-The exact knowledge of Drop Size Distributions (DSD) plays a major role in various fields of applications to control and optimise processes as well as reduce waste. In the microbial production of advanced biofuels, oil droplets are produced under turbulent conditions in an aqueous medium containing many surface active components, which might hinder the recovery of the product. Knowledge of DSD is thus essential for process optimisation. This study demonstrates the capability of a photo-optical measurement method for DSD measurement in fermentation broth and in plate separators aimed at cost reduction in the microbial production of advanced biofuels. Measurements were made with model mixtures in a bioreactor, and at the inlet and outlet of a plate separator. In the bioreactor, the method was effective in detecting a broad range of droplet sizes and in differentiating other disperse components (e.g. microbial cells and gas bubbles). In the plate separator, the method was effective in determining the influence of the varied parameters on the separation efficiency.Résumé -Mesure photo-optique in-situ de la distribution des taille des gouttes : applications dans la recherche et l'industrie -La connaissance approfondie de la distribution du diamètre des gouttelettes joue un rôle important dans des diverses applications des contrôles et d'optimisations des processus, de plus elle permet de réduire le gaspillage. Pendant la production microbienne de biocarburants avancés, des gouttelettes d'huiles sont produites sous les effets des turbulences du milieu aqueux contenant beaucoup de substances tensio-actives, ce qui pourrait entraver la récupération du produit. La connaissance de la distribution du diamètre des gouttelettes est donc essentielle pour l'optimisation des processus. Cette étude montre les possibilités offertes par une méthode de mesure photo-optique pour les mesures de la taille des gouttelettes dans des bouillons de fermentations et dans des séparateurs à plaques, ceci vise à réduire les coûts dans la production microbienne de biocarburants avancés. Les mesures ont été effectuées avec des mélanges modèles dans un bioréacteur ainsi qu'à l'entrée et à la sortie d'une plaque de séparation. Dans le bioréacteur, le procédé est efficace dans la détection d'une large gamme de tailles de gouttelettes et dans la différenciation des autres composants dispersés (par exemple des cellules microbiennes et des bulles de gaz). Dans le séparateur à plaque, le procédé est efficace, car il détermine l'influence de différents paramètres sur l'efficacité de la séparation.Oil & Gas Science and Technology -Rev. IFP Energies nouvelles (2017) 72, 14 Ó R.P. Panckow et al., published by IFP Energies nouvelles, 2017 DOI: 10.2516 This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
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This contribution presents a standardized experimental setup for the development of gravity separators. Two different optical measurement techniques for the characterization of the inlet and outlet dispersion with a droplet spectrum of 20‐2000 μm are used. The settling behaviour in a standardized batch settling test (ERICAA cell) serves as a basis for predicting the drop diameter resolved separation efficiency of a horizontal continuous separator. The latter (DN150, length 0.65 m) was operated and monitored with a phase fraction of up to 15% and a load of up to 17.0 m3 m−2 h−1. A paraffin oil with a viscosity of 10 mPa s was the dispersed and water the continuous phase. Sauter mean diameters of dispersions measured inline show a good agreement with those calculated from batch settling tests. Additionally, the modelled separation efficiencies are compared to the experimental results produced with the continuous separator.
Computational-Fluid-Dynamics (CFD)-Simulationen in Kombination mit Tropfenpopulationsbilanzen führen zu einem praxisgerechten Standard, um auf Basis verfügbarer Prozessdaten den Strömungsverlauf -und damit die Verweilzeitverteilung -in liegenden Abscheidern beliebiger Größe zu berechnen. Durch Implementierung des Tropfenverhaltens wird auch die Berechnung eines tropfenspezifischen Abscheider-Wirkungsgrades ermöglicht. Die Methodenentwicklung erfolgte mit baugleichen Anlagen an drei verschiedenen Standorten. Die darauf beruhenden CFD-Simulationen wurden erfolgreich mit experimentellen Daten der beteiligten Industriepartner validiert.
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