[發明專利]具有防堵塞布氣能力的環流反應器

有效

• 申請號: 200680051245.0
• 申請日: 2006-11-30
• 公開（公告）號: CN101360551A
• 公開（公告）日: 2009-02-04
• 發明（設計）人: T·邁耶;G·蘭漢斯
• 申請（專利權）人: 林德－KCA－德累斯頓有限公司
• 主分類號: B01J4/00
• 分類號: B01J4/00;B01J19/24;B01F3/04
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司
• 代理人: 胡強;郭廣迅

技術領域

本發明涉及環流反應器，它具有設置在環流反應器內腔中且用于循環反應物的導流裝置，導流裝置具有至少一個中心供氣機構，在中心供氣機構上裝設有多個布氣機構，用于使氣體進入導流裝置。

背景技術

環流反應器常被用于過程工程。此時，流體或可流動物質在反應器中在反應物循環流動的情況下被處理。反應物在反應器內腔中通過中心導流裝置如豎立的導管例如從下往上被引導并且在導管外向下繼續流動。為了在導管中引入上升流，氣體在導管的下部區域被輸入。反應物因而能以環流形式在反應器中被循環。

這種帶有內循環的環流反應器通常被用作全混型懸浮物厭氧反應器，尤其用于從含生物可降解物的懸浮物中，如從生物垃圾或再生原材料中，獲得生物氣體。此方法例如還在瑞士專利CH316767或德國專利申請公開號DE19725823A1中加以描述了。在這里，生物氣體潛于液面下被吹入中心導管。由于導管中的混合物密度相對外界液面是減小的，所以在液體中產生壓差，此壓差導致導管中的上升流。吹入的生物氣體應在導管橫截面內獲得盡量均勻一致的微小氣泡分布，以保證有效地形成混合物。

當導管比較細時，通常會在外面加裝一條輸氣環路，氣體在導管周圍在內側經過孔從輸氣環路流出。此工作原理不適用于較粗的導管，因為無法實現在橫截面范圍內的布氣。在反應器底部上的位于導管入口下方的中心噴嘴同樣不適用于大型發酵反應器，因為當在比液面下約14米更深的深處噴入氣體時，大型發酵反應器因靜壓的緣故而不再對驅動壓差帶來顯著貢獻。可是，在相應深度輸入氣體所需要的壓縮機功率是必須要付出的。

基于這些原因，在大型反應器中經常采用從反應器頂部潛沒的噴管，該噴管優選在液面下7米到12米的深處輸入生物氣體。此時，現有技術中存在具有以下優缺點的兩個可選方案：

一個可選方案擬使用中心供氣管，其底部裝設有3根到7根且最好是5根比較細的布氣管。這些布氣管保證氣體在導管內按所期望的出氣圓圈流出，因而應該有助于混合物的有效形成。此系統的優點是可采用大口徑的供氣管，該供氣管可被構造成通過潛沒較深來防止彎曲和震動。但在實踐中，側伸出的細的布氣管是不利的，從中期來看，這樣的布氣管對高濃度懸浮物如爛污泥而言會被粘著物和附著結殼堵塞。氣體由此以非對稱方式從仍敞口的管中排出，這導致液力系統易受損。

在另一個可選方案中，單獨在一個圓圈上采用許多朝下延伸的單噴管。這提供更好的清潔可能性，因為它們從反應器頂部到出氣口地在整個長度范圍內被清潔。但此方案的問題是，較細的單管相對于工作中的動態應力和由漂浮覆層所產生的剪切力而言無法提供足夠高的機械強度。

發明內容

因此，本發明的任務是在環流反應器中如此設計供氣機構和布氣機構，即一方面保證抗縱彎強度和彎曲強度，另一方面，在不容易出現堵塞的同時，保證有效布氣。

按照本發明，如此完成該任務，布氣機構以朝下開口的導氣件的形式構成，所述導氣件布置在中心供氣機構的出氣口的上方。

迄今為止的構造的出發點在于，氣體通過管道被一直送往排氣點。然而，本發明提出這樣一種構造，它具有至少一個中心供氣機構，中心供氣機構例如可以由堅固的中心管構成，該中心管在環流反應器內一直到達所期望的通氣深度地伸至液面下方。與現有技術不同，氣體在導流裝置中按所期望的出氣圓圈從中心供氣機構散布流出不是通過布氣管來實現，而是通過不會被堵塞的、下開口的導氣件來實現。該導氣件最好以朝下開口且彎成半圓形的金屬薄板的形式構成。中心供氣機構適當地呈豎直供氣管的形式，它一直伸到環流反應器內的液面的下方。導氣件最好外裝在中心供氣管上。例如，如果供氣管由金屬制成且導氣件以彎成半圓形的金屬薄板的形式制成，則導氣件可被焊接在供氣管上。根據應用場合的不同，3個至7個且一般是5個導氣件在出氣口高度上散布在管周圍地被安裝在供氣管上。供氣管中的出氣口因而實現了氣體穿流到導氣件下方。這些導氣件優選相對水平方向以介于5度到45度之間的角度向上傾斜，在這里，介于10度到20度之間的傾斜角度是特別有利的。通過浮力，氣體在優選呈隆凸形的導氣件的下方一直流到外邊沿，氣體在外邊沿處以連串氣泡的形式中斷。這些導氣件具有側導向面是合適的，所述側導向面在中心供氣機構的出氣口區域里被向下拉長，由此避免氣體在氣體湍旋穿流區內在導氣件下方側向流出。因而，氣體能可靠地順著導氣件的導流輪廓流動。