SE439119B - Sett och anordning for att bringa en vetska och en gas i kontakt med varandra i ett slutet system - Google Patents

Sett och anordning for att bringa en vetska och en gas i kontakt med varandra i ett slutet system

Info

Publication number
SE439119B
SE439119B SE7808479A SE7808479A SE439119B SE 439119 B SE439119 B SE 439119B SE 7808479 A SE7808479 A SE 7808479A SE 7808479 A SE7808479 A SE 7808479A SE 439119 B SE439119 B SE 439119B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
gas
expander
chamber
liquid
compressor
Prior art date
Application number
SE7808479A
Other languages
English (en)
Other versions
SE7808479L (sv
Inventor
G B Cordell
F P Maslen
Original Assignee
Ici Ltd
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 Ici Ltd filed Critical Ici Ltd
Publication of SE7808479L publication Critical patent/SE7808479L/sv
Publication of SE439119B publication Critical patent/SE439119B/sv

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20Mixing gases with liquids
    • B01F23/23Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/232Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles
    • B01F23/2323Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles by circulating the flow in guiding constructions or conduits
    • B01F23/23231Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles by circulating the flow in guiding constructions or conduits being at least partially immersed in the liquid, e.g. in a closed circuit
    • B01F23/232311Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles by circulating the flow in guiding constructions or conduits being at least partially immersed in the liquid, e.g. in a closed circuit the conduits being vertical draft pipes with a lower intake end and an upper exit end
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20Mixing gases with liquids
    • B01F23/23Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/2366Parts; Accessories
    • B01F23/2368Mixing receptacles, e.g. tanks, vessels or reactors, being completely closed, e.g. hermetically closed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/30Driving arrangements; Transmissions; Couplings; Brakes
    • B01F35/32Driving arrangements
    • B01F35/32005Type of drive
    • B01F35/3203Gas driven
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02Aerobic processes
    • C02F3/12Activated sludge processes
    • C02F3/22Activated sludge processes using circulation pipes
    • C02F3/223Activated sludge processes using circulation pipes using "air-lift"
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02Aerobic processes
    • C02F3/12Activated sludge processes
    • C02F3/26Activated sludge processes using pure oxygen or oxygen-rich gas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/06Nozzles; Sprayers; Spargers; Diffusers
    • C12M29/08Air lift
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/40Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of pressure
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M43/00Combinations of bioreactors or fermenters with other apparatus
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/30Driving arrangements; Transmissions; Couplings; Brakes
    • B01F35/32Driving arrangements
    • B01F35/32005Type of drive
    • B01F35/32015Flow driven
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/59Biological synthesis; Biological purification
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Description

7308479-s 2 såsom kolkälla för tillväxten, dvs framställningsförfaranden, som beskrivits i den brittiska patentskriften 1 370 892 (mot- svarar svenska patentet 7115755-6), är toleransen gentemot kol- dioxid tillräcklig för att man skall kunna använda signifikant övertryck.
Enligt föreliggande uppfinning åstadkommes ett sätt att bringa en vätska och en gas i kontakt med varandra i ett slutet system, och detta sätt kännetecknas i huvudsak av att det innefattar ett stigrör och ett fallrör som står i förbindelse med varandra och med en kammare ovanför de övre kanterna. och där vätskan konti- nuerligt cirkulerar runt systemet, och en matargas kontinuerligt införes i vätskan och en avgas kontinuerligt avgives från vätskan, och, då den passerat genom kammaren bortföres från systemet, var- ïvid gastrycket ovanför vätskan i kammaren är minst 2 bar.
I enlighet med uppfinningen åstadkommes vidare en anordning för genomförande av det ovan beskrivna sättet genom kontinuerlig kontakt gas/vätska och cirkulation samt innefattande ett slutet system, vilken anordning i huvudsak kännetecknas av att det slut- na systemet är bildat av ett stigrör och ett fallrör som kommu- nicerar med varandra-och mednaikammare ovanför sina övre kanter, av organ för införande av en vätska i det slutna systemet, av organ för avlägsnande av en vätska från det slutna systemet, av organ för inblåsning av en matargas i det slutna systemet och av organ för avlägsnande av en avgas från kammaren, varvid det slutna systemet är utformat för att bibehålla ett gastryck av minst 2 bar i kammaren eller är försett med organ härför.
Den gasen, som införes i systemet kan användas för att bringa blandningen av gas/vätska att cirkulera. Härvid införes lämp- ligen gasen i den lägre delen av stigröret eller, beroende på systemets geometri, under den lägre delen av stigröret eller i ett rör, som förbinder de lägre delarna av stigröret och-fall- röret. Då anordningen enligt uppfinningen användes vid ett aerobt jäsningsförfarande utgöres den gas, som införes i systemet av en gas, som innehåller syre, t.ex. luft. Förutom den gas, som in- föres i eller nära den lägre delen av stigröret såsom ofta be- skrivits, är det i ett aerobt jäsningsförfarande lämpligt att införa en liten mängd gas i den övre delen av fallröret. 3 7808479-5 Utformningen av det slutna systemet och dimensionerna härför i ett förfarande, då man bringar gas och vätska i kontakt med varandra och anordningen enligt uppfinningen uppvisar många variationsmöjligheter, inkluderande allaanordningarsom beskri- vits i de brittiska patenskrifterna nzris 1 353 008, 1 417 486, 1 417 487 och 1 525 930. Särskilt lämpligt är förfarandet ett aerobt jäsningsförfarande och anordningen en jäsningsbehållare.
Uppfinningen är särskilt värdefull i samband med jäsningsför- faranden i stor skala, t.ex. framställning en en-cellsprotein i stor skala.
Trycket i utrymmet ovanför vätskan i kammaren vid den övre de- len av det slutna systemet kan erhållas på vilket lämpligt sätt som helst. Lämpligen åstadkommes trycket genom att man begrän- sar utströmningen av gas från kammaren, t.ex. genom att använda en kontrollventil. I ett aerobt jäsningsförfarande, som utföres enligt uppfinningen, införes luft i den lägre delen av stig- röret. Luften har två uppgifter. Den tillfredsställer behovet av syre för mikroorganismerna i en kultur, och, såsom ovan nämnts och beskrivits i den brittiska patentskriften nr 1 353 008, utgör drivkraften för cirkulationen. I jäsningsbehållaren överföres syre från gasen till lösningen och användes av kul- turen, medan koldioxiden, som alstras av kulturen överföres från lösningen till gasen och avlägsnas slutligen från systemet då gasen frigöres från vätskan högst upp i stigröret. överfö- randet av syre sker huvudsakligen i den lägre delen av stigrö- ret och överförandet av koldioxid huvudsakligen i den övre de- len.
Gastrycket i den övre delen av systemet varierar mellan 2-15 bar, isynnerhet 3-10 bar. Anordningens effektiva längd, dvs stigrörets längd, är lämpligen minst 20 meter, företrädesvis 40-80 meter. Särskilt lämpliga är jäsningsbehållare med en längd av 60 eller 70 meter med ett gastryck i de övre delarna av 6 respektive 5 bar.
Sättet att bringa gas och vätska i kontakt med varandra enligt föreliggande uppfinning möjliggör att syre effektivt tillföres en kultur i ett jäsningsförfarande i stor skala, t.ex. ett för- farande för framställning av en-cellsprotein genom odling av 7803479-5 g 4 bakterier av arten Methylophilus methylotrophus i ett kultur- medium innehållande metanol. (Denna arts karakteristiska egen- skaper har beskrivits i den brittiska patentskriften nr 1 370 892. Representativa stammar utgör NCIB-stammarna nzris 10508- och 10592-6). Förfarandet har även andra fördelar, som är betydelsefulla för framställning av en-cells-protein, nämligen: 1. Produkten per volymenhet av jäsningsbehållaren kan ökas, vilket resulterar i mindre och mer ekonomiskt fördelaktiga jäs- ningsbehållare för en given produktion. 2. Cellmassan vid en given utspädningsmängd kan ökas, varige- nom man reducerar den mängd vätska, som måste avskiljas från den fasta substansen, vilket medför påtaglig reducering av kost- naden. 3. Man kan öka syrehalten i den luft som tillföres kulturen, eftersom jäsningsbehållarens effektiva höjd och därmed gasens uppehållstid kan ökas. Detta sker genom att ett högre tryck vid toppen av stigröret förhindrar bildande av svårbemästrade hål- rum i de större jäsningsbehållarnas stigrör, eftersom den effek- tiva expansionsgraden hos gasbubblorna minskas under passagen.
Aeroba jäsningsförfaranden i stor skala, såsom exempelvis fram- ställning av en-cellsprotein, fordrar stora energimängder och vid kommersiell drift av dylika förfaranden är en effektiv an- vändning av energin betydelsefull.
Då det används som en metod för jäsning av en kultur av mikro- organismer kan sättet enligt uppfinningen utföras på ett sådant sätt, att avgas vid ett tryck av minst 2 bar bringas passera från kammaren till ett energiutvinningssystem, i vilket den upp- värmes och därefter expanderas i en gasexpanderingsanordning och den resulterande, genom gasexpanderingsanordningen alstrade, kraften överföres till en kompressor och helt eller delvis fyller kompressorns behov av kraft för komprimering av matargasen. Jäs- ningsapparaturen enligt uppfinningen kan kombineras med det ovan beskrivna energiutvinningssystemet.
Företrädesvis kan gasexpansionsanordningen ge kraft, utöver vad som är nödvändigt för kompressorn eller kompressorerna, vilket möjliggör utförsel av kraft för andra ändamål. 7808479-5 Det har nu visat sig, att när trycket ovanför kulturen ökas, sti- ger den energi, som kan utvinnas med expanderingsanordningen snab- bare än den energi, som erfordras av kompressorn eller kompresso- rerna dvs nettobehovet av kraft sjunker förutom att driften av jäsningsbehållaren förbättras. Därför lämnar lämpligen avgasen jäsningsbehållaren vid ett tryck av minst 2 bar, lämpligen mel- lan 2 och 15 bar. Företrädesvis ligger trycket av avgasen mel- lan 3 och 10 bar, Avgasen skall, då den lämnar jäsningsbehållaren, normalt ha en temperatur av ca 40°C.
Om denna gas direkt tillföres en gasexpanderingsanordning är den för arbete tillgängliga energin väsentligt mindre än den energi som erfordras av kompressorn. Dessutom kondenseras sannolikt ångan i gasen, vilket medför skador på expanderingsanordningen. Sålunda uppvärmes lämpligen avgasen till en temperatur, som är begränsad till det lägre värdet genom ändamålet att hindra kondensation i expanderingsanordningen och till det högre värdet genom expande- ringsanordningens lämplighet. De tvâ ytterligheterna för den mest lämpliga driften är sålunda: A) Att uppvärma gasen till så hög temperatur som möjligt som lå- ter sig förenas med en tillförlitlig expanderingsanordning. I detta fallet är det troligt att expanderingsanordningen ger den kraft som erfordras för luftkompressorn eller -kompressorerna för förfarandet och dessutom lämnar kraft för andra ändamål, dvs '“utförsel"-kraft B) Att uppvärma gasen till en temperatur, som är tillräcklig hög för att undgå skadlig kondensation i expanderingsanordningen, dvs gasen upphettas så mycket, att temperaturen inte vid någon tidpunkt medan gasen är i expanderingsanordningen sjunker under daggpunkten.
I detta fall ger expanderingsanordningen troligen endast en del av den kraft, som är nödvändig för att driva luftkompressorn eller -kompressorerna för förfarandet.
Under förutsättning att övertrycket är tillräckligt har det visat sig, att det finns ett särskilt fördelaktigt tillstånd mellan des- sa bägge ytterligheter, där den tillgängliga energin från expande- ringsanordningen är just tillräcklig för att helt förse kompressorn med energi, dvs systemet är självförsörjande. Typiska kombinatio- ner av temperatur och expanderingsanordning för det inloppstryck, 7809419-5 6 som är nödvändigt för att systemet skall vara självförsörjande framgår av figur 5, som avser en 60 meter hög jäsningsbehållare, som opererar under ett tryck av 6 bar. Punkterna ovanför och till höger om kurvan visar att överskottsenergi är tillgänglig och det är därför möjligt att tillhandahålla kraft för andra ändamål, dvs utförselkraft.Punkterna nedanför och till vänster visar, att man behöver tillföra en liten manga kraft.- Den temperatur, som är nödvändig för att systemet skall vara själv- försörjande är en starkt beroende funktion av expanderingsanord- ningens införseltryck. Särskilt de praktiska temperaturbegränsning- arna framtvingar nödvändigheten att använda betydande inloppstryck i expanderingsanordningen.
I A) är gasen lämpligen förvärmd till 400-12000C innan den införes i expanderingsanordningen, exempelvis till 650OC. I B) ligger lämp- ligen förvärmningstemperaturen inom omrâdet 100-400°C exempelvis 26o°c.
Gasen, som lämnar jäsningsbehållaren kan innehålla flytande/fast substans, som överförts från kulturen, vilket försämrar expande- ringsanordningens effektivitet. För att reducera mängden flytande/ fast substans i den gas, som införes i expanderingsanordningen till ett minimum, kan man införa en lämplig separationsanordning mellan jäsningsbehållaren och expanderingsanordningen.
Innan gasen_införes i expanderingsanordningen kan den förvärmas på vilket som helst lämpligt sätt. Lämpliga sätt är exempelvis: a) en värmeväxlare, som använder gasexpanderingsanordningens el- ler kompressorns utströmning. Denna metod kan kombineras med nå- gon av de nedan angivna förfaringssätten b) eller c). b) Tillsättning av varm förbränningsgas från en separat värme- generator till gasen från jäsningsbehâllaren. c) Förbränning av motorbränsle i gasen från jäsningsbehållaren.
Detta är möjligt, eftersom gasen, som lämnar jäsningsbehållaren innehåller tillräckligt med syre. Dessutom kan denna anordning utformas att förbränna vilket brännbart material som helst i av- gasen. Anordningen kan även inkludera organ för att avlägsna 7 7808479-5 skadliga kemiska produkter, t.ex. svaveloxider, som kan förorsaka skador på expanderingsanordningen. Detta kan ske i förbränninge- anordningen eller på ett senare stadium i systemet.
Frångasexpanderingsanordningen kan avgasen från jäsningsbehål- laren (som normalt har ett tryck av 1 bar absolut) avges till atmosfären. Denna gas kan emellertid ha hög temperatur och kan användas som värmekälla för andra steg i det kompletta jäsnings- förfarandet. Vid framställning av exempelvis en-cellsprotein kan den användas för att alstra ånga för sterilisering av näringsme- del och/eller andra funktioner i förfarandet och/eller för att ge värme för torkning av proteinprodukter direkt eller indirekt genom att använda en gas/luftvärmeväxlare. Gasen är särskilt lämplig för direkt torkning av proteinprodukter, då syrehalten reducerats väl under den nivå, vid vilken blandningar innehållande protein- pulver, kan ge upphov till explosioner.
Fördelen med att använda ett energiutvinningssystem i förbindelse med jäsningsmetoden och jäsningsbehållaren enligt uppfinningen är att det gör bruk av det överatmosfäriska trycket i avgasen från jäsningsförfarandet, och därmed möjliggör effektiv användning av ekonomiskt fördelaktig värmeenergi för det arbete, som är nödvän- digt för att driva gaskompressorn i förfarandet helt eller delvis.
Uppfinningen belyses av följande ritningardär: Fig 1 utgör en sidoprojektion av en jäsningsbehållare enligt upp- finningen.
Fig 2 utgör ett tvärsnitt längs linjen A-A i fig 1.
Figurerna 3 och 4 är schematiska diagram av de energiutvinnings- system, som användes i kombination med jäsningsbehâllarna.
Fig 5 är ett diagram över temperatur för självförsörjning (OC) versus övertryck i jäsningsbehållaren(bar), vilket illustrerar användningen av energiutvinningssystemet enligt fig 3 i exempel 2.
Den i figurerna 1 och 2 visade jäsningsbehållaren har ett ytter- hölje, som innehåller två cylindriska sektioner med olika tvär- snittsytor med en kupol ovanför, varvid den övre sektionens tvär- 7808479'5 s snittsyta är större än den undre sektionens. Den undre sektionen är avdelad genom ett par skiljeväggar parallella med axeln i ett stigrör 2 och ett fallrör 1, varvid fallröret är effektivt avde- lat i två zoner. Den övre sektionen och kupolen omfattar en kam- mare 3, där man vidmakthåller ett gastryck av minst 2 bar. Luft införes i den undre delen av stigröret 2 genom ett munstycke 4 och gasen frigöres från vätskan i jäsningsbehållaren i de övre delarna av stigröret 2 och fallröret 1, passerar genom vätske- ytan B L... B in i den gasfyllda delen av kammaren 3, varifrån den lämnar jäsningsbehâllaren genom öppningen 5. Gasflödet, som lämnar jäsningsbehållaren regleras genom en ventil (ej visad på ritningen) på så sätt att gastrycketbibehållesi kammaren 3 vid önskad nivå. Näringsämnena sättes till kulturen i jäsningsbehål- laren och kulturen avlägsnas från jäsningsbehållaren genom rör, som ej visas på ritningen.
Effekten av ett gastryck av minst 2 bar på driften av jäsnings- behållaren belyses i följande exempel.
Exemgel 1 Man antar att 2 kg 02 erfordras för att framställa 1 kg mikroor- _ ganismer.
Om då det gastryck, som anbringas pâ kulturerna i den övre delen av jäsningsbehållaren, dvs övertrycket är 0,5 bar och jäsnings- behållarens effektiva höjd är 40 m skall den hastighet, varmed syre löses i normala fall vara 8 kg 02/timme m3.
Produktion = 4,0 kg mikroorganismer/timme m3.
Nödvändig volym av jäsningsbehâllare för framställning av 4000 kg/ timme = 1000 m3.
Om man emellertid ökar övertrycket till 4.bar, kan lösningshas- tigheten i en jäsningsbehållare med samma höjd ökas till 16 kg/ timme m3.
Produktion härefter = 8 kg mikroorganismer/timme m3.
Nödvändig volym av jäsningsbehållaren för framställning av 4000 kg/ timme = soo m3.
Figur 3 visar ett alternativt energiutvinningssystem 1), som är 9 7808479-5 ett självförsörjande system. Avgasen, som lämnar en jäsningsbe- hållare 6 passerar, såsom framgår av ritningen, via separerings- anordning 7 och föruppvärmare till en expanderingsanordning 9, varifrån den avges fram genom ett rör 11. Luft, som kommit in i jäsningsbehållaren 6 passerar såsom framgår av ritningen, fram genom ett rör 12 och komprimeras av en kompressor 10. All kraft för kompressorn 10 tillhandahålles av expanderingsanordningen 9.
Fig 4 belyser de alternativa energiutvinningssystemen 2 och 3.
Vad beträffar baskomponenterna är dessa desamma som i alternativ 1). De väsentligaste skillnaderna är följande: I alternativ 2) är den kraft, som tillhandahâlles av expanderings- anordningen 9 ej tillräcklig för att av sig själv driva kompres- sorn 10 utan en hjälpkraftkälla 13, är nödvändig. få alternativ 3) avger expanderingsanordningen 9 mer kraft än “kompressorn 10 behöver. Det sker en utförsel av kraft, som kan le- vereras till en växelströmsgenerator. I detta alternativ är där- för 13 en växelströmsgenerator..
En värdefull förbättring visas med streckade linjer i fig 4. Här- vid föres luft från punkt 15 av kompressorn 10, som är förstorad, såsom framgår av 16, längs en ledning 14 till föruppvärmningsan- ordningen 8. Detta ger systemet en grad av flexibilitet vid drif- ten på grund av följande orsaker: a) Det blir möjligt att ställa in temperaturen i expanderings- anordningen 9, antingen genom att man direkt avkyler luften som lämnar föruppvärmningsanordningen eller genom att man möjliggör att mer gas brännes i föruppvärmningsanordningen, vilken medför att luftens temperatur stiger. b) Detta möjliggör, att mera gas kan brännas i föruppvärmnings- anordningen, vilket medför en ökning av temperaturen i ett läge, där det inte finns tillräckligt med syre i den gas, som lämnar jäsningsbehållaren.
Om man använder sig av denna förbättring är det nödvändigt att ha en större kompressor. En ledning 14 för gas från ett läge 15, som befinner sig delvis längs kompressorn, eftersom det tryck man eftersträvar är utloppsgasens tryck när denlämnarjäsnings- behållaren snarare än trycket i inströmningsgasen. Såsom ett 7808479-5 10 alternativ till en förstorad kompressor, kan man använda två kompressorer, varvid luftledningen 14 ledes från den första av dessa. Förbättringen kan även, fastän på ett mindre bekvämt sätt, åstadkommas genom att man använder gas från någon annan källa än från kompressorn 10.
Driften av alternativen 1-3 belyses i nedanstående exempel. u Exempel 2 Exemplet avser det i figur 3 visade energiutvinningssystemet.
Med en 60 m hög jäsningsbehållare och en expanderingsanordning begränsad till 6600C är det nödvändigt att arbeta med ett över- tryck av 5 bar i jäsningsbehållaren för att åstadkomma ett själv- försörjande system. För större övertryck kan man uppnå självför- sörjande system med temperaturer i expanderingsanordningens in- lopp under 660°C (se fig 5), men det finnes en övre gräns för övertryck, som.betingas av koldioxidens toxiska verkan på mikro- organismerna. Med jäsningsbehållaren 6, som opererar med ett övertryck av 5 bar och med kompressorn 10, som ger 90 kg luft per sekund drar kompressorn ca 27 MW i kraft. Avgasen lämnar jäsnings- behållaren med en hastighet av 85 kg/sek vid 40°C. Naturgas för- brännes i föruppvärmningsanordningen 8 med en hastighet av 1,1 kg/ sek för att höja avgasens temperatur från 40°C till 660 OC. Den kraft, som utvinnes i expanderingsanordningen 9 är 27 MW, vilken är just tillräcklig för att driva kompressorn. Expanderingsanord- ningens utloppsgaser, som är 430 OC passerar längs ledningen 11 till ett annat uppvärmningssystem och åstadkommer en energibespa- ring av 0,5 kg/sek naturgas eller motsvarande mängd annat bränsle.
Exempel 3 Detta exempel avser det i fig 4 visade energiutvinningssystemet enligt alternativ 2, som avser en jäsningsbehållare 60 m hög och som arbetar med ett övertryck av 6 bar. Om kompressorn lämnar 90 kg luft per sekund är den nödvändiga kraften 28 MW. Avgasen lämnar jäsningsbehâllaren i en mängd av 85 kg/sek vid en tempe- ratur av 4000. Naturgas förbrännes i en föruppvärmningsanordning med en hastighet av 0,4 kg/sek för att höja avgasens temperatur från 40°C till 260°C. Den kraft, som utvinnes i expanderingsan- ordningen 9 är 16 MW. Medan sålunda en tilläggskraftkälla, som ger 12 MW är nödvändig, alstras 16 MW av den nödvändiga kraften 11 7808479-5 på ett utomordentligt effektivt sätt.
Exemgel 4 Exemplet avser det i fig 4 visade alternativa utvinningssyste- met 3, som avser en jäsningsbehållare 60 m hög och som arbetar vid ett övertryck av 5 bar. Om kompressorn lämnar 90 kg luft/ sek är den nödvändiga kraften 27 MW. Avgasen lämnar jäsnings- behållaren i en mängd av 85 gk/sek vid en temperatur av 40°C.
Naturgas förbrännes i föruppvärmningsanordningen med en hastig- het av 1,2 kg/sek för att höja avgasens temperatur till 725°C.
Den i expanderingsanordningen utvunna kraften är 27,8 MW. Så- lunda finns det en utförsel av 0,8 MW kraft till växelströms~ generatorn 13.
I de ovanstående exemplen 2-4 har man använt sig av förenklade system för att klart belysa den effektiva verkan enligt uppfin- ningen. Den effekt, som åstadkommes genom att använda förbätt- ringen, som anges med streckade linjer på fig A har ej medtagits. , ,.._._f.__._.,..._......__.........._ _ -

Claims (7)

1. 7808479-5 _ in Patentkrav 1. Sätt att bringa en vätska och en gas i kontakt med var- andra i ett slutet system, k äen n e t e c k n a t av att det innehåller ett stigrör (2) och ett fallrör (1), som står i förbindelse med varandra och med en kammare (3) ovan- för de övre kanterna, och där vätskan kontinuerligt cirkule- rar runt systemet, och en matargas kontinuerligt införes i vätskan och en avgas kontinuerligt avgives från vätskan, och, då den passerat genom kammaren (3) bortföres från sys- temet, varvid gastrycket ovanför vätskan i kammaren (3) är minst 2 bar.
2. Sätt_enligt krav 1 för fermentering av en kultur av mikro- organismer, k ä n n e t e c k n a t av att avgas vid ett tryck av minst 2 bar bringas passera från kammaren (3) till ett energiutvinningssystem, där den uppvärmes och därefter expanderas i en gasexpanderingsanordning, och att den resul- terande kraften som alstras av gasexpanderingsanordningen överföres till en kompressor och helt eller delvis fyller behovet av kraft för komprimering av matargasen.
3. Sätt enligt krav 2, k ä n n e t e c kun a t av att den av gasexpanderingsanordningen alstrade kraften över- stiger kompressorns behov av kraft, varvid överskottet an- vândes för andra ändamål.
4. Sätt enligt krav 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a t av att avgaserna upphettas till 400 - 1200°C, innan de införes i expanderingsanordningen.
5. Sätt enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att avgasen upphettas till 100 - 40006, innan den införes i expanderingsanordningen.
6. Anordning för utförande av sättet enligt kraven 1 ~'5, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar ett slutet system, bildat av ett stigrör (2) och ett fallrör (1) som kommunicerar med varandra och med en_kammare (3) ovanför sina övre kanter, organ för införande av en vätska i det slut- na systemet, organ för avlägsnande av en vätska från det slutna 13 7808479-5 systemet, organ för inblåsning av en matargas i det slutna systemet och organ för avlägsnande av en avgas från kammaren (3), varvid det slutna systemet är utformat för att bibehålla ett gastryck av minst 2 bar i kammaren (3) eller är försett med organ härför.
7. Anordning enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att organet för införande av matargas är placerat på så sätt att matargasen införes i eller nära undre delen av stig- röret (2). & Anordning enligt krav 6 eller 7, k ä n n e t e c k n a d av att det slutna systemet är utformat för att bibehålla ett gastryck av 3 - 10 bar i kammaren (3) eller är försett med organ härför. 9. Anordning enligt något av kraven 6 - 8, k ä n n e t e c k - n a d av att den utgöres av en jäsningsbehållare som är kombinerad med ett energiutvinningssystem, där energiutvin- ningssystemet innefattar en gasexpanderingsanordning, som helt eller delvis fyller kompressorns eller kompressorernas behov av kraft för komprimering av matargasen, gastransport- organ för ledning av avgas från kammaren (3) till expanderings- anordningen, uppvärmningsorgan för uppvärmning av avgasen innan den inkommer i expanderingsanordningen och kraftöver- föringsorgan för överföring av kraft från expanderings- anordningen till kompressorn. 10. Anordning enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar organ för att leda gas från kompressorn till uppvärmningsorganen.
SE7808479A 1977-08-09 1978-08-08 Sett och anordning for att bringa en vetska och en gas i kontakt med varandra i ett slutet system SE439119B (sv)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB3333977 1977-08-09
GB3333877 1977-08-09

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE7808479L SE7808479L (sv) 1979-02-10
SE439119B true SE439119B (sv) 1985-06-03

Family

ID=26261826

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE7808479A SE439119B (sv) 1977-08-09 1978-08-08 Sett och anordning for att bringa en vetska och en gas i kontakt med varandra i ett slutet system

Country Status (14)

Country Link
JP (1) JPS5429875A (sv)
AU (1) AU525837B2 (sv)
BR (1) BR7805083A (sv)
CA (1) CA1109816A (sv)
DE (1) DE2834701A1 (sv)
DK (1) DK350878A (sv)
ES (1) ES472460A1 (sv)
FR (1) FR2399863A1 (sv)
GB (1) GB2002417B (sv)
IT (1) IT1097645B (sv)
NL (1) NL7808171A (sv)
NO (1) NO782699L (sv)
NZ (1) NZ188074A (sv)
SE (1) SE439119B (sv)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1981002836A1 (en) * 1980-03-03 1981-10-15 Gambro Ab A device for the transfer of one or more substances between a gas and a liquid
FR2515206B1 (fr) * 1981-10-23 1988-10-14 Ici Plc Fermenteur
EP1642637A1 (en) 2004-09-29 2006-04-05 Soda-Club Ltd A device for carbonating a liquid with pressurized gas
GB2433266A (en) * 2005-12-16 2007-06-20 Kevin Andrew Auton Cell culture vessel

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1417486A (en) * 1973-05-16 1975-12-10 Ici Ltd Liquid circulation and gas contacting device
AT340839B (de) * 1973-09-25 1978-01-10 Moser Franz Dipl Ing Dr Techn Verfahren zur reinigung von abwasser nach dem belebtschlammverfahren
US3919837A (en) * 1974-03-07 1975-11-18 Sterling Drug Inc Method and apparatus for startup of a wet air oxidation unit provided with rotating air compressors driven by rotating expanders
JPS542933B2 (sv) * 1974-06-12 1979-02-15

Also Published As

Publication number Publication date
AU3863278A (en) 1980-02-07
NL7808171A (nl) 1979-02-13
DE2834701A1 (de) 1979-03-08
JPS5429875A (en) 1979-03-06
DK350878A (da) 1979-02-10
NO782699L (no) 1979-02-12
GB2002417A (en) 1979-02-21
JPS5761399B2 (sv) 1982-12-24
IT7826598A0 (it) 1978-08-08
FR2399863B1 (sv) 1982-11-19
SE7808479L (sv) 1979-02-10
GB2002417B (en) 1982-05-26
CA1109816A (en) 1981-09-29
NZ188074A (en) 1981-05-15
BR7805083A (pt) 1979-04-24
IT1097645B (it) 1985-08-31
AU525837B2 (en) 1982-12-02
ES472460A1 (es) 1979-02-16
FR2399863A1 (fr) 1979-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5590519A (en) Combined combustion and exhaust gas cleansing plant
US3649469A (en) Plant for producing both power and process heat for the distillation of water
KR20020093111A (ko) 가스 터빈이 일체화된 산소 분리 방법
KR101529691B1 (ko) 에너지 전환 시스템과 연결하기 위한 이산화탄소 포획 고압 화석 연료 산소 연소 시스템
CN105834196B (zh) 过热蒸汽连续无氧碳化有机废弃物的装置
CN107027554A (zh) 一种基于植物工厂的火电厂能源和二氧化碳利用方法及系统
KR950019379A (ko) 화석 연료를 사용하는 발전소의 효율을 증대시키는 장치
CN106630135A (zh) 一种基于压缩式热泵的uasb反应器系统及其方法
SE439119B (sv) Sett och anordning for att bringa en vetska och en gas i kontakt med varandra i ett slutet system
CN109337715A (zh) 一种生物质气化发电系统及方法
US20110132280A1 (en) Carbo-free fire tube boiler
US2667034A (en) Air turbine power plant having rotary regenerator to transfer heat from an afterburner to the motive fluid
US4237693A (en) Energy recovery system
CN205628892U (zh) 过热蒸汽连续无氧碳化有机废弃物的装置
CN205653405U (zh) 过热蒸汽碳化炉
GB676008A (en) Improvements in or relating to gas turbine plants
CN108467742B (zh) 一种利用烟气间接加热的砂化脱附处理方法及其装置
US20110036097A1 (en) System for producing power, in particular electrical power, with a gas turbine and a rotary regenerative heat exchanger
CN108291719A (zh) 利用湿式燃烧来运行燃气涡轮机的方法和设备
CN208430096U (zh) 一种利用烟气间接加热的砂化脱附处理装置
US4294075A (en) Single stage rankine and cycle power plant
US1997229A (en) Heat exchange plant
JPS5653316A (en) Waste heat recovery system at waste incineration plant
US2823863A (en) Means for supplying sterilized gas under pressure
KR102341860B1 (ko) 폐아크릴 처리장치