[实用新型]一种节能发酵罐

说明书

本实用新型涉及到一种节能发酵罐，属于化工设备技术领域，尤其适用于好氧发酵。

在生物工程中，好氧性微生物的发酵过程大都是采用通入压缩空气鼓泡和设置机械搅拌来实现氧气供应。而广为采用的发酵罐一般都采用单口进气或环形分布管进气，用下层搅拌叶配合打碎气泡，增加气液接触面积，来实现气液传质。此类发酵罐溶氧效果一般，而空气压缩机和搅拌驱动装置所消耗的电能较大。以青霉素发酵为例一般用于机械搅拌的装机功率为2-2.4kw/m³发酵液，而通入压缩空气流量约为1-1.3m³/m³发酵液每分钟，折合空压机功率大致为3.5-4.6kw/m³发酵液，搅拌与通气功耗之和为5.5-7kw/m³发酵液，占到总成本相当比例。所以如何降低动力消耗，减小运行成本一直是发酵业内人士所研究的重要课题。美国曾采用六平叶涡轮加大搅拌功率至3.5kw/m³发酵液，同时空气用量降为0.3-0.5m³/m³发酵液每分钟，取得同样的发酵效果，虽然总功率下降了，但同时带来了发酵罐热负荷的增加，未得到推广。中国专利97236557涉及了一种高溶氧发酵罐，利用压缩空气的动能，采用环保中常用的曝气装置作为气液混合器，分别接到空气管道的若干分支上，靠气液在混合器中的湍动改善溶氧，同时各混合器出口可沿同一圆周的切向喷射以替代下层搅拌桨，在不提高机械搅拌功耗的情况下，来减小空气用量，可起到一定效果。其缺点是如不去掉下层搅拌叶，进气量减小将造成机械搅拌的电耗上升，而在下层搅拌去掉后，其搅拌混合及打碎气泡功能消失，而从混合器喷出的富氧发酵液的微小气泡会因浮力迅速上升，故发酵罐下部的发酵液溶氧基本全靠在通过射流混合器的过程中获得。而因空气进气量及射流混合器数量的局限性，就决定了发酵罐下部的发酵液的气液传质较中上部效率低，且不均匀，实际测试也证明此种结构的发酵罐上下部溶氧状况相差较大。另外上述高溶氧发酵罐在对于空气的利用方式上同通用发酵罐一样，都是压缩空气从罐底部进入后穿过发酵液层，从发酵液液面逸出的空气由排气管排出。因氧气在水中的溶解度很小，压缩空气从罐底升至发酵液面以上的过程中只有极小一部分氧气被利用，以青霉素发酵为例，经检测发酵液面以上空气中氧气含量只有空气量的1％被利用，升至液面以上的余气仍极具利用价值，如能将其引至罐底重复利用则可通过提高空气中氧气的利用率来减少新鲜空气的用量。

本实用新型的目的在于解决发酵罐下部气液传质效率较低及不均状况；有效利用液面上部压缩空气的问题。

本实用新型是通过如下方案实现的：这种节能发酵罐，基本结构包括罐体、机械搅拌装置及多级射流混合装置，多级射流混合装置包括罐体底部设有与压缩空气进气管相连的空气分布器，在分布器上均布3-8个空气喷咀，在每个喷嘴后都沿其喷射方向安装有一级射流混合器，在一级射流混合器后同轴安装二级射流混合器或多级射流混合器。

所述的节能发酵罐设置有均布的循环吸气管与相应的射流混合器相通，吸气管上口设置于发酵罐液面上方。

所述的节能发酵罐的二级射流混合器的集流口可与一级射流混合器的出口相连构成封闭式吸气室，吸气室与吸气管相连通。

所述的节能发酵罐的二级射流混合器的集流口不与一级射流混合器的出口相连，敞口直接置于发酵液中。

所述的节能发酵罐的最后一级射流混合器的扩散混合室中加装混合元件。

所述的节能发酵罐的每组射流混合器的轴线与水平方向夹角为0-35度。

所述的节能发酵罐的每组射流混合器的轴线在水平方向的投影与该投影面上射流混合器出口至罐中心半径的夹角为0-90度。

所述的节能发酵罐的多级射流混合装置可在发酵罐内安装一层或多层。

本实用新型的优点是从对液面以上空气回收利用及增加发酵液通过混合器的循环次数强化罐内尤其是罐体下部发酵液的溶氧两个角度，实现在最少的空气用量下获得最好的溶氧效果。

下面结合附图进一步说明本实用新型的实施例(以二级射流混合器为例)：