[實用新型]一種氣升式膜過濾成套裝置

無效

• 申請號: 201020253618.6
• 申請日: 2010-07-09
• 公開（公告）號: CN201701877U
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發明（設計）人: 景文珩;石風強;邢衛紅;徐南平
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: B01D61/36
• 分類號: B01D61/36
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;袁正英

技術領域

本實用新型涉及一種氣升式膜過濾成套裝置，該裝置集膜過濾系統、供料系統、供氣系統、尾氣溶劑回收系統和能量回收系統于一體，特別適用于高壓(0.3～2.5MPa)下生化制劑提取液的連續化過濾濃縮。

技術背景

在生化制藥技術中，現代發酵技術處于中心地位，絕大多數生化制劑的生產通過發酵工程來實現，適用工業體系發酵的產品有抗生素、氨基酸、酶制劑、甾體激素、單細胞蛋白等。通過發酵獲得的發酵液需經過濾、離子交換、吸附、洗脫、萃取、蒸餾等一系列后續處理工序才最終得到產品，往往存在工藝過程復雜、操作時間長、原料消耗大、產品收率低等問題，且產品在漫長的提取過程中可能會發生變性失活。在萃取-蒸餾過程中，溶媒采用蒸餾法回收，耗能大，是生產工藝中的主要耗能段，大量溶媒的使用同時還產生了溶媒損失量大、水洗過程產生大量有機廢水、后續工藝負荷加重等問題。

膜分離技術作為一種新型高效的分離技術，具有設備簡單、常溫操作、無相變及化學變化、選擇性高及能耗低等優點，特別適用于熱敏性生化產品的分離純化，被廣泛應用到化工、食品、生物、醫藥等領域。采用膜分離技術濃縮生化制劑提取液可以克服上述傳統工藝的諸多缺點，在近年來受到廣泛關注。

在膜分離領域中，以泵提供動力帶動料液循環的錯流膜濃縮技術已經比較成熟，被廣泛應用到乳制品、果蔬汁等產品的濃縮中。但是錯流膜濃縮裝置在進行過濾時，濃縮介質容易在膜面積累、堵塞膜孔，嚴重影響膜滲透通量，需要提高料液膜面流速來減輕膜污染，流速一般達到2～10m/s，所消耗的能量較高；同時葉輪產生的剪切力也比較大，這使得生化制劑的效價活性容易遭到破壞，甚至導致失活；同時泵也為膜過濾系統提供過膜滲透壓，對超濾或納濾膜系統而言，往往需要很高的壓力，這就需要多級離心泵和單級泵組合，設備投資和設備能耗均較高。

將曝氣引入到膜過濾過程中，可以增大膜面剪切力，減輕膜污染，提高膜通量。ZL01108189.9提出的一種陶瓷膜管生物反應分離系統通過反沖曝氣及氣升曝氣有效解決膜污染問題，但該系統為敞口式，采用負壓抽吸提供跨膜壓力，跨膜壓力小于0.1MPa，而生化制劑的分子量較小，介于200～70000Da，需要超濾或納濾膜系統，這就需要較高的跨膜壓力，因此該系統不適用于生化制劑提取液的過濾濃縮。ZL200610040552.0提出的一種氣升式膜過濾裝置同樣為敝口式，采用負壓抽吸提供跨膜壓力，跨膜壓力小于0.1MPa。

氣升式膜反應器是將氣升式反應器同膜分離集成于一體的新型膜反應器，由反應器釜體、升液管、降液管、膜元件等部件組成，依靠升液管與降液管不同氣含率產生的流體密度差使反應器內流體循環流動，屬于氣力攪拌型反應器，按照結構的不同可以分為外環流氣升式膜反應器與內置式氣升式膜反應器，外環流氣升式膜反應器由于具有較高的循環速率和更好的傳質效果，在近幾年受到廣泛的研究。ZL200510094204.7首次報道了具有一體化結構的外環流氣升式膜反應器，該反應器可實現涉及氣液固三相反應的連續曝氣和連續分離，具有較高的混合效率和傳質效率，強化了反應過程，并能有效的降低膜污染。ZL200910026442.2在上述外環流氣升式膜反應器的基礎上，加入氣體分布器取代氣升回流管用于分布回流氣體，經循環結束后的壓縮氣體又起到了氣提的作用，使得易揮發產物的去除由膜分離與氣提共同控制，增強了反應器的傳質效果。盡管這些針對生化反應設計的反應器具有分離功能，但通常在較低的壓力下操作或采用負壓抽吸的方式實現，因而并沒有考慮高壓尾氣的能量再利用、液體的夾帶和溶劑回收等問題。

發明內容

本實用新型的目的是：為了解決錯流膜濃縮裝置中存在的上述問題，將氣升式膜反應器引入到生化制劑提取液的過濾濃縮中，并提出一種改進的氣升式膜過濾成套裝置，將供料系統、尾氣溶劑回收系統和能量回收系統耦合到氣升式膜反應器中，有效回收氣提溶劑，進一步降低濃縮過程的能耗，實現裝置的連續化運行。