[实用新型]用于发酵的溶氧塔

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于生物发酵过程的溶氧塔，其为对传统生物发酵过程的溶氧设备的进一步改进。

背景技术

在好氧性微生物发酵过程中，为了提高发酵单位，人们在菌种工艺和发酵设备方面不断探索，并对设备提出了提高溶氧浓度和速率及降低能耗的要求。

长期以来，为满足上述要求，已经对传统发酵罐内的搅拌构件、搅拌速率方面作了许多研究和改进，并取得了一定的进步，但效果还远不够理想，例如仍存在能耗大及成本高的问题。

传统发酵罐的气源是空气压缩机。空气在压缩过程中获得能量，进入罐内的压缩空气的大部分能量用于克服发酵液的压力，这部分能耗构成传统发酵罐能耗的一部分。

另外，在传统发酵罐中，在连续加入相对大量的消泡剂的条件下，依靠机械搅拌将进入发酵液中的空气分散成细小的气泡，从而增大气液接触面积来实现溶氧，但机械搅拌亦消耗大量能量，加入消泡剂则需要成本，并且消泡剂的毒副作用会抑制发酵单位的提高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服传统生物发酵过程的溶氧设备的不足，尤其是能耗(包括空气压缩的能耗与机械搅拌的能耗)过大及消泡剂成本较高且有毒副作用的不足，提供一种外置的溶氧塔来为传统发酵罐提供基本不含气泡且具有所需要的溶氧浓度的发酵液。

按照本实用新型，这种溶氧塔结构简单、容易操作、能耗低、溶氧效率高且基本不产生气泡，从而可以明显改进传统发酵工艺的成本效率，具体为降低传统发酵工艺的能耗和避免了添加消泡剂所带来的成本。

本实用新型提供一种溶氧塔，其包括塔壳体、设置在塔壳体内部的塔板、设置在塔上部的排气通道和设置在塔下部的进气通道、设置在塔上部的进液管和设置在塔下部的出液管、以及设置在塔壳体内部上方的液体分布器、下方的气体分布器和顶部的气液分离器。

在本实用新型的溶氧塔中，所述塔板可以为斜孔塔板或浮阀式筛孔塔板，优选为斜孔塔板。

对于斜孔塔板，其上的斜孔按照各排开口朝向相同或相反的方式交替布置，斜孔斜面的水平向上倾斜角度可在一定范围内选择，例如可以为10-35°，优选为15-30°，最优选为20-25°，斜孔的开口面积则根据空气流量及所需要的空气喷射速度通过计算确定，这对于本领域技术人员来说是很容易的。

在本实用新型的溶氧塔还可以包括从塔下部的出液管到塔上部的进液管的循环管线，在此利用泵将部分发酵液体打循环，从而可以进一步提高发酵液的溶氧浓度。

在本实用新型的溶氧塔中，塔板数可根据所需要达到的单程溶氧浓度经验设定，这对本领域技术人员来说是公知的。具体地，在本实用新型的溶氧塔中，塔板数可以为3-20块，优选为4-15块，最优选为5-10块。

在本实用新型的溶氧塔的操作过程中，待溶氧的发酵液通过塔上部的进液管进入塔内并通过液体分布器分布后，经各塔板逐层向下流动，净化空气经空气压缩机适当加压后从塔下部的进气通道进入塔内并通过气体分布器分布后，在塔内微正压条件下经各塔板上的开孔及塔板上的液层逐层向上流动并实现气液接触，在此接触过程中，空气中的氧逐渐溶入发酵液中，从而实现溶氧进而提高发酵液的溶氧浓度。

在上述操作过程中，每层塔板都为一个新的气液接触区域，其中提供全新的气液接触表面，气液之间的液膜厚度也不会超过塔板上的液层厚度。因此，在整个塔内在适当的传质阻力下提供明显增大的气液接触总面积，从而利于在发酵液内溶氧，通过优化操作过程，完全可以在有限的流动阻力即低能耗下在发酵液内达到所需要的溶氧浓度，从而利于发酵过程的进行。

另外，通过设计塔板上的开孔，例如通过确定所述塔板上的斜孔斜面的水平向上倾斜角度和朝向以及开孔面积的大小，迫使在塔内气体以喷射状态进入塔板上的液层内，因此，在本实用新型的溶氧塔内，在气液接触过程中并不会产生大量气泡，并且在下层塔板上产生的少许气泡也会在经过上层塔板时在再次喷射过程中被进一步破碎。

这样，在本实用新型的溶氧塔内，由于不断更新的气液接触界面，使得气液接触过程中产生的气泡很少，并且产生的气泡又会在该过程中不断地被进一步破碎，因此，流出本实用新型的溶氧塔的发酵液并不会含有大量气泡，也就不需要向溶氧塔内添加消泡剂，从而节约了有关消泡剂的这部分成本，且避免了消泡剂的毒副作用，进而利于进一步提高发酵单位。

另外，在本实用新型的溶氧塔内，由于气体以喷射状态与液体接触，因此，气速较高，使得溶氧后的空气经气液分离后能迅速排出塔外，从而避免了二氧化碳在发酵罐内的累积，有利于发酵过程的顺利进行。