[实用新型]新型气升式内环流生物反应器

说明书

技术领域

本实用新型属于化工设备领域，涉及一种气升式内环流反应器，尤其适用于食品、医药、环保等行业中好气性微生物的生长与代谢。

背景技术

气升式反应器利用压缩气体的喷射动能实现罐内物质的传递和混合，不需要机械搅拌装置，节约投资成本和运行费用，且结构简单，便于制造安装，不易出故障，减少维修费用，特别是避免了机械搅拌反应器因机封密封不严而造成物料外泄至环境的危险。因而，气升式反应器在生物化工行业有广泛的应用前景。

随着生物化工行业反应器单体规模的不断扩大和工艺的不断改进，目前的气升式反应器的不足也逐步显现出来：(1)换热面积不足：生化反应过程对温度有着严格的要求，因此要求反应器有足够的换热面积以保证生化反应过程中热量交换的顺利进行。由于气升式反应器内部的导流筒占据了较大的空间，而且为了不影响反应器内流体流型与宏观混合又不便在内部设立蛇管或列管等换热装置，因此目前气升式反应器大多在罐体外面采用夹套或者外盘管的方式来进行换热。近年来生化反应器单体规模大型化成为技术进步的主要标志之一。气升式反应器大型化后，换热面积不足的问题就显得尤为突出。(2)反应器内气液固三相混合传质不足：例如微生物的生长和代谢产物形成过程对营养物质和供氧有着严格的要求，设备大型化以后，传统的气升式反应器往往难以满足微生物生长代谢对营养物质的传递特别是氧的传递的要求，另外，随着工艺的不断优化，许多产品开始运用连续或半连续的生产工艺，在反应初期，罐内投入少量物料，后期再逐步流加各种营养成分。但由于罐内导流筒的存在，在反应初期罐内物料较少时，气体难以推动物料形成整体的宏观流动，传质混合效果不理想。

发明内容

本实用新型解决了现有技术中存在的问题和不足，提供一种混合、传质、传热能力高，同时结构简单、运行成本低的新型气升式内环流反应器。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的新型气升式内环流反应器，主要包括罐体、人孔、导流筒、进料口和卸料口，其罐内导流筒带有2～8段夹套，整个夹套设有2～4组进出口与反应器外控温冷媒或热媒总管相连。

本实用新型的新型气升式内环流反应器，其进一步的技术方案是所述的夹套每2～3个之间用半圆管串联起来，形成组。

本实用新型的新型气升式内环流反应器，其进一步的技术方案还可是所述的罐体外壁设有20～60圈异型管绕带，每10～15圈异型管绕带设1组进出口与控温冷媒或热媒总管相连，它与罐内导流筒上的夹套共同构成了整个气升式内环流反应器的换热装置。

本实用新型的新型气升式内环流反应器，其进一步的技术方案还可以是所述的罐体和导流筒之间设有1～3组高效气液混合强化器，并与罐外的进气总管相连，高效气液混合强化器作为一整套气体分布装置与罐外的进气总管相连；再进一步的技术方案是所述的气液混合强化器主要由15～50个变型文丘里式射流混合器组成，并与罐内的进气环管相连，文丘里式射流混合器则是一个单一的零件与高效气液混合器中的进气环管相连。

本实用新型的新型气升式内环流反应器，其进一步的技术方案还可以是所述的罐内顶部装有1～2个旋转洗罐器，并与罐外的洗涤液管道相连，在发酵结束后可以利用在位清洗系统(CIP)对罐内进行清洗。

本实用新型的新型气升式内环流反应器，其进一步的技术方案还可以是所述的罐内导流筒上开有窗口并传动装置相连，通过罐外的传动装置可以控制导流筒上窗口的启闭和大小。

本实用新型的工作过程和原理如下：

当气相和反应液的混合流体进入罐体和导流筒之间的环隙后，由于混合流体的密度较小，再加上气体的动能，使得流体向上运动。当到达导流筒上端(或导流筒上的窗户)时，由于截面积突然增大，部分气液发生分离，气相继续向上流动，而反应液夹带部分气相由导流筒内向下流动。由于环隙和导流筒内的流体具有一定的密度差，因此流体在环隙和导流筒之间形成循环流动，在流动过程中气液固相进行物质与热量的传递，完成反应过程。

在反应初期罐内物料较少时，需要打开导流筒上的窗口。罐外的减速电机通过罐内的传动轴带动提升杆缓慢上升，悬挂在提升杆上的门板也随之缓慢上升，窗口被打开。在反应中后期罐内液位已经超过导流筒顶端时，需要关闭导流筒上的窗口。罐外的减速电机通过罐内的传动轴带动提升杆缓慢下降，悬挂在提升杆上的门板也随之缓慢下降，窗口即被关闭。

本实用新型与现有技术相比，有以下明显优点和进步：