[發明專利]液體連續撞擊流多相反應和耗氧發酵技術裝備

無效

• 申請號: 201010111168.1
• 申請日: 2010-01-21
• 公開（公告）號: CN102133517A
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發明（設計）人: 伍沅;伍笑晞;伍笑虹
• 申請（專利權）人: 伍沅
• 主分類號: B01J19/18
• 分類號: B01J19/18;B01J10/00;C12M1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

發明名稱：?

液體連續撞擊流多相反應和耗氧發酵技術裝備。?

所屬技術領域：

屬于化學和生物化學工藝設備。適用于各種生物質耗氧發酵和以液體為連續相的氣液相反應和氣液固三相反應過程。

背景技術：

在食品、輕工、醫藥等工業中，有許多產品如味精、青霉素等，通過生物質耗氧發酵方法生產。耗氧發酵屬于氣液固三相生物化學反應過程。此外，在化工、石油化工、輕工、醫藥等多種過程工業中，有許多產品通過以液體為連續相的氣液相反應或氣液固三相反應生產。這些類型的反應過程都屬于以液體為連續相的涉氣多相反應過程，具有下列共同特點：(1)反應基本上在液相或液固相界面上發生，凝聚相間的混合即液相的微觀混合以及液相與固相的混合對促進反應過程具有重要意義。(2)參與反應的氣體組分在氣液相間傳遞對過程有重大影響，往往成為控制步驟。

根據工作原理，現有的用于上述這些類型反應過程的裝置，包括耗氧發酵罐等，都屬于鼓泡攪拌反應器(Bobbling?stirred?tank?reactor，簡記為BSTR)。盡管不同反應器的具體結構可能有某些差異；但有兩個共同的要素：(1)在反應容器中設有攪拌槳，為凝聚相混合提供基本條件；(2)反應容器底部通入氣體，經適當方式分散后以鼓泡形式通過反應混合物床層。盡管目前被普遍采用，但鼓泡攪拌反應器存在下述不足：(1)混合狀況尤其是液相微觀混合狀況差，反應效率不高；(2)氣液相接觸面積小，傳遞速度不快，限制了化學或生物化學反應速度；(3)攪拌槳動力消耗大，能耗高；(4)氣體反應器中停留時間短，氣體消耗量偏大。

為克服上述現有裝置的不足，在國家自然科學基金項目研究基礎上，把液體連續相撞擊流中相向撞擊流體間強烈的相互作用、顯著促進微觀混合和能量效率高等突出優點用于上述類型反應過程，研發本發明。

發明內容：

本發明的目的是提供一種微觀混合好、氣液相接觸面積較大、動力消耗小，可節能高效地完成以液體為連續相的氣液相和氣液固三相化學以及耗氧發酵過程的反應技術裝備。

本發明液體連續撞擊流多相反應和耗氧發酵技術裝備，由一個中、下部為反應容積區、上部保持為氣相空間、底部中心有卸料管6的鍋形或錐形底直立圓筒1，垂直同軸安裝?在圓筒1反應容積區的上、下兩個內壁裝有若干垂直折流擋板5的導流筒2，同軸分別安裝在上、下兩個導流筒2中螺旋方向相反、分別從上部和下部推動流體通過上、下導流筒2向反應容積區中心流動撞擊的上、下兩個螺旋槳3和4，以及安裝在下導流筒2下方、連接有進氣管13的多孔壁氣體分布環管12組成。多孔壁氣體分布環管12也可以水平地放置在上、下兩個導流筒2的中間即撞擊區ZL中；它同樣連接相應的進氣管13。

與目前普遍使用的發酵罐或其它攪拌鼓泡反應器相比，本發明“液體連續撞擊流多相反應和耗氧發酵技術裝備”具有下列優點：(1)撞擊流有效促進不同物質之間的混合接觸，提高發酵生物化學反應或其它氣液相反應、氣液固三相反應過程的效率；(2)垂直同軸兩流撞擊流的流動結構安排顯著節省動力，裝機容量同比僅為現有裝置的三分之一以下；(3)撞擊區中撞擊流二次分散氣體增加了氣液相界面積，利于提高氣液相間傳遞速度，促進反應過程；(4)撞擊流二次分散氣體還因細小氣泡跟隨流體循環而提高氣體在反應容器中的平均停留時間和其中氣體反應組分的利用率，從而可以降低通氣流量、減少輸送氣體的動力消耗。

附圖說明：

圖1是本發明液體連續撞擊流多相反應和耗氧發酵技術裝備的結構示意圖。

本發明的基本部件包括直立圓筒型容器1、垂直同軸安裝在容器1中的上、下兩個導流筒2和同軸分別安裝在兩個導流筒2中的上螺旋槳3和下螺旋槳4，它們螺旋方向相反，即一個左旋，另一個右旋。容器1的中、下部是進行發酵或其它以液體為連續相的氣液相反應或氣液固三相反應的有效容積區，其中裝發酵生物質在液體中的懸浮體或其它反應混合物；上部保持為氣相空間，作氣液分離之用。上、下兩個導流筒2的內壁各裝若干塊沿圓周均布的垂直折流擋板5。為提高流動效率、防止出現死角，容器1底部可做成半球形(鍋形)，也可以做成錐形；其底部中心連接卸料管6。下導流筒2下方設有多孔壁氣體分布環管12，它與進氣管13相連接。反應容器的有效容積區外可以設置換熱夾套9，同時配備換熱介質進、出口接管10和11。圓筒型容器1頂端設有拱形頂蓋6，其上配備裝料管7和排氣管8。

多孔壁氣體分布環管12也可以放置在兩個導流筒2之間即撞擊區ZL中；與之相連接的進氣管13也作相應的移動。這兩個部件位置移動不改變本發明的實施方法。

具體實施方式：