DE2834701A1 - METHOD AND DEVICE FOR CONTACTING AND CIRCULATING GAS AND LIQUID - Google Patents

METHOD AND DEVICE FOR CONTACTING AND CIRCULATING GAS AND LIQUID

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DE2834701A1
DE2834701A1 DE19782834701 DE2834701A DE2834701A1 DE 2834701 A1 DE2834701 A1 DE 2834701A1 DE 19782834701 DE19782834701 DE 19782834701 DE 2834701 A DE2834701 A DE 2834701A DE 2834701 A1 DE2834701 A1 DE 2834701A1
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Geoffrey Brian Cordell
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Description

- Rnuimr - Kiwvr Patentanwälte:- Rnuimr - Kiwvr Patent Attorneys:

DOHLING IVlNNF Dipl Ing H Tiedtke DOHLING IVlNNF Dipl Ing H Tiedtke

GRIlDP - Ppi ι MAWM Dipl.-Chem. G. Bühling GRILDP - Ppi ι MAWM Dipl.-Chem. G. Buehling

RUPt i ELLMANN ninl Inn R KinnoRUPt i ELLMANN ninl Inn R Kinno

^βΛ/ 7Π1 DipL ln9RKmne £. 0 0 H / U ( Dipl.-Ing. R Grupe ^ βΛ / 7Π1 DipL ln 9 RKmne £. 0 0 H / U (Dipl.-Ing.R Grupe

Dipl.-Ing. B. PellmannDipl.-Ing. B. Pellmann

- 4 - Bavariaring 4, Postfach 202403 - 4 - Bavariaring 4, PO Box 202403

8000 München 28000 Munich 2

Tel.: 089-539653Tel .: 089-539653

Telex: 5-24 845 tipatTelex: 5-24 845 tipat

cable: Germaniapatent Münchencable: Germaniapatent Munich

8. August 1978August 8, 1978

B 9127/ICI caseB 9127 / ICI case

B.29721/DTB. 29721 / DT

Imperial Chemical Industries LimitedImperial Chemical Industries Limited

London / Großbritannien 10London / Great Britain 10

Verfahren und Vorrichtung zum Inberührungbringen und Umwälzen von Gas und FlüssigkeitMethod and device for contacting and circulating gas and liquid

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Umwälzen einer Flüssigkeit und zum Inberührungbringen der Flüssigkeit mit einem Gas, insbesondere auf ein Fermentierungsverfahren und auf einen Fermenter. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Energierückgewinnungssystem zur Verwendung in Verbindung mit einem Fermentierungsverfahren, bei dem ein Beschickungsgas, das durch einen Kompressor hindurchgegangen ist, dem Verfahren unter Druck zugeführt und ein unter Druck stehendes Abgas aus dem Verfahren freigesetzt wird (ein solches Ferraentierungsverfahren wird im folgenden als "Fermentierungsverfahren der vorstehend beschriebenen Art" bezeichnet). Bei dem Fermentierungsverfahren der vorstehend beschriebenen Art handelt es sich insbesondere um ein aerobes Fermentierungsverfahren, bei dem das Beschickungsgas ein sauerstoffhaltiges Gas, z. B. Luft, ist und bei dem im Abgas das an Sauerstoff verarmte Beschickungsgas zusammen mit Kohlendioxid, das sich in dem Verfahren gebildet hat, enthalten ist.The invention relates to a method and an apparatus for circulating a liquid and for bringing it into contact the liquid with a gas, in particular a fermentation process and a fermenter. The invention also relates to an energy recovery system for use in connection with a fermentation process, in which a feed gas that has passed through a compressor is subjected to the process under pressure and a pressurized exhaust gas is released from the process (such a fermentation process hereinafter referred to as "fermentation process of the type described above"). In the fermentation process of the type described above is in particular an aerobic fermentation process in which the feed gas is an oxygen-containing gas, e.g. B. air, and in the exhaust gas is the oxygen-depleted feed gas together with carbon dioxide formed in the process is contained.

Für einen erfolgreichen Betrieb ist bei aeroben Fermentierungsverfahren ein inniger Kontakt zwischen einer Flüssigkeit und einem Gas notwendig. Neuere Entwicklungen, darunter die Einführung neuer Verfahren zur Herstellung von Einzellerprotein und anderen Fermentationsprodukten, habenAerobic fermentation processes are essential for successful operation intimate contact between a liquid and a gas is necessary. Recent developments including the introduction of new processes for the production of single-cell protein and other fermentation products

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Deutsche Bank (München) KIo. 51/61070 Dresdner Bank (München) Klo. 3939844 Posischeck (München) Kto. 670-43-804Deutsche Bank (Munich) KIo. 51/61070 Dresdner Bank (Munich) loo. 3939844 Posischeck (Munich) Account 670-43-804

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die Verwendung von Fermentern mit in hohem Maße vergrößertem Fassungsvermögen notwendig gemacht. Diese Entwicklungen führten wiederum zur Entwicklung von verbesserten Fermentem, die so konstruiert sind, daß große Mengen von Luft in v/irksamer Weise in wachsende Kulturen eingeführt und mit diesen innig vermischt werden können. Beispiele für solche verbesserten Fermenter sind aus den Britischen Patentschriften 13 53 008, 14 17 486 und 14 17 487 und der Britischen Patentanmeldung 52 430/74 der Anmelderin bekannt.the use of fermenters with greatly enlarged Capacity made necessary. These developments in turn led to the development of improved fermenters, which are so constructed that large amounts of air are effectively introduced into and with growing crops these can be intimately mixed. Examples of such improved fermenters can be found in the British patents 13 53 008, 14 17 486 and 14 17 487 and the British Patent application 52 430/74 known to the applicant.

Es besteht ein Bedarf an Fermentern, die ein noch größeres Fassungsvermögen als die Fermenter haben, die gegenwärtig ausgeführt werden. Für den erfolgreichen gewerbsmäßigen Betrieb dieser sehr großen Fermenter ist es wichtig, daß das innige Vermischen von Gas und Flüssigkeit so effektiv wie möglich durchgeführt wird.There is a need for fermenters that are even larger in capacity than the fermenters that are presently are executed. For the successful commercial operation of these very large fermenters it is important that the intimate Mixing the gas and liquid is done as effectively as possible.

Beim Betrieb der in den Britischen Patentschriften 13 53 008, 14 17 486 und 14 17 487 und der Britischen Patentanmeldung 52 430/74 der Anmelderin beschriebenen Fermenter wurde seitens der Anmelderin kein bedeutender überdruck angewandt, um zu vermeiden, daß die Konzentration des in der Kultur aufgelösten Kohlendioxids auf ein hohes Niveau erhöht wird, das sich als schädlich für die in der Kultur vorliegenden Mikroorganismen erweisen könnte.When operating the systems described in British Patents 13 53 008, 14 17 486 and 14 17 487 and the applicant's British patent application 52 430/74 no significant excess pressure applied by the applicant, in order to avoid that the concentration of the dissolved carbon dioxide in the culture is increased to a high level, which turns out to be detrimental to those present in the culture Could turn out to be microorganisms.

Erfindungsgemäß wurde nun überraschenderweise gefunden, daß bei Verfahren zur Züchtung von Bakterien der Art Methylophilus ntethylotrophus (früher Pseudomonas inethylotropha genannt) in Nährmedien, die Methanol als Kohlenstoffquelle für das Wachstum enthalten, z. B. bei den aus der Britischen Patentschrift 13 70 892 der Anmelderin bekannten Verfahren, die Toleranz gegenüber Kohlendioxid ausreicht, um die Anwendung von bedeutenden Überdrucken zu erlauben.According to the invention it has now surprisingly been found that in processes for the cultivation of bacteria of the species Methylophilus ntethylotrophus (formerly called Pseudomonas inethylotropha) in nutrient media containing methanol as a carbon source for growth included, e.g. B. in the processes known from the applicant's British patent specification 13 70 892, the tolerance to carbon dioxide is sufficient to permit the application of significant overpressures.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Inberührungbrin-According to the invention, a method for bringing into contact is

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gen einer Flüssigkeit und eines Gases in einem geschlossenen System, das ein Steigrohr und ein Rücklaufrohr enthält, die miteinander und mit einer Kammer, die sich oberhalb von ihren oberen Enden befindet, in Verbindung stehen, zur Verfügung gestellt, bei dem die Flüssigkeit kontinuierlich in dem System herum umgewälzt wird, bei dem ein Gas kontinuierlich in die Flüssigkeit eingeblasen und ein Gas kontinuierlich aus der Flüssigkeit freigesetzt und, nachdem es durch die Kammer hindurchgegegangen ist, aus dem System entfernt wird, wobei der Manometerdruck des Gases in der Kammer über der Flüssigkeit mindestens 2 bar beträgt-gene of a liquid and a gas in a closed system containing a riser and a return pipe, the communicate with each other and with a chamber located above their upper ends in which the liquid is continuously circulated around the system in which a gas is continuously is blown into the liquid and a gas is continuously released from the liquid and after it has passed through the chamber has passed through, is removed from the system, the gauge pressure of the gas in the chamber being above the liquid is at least 2 bar

Weiterhin wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Inberührungbringen und UmwälzenFurthermore, according to the invention, a device for continuous contact and circulation is provided

von Gas und Flüssigkeit zur Verfügung gestellt,provided by gas and liquid,

die ein geschlossenes System, das durch ein Steigrohr und ein Rücklaufrohr gebildet wird, die miteinander und mit einer Kammer, die sich oberhalb von ihren oberen Enden befindet, in Verbindung stehen, Mittel zur Einführung einer Flüssigkeit in das System, Mittel zur Entfernung einer Flüssigkeit aus dem System, Mittel zum Einblasen eines Gases in das System und Mittel zur Entfernung eines Gases aus der Kammer enthält, wobei das System konstruiert ist oder Mittel aufweist, um in der Kammer einen Gasüberdruck von mindestens 2 bar aufrechtzuerhalten. which is a closed system that is formed by a riser pipe and a return pipe connected to each other and to a Chamber located above their upper ends, means for introducing a liquid into the system, means for removing a liquid from the system, means for injecting a gas into the system and means for removing a gas from the chamber, the system being constructed or including means for Maintain a gas overpressure of at least 2 bar in the chamber.

Das Gas, das in das System eingeblasen wird, kann angewendet werden, um die Umwälzung der Gas-Flüssigkeits-Mischung herbeizuführen. In diesem Fall wird das Gas vorzugsweise in den unteren Teil des Steigrohrs oder, abhängig von der Geometrie des Systems, unterhalb des unteren Endes des Steigrohrs oder in ein Rohr eingeblasen, das die unteren Enden des Steigrohrs und des Rücklaufrohrs verbindet. Wenn die Erfindung in einem aeroben Fermentierungsverfahren verwendet wird, ist das Gas, das in das System eingeblasen wird, ein sauerstoffhaltiges Gas wie z. B. Luft. Bei einem aeroben Fer-The gas that is blown into the system can be used to circulate the gas-liquid mixture bring about. In this case, the gas is preferably in the lower part of the riser or, depending on the Geometry of the system, below the lower end of the riser pipe or blown into a pipe that has the lower ends the riser pipe and the return pipe connects. If the invention is used in an aerobic fermentation process, the gas injected into the system is a oxygen-containing gas such. B. Air. During aerobic exercise

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mentierungsverfahren wird es bevorzugt, zusätzlich zu dem Gas, das in den unteren Teil des Steigrohrs oder in der Nähe davon, wie vorstehend beschrieben, eingeblasen wird, etwas Gas in den oberen Teil des Rücklaufrohrs einzublasen.mentation method, it is preferred, in addition to that Gas injected into or near the lower part of the riser as described above, something Blow gas into the top of the return pipe.

Für die Bauart und die Dimensionen des geschlossenen Systems des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Inberührungbringen von Gas und Flüssigkeit und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind viele Variationen möglich, darunter alle Vorrichtungen, die in den Britischen Patentschriften 13 53 008, 14 17 486 und 14 17 487 und in der Britischen Patentanmeldung 52 430/74 der Anmelderin beschrieben werden. Das geeignetste Verfahren ist ein aerobes Fermentierungsverfahren und die geeignetste Vorrichtung ein Fermenter. Die Erfindung ist in Verbindung mit im großen Maßstab durchgeführten Fermentierungsverf ahren, z. B. bei der Herstellung von Einzellerprotein im großen Maßstab, besonders vorteilhaft.For the design and dimensions of the closed System of the method according to the invention for bringing into contact Many variations are possible, including all, of gas and liquid and of the device according to the invention Devices described in British Patents 13 53 008, 14 17 486 and 14 17 487 and in British patent application 52 430/74 of the applicant. The most suitable method is an aerobic fermentation method and the most suitable device a fermenter. The invention is in connection with large scale fermentation processes ears, e.g. B. in the production of single-cell protein on a large scale, particularly advantageous.

Der Druck in dem Raum oberhalb der in der Kammer am oberen Ende des geschlossenen Systems befindlichen Flüssigkeit kann in irgendeiner geeigneten Weise erzielt werden. Der Druck wird geeigneterweise erzeugt, indem man die Gasmenge, die aus der Zelle entweicht, z. B. mittels eines Regelventils begrenzt. Bei einem erfindungsgemäß durchgeführten, aeroben Fermentierungsverfahren wird Luft in den unteren Teil des Steigrohrs eingeblasen, wobei die Luft zwei Funktionen hat. Die Luft dient dazu, den Mikroorganismen in einer Kultur den benötigten Sauerstoff zuzuführen und stellt, wie vorstehend erwähnt wurde und wie in der britischen Patentschrift 13 53 008 näher erläutert wird, die treibende Kraft für die Umwälzung dar. In dem Fermenter wird Sauerstoff aus dem Gas in die Lösung überführt und durch die Kultur verbraucht, während Kohlendioxid, das durch die Kultur erzeugt wird, beim Freisetzen des Gases aus der Flüssigkeit am Kopf des Steigrohrs aus der Lösung in das Gas über-The pressure in the space above the liquid in the chamber at the top of the closed system can be achieved in any suitable manner. The pressure is suitably generated by measuring the amount of gas, which escapes from the cell, e.g. B. limited by means of a control valve. In a carried out according to the invention, Aerobic fermentation process, air is blown into the lower part of the riser pipe, the air doing two functions Has. The air is used to supply the microorganisms in a culture with the oxygen they need and how was mentioned above and as explained in more detail in British Patent 13 53 008, the driving force for the circulation. In the fermenter, oxygen is transferred from the gas into the solution and through the culture while carbon dioxide generated by the culture is consumed in releasing the gas from the liquid at the head of the riser pipe from the solution into the gas

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führt und schließlich aus dem System entfernt wird. Die Überführung des Sauerstoffs geschieht hauptsächlich im unteren Teil des Steigrohrs, während sich die Überführung desand is eventually removed from the system. The transfer of oxygen takes place mainly in the lower Part of the riser pipe, while the overpass of the

Kohlendioxids hauptsächlich im oberen Teil abspielt. 5Carbon dioxide plays mainly in the upper part. 5

Der Manometerdruck des Gases im oberen Teil des Systems liegt vorzugsweise zwischen 2 und 15 bar, insbesondere zwischen 3 und 10 bar. Die effektive Länge der Vorrichtung, d. h. die Länge des Steigrohrs, beträgt vorzugsweise mindestens 20 ni, insbesondere 40 m bis 80 m. Besonders geeignete Anordnungen sind Fermenter mit einer effektiven Länge von 60 m oder 70 m, in deren oberen Teilen der Gasdruck 6 bar bzw. 5 bar beträgt.The pressure gauge of the gas in the upper part of the system is preferably between 2 and 15 bar, in particular between 3 and 10 bar. The effective length of the device, i.e. H. the length of the riser pipe is preferably at least 20 ni, in particular 40 m to 80 m. Particularly suitable arrangements are fermenters with an effective length of 60 m or 70 m, in the upper parts of which the gas pressure is 6 bar resp. 5 bar.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Inberührungbringen von Gas und Flüssigkeit wird es ermöglicht, einer Kultur bei einem im großen Maßstab durchgeführten Fermentierungsverfahren, z. B. bei einem Verfahren zur Herstellung von Einzellerprotein durch Züchtung von Bakterien der ArtBy the method according to the invention for bringing into contact of gas and liquid makes it possible to grow a culture in a large-scale fermentation process, z. B. in a process for the production of single-cell protein by cultivating bacteria of the species

^O Methylophilus methylotrophus* in Methanol enthaltenden Nährmedien, Sauerstoff in effektiver Weise zuzuführen. Das Verfahren hat in Bezug auf die Herstellung von Einzellerprotein auch andere Vorteile:^ O Methylophilus methylotrophus * in nutrient media containing methanol, To supply oxygen in an effective manner. The process has in relation to the production of unicellular protein also other advantages:

1. Die Produktmenge pro Volumeneinheit des Fermenters kann erhöht werden, was für einen gegebenen Ausstoß zu einem kleineren und billigeren Fermenter führt.1. The amount of product per unit volume of the fermenter can be increased, resulting in a smaller and cheaper fermenter for a given output.

2. Die Zellmasse bei einer gegebenen Verdünnungsrate ^O kann erhöht werden, wodurch die Flüssigkeitsmenge herabgesetzt wird, die von dem Feststoff abgetrennt werden muß, was natürlich mit einer Kostensenkung verbunden ist.2. The cell mass at a given dilution rate ^ O can be increased, reducing the amount of fluid which must be separated from the solid, which of course is associated with a cost reduction.

3. Ein höherer Anteil des Sauerstoffs in der Luft, die der Kultur zugeführt wird, kann verbraucht werden, da die effektive Höhe des Fermenters vergrößert und daher die Ver-3. A higher proportion of the oxygen in the air supplied to the culture can be consumed as the effective height of the fermenter is increased and therefore the

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weilzeit des Gases erhöht werden kann. Dies liegt daran, daß durch einen höheren Druck am Kopf des Steigrohrs die Entwicklung von schwer zu lenkenden Hohlräumen in den Steigrohren von höheren Fermentern verhindert wird, weil das effektive Äusdehnungsverhältnis der Gasblasen während des Durchgangs herabgesetzt wird.residence time of the gas can be increased. This is because the higher pressure at the head of the riser causes the Development of difficult to direct voids in the riser pipes of higher fermenters is prevented because the effective Expansion ratio of the gas bubbles is reduced during the passage.

*Anmerkung*Annotation

Die Eigenschaften der Art Methylophilus methylotrophus (Pseudomonas methylotropha) werden in der Britischen Patentschrift 13 70 892 der Anmelderin beschrieben. Beispiele für repräsentative Stämme sind die Stämme NCIB Nr. 10508-15 und 10592-6.The characteristics of the species Methylophilus methylotrophus (Pseudomonas methylotropha) are described in the applicant's British patent 13 70 892. examples for representative strains are NCIB Nos. 10508-15 and 10592-6.

Bei in großem Maßstab durchgeführten, aeroben Fermentierungsverf ahren, z. B. Verfahren zur Herstellung von Einzellerprotein, werden große Energiemengen benötigt, und beim gewerbsmäßen Betrieb solcher Verfahren ist die effektive Verwendung der Energie wichtig.In large-scale aerobic fermentation processes ears, e.g. B. Process for the production of unicellular protein, large amounts of energy are required, and when commercial operation of such procedures is the effective one Use of energy is important.

Erfindungsgemäß wird auch eine Kombination eines Fermentierungsverfahrens der vorstehend beschriebenen Art und eines Energierückgewinnungssystems zur Verfügung gestellt, bei der das Abgas über Atmosphärendruck zu dem Energierückgewinnungssystem geleitet wird, worin es erhitzt und danach in einer Gasentspannungsmaschine entspannt wird, wobei die durch die Gasentspannungsmaschine erzeugte Energie auf den Kompressor übertragen wird und die ganze oder einen Teil der Energie zur Verfügung stellt, die der Kompressor benötigt, um das Beschickungsgas zu komprimieren.A combination of a fermentation process is also in accordance with the invention of the type described above and an energy recovery system provided in which the exhaust gas above atmospheric pressure to the energy recovery system is passed, wherein it is heated and then expanded in a gas expansion machine, which by the Energy generated by the gas expansion machine is transferred to the compressor and all or part of the energy provides that the compressor needs to compress the feed gas.

Erfindungsgemäß wird auch eine Kombination eines Fermenters und eines Energierückgewinnungssystems zur Verfügung gestellt, die aus einem Fermenter für den Betrieb eines Fermentierungsverfahrens der vorstehend beschriebenen ArtA combination of a fermenter is also in accordance with the invention and an energy recovery system made available from a fermenter for the operation of a Fermentation process of the type described above

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zusammen mit einem Energieruckgewinnungssystem besteht, wobei das Energierückgewinnungssystem aus einer Gasentspannungsmaschine, die die ganze oder einen Teil der Energie zur Verfügung stellt, die der Kompressor oder die Kompressoren benötigen, um das Beschickungsgas zu komprimieren, aus Mitteln für die Gasleitung, durch die das Abgas der Entspannungsmaschine zugeführt wird, aus Heizmitteln, durch die das Abgas erhitzt wird, bevor es in die Entspannungsmaschine eintritt, und aus Mitteln für die Energieübertragung, durch die Energie aus der Entspannungsmaschine auf den Kompressor übertragen wird, besteht.together with an energy recovery system, where the energy recovery system from a gas expansion machine that makes all or part of the energy available that the compressor or compressors need to compress the feed gas is provided by means for the gas line through which the exhaust gas is fed to the expansion machine, from heating means through which the exhaust gas is heated before it enters the expansion machine, and from means for energy transfer through which Energy from the expansion machine is transferred to the compressor.

Die Gasentspannungsmaschine in dem kombinierten Verfahren und der konibinierten Vorrichtung kann vorzugsweise mehr Energie zur Verfügung stellen, als von dem Kompressor oder den Kompressoren benötigt wird, wodurch man Energie für andere Verwendungszwecke abführen kann.The gas expansion machine in the combined process and the connected device can preferably use more energy Make it available as required by the compressor or compressors, thereby saving energy for other uses can dissipate.

Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß die Energie, die unter Verwendung der Entspannungsmaschine zurückgewonnen werden kann, schneller ansteigt als die Energie, die durch den Kompressor oder durch die Kompressoren benötigt wird, wenn der Druck über der Kultur erhöht wird,d.h., daß die benötigte Nettoenergie zurückgeht und daß zusätzlich der Betrieb des Fermenters verbessert wird. Deshalb verläßt das Abgas den Fermenter geeigneterweise mit einem Manometerdruck von mindestens 2 bar, vorzugsweise zwischen 2 und 15 bar, insbesondere zwischen 3 und 10 bar.According to the invention it was found that the energy below Using the expansion machine can be recovered faster than the energy generated by the compressor or needed by the compressors when the pressure above the culture is increased, i.e. that needed Net energy decreases and that in addition the operation of the fermenter is improved. Therefore, the exhaust leaves the Fermenters suitably with a pressure gauge of at least 2 bar, preferably between 2 and 15 bar, in particular between 3 and 10 bar.

Das Abgas hat typischerweise eine Temperatur von annähernd 400C, wenn es den Fermenter verläßt.The exhaust gas typically has a temperature of approximately 40 ° C. when it leaves the fermenter.

Wenn dieses Gas direkt einer Gasentspannungsmaschine zugeführt wird, liegt die verfügbare Arbeitsenergie wesentlich unter der Energie, die durch den Kompressor benötigt wird. Es ist auch wahrscheinlich, daß der in dem Gas vorhandeneIf this gas is fed directly to a gas expansion machine, the available work energy is substantial below the energy required by the compressor. It is also likely that the

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- 11 - B 9127- 11 - B 9127

Dampf kondensiert und dabei eine Beschädigung der Entspannungsmaschine verursacht. Daher wird das Abgas vorzugsweise auf eine Temperatur erhitzt, deren unterer Wert dadurch begrenzt wird, daß es notwendig ist, eine Kondensation in der Entspannungsmaschine zu verhindern, während ihr oberer Wert durch die Brauchbarkeit der Entspannungsmaschine begrenzt wird. Die zwei Extreme für einen bevorzugten Betrieb werden nachstehend erläutert:Steam condenses, thereby damaging the expansion machine caused. The exhaust gas is therefore preferably heated to a temperature whose lower value is thereby limited becomes that it is necessary to prevent condensation in the expansion machine while its upper value is limited by the usefulness of the expansion machine. The two extremes for a preferred operation will be explained below:

(A) Das Gas wird auf eine Temperatur erhitzt, die so hoch wie möglich ist, soweit sich dies mit einer betriebssicheren Entspannungsmaschine vereinbaren läßt. In diesem Fall ist es wahrscheinlich, daß die Entspannungsmaschine die Energie, die durch den Luftkompressor oder durch die Luftkompressoren des Verfahrens benötigt wird, sowie zusätzliche Energie für die Zufuhr zu anderen Verwendungszwecken, d. h. "Exportenergie", zur Verfügung stellt.(A) The gas is heated to a temperature which is as high as possible, insofar as this is safe to operate Relax machine can be arranged. In this case, it is likely that the relaxation machine is the Energy required by the air compressor or by the air compressors of the process, as well as additional Energy for supply for other uses, d. H. "Export Energy" makes available.

(B) Das Gas wird auf eine Temperatur erhitzt,die genügend hoch ist, um eine schädliche Kondensation in der Entspannungsmaschine zu vermeiden, d.h. auf eine solche Temperatur, daß die Temperatur des Gases nie unter den Taupunkt herabfällt, während sich das Gas in der Entspannungsinaschine befindet. In diesem Falls ist es wahrscheinlich, daß die Entspannungsmaschine nur einen Teil der Energie zur Verfügung stellt, die benötigt wird, um den Luftkompressor oder die Luftkompressoren des Verfahrens zu betreiben.(B) The gas is heated to a temperature sufficient is high in order to avoid harmful condensation in the expansion machine, i.e. at such a temperature that the temperature of the gas never drops below the dew point while the gas is in the expansion machine. In this case it is likely that the expansion machine only provides part of the energy, which is needed to run the air compressor or the air compressors to operate the procedure.

Unter der Voraussetzung, daß der Überdruck ausreichend ist, wurde gefunden, daß es einen besonders vorteilhaften Fall zwischen den zwei vorstehend beschriebenen Extremfällen gibt. In diesem Fall reicht die Energie, die durch die Entspannungsmaschine zur Verfügung gestellt wird, gerade aus, um die ganze Energie für den Kompressor zu liefern, d.h. es besteht Selbstversorgung. Typische Kombinationen der Temperatur und des Eingangsdruckes der Entspannungsma-Provided that the overpressure is sufficient, it has been found to be particularly advantageous There is a case between the two extreme cases described above. In this case the energy goes through that the expansion machine is made available, just enough to provide all the energy for the compressor, i.e. there is self-sufficiency. Typical combinations of temperature and inlet pressure of the expansion valve

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- 12 - B 9127- 12 - B 9127

schine, die nötig sind, um Selbstversorgung zu erreichen, werden in Fig. 5 gezeigt, die für einen Fermenter mit einer Höhe von 60 m, der unter einem Manometerdruck von 6 bar betrieben wird, konstruiert ist. Punkte, die oberhalb der Kurve und rechts davon liegen, zeigen an, daß überschüssige Energie zur Verfügung steht, daß es demnach möglich ist, Energie für andere Verwendungszwecke, d.h."Exportenergie", zu liefern. Punkte, die unterhalb der Kurve und links davon liegen, deuten an, daß eine bestimmte Menge von zusätzlicher Energie notwendig ist.Machine that are necessary to achieve self-sufficiency are shown in Fig. 5, which is for a fermenter with a Height of 60 m, which is operated under a pressure gauge of 6 bar. Points that are above the Curve and to the right of it indicate that excess energy is available, that it is therefore possible To supply energy for other uses, i.e. "export energy". Points below the curve and to the left of it indicate that a certain amount of additional energy is necessary.

Die Temperatur, die für die Selbstversorgung benötigt wird, ist in starkem Maße eine Funktion des Eingangsdruckes der Entspannungsmaschine. Insbesondere durch die Begrenzungen der Temperatur im tatsächlichen Betrieb wird die Notwendigkeit der Anwendung von beträchtlichen Eingangsdrucken der Entspannungsmaschine auferlegt.The temperature required for self-sufficiency is to a large extent a function of the inlet pressure the relaxation machine. In particular, because of the temperature limitations in actual operation, the need arises imposed on the application of considerable inlet pressures to the expansion machine.

Im Falle (A) wird das Gas geeigneterweise auf eine Temperatur zwischen 4000C und 12000C, z. B. auf 6500C,vorerhitzt, bevor es in die Entspannungsmaschine eintritt. Im Falle (B) liegt die Vorerhitzungstemperatur geeigneterweise zwischen 1000C und 4000C, z. B. bei 2600C.In case (A) the gas is suitably heated to a temperature between 400 ° C. and 1200 ° C., e.g. B. to 650 0 C, preheated before it enters the expansion machine. In the case (B), the preheating temperature is suitably between 100 0 C and 400 0 C, z. B. at 260 0 C.

Das Gas, das den Fermenter verläßt, kann flüssiges/festes Material enthalten, das aus der Kultur herübergetragen wird und die Effektivität der Entspannungsmaschine beeinträchtigen könnte. Um die Menge des flüssigen/festen Materials in dem Gas, das in die Entspannungsmaschine eintritt, möglichst gering zu halten, kann zwischen de Fermenter und der Entspannungsmaschine eine geeignete Abtrennvorrichtung in das System eingeschlossen werden.The gas leaving the fermenter can be liquid / solid Contain material that is carried over from the culture and adversely affects the effectiveness of the relaxation machine could. To determine the amount of liquid / solid material in the To keep the gas entering the expansion machine as low as possible, between the fermenter and the expansion machine a suitable disconnect device should be included in the system.

Bevor das Gas in die Entspannungsmaschine eintritt, kann es nach irgendeinem geeigneten Verfahren vorerhitzt werden. Nachstehend werden Beispiele für geeignete Verfahren angegeben:Before the gas enters the expansion machine, it can be preheated by any suitable method. Examples of suitable procedures are given below:

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- 13 - B 9127- 13 - B 9127

(1) Verwendung eines Wärmeaustauschers, bei dem Abgas der Gasentspannungsmaschine oder des Kompressors eingesetzt wird. Dieses Verfahren kann entweder mit Verfahren (2j oder Verfahren (3),die nachstehend beschrieben werden, kombiniert werden.(1) Use of a heat exchanger in which the exhaust gas from the gas expansion machine or the compressor is used will. This method can be combined with either method (2j or method (3) described below will.

(2) Zugabe von heißem Abgas aus einem getrennten Wärmeerzeuger zu dem Gas aus dem Fermenter.(2) Adding hot exhaust gas from a separate heat generator to the gas from the fermenter.

(3) Verbrennung eines Brennstoffs in dem Gas aus dem Fermenter. Dies ist möglich, weil das Gas, das den Fermenter verläßt, genügend Sauerstoff enthält. Die Vorrichtung kann zusätzliah zur Verbrennung von irgendeinem verbrennbaren Material in dem Abgas konstruiert sein. In die Vorrichtung können auch Mittel zur Entfernung von schädlichen chemischen Stoffen wie z.B. Schwefeloxiden, die die Entspannungsmaschine beschädigen könnten, eingeschlossen sein. Dies kann in der Verbrennungsvorrichtung oder in einer späteren Stufe im System durchgeführt werden.(3) Combustion of a fuel in the gas from the Fermenter. This is possible because the gas leaving the fermenter contains enough oxygen. The device can additionally designed to burn any combustible material in the exhaust gas. Into the device can also be means of removing harmful chemical substances such as sulfur oxides, which the relaxation machine could damage be included. This can be done in the incinerator or at a later stage in the System.

Aus der Gasentspannungsmaschine kann das Abgas des Fermenters (das normalerweise einen Absolutdruck von etwa 1 bar hat) in die Atmosphäre abgelassen werden. Dieses Gas kann jedoch eine hohe Temperatur haben und verwendet werden, um Wärme für andere Stufen eines Gesamtfermentierungsverfahrens zur Verfügung zu stellen. Bei der Herstellung von Einzellerprotein kann das Gas z.B. zur Erzeugung von Dampf für die Sterilisation der Beschickung und/oder für andere Aufgaben des Verfahrens und/oder dazu verwendet werden, Wärme zur Verfügung zu stellen, um das Proteinprodukt direkt oder indirekt unter Verwendung eines Gas/Luft-Wärmeaustauschers zu trocknen. Das Gas ist zur direkten Trocknung des Proteinprodukts besonders geeignet, da der Sauerstoffgehalt weit unter den Wert herabgesetzt wurde, bei dem Proteinstaub enthaltende Mischungen zu Explosionen führen können.The waste gas from the fermenter (which normally has an absolute pressure of around 1 bar has) to be released into the atmosphere. However, this gas can have a high temperature and can be used to Heat for other stages of an overall fermentation process to provide. In the production of single-cell protein, the gas can be used, for example, to generate steam for the Sterilization of the load and / or for other purposes of the process and / or to be used for heat To provide to the protein product directly or indirectly using a gas / air heat exchanger dry. The gas is particularly suitable for direct drying of the protein product, since the oxygen content is high was decreased below the value for the protein dust containing mixtures can lead to explosions.

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- 14 - B 9127- 14 - B 9127

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Energierückgewinnungssystems liegt darin, daß bei diesem System von dem über Atmosphärendruck liegenden Druck des Abgases des Fermentierungsverfahrens Gebrauch gemacht wird, wodurch es ermöglicht wird, billige Wärmeenergie in effektiver Weise zu verwenden, um die ganze oder einen Teil der Arbeitsenergie zur Verfügung zu stellen, die benötigt wird, um den Gaskompressor des Verfahrens zu betreiben.The advantage of the energy recovery system according to the invention is that in this system of the above atmospheric pressure of the exhaust gas of the fermentation process Use is made, thereby making it possible to use cheap thermal energy in an effective manner for the to provide all or part of the work energy that is required to run the gas compressor of the process to operate.

Die Erfindung wird durch die beigefügten Zeichnungen näher erläutert:The invention is explained in more detail by the accompanying drawings:

Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Fer-Fig. 1 is a side view of a Fer-

menters.
15menters.
15th

Fig. 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie A-A von Fig. 1.FIG. 2 is a cross section taken along line A-A of FIG. 1.

Fig. 3 und 4 sind schematische Diagramme von Energierückgewinnungssystemen, die in Verbindung mit FermenFigures 3 and 4 are schematic diagrams of energy recovery systems; those in connection with fermen

tern verwendet werden.tern can be used.

Der in Fig. 1 und 2 gezeigte Fermenter hat eine äußere Hülle, die zwei zylindrische Abschnitte mit verschiedener Querschnittsfläche enthält, die durch eine Haube gekrönt sind, dabei hat der obere der beiden Abschnitte eine größere Querschnittsfläche als der untere. Der untere Abschnitt wird durch ein Paar von Zwischenwänden, die zu seiner Achse parallel sind, in ein Steigrohr 2 und ein Rücklaufrohr 1 aufgeteilt, wobei das Rücklaufrohr im Effekt in zwei Zonen aufgeteilt ist. Der obere Abschnitt und die Haube umschließen eine Zelle 3, in der ein Gasüberdruck von mindestens 2 bar aufrechterhalten wird. In den unteren Teil des Steigrohrs 2 wird durch eine Einblasvorrichtung 4 Luft eingeblasen, und aus der Flüssigkeit im Fermenter in den oberen Teilen des Steigrohrs 2 und des Rücklaufrohrs 1 wird Gas freigesetzt,The fermenter shown in Fig. 1 and 2 has an outer shell, the two cylindrical sections with different Contains cross-sectional area, which are crowned by a hood, while the upper of the two sections has a larger one Cross-sectional area than the lower. The lower section is supported by a pair of partitions that form its axis are parallel, divided into a riser pipe 2 and a return pipe 1, the return pipe is effectively divided into two zones. Enclose the top section and the hood a cell 3 in which a gas overpressure of at least 2 bar is maintained. In the lower part of the riser pipe 2 air is blown in through an injection device 4, and from the liquid in the fermenter in the upper parts of the Riser pipe 2 and the return pipe 1 gas is released,

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2B347012B34701

- 15 - B 9127- 15 - B 9127

das durch die Flüssigkeitsoberfläche B .... B in den gasgefüllten Teil der Zelle 3 gelangt, von wo es den Fermenter durch die Öffnung 5 verläßt. Der Strom des Gases, das den Fermenter verläßt, wird durch ein in der Zeichnung nicht gezeigtes Ventil so reguliert, daß der Gasdruck in der Zelle 3 auf einem benötigten Wert gehalten wird. Durch Rohre, die in der Zeichnung nicht gezeigt werden, werden Nährstoffe zu der Kultur in dem Fermenter hinzugegeben und wird Kultur aus dem Fermenter entnommen.that through the liquid surface B .... B into the gas-filled Part of the cell 3 arrives, from where it leaves the fermenter through the opening 5. The flow of gas that the Leaving fermenter is regulated by a valve not shown in the drawing so that the gas pressure in the cell 3 is kept at a required value. Through pipes, which are not shown in the drawing, nutrients are transferred is added to the culture in the fermenter and culture is taken out from the fermenter.

Der Effekt eines Gasüberdrucks von mindestens 2 bar auf den Betrieb des Fermenters wird durch das nachstehende Beispiel näher erläutert:The effect of a gas pressure of at least 2 bar the operation of the fermenter is explained in more detail by the following example:

Beispiel 1example 1

Es sei angenommen, daß 2 kg O2 benötigt werden, um 1 kg Mikroorganismen herzustellen.It is assumed that 2 kg of O 2 are required to produce 1 kg of microorganisms.

Die Auflösungsgeschwindigkeit des Sauerstoffs beträgt dann typischerweise, wenn die Kultur im oberen Teil des Fermenters unter einen Gasüberdruck von 0,5 bar gesetzt wird und der Fermenter eine effektive Höhe von 40 m hat, S kg O2/(h.m3). Es werden 4,0 kg Mikroorganismen/(h.m3) hergestellt, und zur Herstellung von 4000 kg/h wird ein Fermentervolumen von 1000 m3 benötigt.The rate of dissolution of the oxygen is typically when the culture in the upper part of the fermenter is placed under a gas overpressure of 0.5 bar and the fermenter has an effective height of 40 m, S kg O 2 / (hm 3 ). 4.0 kg of microorganisms / (hm 3 ) are produced, and a fermenter volume of 1000 m 3 is required to produce 4000 kg / h.

Jedoch kann die Auflösungsgeschwindigkeit in einem Fermenter mit der gleichen Höhe auf 16 kg O2/(h.m3) erhöht werden, wenn der überdruck auf 4 bar gesteigert wird. Dann werden 8 kg Mikroorganismen/(h.m3) hergestellt, und das zur Herstellung von 4000 kg/h benötigte Fermentervolumen beträgt 500 m3.However, the dissolution rate in a fermenter with the same height can be increased to 16 kg O 2 / (hm 3 ) if the overpressure is increased to 4 bar. Then 8 kg of microorganisms / (hm 3 ) are produced, and the fermenter volume required to produce 4000 kg / h is 500 m 3 .

in Fig. 3 wird die Alternative (1) des Energierückgewinnungssystems gezeigt, bei dem es sich um ein System mitin Fig. 3 is the alternative (1) of the energy recovery system shown, which is a system with

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- 16 - B 9127- 16 - B 9127

Selbstversorgung handelt. Abgas, das einen Fermenter 6 verläßt, strömt wie gezeigt über einen Separator 7 und einen Vorerhitzer 3 zu einer Entspannungsmaschine 9, aus der es durch die Leitung 11 abgelassen wird. Luft, die in den Fermenter 6 eintritt,strömt wie gezeigt durch die Leitung 12 und wird durch den Kompressor 10 komprimiert. Die ganze Energie für den Kompressor 10 wird durch die Entspannungsmaschine 9 zur Verfügung gestellt.Self-sufficiency acts. Exhaust gas exiting a fermenter 6 flows over a separator 7 and a separator as shown Preheater 3 to an expansion machine 9, from which it is drained through line 11. Air entering the fermenter 6, flows through line 12 as shown and is compressed by compressor 10. The whole Energy for the compressor 10 is made available by the expansion machine 9.

Fig. 4 kann zur Erläuterung der Alternativen (2) und (3) des Energierückgewinnungssystems herangezogen werden. Die grundlegenden Bestandteile sind die gleichen wie bei der Alternative (1), und die wesentlichen Unterschiede v/erden nachstehend dargelegt:4 can be used to explain alternatives (2) and (3) of the energy recovery system. the basic components are the same as in alternative (1), and the essential differences are grounded set out below:

Bei der Alternative (2) reicht die Energie, die durch die Entspannungsmaschine 9 zur Verfügung gestellt wird, nicht aus, um von sich aus den Kompressor 10 zu betreiben, und es wird eine Hilfsenergiequelle benötigt, die mit 13 bezeichnet wird.In the case of alternative (2), the energy that is made available by the expansion machine 9 is not sufficient in order to operate the compressor 10 by itself, and an auxiliary energy source, denoted by 13, is required will.

Bei der Alternative (3) übersteigt die Energie, die durch die Entspannungsmaschine 9 zur Verfügung gestellt wird, die durch den Kompressor 10 benötigte Energie. Es gibt einen "Export" von Energie, die einem Alternator zugeführt werden kann. Bei dieser Alternative ist daher 13 ein Alternator.In alternative (3) the energy that is made available by the expansion machine 9 exceeds the energy required by the compressor 10. There is an "export" of energy that is fed to an alternator can. In this alternative, 13 is therefore an alternator.

Eine nützliche Verbesserung wird in Fig. 4 durch gestrichelte Linien dargestellt. Bei dieser Verbesserung wird Luft von Punkt 15 des Kompressors 10, der, wie durch 16 gezeigt wird, vergrößert ist, über die Leitung 14 dem Vorerhitzer 8 zugeführt. Dem System wird dadurch aus den nachstehend angeführten Gründen ein bestimmter Grad der Flexibilität im Betrieb verliehen:A useful improvement is illustrated in FIG. 4 by dashed lines. When this improvement is made Air from point 15 of compressor 10, enlarged as shown by 16, via line 14 to the preheater 8 supplied. This gives the system a certain degree of flexibility for the reasons set out below awarded in the company:

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- 17 - B 9127- 17 - B 9127

(a) Es wird möglich, die Temperatur in der Entspannungsmaschine 9 einzustellen, indem man entweder direkt Luft kühlt, die den Vorerhitzer verläßt, oder indem man die Verbrennung von mehr Gas in dem Vorerhitzer ermöglicht und(a) It becomes possible to adjust the temperature in the expansion machine 9 either by directing air cools leaving the preheater or by allowing more gas to burn in the preheater and

■* auf diese Weise die Temperatur der Luft erhöht.■ * increases the temperature of the air in this way.

(b) In einer Situation, bei der der Sauerstoff in dem Gas, das den Fermenter verläßt, nicht ausreicht, wird es(b) In a situation where there is insufficient oxygen in the gas leaving the fermenter, it will

. möglich , unter Erzielung eines Temperaturanstiegs mehr *® Gas in dem Vorerhitzer zu verbrennen.. possible to burn more * ® gas in the preheater while increasing the temperature.

Wenn diese Verbesserung enthalten ist, ist ein größerer Kompressor notwendig. Die Leitung 14 entnimmt Gas aus einer Stelle 15,die in einem Teilabschnitt des Kompressors befindet, da der Gasdruck, der benötigt wird, eher der Druck des Fermenterabgases als der des Einlaßgases ist. Als Alternative zu einem vergrößerten Kompressor könnten zwei Kompressoren verwendet werden, wobei die Luftleitung 14 vom ersten dieser Kompressoren abgeht. Die Verbesserung könnte ebenso, wenn auch weniger vorteilhaft, bewirkt werden, indem man Gas nicht aus dem Kompressor 10 sondern aus einer anderen Quelle verwendet.If this improvement is included, a larger compressor is necessary. The line 14 takes gas from a Point 15, which is located in a section of the compressor, because the gas pressure that is required is more the pressure of the fermenter off-gas than that of the inlet gas. As an alternative to an enlarged compressor, two Compressors are used, the air line 14 going off from the first of these compressors. The improvement could also, albeit less advantageously, be effected by drawing gas not from the compressor 10 but from a other source used.

Der Betrieb der Alternativen (1) bis (3) wird in den nachstehenden Beispielen näher erläutert:The operation of alternatives (1) to (3) is in the the following examples are explained in more detail:

Beispiel 2Example 2

Man betrachte das Energierückgewinnungssystem, das in Fig. 3 gezeigt wird. Bei einem 60 m hohen Fermenter und einer auf 6600C begrenzten Entspannungsmaschine muß der Betrieb mit einem Überdruck von 5 bar im Fermenter durchgeführt werden, um Selbstversorgung zu erreichen. Bei größeren Überdrucken kann Selbstversorgung mit Eingangstemperatüren der Entspannungsmaschine, die unter 6600C liegen, er-Consider the energy recovery system shown in FIG. With a 60 m high fermenter and an expansion machine limited to 660 ° C., operation must be carried out with an overpressure of 5 bar in the fermenter in order to achieve self-sufficiency. For larger overprinting self-sufficiency can with entrance doors temperature of the expansion machine, which are below 660 0 C, ER

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zielt werden (siehe Fig. 5), es gibt jedoch eine Obergrenze für den Überdruck, die durch Berücksichtigung der Giftigkeit von CO2 für die Mikroorganismen festgelegt wird. Wenn der Fermenter 6 mit einem Überdruck von 5 bar betrieben wird und der Kompressor 10 90 kg/s Luft liefert,benötigt der Kompressor eine Leistung von annähernd 27 MW. Abgas verläßt den Fermenter mit einer Geschwindigkeit von 85 kg/s und einer Temperatur von 40°C. Erdgas wird in dem Vorerhitzer 8 mit einer Geschwindigkeit von 1,1 kg/s verbrannt, um die Temperatur des Abgases von 400C auf 6600C zu erhöhen. In der Entspannungsmaschine 9 wird eine Leistung von 27 MW zurückgewonnen, die gerade ausreicht, um den Kompressor zu betreiben. Das Abgas der Entspannungsmaschine, das eine Temperatur von 43O0C hat, wird durch die Leitung 11 zu einem anderen Heizsystem strömen gelassen und führt zu einer Energieersparnis, die 0,5 kg/s Erdgas oder der äquivalenten Menge eines anderen darin verwendeten Brennstoffs entspricht.(see Fig. 5), but there is an upper limit for the overpressure, which is determined by taking into account the toxicity of CO 2 for the microorganisms. If the fermenter 6 is operated with an overpressure of 5 bar and the compressor 10 delivers 90 kg / s of air, the compressor requires an output of approximately 27 MW. Exhaust gas leaves the fermenter at a rate of 85 kg / s and a temperature of 40 ° C. Kg natural gas is in the preheater 8 at a rate of 1.1 / s burned to increase the exhaust gas temperature of 40 0 C to 660 0 C. An output of 27 MW is recovered in the expansion machine 9, which is just sufficient to operate the compressor. The exhaust gas of the expansion machine, which has a temperature of 43o 0 C, to a different heating system is allowed to flow and through the conduit 11 leads to a saving of energy, the 0.5 kg / s of natural gas or the equivalent amount corresponds to a different fuel used therein.

Beispiel 3
20 Example 3
20th

Für das in Fig. 4 gezeigte Energierückgewinnungssystem der Alternative (2) betrachte man einen 60 m hohen Fermenter, der mit einem Überdruck von 6 bar betrieben wird. Wenn der Kompressor 90 kg/s Luft liefert, wird eine Leistung von 28 MW benötigt. Abgas verläßt den Fermenter mit einer Geschwindigkeit von 85 kg/s und einer Temperatur von 4 00C. Erdgas wird im Vorerhitzer 8 mit einer Geschwindigkeit von 0,4 kg/s verbrannt, um die Temperatur des Abgases von 400C auf 2600C zu erhöhen. In der Entspannungsinaschine 9 wird eine Leistung von 16 MW zurückgewonnen. Auf diese Weise werden durch ein äußerst effektives Verfahren 16 MW der benötigten Leistung erzeugt, während eine zusätzliche Energiequelle, die eine Leistung von 12MW zur Verfügung stellt, benötigt wird.For the energy recovery system of alternative (2) shown in FIG. 4, consider a 60 m high fermenter which is operated with an overpressure of 6 bar. If the compressor delivers 90 kg / s of air, an output of 28 MW is required. Exhaust gas exiting the fermenter at a rate of 85 kg / s and a temperature of 4 0 0 C. Natural gas is in the preheater 8 at a rate of 0.4 kg / s burned to raise the temperature of the exhaust gas of 40 0 C to 260 0 Increase C. In the expansion machine 9, an output of 16 MW is recovered. In this way, 16 MW of the required power are generated in an extremely effective process, while an additional energy source, which provides a power of 12MW, is required.

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28347ÜT28347ÜT

_ 19 - B 9127_ 19 - B 9127

Beispiel 4Example 4

Für das in Fig. 4 gezeigte Energierückgewinnungssystem der Alternative (3) betrachte man einen 60 m hohen Fermenter, der mit einem Überdruck von 5 bar betrieben wird. Wenn der Kompressor 90 kg/s Luft liefert, wird eine Leistung von 27 MW benötigt. Abgas verläßt den Fermenter mit einer Geschwindigkeit von 85 kg/s und einer Temperatur von 400C. Erdgas wird in dem Vorerhitzer 8 mit einer Geschwindigkeit von 1,2 kg/s verbrannt, um die Temperatur des Abgases auf 725°C zu erhöhen. Die in der Entspannungsmaschine 9 zurückgewonnene Leistung beträgt 27,8 MW. Auf diese Weise wird eine Leistung von 0,8 MW zu dem Alternator 13 "exportiert".For the energy recovery system of alternative (3) shown in FIG. 4, consider a 60 m high fermenter which is operated with an overpressure of 5 bar. If the compressor delivers 90 kg / s of air, an output of 27 MW is required. Exhaust gas exiting the fermenter at a rate of 85 kg / s and a temperature of 40 0 C. Natural gas is in the preheater 8 / s burned at a rate of 1.2 kg to the exhaust gas temperature to increase to 725 ° C. The power recovered in the expansion machine 9 is 27.8 MW. In this way, a power of 0.8 MW is "exported" to the alternator 13.

Um die Wirksamkeit der Erfindung klar zu erläutern, wurden in den vorstehenden Beispielen 2 bis 4 vereinfachte Systeme betrachtet. Der Effekt, der durch die Einführung der in Fig. 4 durch gestrichelte Linien dargestellten Verbesserung erzielt wird, wurde vernachlässigt.In order to clearly illustrate the effectiveness of the invention, Examples 2 to 4 above have been simplified Systems considered. The effect of the introduction of the improvement shown in FIG. 4 by dashed lines achieved has been neglected.

909810/0696909810/0696

Claims (11)

PatentansprücheClaims (j/ Verfahren zum Inberührungbringen einer Flüssigkeit und eines Gases in einem geschlossenen System, das ein Steig rohr und ein Rücklaufrohr enthält,die miteinander und mit einer Kammer, die sich oberhalb von ihren oberen Enden befindet, in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit kontinuierlich in dem System herum umgewälzt wird, daß ein Gas kontinuierlich in die Flüssigkeit eingeblasen und ein Gas kontinuierlich aus der Flüssigkeit freigesetzt und, nachdem es durch die Kammer hindurchgegangen ist, aus dem System entfernt wird, wobei der ilanometerdruck des Gases in der Kammer über der Flüssigkeit mindestens 2 bar beträgt.(j / method of bringing a liquid into contact and a gas in a closed system that includes a riser pipe and a return pipe that are with and with each other a chamber located above their upper ends, characterized in that the liquid is continuously circulated in the system so that a gas is continuously blown into the liquid and a gas is continuously released from the liquid and after it has passed through the chamber is removed from the system, taking the ilanometric pressure of the gas in the chamber above the liquid at least 2 bar. 2. Vorrichtung zum kontinuierlichen Inberührungbringen und umwälzen von Gas und Flüssigkeit nach Anspruch 1, die ein geschlossenes System, das durch ein Steigrohr (2) und ein Rücklaufrohr (1) gebildet wird, die miteinander und mit einer Kammer (3), die sich oberhalb von ihren oberen Enden befindet, in Verbindung stehen, Mittel zur Einführung einer Flüssigkeit in das System, Mittel zur Entfernung einer Flüssigkeit aus dem System, Mittel (4) zum Einblasen eines Gases in das System und Mittel (5) zur Entfernung eines Gases aus der Kammer enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das System konstruiert ist oder Mittel aufweist, um in der Kammer einen Gasüberdruck von mindestens2. Device for the continuous contact and circulation of gas and liquid according to claim 1, which is a closed system which is formed by a riser pipe (2) and a return pipe (1) communicating with each other and with a chamber (3) located above their upper ends, means for introducing a liquid into the system, means for removing a liquid from the system, means (4) for Injecting a gas into the system and means (5) for removing a gas from the chamber, characterized in that that the system is constructed or has means to maintain a gas overpressure in the chamber of at least 35 2 bar aufrechtzuerhalten. XI/1 735 to maintain 2 bar. XI / 1 7th 909810/0696909810/0696 28347Ü128347Ü1 - 2 - B 9127- 2 - B 9127 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (4) zum Einblasen von Gas so angeordnet ist, daß Gas in das untere Ende des Steigrohrs (2) oder in der Nähe davon eingeblasen wird.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the means (4) for injecting gas is arranged so that gas is blown into the lower end of the riser pipe (2) or in the vicinity thereof. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das System konstruiert ist oder Mittel aufweist, um in der Kammer (3) einen Gasüberdruck zwischen4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that that the system is constructed or has means to in the chamber (3) a gas overpressure between 3 bar und 10 bar aufrechtzuerhalten. 10Maintain 3 bar and 10 bar. 10 5. Fermentierungsverfahren, bei dem ein Beschickungsgas, das durch einen Kompressor hindurchgegangen ist, dem Verfahren unter Druck zugeführt und ein unter Druck stehendes Abgas aus dem Verfahren freigesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas über Atmosphärendruck einem Energierückgewinnungssystem zugeleitet wird, worin es erhitzt und danach in einer Gasentspannungsmaschine entspannt wird, wobei die durch die Gasentspannungsmaschine erzeugte Energie auf den Kompressor übertragen wird und die ganze oder einen Teil der Energie zur Verfügung stellt, die der Kompressor benötigt, um das Beschickungsgas zu komprimieren.5. Fermentation process in which a feed gas that has passed through a compressor is called the The process is supplied under pressure and a pressurized exhaust gas is released from the process, characterized in that that the exhaust gas is fed to an energy recovery system above atmospheric pressure, in which it is heated and is then expanded in a gas expansion machine, the energy generated by the gas expansion machine is transmitted to the compressor and provides all or part of the energy that the compressor needs, to compress the feed gas. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie, die durch die Gasentspannungsmaschine erzeugt wird, über die Energie hinausgeht, die durch den Kompressor benötigt wird, wobei der Überschuß für andere Zwecke verwendet wird.6. The method according to claim 5, characterized in that the energy generated by the gas expansion machine in excess of the energy required by the compressor, with the excess being used for other purposes is used. 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,7. The method according to claim 5, characterized in that daß das Abgas auf eine Temperatur zwischen 4000C und 12000C erhitzt wird, bevor es in die Entspannungsmaschine eintritt.that the exhaust gas is heated to a temperature between 400 0 C and 1200 0 C before it enters the expansion machine. 8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas auf eine Temperatur zwischen 1000C und 4000C erhitzt wird, bevor es in die Entspannungsmaschine eintritt.8. The method according to claim 5, characterized in that the exhaust gas is heated to a temperature between 100 0 C and 400 0 C before it enters the expansion machine. 90981 0/069690981 0/0696 28347Ü:28347Ü: - 3 - B 9127- 3 - B 9127 9. Vorrichtung,, die einen Fermenter (6) zum Betrieb eines FermentierungsVerfahrens nach einem der Ansprüche 5 bis 8 zusammen mit einem Energierückgewinnungssystem enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Energierückgewinnungssystem aus einer Gasentspannungsmaschine (9), die die ganze oder einen Teil der Energie zur Verfügung stellt, die der Kompressor oder die Kompressoren (10) benötigen, um das Beschickungsgas zu komprimieren, aus Mitteln für die Gasleitung, durch die das Abgas der Entspannungsmaschine zuqeführt wird, aus Heizmitteln (8), durch die das Abgas erhitzt wird, bevor es in die Entspannungsmaschine eintritt, und aus Mitteln für die Energieübertragung, durch die die Energie aus der Entspannungsrnaschine auf den Kompressor übertragen wird, besteht.9. Device ,, which has a fermenter (6) for operation a fermentation process according to any one of claims 5 to 8 together with an energy recovery system, characterized in that the energy recovery system from a gas expansion machine (9), which provides all or part of the energy that the Compressor or compressors (10) need to compress the feed gas, from means for the gas line, through which the exhaust gas is fed to the expansion machine, from heating means (8) through which the exhaust gas is heated is before it enters the expansion machine, and from means for energy transfer through which the energy transferred from the expansion machine to the compressor will exist. 10, Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich zu den Mitteln für die Energieübertragung, durch die die Energie aus der Entspannungsmaschine (9) auf den Kompressor (10) übertragen wird, ein weiteres Mittel für die Energieübertragung enthält, durch das Energie aus der oder auf die Entspannungsmaschine übertragen wird.10, device according to claim 9, characterized in that that they, in addition to the means for energy transmission, through which the energy from the expansion machine (9) to the Compressor (10) is transmitted, contains a further means for the transmission of energy, through the energy from the or is transferred to the relaxation machine. 11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittel (14) vorgesehen ist ,um den Heizmitteln11. The device according to claim 9 or 10, characterized in that that a means (14) is provided to the heating means (8) Gas aus dem Kompressor (10) zuzuführen.(8) To supply gas from the compressor (10). 909810/0696909810/0696
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