Technika fermentorów i reaktorów
Cztery koncepcje usprawniają przepływ materiału, minimalny czas obróbki, zachowanie wyspecjalizowanych kultur mikroorganizmów, hydrolizę i wykorzystanie istniejących fermentorów mieszanych.
4 innowacjePortfolio technologii
Innowacje technologiczne dla biogazowni, biometanowni i instalacji procesowych
Sześć koncepcji technicznych łączy inżynierię fermentorów i reaktorów, zdecentralizowane moduły instalacji oraz przemysłową automatykę procesową. Rozwiązania odpowiadają na problemy wysokiego zużycia energii własnej, braku minimalnego czasu obróbki, trudnych pozostałości i zmiennej jakości produktu.
Przegląd porządkuje każdą innowację według problemu wyjściowego, zasady działania, zastosowania i korzyści technicznych. Odnośniki prowadzą do szczegółowych opisów procesu, konstrukcji i opublikowanej podstawy technicznej.
6innowacji technicznych3obszary technologiiDE · EN · PLjęzyki informacji
Obszary technologii
Od techniki fermentorów do przemysłowej regulacji procesu
Sześć rozwiązań podzielono na trzy obszary zastosowania, aby operatorzy, inwestorzy i projektanci mogli szybciej ocenić, który kierunek techniczny odpowiada ich zadaniu.
Zdecentralizowane koncepcje instalacji
Mobilna modułowa biogazownia umożliwia przetwarzanie pozostałości biogenicznych również w lokalizacjach z ograniczoną infrastrukturą.
1 innowacjaPrzemysłowa technika procesowa i regulacyjna
Niezależna regulacja temperatury i ciśnienia stabilizuje głowicę próżniowych kolumn destylacyjnych, szczególnie w produkcji bioetanolu.
1 innowacjaRozwiązania techniczne
Sześć innowacji w skrócie
Każda karta przedstawia problem techniczny, zasadę działania, typowe zastosowania i najważniejsze korzyści. Strona szczegółowa zawiera dalsze informacje procesowe i konstrukcyjne.
01
Zdecentralizowane koncepcje instalacji
Mobilna biogazownia dla lokalizacji zdecentralizowanych
Transportowalne moduły procesowe przetwarzają osady fekalne, odpady kuchenne i spożywcze oraz podobne pozostałości biogeniczne przy ograniczonej infrastrukturze.
Podstawa techniczna: WO 2022/096048 A1- Problem wyjściowy
- Brak kanalizacji, niepewne zasilanie, wysokie zużycie energii przez urządzenia mechaniczne i zmienne ilości odpadów utrudniają eksploatację małych instalacji.
- Zasada działania
- Wielostopniowa fermentacja mokra w modułach kontenerowych; grawitacja, ciśnienie hydrostatyczne i ciśnienie biogazu wspomagają transport i cyrkulację medium.
- Typowe zastosowania
- Zdecentralizowane zagospodarowanie odpadów, pozostałości komunalne, osady fekalne, odpady kuchenne i spożywcze oraz instalacje tymczasowe lub modułowo rozbudowywane.
- Korzyści techniczne
- Możliwość transportu, mniejsze zapotrzebowanie na pompy, mieszadła i sprężarki, zamknięta obróbka higienizująca oraz potencjał pracy w dużym stopniu autonomicznej energetycznie.
02
Technika fermentorów i reaktorów
Fermentor metanowy zachowujący kultury i mieszany hydraulicznie
Koncentryczny fermentor wewnętrzny i zewnętrzny łączy cyrkulację hydrauliczną z przestrzennie oddzielonymi środowiskami mikrobiologicznymi.
Podstawa techniczna: DE 10 2020 004 136 A1- Problem wyjściowy
- Mieszadła mechaniczne zużywają energię i wymagają konserwacji; pełne wymieszanie może wypierać wyspecjalizowane kultury oraz sprzyjać kożuchom i osadom.
- Zasada działania
- Wypór gazowy i sterowane prowadzenie gazu tworzą naturalną cyrkulację hydrauliczną między fermentorem zewnętrznym i wewnętrznym, zachowując różne kultury w oddzielnych strefach.
- Typowe zastosowania
- Fermentacja mokra lepkich, włóknistych lub bogatych w azot pozostałości oraz duże objętości fermentorów o wysokich wymaganiach niezawodności.
- Korzyści techniczne
- Mniejsze zużycie energii i zużycie mechaniczne, zachowanie dostosowanych kultur, obróbka przy wyższej suchej masie i bardziej równomierny strumień biogazu surowego.
03
Technika fermentorów i reaktorów
Fermentacja metanowa w przepływie tłokowym
Określone prowadzenie hydrauliczne przez połączone strefy fermentora ogranicza przepływy skrótowe i zapewnia kontrolowaną drogę obróbki.
Podstawa techniczna: DE 10 2016 009 223 A1- Problem wyjściowy
- W całkowicie mieszanych fermentorach przepływowych część substratu może opuścić reaktor znacznie wcześniej, niż wskazuje obliczony średni czas retencji.
- Zasada działania
- Biosuspensja przepływa przez zewnętrzne i wewnętrzne strefy fermentora w określonej kolejności; różnice ciśnienia gazu i prowadzenie hydrauliczne wspierają przepływ tłokowy bez stałego pełnego mieszania.
- Typowe zastosowania
- Biomasa włóknista i niejednorodna, procesy wymagające określonego minimalnego czasu obróbki, higienizacji i wysokiego wykorzystania substratu.
- Korzyści techniczne
- Zapewniony minimalny czas obróbki, lepszy rozkład trudno biodegradowalnych składników, zachowanie dostosowanych kultur oraz mniejsze zużycie energii na mieszanie i mniejsze zużycie urządzeń.
04
Technika fermentorów i reaktorów
Zintegrowany aparat hydrolizy i fermentacji
Centralny zbiornik hydrolizy i otaczająca go strefa fermentacji integrują dwa etapy biologiczne we wspólnej geometrii zbiornika.
Podstawa techniczna: EP 2 982 739 A1- Problem wyjściowy
- Oddzielne zbiorniki hydrolizy i fermentacji wymagają dodatkowej powierzchni, rurociągów, wymiany ciepła i interfejsów konstrukcyjnych.
- Zasada działania
- Ogrzewana ściana centralnej strefy hydrolizy jednocześnie temperuje otaczający fermentor, a gazy z hydrolizy są kontrolowanie kierowane do etapu beztlenowego.
- Typowe zastosowania
- Nowe wielostopniowe biogazownie, modernizacja istniejących fermentorów lub magazynów pofermentu oraz instalacje z naprzemienną hydrolizą i fermentacją wsadową.
- Korzyści techniczne
- Kompaktowa konstrukcja, bezpośrednia integracja cieplna, oddzielne środowiska biologiczne, mniejsze zapotrzebowanie na dodatkowe zbiorniki i powierzchnie grzewcze oraz elastyczne wykorzystanie istniejących obiektów.
05
Technika fermentorów i reaktorów
Okresowa praca w pełni mieszanych fermentorów
Istniejące lub nowe fermentory mieszane pracują naprzemiennie jako czasowo zamknięte reaktory wsadowe z częściowym opróżnianiem.
Podstawa techniczna: DE 10 2018 002 883 A1- Problem wyjściowy
- Przepływ ciągły może wypłukiwać wolno rosnące kultury, powodować przepływy skrótowe i utrudniać wykazanie minimalnego czasu obróbki lub higienizacji.
- Zasada działania
- Co najmniej dwa zbiorniki na etap procesu pracują naprzemiennie; po obróbce część substratu pozostaje jako dostosowane inokulum dla kolejnej partii.
- Typowe zastosowania
- Modernizacja istniejących instalacji CSTR, wielostopniowa fermentacja mezofilowa i termofilowa, substraty włókniste lub zmienne oraz procesy wymagające higienizacji.
- Korzyści techniczne
- Wykorzystanie sprawdzonych zbiorników, określone minimalne czasy, zachowanie dostosowanych kultur, lepsze wykorzystanie substratu i mieszanie zgodne z rzeczywistym zapotrzebowaniem.
06
Przemysłowa technika procesowa i regulacyjna
Regulacja temperatury i ciśnienia w destylacji próżniowej
Niezależne obwody regulacji stabilizują próżnię, temperaturę głowicy i ciśnienie w głowicy kolumny destylacyjnej.
Podstawa techniczna: DE 10 2017 010 783 A1- Problem wyjściowy
- Zmienne straty ciśnienia w kolumnie i wymiennikach mogą zmieniać rzeczywiste ciśnienie głowicy i skład destylatu mimo pozornie stabilnej temperatury.
- Zasada działania
- Stacja próżniowa utrzymuje próżnię bazową; zawracany kondensat reguluje temperaturę głowicy, a dozowany CO₂ lub azot stabilizuje ciśnienie absolutne.
- Typowe zastosowania
- Próżniowe kolumny destylacyjne, szczególnie produkcja bioetanolu, procesy o zmiennym obciążeniu oraz instalacje z dostępnym źródłem CO₂ i potencjałem integracji cieplnej.
- Korzyści techniczne
- Bardziej stała jakość produktu, niższe temperatury procesu, przejrzyste obwody automatyki, wykorzystanie istniejących strumieni kondensatu i CO₂ oraz lepsza integracja cieplna.
Projektowanie dla konkretnej inwestycji
Od koncepcji technicznej do niezawodnego rozwiązania instalacji
Opublikowane rozwiązanie techniczne należy zawsze dostosować do substratów, przepustowości, sposobu eksploatacji, wymagań bezpieczeństwa i istniejącej konfiguracji instalacji.
Sprawdzenie przydatności technicznej
Analizy substratów, sucha masa, lepkość, biodegradowalność, temperatura procesu i wymagane czasy retencji decydują o przydatności koncepcji.
Projekt integracji i bezpieczeństwa
Zbiorniki, poziomy ciśnienia, materiały, prowadzenie gazu, integracja cieplna, aparatura kontrolno-pomiarowa, automatyka i wymagania pozwoleniowe są definiowane dla projektu.
Ocena ekonomiki i praw
Nakłady inwestycyjne, koszty eksploatacji, potencjalne oszczędności oraz możliwe prawa ochronne i prawa do korzystania są sprawdzane przed realizacją.
Informacja o patentach i prawach ochronnych
Niektóre przedstawione rozwiązania techniczne opierają się na opublikowanych zgłoszeniach patentowych lub publikacjach patentowych. Publikacja nie oznacza automatycznie udzielenia patentu ani dalszego obowiązywania prawa ochronnego. Projekt techniczny oraz prawa ochronne i prawa do korzystania należy sprawdzić dla konkretnej inwestycji przed wdrożeniem.
Państwa projekt innowacyjny
Czy chcą Państwo zastosować innowację techniczną w nowej lub istniejącej instalacji?
Prosimy opisać substraty, konfigurację instalacji, problemy eksploatacyjne i cele. Na tej podstawie można ocenić przydatność techniczną i określić wymagany zakres prac inżynierskich.