiddelbar nærhed af trykføldsdyseme.Another embodiment with the back-guiding of parts or assemblies of both outer and inner fractions is to back these parts or assemblies separately but in close proximity to each other. This is advantageous if one part or whole of a fraction can withstand pumping and passage of a pressure drop nozzle better than the mixture of the two and if mixing of the two parts or whole is desired at the latest in connection with their return to the reactor loop. This may e.g. may be the case with a fermentation with filamentous microorganisms derived in high concentration in one liquid portion or whole and in low concentration in the other liquid portion or whole. The low concentration portion or unit may then be pumped and passed through pressure folding nozzles located in, around or in the immediate vicinity of inlet ports for the second, possibly weaker pumped, portion or unit, thereby mixing it with each other and with the surrounding reactor fluid, optionally, as well as expelling to bubbles of air or other gas, also supplied in, around or in the immediate vicinity of the pressure sensing nozzles.

En tredie udførelsesform med tilbageledning af dele eller helheder af både ydre og indre fraktion er at pumpe den ene del eller helhed og derefter tillede denne som drivfluid til en eller flere ejektorer, som tillige tilledes den anden del eller helhed, som således i ejektoren eller ejektorerne bliver pumpet af drivfluiden. Herved behøver den anden del 30 eller helhed ikke at blive pumpet i en mekanisk pumpe for at blive ledt tilbage til reaktorloop'et Dette er ekstra skånsomt for døn anden del eller helhed, specielt for trådformede mikroorganismer i denne. Ejektoren eller ejektorerne kan udgøre indmundingsorganeme til reaktorloop'et for tilbageledt væske, og som ved foregående udførelsesform kan andet materiale tilledes i, omkring eller i umiddelbar nærhed af ejektoremes indmunding i reaktorloop'et for god dispergering eller anden indblanding af dette materiale i reaktorens øvrige indhold.A third embodiment of relaying parts or whole of both outer and inner fraction is to pump one part or whole and then supply it as a driving fluid to one or more ejectors which are also fed to the other part or whole, as thus in the ejector or ejectors. being pumped by the driving fluid. Hereby, the second part 30 or whole does not need to be pumped into a mechanical pump to be returned to the reactor loop. This is extra gentle for the second part or whole, especially for filamentous microorganisms therein. The ejector or ejectors may constitute the reactor fluid orifice means or, as in the previous embodiment, other material may be introduced into, around, or in close proximity to the ejector's orifice into the reactor loop for good dispersion or other admixture of this material into the reactor's other contents. .

3535

Opfindelsen vil i det følgende blive beskrevet nærmere under henvisning til tegningen, hvor:The invention will now be described in more detail with reference to the drawings, in which:

Figur 1 viser et aksialt længdesnit gennem en udførelsesform for en ydre loop-reaktor eller -fermentor ifølge opfindelsen, 40 figur 2 viser et aksialt længdesnit gennem en udførelsesform for en indre loop-reaktor eller -fermentor ifølge opfindelsen, figur 3 viser et tværsnit udført langs linien A-A gennem den i figur 2 viste udførelsesform for en indre loop-reaktor 45 eller -fermentor, hvilket tværsnit viser en krans af skruegange i cyklonseparatoren set fra oven i forstørret udgave, figur 4 viser en ledeplade i den i figur 3 viste krans af skruegange set fra siden.Fig. 1 shows an axial longitudinal section through an embodiment of an outer loop reactor or fermentor according to the invention; Fig. 2 shows an axial longitudinal section through an embodiment of an internal loop reactor or fermentor according to the invention; Fig. 3 shows a cross section taken along line AA through the embodiment of an internal loop reactor 45 or fermentor shown in Figure 2, showing a cross-section of a helix of screws in the cyclone separator seen from above in enlarged version, Figure 4 shows a guide plate in the helix of helix shown in Figure 3 seen from the side.

DK 168712 B1 6 I figur 1 betegner 6 et reaktionsvolumen i reaktorloop'et, hvilket reaktionsvolumen er afgrænset i lodret retning af en beholdervæg 8, som kan være cylindrisk, forneden afen bundvæg 87 og foroven af en topplade 72. Fra bunden af reaktionsvolumenet 6 forløber en kanal 5, som kan udmunde radiært eller tangentielt fra reaktionsvolumenet 6, tangentielt og bag figurens (længdesnittets) plan ind i et separationsvolumen 7, som i lodret plan er afgrænset af en cy-5 lindrisk beholdervæg 9 og forneden af bundvæggen 87.1 den nedre del af separationsvolumenet 7 tjener en central cylindervæg 22 med øvre kegle 47 til at optage plads centralt i separationsvolumenet, så rotationen af reaktorindhold i separationsvolumenet 7, der således er en centrifugalseparator, nærmere bestemt en cyklonseparator, i dettes nedre del foregår om den centrale cylindervæg og dennes øvre kegle. 12 er indmundingsåbningen fra kanalen 5 ind i separationsvolumenet 7, og 14 er en spindelsnoet (=skruesnoet) væg forløbende fra bundvæggen 87 10 og 360 buegrader rundt om cylindervæggen 22 og op til at ende i kanten 216, som er sammenfaldende med den øvre kant i åbningen 12. Separationsvolumenet 7 afsluttes opadtil ved den cylindriske skillevæg 51, som sammen med beholdervæggen 9 afgrænser en ydre, cylinderskalformet fraledningskanal 16. Fraledningskanalen 16 fører en ydre fraktion af reaktorindhold til en opsamlingsmanifold 17, som udgør en ring af tiltagende tværsnitsareal i den ydre fraktions fortsatte rotationsretning, og som udmunder i et gerne tangentielt fraledningsrør 99 på samme måde som 15 ved en centrifugalpumpe. Det cylindriske rum 76 indenfor skillevæggen 51 udgør fortsættelsen af reaktorloop'et og går over i den øvre forbindelseskanal 77 til reaktionsvolumenet 6. Cirkulationen af reaktorindhofd i reaktorloop'et går således nedad i reaktionsvolumenet 6, gennem kanalen 5, opad i separationsvolumenet 7 og gennem kanalen 77. Forbindelseskanalen 77 munder fortrinsvis ind centralt i toppladen 72, og i forbindelseskanalen 77 kan der, som vist, et eller flere steder være indført tilledningsorganer 30 for væske- og/eller gasformigt materiale. Det tilledte materiale 20 50 kan være reaktorindhold, som efter fraledning gennem røret 99 kan være blevet rekonditioneret som beskrevet tidligere i teksten.In Figure 1, 6 represents a reaction volume in the reactor loop, which reaction volume is defined in a vertical direction by a container wall 8, which may be cylindrical, below a bottom wall 87 and at the top of a top plate 72. The bottom of the reaction volume 6 extends. a channel 5 which can radially or tangentially open from the reaction volume 6, tangentially and behind the plane of the figure (longitudinal section) into a separation volume 7, which is vertically bounded by a cylindrical container wall 9 and below the bottom wall 87.1 the lower part of the separation volume 7, a central cylinder wall 22 with upper cone 47 serves to take up space centrally in the separation volume, so that the rotation of reactor contents in the separation volume 7, which is thus a centrifugal separator, more specifically a cyclone separator, takes place in its lower part about the central cylinder wall and its upper cone. 12, the orifice opening from channel 5 into the separation volume 7, and 14 is a spindle (= screwed) wall extending from the bottom wall 87 10 and 360 arc degrees around the cylinder wall 22 and up to the edge 216 which coincides with the upper edge of the opening 12. Separation volume 7 is terminated upwardly by the cylindrical partition 51, which together with the container wall 9 delimits an outer, cylindrical shell-shaped conduit 16. The conduit 16 leads an outer fraction of reactor contents to a collection manifold 17 which forms an annular cross-section of the actuator. continued in the direction of rotation, and which culminates in a tangential discharge pipe 99 in the same manner as 15 at a centrifugal pump. The cylindrical compartment 76 within partition 51 constitutes the continuation of the reactor loop and enters the upper connecting channel 77 to the reaction volume 6. The circulation of reactor contents in the reactor loop thus descends into the reaction volume 6, through the channel 5, upwardly into the separation volume 7 and through the channel. 77. The connecting duct 77 preferably opens centrally in the top plate 72, and in the connecting duct 77, one or more places may be introduced for liquid and / or gaseous material supply means 30. The entrained material 20 50 may be reactor contents which, after being discharged through the tube 99, may have been reconditioned as described earlier in the text.

I figur 2 betegner 6 et fortrinsvis cylinderskalformet reaktionsvolumen opadtil afgrænset af topvæggen 88, nedadtil afgrænset af bundvæggen 87, udadtil afgrænset af den lodrette beholdervæg 8 og indadtil afgrænset i sin nedre 25 del af den cylindriske væg 9 og i sin øvre del af den cylindriske væg 19. Ved cirkulationen af reaktorindhold i reaktorloop'et bevæger reaktorindholdet sig nedad i reaktionsvolumenet 6, omkring den nedre kant 57, som kan være fortykket, af den cylindriske væg 9 og opad i den nedre, cylinderskalformede passage 97 mellem den cylindriske væg 9 og det centrale, cylindriske rør 22. Reaktorindholdet bevæger sig herefter gennem en krans af skruegangsformede kanaler 58 i det cylinderskalformede separationsvolumen 7, hvilke kanaler er afgrænsede af væggen 9 og 30 røret 22 samt af ledeplader med nedre forkanter 60 og øvre bagkanter 62, og videre opad i det cylinderskalformede separationsvolumen 7 mellem væggen 9 og røret 22. Separationsvolumenet 7 afsluttes opadtil ved den cylindriske skillevæg 51, som sammen med væggen 9 afgrænser den ydre, cylinderskalformede fraledningskanal 16. Manifolden 17 og røret 99 er som ved figur 1. Den cylinderskalformede passage 96 mellem skillevæggen 51 og røret 22 leder til endnu en krans af skruegangsformede kanaler 98, som øger reaktorindholdets rotationshastighed, således 35 at en G-værdi højere end G-værdien i separationsvolumenet 7 opnås i dette. 100 og 102 er hhv. nedre forkanter og øvre bagkanter for ledeplader mellem skruegangskanalerne 98. Skruegangskanalerne 98 kan undværes, hvis højere G-værdi ikke ønskes. Fra kanalerne 98 bevæger reaktorindholdet sig videre opad i det cylinderskalformede separationsvolumen 13, som indbefatter både passagen 96, kanalerne 98 og det videre volumen mellem røret 22 og væggen 19, som er en fortsættelse af skillevæggen 51, op til den næste cylindriske skillevæg 21. En indre fraktion 40 af reaktorindhold fraledes gennem den cylinderskalformede passage 3 mellem røret 22 og skillevæggen 21. Topstykket 89 tvinger den fraiedte, indre fraktion nedad og ud gennem røret 22's indre. Den cylinderskalformede passage 2 mellem skillevæggen 21 og væggen 19 udgør fortsættelsen af reaktorloop'et og munder foroven ved væggen 19's øvre kant ind i reaktionsvolumenet 6. Separationsprocessen, som leder til opdeling af reaktorindhold i en ydre fraktion og en indre fraktion i separationsvolumenet 13 vil være påbegyndt allerede i separationsvolumenet 7, 45 hvorfor de to volumener kan opfattes som én centrifugalseparator med to separationstrin, selvom de to separationsvolumener strukturelt er opbyggede som to seriekoblede centrifugalseparatorer. I passagen 2 er placeret en krans af dyseorganer 30, som modtager væske fra en ledning 50 og gas, f.eks. luft, fra ledninger 29. Dyseorganerne 30In Figure 2, 6 preferably represents a cylindrical shell-shaped reaction volume upwardly delimited by the top wall 88, downwardly delimited by the bottom wall 87, outwardly delimited by the vertical container wall 8, and inwardly delimited by its lower portion of the cylindrical wall 9 and in its upper portion of the cylindrical wall. 19. In the circulation of reactor contents in the reactor loop, the reactor contents move downwardly in the reaction volume 6, about the lower edge 57, which may be thickened, of the cylindrical wall 9 and upwards in the lower cylindrical shell 97 between the cylindrical wall 9 and the central, cylindrical tubes 22. The reactor contents then move through a garland of helical ducts 58 in the cylindrical shell-shaped volume 7, which ducts are delimited by the wall 9 and 30 the tube 22, and by baffles with lower leading edges 60 and upper trailing edges 62, and further upward the cylindrical shell-shaped separation volume 7 between the wall 9 and the pipe 22. The volume of separation 7 a is joined upwardly by the cylindrical partition 51, which, together with the wall 9, defines the outer cylindrical shell conduit 16. The manifold 17 and the tube 99 are as in FIG. 1. The cylinder shell-shaped passage 96 between the partition 51 and the pipe 22 leads to yet another garland of helical channels. 98, which increases the rotational speed of the reactor contents such that a G value higher than the G value in the separation volume 7 is obtained therein. 100 and 102 are respectively. lower leading edges and upper trailing edges for baffles between the screw ducts 98. The screw ducts 98 can be avoided if higher G value is not desired. From the channels 98, the reactor contents move upwardly in the cylinder shell-shaped separation volume 13, which includes both the passage 96, the channels 98 and the further volume between the tube 22 and the wall 19, which is a continuation of the partition 51, up to the next cylindrical partition 21. the inner fraction 40 of reactor contents is milled through the cylinder shell-shaped passage 3 between the tube 22 and the partition wall 21. The top piece 89 forces the undrained inner fraction downwards and out through the interior of the tube 22. The cylindrical shell 2 between the partition 21 and the wall 19 constitutes the continuation of the reactor loop and opens at the top of the upper edge of the wall 19 into the reaction volume 6. The separation process leading to the division of reactor contents into an outer fraction and an inner fraction into the separation volume 13 will be begun already in the separation volume 7, 45 why the two volumes can be perceived as one centrifugal separator with two separation steps, even though the two separation volumes are structurally constructed as two series-coupled centrifugal separators. In the passage 2 is placed a wreath of nozzle means 30 which receives liquid from a conduit 50 and gas, e.g. air, from conduits 29. The nozzle means 30

Claims (10)

25 Pladen er vredet ud af plan, men er ikke krum. Pladen kan imidlertid, om ønsket, krummes, f.eks. som beskrevet i WO 91/09111. Skruegangene 98 er konstruerede på samme måde som skruegangene 58, blot med en så meget lavere stigning i skruegangsledepladerne, at en højere G-værdi opnås. 30 Til yderligere belysning og forklaring af opfindelsen skal følgende anføres: Det er ikke afgørende for reaktorens funktion, at reaktorindholdet bevæger sig nedad i reaktionsvolumenet 6 og opad i separationsvolumenerne 7 og 13. For begge de afbildede udførelsesformer kan reaktoren, ligesom samtlige 35 udførelsesformer i WO 91/09111, opstilles med en hvilken som helst akseretning, f.eks. vandret eller med reaktor-indholdet bevægende sig opad i reaktionsvolumenet 6 og nedad i separationsvolumeneme 7 og 13. Bevægelsesretningen nedad i reaktionsvolumenet og opad i separationsvolumenerne er dog fordelagtig ved udskillelse af bobler fra væske, idet andre akseretninger kræver højere G-værdi under separationen. 40 PATENTKRAV25 The plate is twisted out of plan but is not curved. However, the plate may, if desired, be curved, e.g. as described in WO 91/09111. The screw threads 98 are designed in the same way as the screw threads 58, only with a much lower pitch of the screw guide plates that a higher G value is obtained. For further elucidation and explanation of the invention, the following should be noted: It is not essential for the function of the reactor that the reactor contents move downwardly in the reaction volume 6 and upwardly into the separation volumes 7 and 13. For both depicted embodiments, the reactor can, like all 35 embodiments in WO. 91/09111, is positioned with any axis direction, e.g. however, horizontally or with the reactor content moving upwardly in reaction volume 6 and downwardly in separation volumes 7 and 13. However, the downward movement of the reaction volume and upwardly in the separation volumes is advantageous in separating bubbles from liquid, with other axes requiring higher G value during separation. 40 PATENT REQUIREMENTS 1. Fremgangsmåde til udførelse af en kemisk, biokemisk eller biologisk omsætning eller produktion i en loop-reaktor, i hvilken der indføres eller fremkommer ikke-blandbare faser, kendetegnet ved, at alt eller i det væsentlige alt reaktorindholdet for hver kredsløbspassage gennem reaktorens reaktionsloop føres ind i den ene ende af en i reak-45 tionsloop'et integreret centrifugalseparator, og at reaktorindholdet under gennemløb mod centrifugaiseparalorens anden ende opdeles i mindst to fraktioner med forskelligt indhold af mindst to ikke-blandbare faser, hvilke to fraktioner i centrifugalseparatorens anden ende adskilles fysisk fra hinanden, således at den ydre, tungere af de to fraktioner ledes fra reaktionsloop'et, mens den indre, lettere af de to fraktioner ledes videre frem i reaktionsloop'et. DK 168712 B1 8A method for carrying out a chemical, biochemical or biological reaction or production in a loop reactor in which immiscible phases are introduced or produced, characterized in that all or substantially all of the reactor contents for each circuit passage are passed through the reactor's reaction loop. into one end of a centrifugal separator integrated in the reaction loop and the reactor contents passing through the other end of the centrifugal separator into at least two fractions having different contents of at least two immiscible phases, separating two fractions at the other end of the centrifugal separator physically apart, so that the outer, heavier of the two fractions are directed from the reaction loop, while the inner, lighter of the two fractions is advanced further into the reaction loop. DK 168712 B1 8 2. Fremgangsmåde ifølge krav 1,kendetegnet ved, at den betragtede indre fraktion under sin videreføring gennem reaktionsloop'et stadig roterer og herved separeres i endnu en ydre og en indre fraktion, hvoraf den ydre fraktion videreføres i reaktionsloop'et, mens den indre af disse sidstnævnte fraktioner ffaledes reaktionsloop'et.Process according to claim 1, characterized in that the considered inner fraction during its passage through the reaction loop is still rotating, thereby separating into another outer and an inner fraction, the outer fraction being continued in the reaction loop while the inner of the these latter fractions are called the reaction loop. 3. Loop-reaktor til udførelse af fremgangsmåden ifølge krav 1 og omfattende et reaktionsloop med et reaktionsvolumen (6) og drivorganer (30) til drift af cirkulationen i reaktionsloop'et samt en centrifugalseparator ^.kendetegnet ved, at centrifugalseparatoren i/ved sin ene ende har tilledningsorganer (5,12,97,58), gennem hvilke alt eller i det væsentlige alt reaktorindholdet bliver ledt til centrifugalseparatoren for hver kredsløbspassage af reaktorindholdet gennem reaktionsloop'et, hvorved reaktorindholdet bliver opdelt i mindst to fraktioner med forskelligt indhold 10 ed mindst to forskellige bestanddele, og at centrifugalseparatoren i sin anden ende har organer (51) til adskillelse af de to fraktioner i en indre fraktion og en ydre fraktion, organer (16) til fraledm'ng af den ydre af disse to fraktioner fra reaktionsloop'et og organer (76,96) til videreføring af den indre af disse to fraktioner i reaktionsloop'et.Loop reactor for performing the method of claim 1, comprising a reaction loop having a reaction volume (6) and drive means (30) for operating the circulation in the reaction loop and a centrifugal separator characterized in that the centrifugal separator in end has feed means (5,12,97,58) through which all or substantially all of the reactor contents are fed to the centrifugal separator for each circuit passage of the reactor contents through the reaction loop, whereby the reactor contents are divided into at least two fractions of different contents 10 and at least two different components and the centrifugal separator at its other end has means (51) for separating the two fractions into an inner fraction and an outer fraction, means (16) for separating the outer of these two fractions from the reaction loop and means (76.96) for furthering the interior of these two fractions in the reaction loop. 4. Loop-reaktor ifølge krav 3, kendetegnet ved, at organet (96) til videreføring af den indre fraktion i reak-15 tionsloop'et leder til en yderligere centrifugalseparator (13) i reaktionsloop'et, i hvilken yderligere centrifugalseparator den indre fraktion bliver opdelt i endnu en ydre og en indre fraktion, af hvilke to sidstnævnte fraktioner den indre gennem et organ (3) bliver ledt fra reaktionsloop'et, mens den ydre gennem et organ (2) bliver ført videre frem i reaktionsloop'et.Loop reactor according to claim 3, characterized in that the means (96) for carrying the inner fraction in the reaction loop leads to a further centrifugal separator (13) in the reaction loop, in which further centrifugal separator the internal fraction is divided into yet another outer and an inner fraction, of which two latter fractions the inner through a member (3) are led from the reaction loop, while the outer one through a member (2) is advanced into the reaction loop. 5. Loop-reaktor ifølge krav 3 eller 4, kendetegnet ved, at en del af eller al den i krav 3 betragtede, fraledte, ydre fraktion bliver ledt tilbage til reaktionsloop'eLLoop reactor according to claim 3 or 4, characterized in that a part or all of the separated, external fraction as considered in claim 3 is returned to the reaction loop. 6. Loop-reaktor ifølge krav 5, kendetegnet ved, at tilbageledningen sker via en ledning (54), en pumpe (28) og endnu en ledning (50) til trykfaldsdyser mundende ind i reaktionsloop'et. 25Loop reactor according to claim 5, characterized in that the return line takes place via a line (54), a pump (28) and a further line (50) for pressure drop nozzles mouthing into the reaction loop. 25 7. Loop-reaktor ifølge krav 4, kendetegnet ved, at en del af eller al den i krav 4 betragtede, fraledte, indre fraktion bliver ledt tilbage til reaktionsloop'et.Loop reactor according to Claim 4, characterized in that part or all of the separated-lead internal fraction as recited in Claim 4 is returned to the reaction loop. 8. Loop-reaktor Ifølge krav 6og 7, kendetegnet ved, at tilbageledningen af den betragtede del eller helhed 30 af den indre fraktion sker via en ledning (49), som eventuelt via en separator (23) fører til en ledning (25), som fører til pumpen (28).Loop reactor according to claims 6 and 7, characterized in that the return of the considered part or whole 30 of the inner fraction takes place via a line (49), which optionally leads to a line (25) via a separator (23). leading to the pump (28). 9. Loop-reaktor ifølge krav 5og 7, kendetegnet ved, at tilbageledningen af den betragtede del eller helhed af den indre fraktion sker via en ledning (49), som eventuelt via en separator (23) fører til en ledning (25), som fører 35 til reaktionsloop'et, fortrinsvis i umiddelbar tilknytning til tilbageledningsstedet for den i krav 5 betragtede del eller helhed af den ydre fraktion.Loop reactor according to claims 5 and 7, characterized in that the return of the considered part or whole of the internal fraction takes place via a conduit (49), which optionally leads via a separator (23) to a conduit (25) which leads 35 to the reaction loop, preferably adjacent to the return site of the portion or whole of the outer fraction considered in claim 5. 10. Loop-reaktor ifølge krav 6og 7, kendetegnet ved, at tilbageledningen af den betragtede del eller helhed af den indre fraktion sker via en ledning (49), som eventuelt via en separator (23) fører til en ledning (25), som 40 fører til dyseorganer (30) indeholdende de i krav 6 betragtede trykfaldsdyser, hvilke dyseorganer (30) fungerer som ejektorer, til hvilke ledningen (50) fra pumpen (28) fører drivfluid, mens indholdet i ledningen (25) førende den betragtede del eller helhed af den indre fraktion I ejektoren ansuges og/eller medrives af drivfluiden.Loop reactor according to claims 6 and 7, characterized in that the return of the considered part or whole of the internal fraction takes place via a line (49), which optionally leads via a separator (23) to a line (25) which 40 leads to nozzle means (30) containing the pressure drop nozzles as claimed in claim 6, which nozzle means (30) act as ejectors, to which the conduit (50) from the pump (28) conducts propellant fluid while the contents of the conduit (25) guide the considered portion or whole of the internal fraction In the ejector is sucked and / or entrained by the driving fluid.
DK109591A 1991-06-07 1991-06-07 Process for implementing a chemical, biochemical or biological reaction or production during which it is desired to separate off a heavy phase, and a reactor for implementing the process DK168712B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DK109591A DK168712B1 (en) 1991-06-07 1991-06-07 Process for implementing a chemical, biochemical or biological reaction or production during which it is desired to separate off a heavy phase, and a reactor for implementing the process

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DK109591 1991-06-07
DK109591A DK168712B1 (en) 1991-06-07 1991-06-07 Process for implementing a chemical, biochemical or biological reaction or production during which it is desired to separate off a heavy phase, and a reactor for implementing the process

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DK109591D0 DK109591D0 (en) 1991-06-07
DK109591A DK109591A (en) 1993-02-01
DK168712B1 true DK168712B1 (en) 1994-05-24

Family

ID=8100933

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DK109591A DK168712B1 (en) 1991-06-07 1991-06-07 Process for implementing a chemical, biochemical or biological reaction or production during which it is desired to separate off a heavy phase, and a reactor for implementing the process

Country Status (1)

Country Link
DK (1) DK168712B1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK149761C (en) * 1979-10-29 1987-02-16 Raackmanns Fab As TOBACCO PACKAGE WITH CASH-SHAPED POSITION AND PROCEDURE FOR ITS MANUFACTURING
DK170114B1 (en) * 1993-05-05 1995-05-29 Raackmanns Fab As Bag packaging made of flexible packaging material and method of making it

Also Published As

Publication number Publication date
DK109591D0 (en) 1991-06-07
DK109591A (en) 1993-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4263143A (en) Process and apparatus for dispersing gas in a liquid
US5407584A (en) Water clarification method
EP0648191B1 (en) Reactor for the biological treatment of water
EP0985446A2 (en) Two stage reactor for continuous three phase slurry hydrogenation and method of operation
US3794171A (en) Apparatus for purifying waste liquids
US4514297A (en) Bioreactor
US3017951A (en) Transfer of gases into and from liquid media
CN104470859A (en) Anaerobic waste water treatment having sludge degassing and sludge feedback, and treatment plant
DK168712B1 (en) Process for implementing a chemical, biochemical or biological reaction or production during which it is desired to separate off a heavy phase, and a reactor for implementing the process
CN109679682A (en) A kind of molten hydrogen storage equipment and molten hydrogen methods
US7520990B2 (en) Anaerobic wastewater treatment system and method
CN102580350B (en) Airlift air stirring multi-sublayer circulating extraction device and method
SE452121B (en) FLOTATIONSANLEGGNING
HU209706B (en) Equipment for the contacting of fluids of different density
DK180237B1 (en) A method and an apparatus for recovering at solid organics from a flow of an effluent of partly digested biomass.
KR102195868B1 (en) Single reactor type pressure floatation system
US7422688B2 (en) Biological wastewater treatment process and reactor
KR101931562B1 (en) Oxygen dissolving apparatus having resident oxygen recirculation pipe
SU1340793A1 (en) Apparatus for purifying liquids
US20230048249A1 (en) Simultaneous Phase Operated Anaerobic Sequential Batch Reaction System with Batch Degassing Unit and Semi-continuous Settling Unit
EP0510010B1 (en) Process for effecting a chemical, biochemical or biological reaction or production and a loop reactor therefore
CN116217017B (en) Oxidation and evaporative crystallization combined system for treating high-salt organic wastewater
RU2080188C1 (en) Centrifuge for separating liquid inhomogeneous mixture
CA1250377A (en) Biological treatment of sewage
CN117187030A (en) Fermentation reaction kettle, corresponding fermentation system and application thereof

Legal Events

Date Code Title Description
B1 Patent granted (law 1993)
PBP Patent lapsed

Country of ref document: DK