Способ получения биомассы и депарафинированного компонента моторного топлива

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОМАССЫ И ЛЕПАРАФИНИЗИРОВАННОГО КОМПОНЕНТА МОТОРНОГО ТОПЛИВА,- предусматривающий аэробное культивирование микроорганизмов на питательной среде, содержащей источники азота, фосфора, минеральные соли и нефтяные дистилляты в качестве источника углерода, с последующим разделением целевых продуктов , отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода биомассы и повышения качества моторного топлива, используют нефтяные дистилляты, содержащие н-алканы Cj-Cj2 и ароматические углеводороды в соотношении 1:0,3-3,5, при этом (Л культивирование ведут в проточных условиях со скоростью протока 0,150 ,5 чдо достижения остаточной концентрации н-алканов в депарафинизированном дистилляте 25-50% от исходсо со ной. 00 Од 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„993631

4(51) С 12 М 1/26; С 10. С 32/00

ГОсудАРстВенный номитет сссР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

«/

/ Щ::.. с

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

i (21) 2892264/28 — 13 (22) 11.03.80 (46) 15.02.85. Бюл. Ф б (72) Л.И.Козлова, Е.С. Алентьева, О.И. Великославинская, М.И. Рожкова, P.Â. Катруш, И.А. Михайлов, И.И.Бахметьева,(СССР), иностранцы:Хике

Вольфганг, Коккерт Маркус, Хильдебрандт Вальтер, Баух Иоахим, Генч

Герберт (ГДР) и Ф.В. Туровский (CCCP} (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт биосинтеза белковых веществ (СССР) и ФЕБ Петрольхемишес Комбинат Шведт (ГДР) (53) 663.18(088.8} (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 306734, кл. С 10 G 31/12, 1968.

2. Патент США Ф 3560341 кл. 195 вЂ, опублик, 1976. (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОМАССЫ

И ДЕПАРАФИНИЗИРОВАННОГО КОМПОНЕНТА

МОТОРНОГО ТОПЛИВА,.предусматривающий аэробное культивирование микроорганизмов на питательной среде, содержащей источники азота, фоСфора, минеральные соли и нефтяные дистилляты в качестве источника углерода, с последующим разделением целевых продуктов, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода биомассы и повь1шения качества моторного топлива, используют нефтяные дистилляты, содержащие н-алканы

С -С и ароматические углеводороды в соотношении 1:0,3-3,5, при этом культивирование ведут в проточных условиях со скоростью протока 0,150,5 ч " до достижения остаточной концентрации н-алканов в депарафинизи.рованном дистилляте 25-507. от исходной.

993631

Изобретение относится к микробиологической промьппленности, а именно, к способу получения биомассы и депарафинизированного компонента моторного топлива. 5

Известен способ получения биомассы дрожжей и депарафинизированного дизельного топлива, предусматривающий двухстадийное аэробное культивирование дрожжей Р13. На первой ста- 10 дии получают биомассу с высоким выходом, на второй — достигают необходимой глубины депарафинизации.

Известен также способ получения биомассы и депарафинизированного 15 компонента моторного топлива, предусматривающий аэробное культивирование микроорганизмов ня питательной среде, содержашей источники азота, фосфора, минеральные соли и ыеф- 26 тяные дистилляты в качестве источника углерода L2j, Недостатками известного способа являются невысокий выход биомассы, а также плохое качество полученного калия, магния и другие необходимые минеральные компоненть .

В качестве источника углерода используют искусственную или природную смес1: углеводородов, в частности нефтяные дистилляты, выкипающие н пределах 180-400 С, содержащие н-паряфиноные и ароматические углеводороды, при соотношении между ними 1:0,3-3,5. Концентрацию источника угл родя н питательной среде поддерживают в пределах 3-35Ж, Процесс ведут при рН среды 3-9, температуре 28-43 С, скорости разбавления среды д,15-0„5 ч интенсинности аэрации Воздухом в поеделях 50300 л/кг ч, до достижения остаточной к энде нтон ции н-я 1кянОВ 2э-507с От исх эдной,ПОЛУЧЕННУЮ СУСПЕНЗИю МИКРООР"Bн=:Bìî 1 разде.:яют, например. сепарацией в прису1стни ГЛАВ, ня три фрякц .111; деева ряфич из ировяннь!е угл ОВОдО

poäII, водную фззу H биомасс,,11апярясринизиронанные v-.IIÿaoäo Оды топлива.

Цель изобретения — увеличение выхода биомассы и повьппение качест=

I ва моторного топлива.

Указанная цель достигается тем, ЗО что в способе получения биомассы и депарафинизированного компонента моторного топлива, предусматривающем яэробное культивирование микроорганизмов на питательной среде, ñîäåðжащей источники азота, фосфора, минеральные соли и нефтяные дистилляты в качестве источника углерода с последующим разделением целевых продуктов, предложено использовать нефтя- щ ные дистилляты, содержащие н-алканы С -С и ароматические углеводов 32 роды в соотношении 1:0,3-3,5, при этом культивирование ведут в проточных условиях со скоростью протока

О, 15-0,5 ч ",цо достижения остаточНоН концентрации н-алканов в депарафинированном,цистилляте 25-50Х от исходной.

Способ осуществляют следующим образом.

Дрожжи родов Candida, 7horu)орзis, Rhodotorula или бактерии родов Вяcilus, Micrococcus, Mycobacterium, Pseudomonas, выращивают непрерывным способом в условиях аэрации на водно-минеральной питательной среде, содержащей источники азота, фосфора, с ЗстОЯ из смеси У1глеводоро;1ОВ из котОрОй частично далеHbi H Bлкяны и содержат в расTHopcH«oi ; состоянии вещества жирового характера, содержание которых составляет 0,.1-2„0!..

Депяряфинизят используют для состяВления топлинных композиции

Г1 р и м е р 1. Дрг:жжи 0BIldldB

gu1 l I 1еrIDOпd1 1 Hblpящ11 ; B!1I 1-;eпрерыв ным способом в условиях я рации н

\ ферментере объемом 200 л ня нефтяном дистилляте с пределами выкипания 220-380 С. содержащем 10,5% н-алканов С. -С ь Зс 7 ароматических у:."леводсфодов — соотношеHH(-:.I — BIIKBны".ароматические углеводoрoдь1 1:35

Концентрация н-":пкзнон В - -:TBTeI-ьной среде была 3,2;.:

Водно-минеральная ср - дя быпя .следующегo; ocòaâà, г/л:

17,1

Гидраокись аммония (22 )

Фосфорная кисГ!Отя (!4/=!

Хлори)1 калия

0 ут1ьф-т мя ни.

Сульфат железа

Сульфат цинка

Сульфат мар1 янця

Сульфат меди

0,37

0,018

0,037

0,029

0,008

993631

Ф

Частота вращения вала, об/мин теля

1500

1800

1 200

135

160

= дизтопливо Л"

142

153

1г5 е депарафинизат

32

= дизтопливо "Л

39

475 478

= депарафинизат

490

= дизтопливо "Л"

505

536

Таким образом, при использовании депарафинизата дымность снижается на

10-177, температура отработанных га- S> зов — на 10-30 С во всем диапазоне

Процесс нели при скорости разбавления среды 0,2 ч, интенсивности аэрации 100 л/кг ч, температуре 3234 С и рН среды 4-4,5.

Дрожжевую суспензию, выходившую из ферментера сгущали сначала декантацией, затем сепарацией с ПЛВ выделяли биомассу и депарафинизат. Выход биомассы 20 г/л, в пересчете на исходный нефтяный дистиллят 6,257.

В депарафинизате определяли содержание н-алканон и жироподобных веществ.

Содержание н — алканов С, -С в депарафинизате было 4,87., т.е. степень дегарафинизации исходного дистиллята составила 54%. Содержание жироподобных вещесfB было 4100 мг/л.

Выделенный депарафинизат подвергали амиачпо-водной . ромынке для удаления кислых продуктов метаболизма и

Показатели работы двига1 . Уд. индикаторный расход топлива, г/и л. с.. ч

= депарафинизат

2. Дымность отработавших г газов, един. Хартриджа

3. Температура отработанных газов, C частоты вращения вала, по сравнению с товарным топливом марки "Л". гидроочистке для удаления сернистых соединений нефти. Моторные испытания гидроочищенного депарафинизата проводили в сопоставлении с товарным гидроочищенным дизельньгм топливом марки "Л" по ГОСТ 305-73 с близкими характеристиками по температуре застывания, содержанию серы и цетановому числу. К депарафинизату для выравнивания фракционного состава добавляли i07. головной фракции 180240 0

Испытания проводили на тракторном двигателе Д-20 по 60-часовой ужесточенной методике на режимах внешней характеристики при форсировании до мощности на 20% от 1600 до

i800 об/мин, при часовом расходе плина 4+0,5 кг/ч.

При этом получены следующие данhb c

Пример 2. Дрожжи Саг.3ida

Ры1.1liermondii выращивали в ферментере емкостью 250 м и выделяли депарафинизат как в примере 1, но депарафинизации подвергали нефтяной дистиллят, выкипавший в пределах 230993631 углеводородов — соотношение н-алканы: ароматическое углеводороцы 1:0,3.

Концентрация н-алканов в питательной среде 57..

S Водно-минеральная среда была следующего состава, г/л

Гидроокись аммония (227) 36,75

Фосфорная кислота (747)

Хлорид калия

Сульфат магния

Сульфат железа

Сульфат цинка

Сульфат марганца

7,38

3,9

1,62

0,075

0,075

0,075

КорректорJ1. Пилипенко

Заказ 322/2 Тираж 525

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ЛПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 о

365 С, содержавший 197 н-алканов

Сщ„-С и 25,57 ароматических углеводородов, соотношение н-алканы: ароматические углеводороды 1:1,3. Концентрация н-алканов в питательной среде была 2,8Х, скорость разбавления среды О, 15 ч ".

После выделения депарафинизата содержание н-алканов С„ -С в нем было 57, т.е. степень депарафиниза- 10 ции дистиллята составила 747. Содер/ жание жироподобных веществ 9160 мг/л.

Обработанный как в примере 1 де1 парафинизат перегоняли и подвергали каталитической гидроочистке. К гидро- 15 очищенному депарафинизату — компоненту моторного топлива добавляли 10Х прямогонной фракции 170-235 С. Полученное на основе компонента топливо испытывали на полноразмерном дизель- 20 ном двигателе Д-20 в сопоставлении с товарным гидроочищенным топливом марки "Л" по ГОСТ 305-73 того же фракционного состава, что и полученное опытное топливо и с аналогичными характеристиками по содержанию серы (0,17) и цетановому числу (49-51 ед).

По данным 60-часовых моторных испытаний экономичность работы двигателя на опытном топливе была выше на 6Х. З1)

Температура отработанных газов ниже на 30 С. Количество отложений в ка4 мере сгорания и на днище поршня в

1,75-1,9 раз меньше, чем на топливе марки "Л".

Выход биомассы 21 г/л, т. е. 147 в пересчете на исходный нефтяной дистиллят.

Пример 3. Бактерии Bacillus

megaterium выращивали непрерывным способом в ферментере объемом 30 л при аэрировании среды воздухом на нефтяном дистилляте с пределами выкипания 190-360 С, содержанием 407. н-алканов С -С2, и 127 ароматически; г

Редактор 1-,Герасимова Техред M.Hàäü

Сульфат меди 0,009

Процесс вели при скорости разбавления среды 0,5 ч ", интенсивности аэрации 250 л/кг.ч.

Выделение депарафинизата осуществляли как в примере 1, Содержание н-алканов С -С в де 3 26 парафинизате 207, т.е. степень депарафинизации дцстиллята составила 507.

Содержание жироподобных веществ

2050 мг/л.

Депарафинизат обрабатывали как в примере 2 и сравнивали с прямогон— ным дизельным топливом марки ДС из высокопарафинистых нефтей с близкими показателями по температуре застывания и содержанию серы, Экономичность двигателя была выше на 37, износы колец поршня при краткосрочных испытаниях на двигателе СМЛ- 14 были ниже на 5-87.

Выход биомассы 23 г/л, т.е„

18,4Х в пересчете на исходный нефтяной дистиллят.

Таким образом описанный способ позволяет улучшить качество моторно;о топлива и получить биомассу микроорганизмов с высоким выходом.