FR2826296A1 - DEVICE FOR DISSOLVING OXYGEN IN A LIQUID CONTAINED IN A REACTOR, METHOD FOR DISSOLVING OXYGEN IN A LIQUID, AND METHOD FOR IMPROVING A DEVICE FOR DISSOLVING OXYGEN IN A LIQUID - Google Patents
DEVICE FOR DISSOLVING OXYGEN IN A LIQUID CONTAINED IN A REACTOR, METHOD FOR DISSOLVING OXYGEN IN A LIQUID, AND METHOD FOR IMPROVING A DEVICE FOR DISSOLVING OXYGEN IN A LIQUID Download PDFInfo
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Abstract
Description
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L'invention concerne un procédé de dissolution d'oxygène dans un liquide, un dispositif de dissolution d'oxygène dans un liquide contenu dans un réacteur et un procédé d'amélioration de ce type de dispositif. L'invention est notamment utile dans le domaine de la fermentation. The invention relates to a method for dissolving oxygen in a liquid, a device for dissolving oxygen in a liquid contained in a reactor and a method for improving this type of device. The invention is particularly useful in the field of fermentation.
La production par fermentation consiste à utiliser des microorganismes pour obtenir des molécules organiques spécifiques à partir d'une nourriture à base de sucres. Les produits classiquement préparés sont des acides organiques, des protéines diverses et variées (aminoacides, produits pharmaceutiques), des antibiotiques, des enzymes, des levures. Ces fermentations sont souvent aérobies : l'oxygène est généralement apporté par circulation d'air et agitation du milieu de fermentation. Cependant pour certaines souches de microorganismes ou à certaines périodes, l'apport de l'oxygène par l'air est insuffisant. Ainsi le rendement d'utilisation de l'oxygène de l'air (c'est-à-dire le rapport de la quantité d'oxygène dissout et consommé sur la quantité d'oxygène introduit dans le réacteur) est généralement de l'ordre de 10 à 20 %. Il est possible de compléter la demande des cellules vivantes par un appoint d'un gaz riche en oxygène. Deux grandes classes de méthodes d'introduction d'un gaz riche en oxygène dans un fermenteur sont couramment mises en oeuvre : - l'oxygène peut être ajouté directement dans le circuit d'air ce qui présente l'avantage d'éviter de modifier le fermenteur, mais il faut toutefois vérifier la compatibilité des matériaux et de la méthode avec le gaz enrichi en oxygène, - l'addition séparée du gaz riche en oxygène qui est souvent utilisée lorsqu'il y a incompatibilité du gaz riche en oxygène avec un mélange d'air et d'additifs ; il faut alors ajouter un dispositif d'introduction séparé du gaz riche en oxygène dans le
v fermenteur. Production by fermentation consists in using microorganisms to obtain specific organic molecules from a food based on sugars. The conventionally prepared products are organic acids, various and varied proteins (amino acids, pharmaceutical products), antibiotics, enzymes, yeasts. These fermentations are often aerobic: oxygen is generally provided by air circulation and agitation of the fermentation medium. However for certain strains of microorganisms or at certain periods, the supply of oxygen by the air is insufficient. Thus the efficiency of use of the oxygen in the air (that is to say the ratio of the quantity of dissolved and consumed oxygen to the quantity of oxygen introduced into the reactor) is generally of the order of from 10 to 20%. It is possible to supplement the demand of living cells with a supplement of an oxygen-rich gas. Two main classes of methods for introducing an oxygen-rich gas into a fermenter are commonly used: - oxygen can be added directly to the air circuit, which has the advantage of avoiding modifying the fermenter, but it is necessary to check the compatibility of the materials and the method with the oxygen-enriched gas, - the separate addition of the oxygen-rich gas which is often used when there is incompatibility of the oxygen-rich gas with a mixture air and additives; it is then necessary to add a separate device for introducing the oxygen-rich gas into the
v fermenter.
On a remarqué que les dispositifs précédents permettent d'augmenter la quantité d'oxygène transféré dans le milieu de fermentation sans toutefois augmenter le rendement, si bien qu'un grande quantité de l'oxygène introduit n'est pas utilisée pour la fermentation. Des dispositifs utilisant à la fois de l'air et un gaz riche en oxygène et permettant d'améliorer ce rendement ont été proposés : - EP 477 818 décrit l'introduction dans le réacteur agité de l'air et du gaz riche en oxygène en des lieux éloignés l'un de l'autre, l'air étant introduit dans le bas du réacteur et le gaz riche en oxygène dans la partie supérieure du réacteur, de manière à minimiser la coalescence des bulles d'air avec les bulles d'oxygène, It has been noted that the above devices make it possible to increase the quantity of oxygen transferred into the fermentation medium without, however, increasing the yield, so that a large quantity of the oxygen introduced is not used for the fermentation. Devices using both air and an oxygen-rich gas and making it possible to improve this yield have been proposed: - EP 477 818 describes the introduction into the stirred reactor of air and gas rich in oxygen distant places from each other, air being introduced at the bottom of the reactor and oxygen-rich gas in the upper part of the reactor, so as to minimize the coalescence of the air bubbles with the bubbles oxygen,
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- EP 829 534 décrit une colonne à bulles où des mouvements de convection sont créés par de grosses bulles d'air injectées à la périphérie du réacteur. Le gaz riche en oxygène est injecté en petites bulles dans la partie centrale du réacteur et dans le flux descendant du liquide de fermentation, - EP 901 812 décrit un réacteur agité où le gaz riche en oxygène est injecté dans un creux, une turbulence ou un vortex stationnaire. - EP 829 534 describes a bubble column where convection movements are created by large air bubbles injected at the periphery of the reactor. The oxygen-rich gas is injected in small bubbles in the central part of the reactor and in the downward flow of the fermentation liquid, - EP 901 812 describes a stirred reactor where the oxygen-rich gas is injected into a hollow, a turbulence or a stationary vortex.
Pour toutes ces solutions, l'augmentation du rendement n'a pas vraiment été prouvée ? En outre, toutes ces solutions ne peuvent pas toujours être mises en oeuvre dans des fermenteurs existants sans modification complète du système d'agitation interne, c'est-à-dire sans coût élevé. For all these solutions, the increase in yield has not really been proven? In addition, all these solutions cannot always be implemented in existing fermenters without complete modification of the internal agitation system, that is to say without high cost.
Un but de la présente invention est de proposer un nouveau dispositif de dissolution d'oxygène dans un liquide. An object of the present invention is to provide a new device for dissolving oxygen in a liquid.
Un autre but est de proposer un nouveau dispositif de dissolution d'oxygène dans un liquide présentant un rendement de transfert de l'oxygène dans le liquide élevé. Another object is to propose a new device for dissolving oxygen in a liquid having a high oxygen transfer efficiency in the liquid.
Un autre but est de proposer un procédé d'amélioration du rendement de transfert en oxygène des dispositifs de dissolution d'oxygène dans un liquide, notamment les fermenteurs, existants sans modification importante de ces dispositifs. Another object is to propose a method for improving the oxygen transfer efficiency of the devices for dissolving oxygen in a liquid, in particular fermenters, existing without significant modification of these devices.
Dans ces buts, l'invention concerne tout d'abord un dispositif de dissolution d'oxygène dans un liquide contenu dans un réacteur comprenant : - un arbre vertical équipé d'au moins un moyen d'agitation principal immergé dans le liquide, - au moins un moyen d'injection d'air dans le liquide, - au moins un moyen d'injection d'un gaz oxygéné placé à distance du moyen d'injection d'air, - ledit dispositif comprend au moins un moyen d'agitation additionnel placé en dessous du moyen d'agitation principal et en dessous du moyen d'injection d'air, et dans lequel le moyen d'injection du gaz oxygéné est placé en dessous (au voisinage ? ) du moyen d'agitation additionnel. For these purposes, the invention firstly relates to a device for dissolving oxygen in a liquid contained in a reactor comprising: - a vertical shaft equipped with at least one main stirring means immersed in the liquid, - at at least one means for injecting air into the liquid, - at least one means for injecting an oxygenated gas placed at a distance from the air injection means, - said device comprises at least one additional stirring means placed below the main stirring means and below the air injection means, and in which the means for injecting oxygenated gas is placed below (in the vicinity?) of the additional stirring means.
L'invention concerne également un procédé de dissolution d'oxygène dans un liquide contenu dans un réacteur, dans lequel : The invention also relates to a method for dissolving oxygen in a liquid contained in a reactor, in which:
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- on agite le liquide par au moins un moyen d'agitation principal placé sur un arbre vertical immergé dans le liquide, - on introduit séparément de l'air et un gaz oxygéné dans le liquide, - on agite le liquide par au moins un moyen d'agitation additionnel placé en dessous du moyen d'agitation principal et en dessous du lieu d'injection de l'air, et - on introduit le gaz oxygéné dans le liquide en un lieu placé en dessous du moyen d'agitation additionnel. - the liquid is stirred by at least one main stirring means placed on a vertical shaft immersed in the liquid, - air and an oxygenated gas are introduced separately into the liquid, - the liquid is stirred by at least one means additional stirring placed below the main stirring means and below the place of air injection, and - the oxygenated gas is introduced into the liquid at a place placed below the additional stirring means.
L'invention concerne enfin un procédé d'amélioration du rendement de dissolution d'oxygène d'un dispositif de dissolution d'oxygène dans un liquide contenu dans un réacteur comprenant un arbre vertical équipé d'au moins un moyen d'agitation principal/mobile (à flux radial) immergé dans le liquide, et au moins un moyen d'injection d'air dans le liquide, dans lequel on ajoute audit dispositif : - au moins un moyen d'agitation additionnel placé en dessous du moyen d'agitation principal et en dessous du moyen d'injection d'air, et - au moins un moyen d'injection d'un gaz oxygéné placé en dessous du moyen d'agitation additionnel. The invention finally relates to a method for improving the oxygen dissolution efficiency of an oxygen dissolution device in a liquid contained in a reactor comprising a vertical shaft equipped with at least one main / mobile stirring means. (with radial flow) immersed in the liquid, and at least one means for injecting air into the liquid, in which is added to said device: - at least one additional stirring means placed below the main stirring means and below the air injection means, and - at least one means for injecting an oxygenated gas placed below the additional stirring means.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre. Des formes et des modes de réalisation de l'invention sont donnés à titre d'exemples non limitatifs, illustrés par la figure 1 qui est une vue schématique d'un dispositif selon l'invention. Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the description which follows. Forms and embodiments of the invention are given by way of nonlimiting examples, illustrated by FIG. 1 which is a schematic view of a device according to the invention.
L'invention concerne donc tout d'abord un dispositif de dissolution d'oxygène dans un liquide contenu dans un réacteur comprenant : - un arbre vertical équipé d'au moins un moyen d'agitation principal immergé dans le liquide, - au moins un moyen d'injection d'air dans le liquide, - au moins un moyen d'injection d'un gaz oxygéné placé à distance du moyen d'injection d'air, - au moins un moyen d'agitation additionnel placé en dessous du moyen d'agitation principal et en dessous du moyen d'injection d'air, et dans lequel le moyen d'injection du gaz oxygéné est placé en dessous du moyen d'agitation additionnel. The invention therefore relates first of all to a device for dissolving oxygen in a liquid contained in a reactor comprising: - a vertical shaft equipped with at least one main stirring means immersed in the liquid, - at least one means for injecting air into the liquid, - at least one means for injecting an oxygenated gas placed at a distance from the air injection means, - at least one additional stirring means placed below the means d main agitation and below the air injection means, and in which the oxygen gas injection means is placed below the additional agitation means.
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Le dispositif selon l'invention est équipé d'un moyen d'agitation principal du liquide à traiter. En général, ce moyen d'agitation principal est constitué d'un ou plusieurs mobiles fixés sur l'arbre vertical du réacteur. Ces mobiles peuvent être : un agitateur de type cisaillant, tel que par exemple une hélice de type Rushton comprenant 4 à 6 pâles, et/ou un agitateur de type non cisaillant tel qu'une hélice marine. En général, plusieurs mobiles sont fixés sur l'arbre de manière à agiter uniformément tout le liquide à traiter. Leur nombre varie suivant le rapport du diamètre du réacteur sur la hauteur du réacteur, en général on utilise quatre moyens d'agitation principaux. Les moyens d'agitation principaux sont alors avantageusement identiques et placés à égale distance les uns de autres. En général, le diamètre d'un mobile d'agitation principal est compris entre le tiers et la moitié du diamètre interne du réacteur. De préférence, si un seul mobile d'agitation principal est utilisé, on choisit un mobile d'agitation du type cisaillant qui crée un flux de liquide radial ; il peut par exemple s'agir d'une hélice de type Rushton. De même, si plusieurs mobiles d'agitation principaux sont utilisés, alors parmi ceux-ci le mobile d'agitation situé dans la partie la plus inférieure du réacteur est préférentiellement un mobile d'agitation du type cisaillant qui crée un flux de liquide radial tel qu'une hélice de type Rushton. The device according to the invention is equipped with a main means for agitating the liquid to be treated. In general, this main stirring means consists of one or more mobiles fixed on the vertical shaft of the reactor. These mobiles can be: a shearing type agitator, such as for example a Rushton type propeller comprising 4 to 6 blades, and / or a non-shearing type agitator such as a marine propeller. In general, several mobiles are fixed on the shaft so as to uniformly agitate all the liquid to be treated. Their number varies according to the ratio of the diameter of the reactor to the height of the reactor, in general four main stirring means are used. The main stirring means are then advantageously identical and placed at equal distance from each other. In general, the diameter of a main stirrer is between a third and a half of the internal diameter of the reactor. Preferably, if only one main stirring mobile is used, a stirring mobile of the shearing type is chosen which creates a flow of radial liquid; it may for example be a Rushton type propeller. Similarly, if several main stirring mobiles are used, then among these the stirring mobile located in the lower part of the reactor is preferably a stirring mobile of the shearing type which creates a flow of radial liquid such than a Rushton type propeller.
Selon une mise en oeuvre particulière de l'invention, le réacteur peut être équipé sur sa paroi interne de contrepâles, par exemple 3 contrepâles. Celles-ci permettent d'améliorer le brassage de liquide à traiter. De préférence, ces contrepâles sont fixées sur la paroi du réacteur de manière à présenter un angle d'au plus 60 avec l'axe vertical et dans un sens tel qu'elles assurent le déplacement contre la paroi du réacteur du flux de liquide issu du moyen d'agitation principal du haut du réacteur vers le bas du réacteur. According to a particular implementation of the invention, the reactor can be equipped on its internal wall with counterpales, for example 3 counterpales. These improve the mixing of the liquid to be treated. Preferably, these counterpales are fixed to the wall of the reactor so as to have an angle of at most 60 with the vertical axis and in a direction such that they ensure the displacement against the wall of the reactor of the flow of liquid from the main stirring means from the top of the reactor to the bottom of the reactor.
Selon l'invention, le dispositif comprend des moyens d'injection de l'air et du gaz oxygéné qui sont séparés. Ils sont placés à distance l'un de l'autre ; de préférence à une distance correspondant à au moins la moitié du diamètre du mobile d'agitation principal le plus inférieur. En général, comme cela est le cas dans les réacteurs de fermentation classiquement utilisés, le moyen d'injection d'air assure l'injection d'air dans la partie inférieure du réacteur et sous le moyen d'agitation principal. Les moyens d'injection d'air et de gaz oxygéné peuvent être de toute nature. Il peut s'agir par exemple de tores, de tubes percés, de tubes poreux ou de buses. According to the invention, the device comprises means for injecting air and oxygenated gas which are separated. They are placed at a distance from each other; preferably at a distance corresponding to at least half the diameter of the lower main agitator. In general, as is the case in conventionally used fermentation reactors, the air injection means injects air into the lower part of the reactor and under the main stirring means. The means for injecting air and oxygenated gas can be of any kind. They can be, for example, toroids, drilled tubes, porous tubes or nozzles.
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Selon une des caractéristiques essentielles de l'invention, le dispositif comprend également un moyen d'agitation additionnel placé en dessous du moyen d'agitation principal et en dessous du moyen d'injection d'air. Ce moyen d'agitation additionnel est généralement un mobile de type cisaillant qui peut être par exemple : un agitateur à pâles verticales tel qu'une hélice de type Rushton présentant 4 à 8 pâles. Cette hélice peut être placée entre deux disques formant ainsi une turbine. De préférence, le moyen d'agitation additionnel est une hélice de type Rushton présentant au moins 6 pâles. Un dispositif préféré de l'invention comprend en tant que mobiles d'agitation additionnel et principal des hélices de type Rushton, le mobile additionnel présentant un nombre de pâles supérieur au mobile d'agitation principal. Avantageusement, le moyen d'agitation additionnel est également placé sur l'arbre vertical portant le ou les moyens d'agitation principaux. Il peut alors être entraîné par le dispositif d'entraînement de l'arbre. Ce dispositif d'entraînement de l'arbre est généralement disposé au-dessus du réacteur. Selon une autre caractéristique essentielle de l'invention, le moyen d'injection du gaz oxygéné est placé en dessous de ce moyen d'agitation additionnel, de préférence, le plus près possible du moyen d'agitation additionnel. According to one of the essential characteristics of the invention, the device also comprises an additional stirring means placed below the main stirring means and below the air injection means. This additional stirring means is generally a mobile of the shearing type which can be for example: an agitator with vertical blades such as a propeller of the Rushton type having 4 to 8 blades. This propeller can be placed between two discs thus forming a turbine. Preferably, the additional stirring means is a Rushton type propeller having at least 6 blades. A preferred device of the invention comprises, as additional and main stirring mobiles, Rushton type propellers, the additional mobile having a number of blades greater than the main stirring mobile. Advantageously, the additional agitation means is also placed on the vertical shaft carrying the main agitation means. It can then be driven by the drive device of the shaft. This shaft drive device is generally placed above the reactor. According to another essential characteristic of the invention, the means for injecting the oxygenated gas is placed below this additional stirring means, preferably as close as possible to the additional stirring means.
Selon une mise en oeuvre particulière de l'invention, l'arbre du réacteur est maintenu dans sa partie inférieure par un trépied et le moyen d'injection de gaz oxygéné et le moyen d'agitation additionnel sont placés tout deux à l'intérieur de l'espace formé par ce trépied. Cette mise en oeuvre convient particulièrement au cas où un dispositif classique alimenté uniquement en air est amélioré conformément à la présente invention et où le moyen d'injection de gaz oxygéné et le moyen d'agitation additionnel sont ajoutés à ce dispositif. According to a particular implementation of the invention, the reactor shaft is held in its lower part by a tripod and the means for injecting oxygenated gas and the additional stirring means are both placed inside the space formed by this tripod. This implementation is particularly suitable in the case where a conventional device supplied only with air is improved in accordance with the present invention and where the means for injecting oxygenated gas and the additional stirring means are added to this device.
L'invention concerne également un procédé de dissolution d'oxygène dans un liquide contenu dans un réacteur, dans lequel : - on agite le liquide par au moins un moyen d'agitation principal placé sur un arbre vertical immergé dans le liquide, - on introduit séparément de l'air et un gaz oxygéné dans le liquide, - on agite le liquide par au moins un moyen d'agitation additionnel placé en dessous du moyen d'agitation principal et en dessous du lieu d'injection de l'air, et - on introduit le gaz oxygéné dans le liquide en un lieu placé en dessous du moyen d'agitation additionnel. The invention also relates to a method for dissolving oxygen in a liquid contained in a reactor, in which: - the liquid is stirred by at least one main stirring means placed on a vertical shaft immersed in the liquid, - the separately from air and an oxygenated gas in the liquid, - the liquid is stirred by at least one additional stirring means placed below the main stirring means and below the place of injection of the air, and - The oxygenated gas is introduced into the liquid at a place placed below the additional stirring means.
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Ce procédé se rapporte à l'utilisation d'un réacteur comprenant au moins un moyen d'agitation principal placé sur un arbre vertical immergé dans le liquide et au moins un moyen d'agitation additionnel placé en dessous de ce moyen d'agitation principal. Le liquide est habituellement agité par le moyen d'agitation principal de manière à créer un flux radial. This method relates to the use of a reactor comprising at least one main stirring means placed on a vertical shaft immersed in the liquid and at least one additional stirring means placed below this main stirring means. The liquid is usually agitated by the main agitation means so as to create a radial flow.
Selon le procédé de l'invention, l'air et le gaz oxygéné sont introduits séparément dans le liquide à traiter. Généralement, l'air est introduit dans la partie inférieure du réacteur et sous le moyen d'agitation principal. Une des caractéristiques essentielles du procédé tient au lieu d'introduction de l'air qui doit se faire au-dessus du moyen d'agitation additionnel. Une autre caractéristique essentielle du procédé tient au lieu d'introduction du gaz oxygéné qui doit se faire en un lieu placé en dessous du moyen d'agitation additionnel. According to the process of the invention, the air and the oxygenated gas are introduced separately into the liquid to be treated. Generally, air is introduced into the lower part of the reactor and under the main stirring means. One of the essential characteristics of the process lies in the place of introduction of the air which must take place above the additional stirring means. Another essential characteristic of the process relates to the place of introduction of the oxygenated gas which must take place in a place placed below the additional stirring means.
Le rapport des débits crées par les moyens d'agitation principal et additionnel sont généralement du même ordre. The ratio of the flows created by the main and additional agitation means are generally of the same order.
Le procédé convient notamment pour la fermentation de liquides, notamment pour des liquides présentant une viscosité comprise entre 0,1 et 1 Pa. s, et pour les liquides présentant un salinité d'au plus 2 g/i. The process is particularly suitable for the fermentation of liquids, in particular for liquids having a viscosity of between 0.1 and 1 Pa. S, and for liquids having a salinity of at most 2 g / i.
Dans la présente description, on entend par gaz oxygéné, un gaz présentant une teneur en oxygène plus importante que l'air. En général, il s'agit d'un gaz oxygéné de teneur en oxygène d'au moins 70 % en volume. In the present description, the term “oxygenated gas” means a gas having a greater oxygen content than air. In general, it is an oxygenated gas with an oxygen content of at least 70% by volume.
Enfin, l'invention concerne un procédé d'amélioration du rendement de dissolution d'oxygène d'un dispositif de dissolution d'oxygène dans un liquide contenu dans un réacteur comprenant un arbre vertical équipé d'au moins un moyen d'agitation principal immergé dans le liquide, et au moins un moyen d'injection d'air dans le liquide, dans lequel on ajoute audit dispositif : - au moins un moyen d'agitation additionnel placé en dessous du moyen d'agitation principal et en dessous du moyen d'injection d'air, et - au moins un moyen d'injection d'un gaz oxygéné placé en dessous du moyen d'agitation additionnel. Finally, the invention relates to a method for improving the oxygen dissolution yield of a device for dissolving oxygen in a liquid contained in a reactor comprising a vertical shaft equipped with at least one main submerged stirring means. in the liquid, and at least one means for injecting air into the liquid, in which is added to said device: - at least one additional stirring means placed below the main stirring means and below the d means air injection, and - at least one means for injecting an oxygenated gas placed below the additional stirring means.
Ce procédé permet généralement d'améliorer d'au moins 30 % le rendement de dissolution de l'oxygène dans le liquide d'un dispositif existant. This process generally makes it possible to improve by at least 30% the efficiency of dissolution of oxygen in the liquid of an existing device.
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La figure 1 illustre le dispositif selon l'invention. Ce dispositif comprend un réacteur vertical (1) muni d'un arbre vertical (2) maintenu par un trépied (7) et utilisé pour l'entraînement de quatre turbines de Rushton, correspondant aux mobiles d'agitation principaux (3), et d'une autre turbine de Rushton correspondant au mobile d'agitation additionnel (6). L'air est injecté par un tore (4) et le gaz oxygéné par un tore (5) chacun relié à une source du gaz correspondant. Figure 1 illustrates the device according to the invention. This device comprises a vertical reactor (1) provided with a vertical shaft (2) held by a tripod (7) and used for driving four Rushton turbines, corresponding to the main stirring mobiles (3), and d 'Another Rushton turbine corresponding to the additional agitation mobile (6). The air is injected by a torus (4) and the oxygenated gas by a torus (5) each connected to a source of the corresponding gas.
EXEMPLES
Exemple 1 selon l'invention
On utilise un dispositif similaire à celui de la figure 1 sous la forme d'un réacteur de laboratoire de 2 litres. Le mobile d'agitation principal est une turbine de Rushton présentant 4 pâles de 60 mm de diamètre et le mobile d'agitation additionnel est une turbine de Rushton présentant 8 pâles de 50 mm de diamètre. EXAMPLES
Example 1 according to the invention
A device similar to that of FIG. 1 is used in the form of a 2 liter laboratory reactor. The main agitator is a Rushton turbine with 4 blades of 60 mm in diameter and the additional agitator is a Rushton turbine with 8 blades of 50 mm in diameter.
Le liquide traité est de l'eau à 25 C et son volume est de 1,8 1. La vitesse de l'arbre est de 500 tr/min. Le gaz oxygéné est de l'oxygène pur à 100 % en volume et son débit d'introduction est de 12,3 I/h.. Le débit d'introduction de l'air est de 95, 7 Ilh. The liquid treated is water at 25 ° C. and its volume is 1.8 1. The speed of the shaft is 500 rpm. The oxygenated gas is 100% pure oxygen by volume and its introduction rate is 12.3 l / h. The air introduction rate is 95.7 hours.
Le coefficient de transfert KLa du gaz oxygéné dans le liquide a été mesuré par la méthode de Humphrey ("Degassing Gassing Techique"S. Aiba, A. E. Humphrey, N. F. Millis, Biochemical Engeneering Acadamic Press New York, 1973,332-335). The KLa transfer coefficient of oxygenated gas in the liquid was measured by the method of Humphrey ("Degassing Gassing Techique" S. Aiba, A. E. Humphrey, N. F. Millis, Biochemical Engeneering Acadamic Press New York, 1973,332-335).
Dans les exemples de la présente invention, cette méthode de Humphrey a été mise en oeuvre de la manière suivante : avant introduction du gaz oxygéné, le liquide à traiter est désaéré par un barbotage d'azote jusqu'à obtention d'une teneur en oxygène dissous proche de zéro. Cette teneur est mesurée par une sonde électrochimique. Le liquide est ensuite soumis à l'introduction du gaz oxygéné et, au cours de cette oxygénation, la teneur en ou dissous C est mesurée à l'aide de la sonde électrochimique. Lorsque l'équilibre est atteint, la teneur en oxygène dissous n'évolue plus et atteint la valeur asymptotique Cs, concentration à saturation. A partir des valeurs mesurées au cours du temps jusqu'à obtention de l'équilibre, la courbe In (Cs-C) est tracé en fonction du temps. Pour ce tracé, les valeurs de C qui se trouvent en dehors de la plage de 10 à 90 % de la valeur de Cs ne sont pas utilisées. In the examples of the present invention, this Humphrey method has been implemented in the following manner: before introduction of the oxygenated gas, the liquid to be treated is deaerated by bubbling nitrogen until an oxygen content is obtained dissolved close to zero. This content is measured by an electrochemical probe. The liquid is then subjected to the introduction of oxygenated gas and, during this oxygenation, the content of dissolved or C is measured using the electrochemical probe. When equilibrium is reached, the dissolved oxygen content no longer changes and reaches the asymptotic value Cs, concentration at saturation. From the values measured over time until equilibrium is obtained, the curve In (Cs-C) is plotted as a function of time. For this plot, values of C that are outside the range of 10 to 90% of the value of Cs are not used.
La courbe obtenue est une droite de pente égale à :-KLa. Le coefficient KLa est l'opposé de la valeur de la pente de la droite obtenue. The curve obtained is a straight line with a slope equal to: -KLa. The coefficient KLa is the opposite of the value of the slope of the straight line obtained.
<Desc/Clms Page number 8> <Desc / Clms Page number 8>
Dans l'exemple présent, il a été mesuré une concentration à saturation, Cs, de
11,4 mg/l et un coefficient de transfert KL. de 95 heure-1. A partir du coefficient de transfert KLa, on déduit la vitesse initiale de transfert de l'oxygène dans le liquide, lorsque la concentration en 02 dans la solution est nulle : KLa Cs = 95 x 11,4 = 1083 mg/i de solution et par heure, avec Cs concentration à saturation, soit 1949 mg/h pour les 1, 8 1 de liquide traité. Par comparaison avec les 46,3 g/h d'oxygène introduits (par l'air et par l'oxygène pur), on en déduit que le rendement de dissolution de l'oxygène est de 4,2 %. In the present example, a saturation concentration, Cs, of
11.4 mg / l and a KL transfer coefficient. from 95 hour-1. From the transfer coefficient KLa, we deduce the initial speed of transfer of oxygen in the liquid, when the concentration of 02 in the solution is zero: KLa Cs = 95 x 11.4 = 1083 mg / i of solution and per hour, with Cs concentration at saturation, or 1949 mg / h for the 1, 8 1 of liquid treated. By comparison with the 46.3 g / h of oxygen introduced (by air and by pure oxygen), it is deduced therefrom that the oxygen dissolution yield is 4.2%.
Exemple 2 comparatif
On utilise le même dispositif et les mêmes conditions opératoires que dans l'exemple 1 excepté qu'aucun gaz oxygéné n'est introduit sous le mobile additionnel et que le débit d'introduction de l'air sous le mobile d'agitation principal est de 108 itch. Comparative Example 2
The same device and the same operating conditions are used as in Example 1 except that no oxygenated gas is introduced under the additional mobile and that the rate of introduction of air under the main agitation mobile is 108 itch.
Le coefficient de transfert KLa du gaz oxygéné dans le liquide est 71 heures-1, mesuré par la méthode de Humphrey. On en déduit que le rendement de dissolution de l'oxygène est de 3, 1 %. The transfer coefficient KLa of the oxygenated gas in the liquid is 71 hours-1, measured by the Humphrey method. It is deduced therefrom that the oxygen dissolution yield is 3.1%.
Exemple 3
On utilise le même dispositif et les mêmes conditions opératoires que dans l'exemple 1 excepté la vitesse d'agitation qui est de 1000 tr/min. Example 3
The same device and the same operating conditions are used as in Example 1 except the stirring speed which is 1000 rpm.
Le coefficient de transfert KLa du gaz oxygéné dans le liquide est 392 heures-1, mesuré par la méthode de Humphrey. On en déduit que le rendement de dissolution de l'oxygène est de 17,4 %. The transfer coefficient KLa of the oxygenated gas in the liquid is 392 hours-1, measured by the Humphrey method. It is deduced therefrom that the oxygen dissolution yield is 17.4%.
Exemple 4 comparatif
On utilise le même dispositif et les mêmes conditions opératoires que dans l'exemple 3 excepté que les lieux d'introduction de l'air et du gaz oxygéné sont inversés. Ainsi l'air est introduit sous le mobile d'agitation additionnel et le gaz oxygéné est introduit entre le mobile d'agitation additionnel et le mobile d'agitation principal. Comparative example 4
The same device and the same operating conditions are used as in Example 3 except that the places of introduction of the air and the oxygenated gas are reversed. Thus the air is introduced under the additional agitation mobile and the oxygenated gas is introduced between the additional agitation mobile and the main agitation mobile.
Le coefficient de transfert KLa du gaz oxygéné dans le liquide est 342 heures-1, mesuré par la méthode de Humphrey. On en déduit que le rendement de dissolution de l'oxygène est de 15,2 %. The transfer coefficient KLa of the oxygenated gas in the liquid is 342 hours-1, measured by the method of Humphrey. It is deduced therefrom that the oxygen dissolution yield is 15.2%.
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WO2003002240A1 (en) | 2003-01-09 |
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