專利名稱：一種生物質(zhì)合成氣發(fā)酵生產(chǎn)乙醇用設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于生物質(zhì)合成發(fā)酵生產(chǎn)領域，具體涉及一種生物質(zhì)合成氣發(fā)酵生產(chǎn)乙醇用設備。
背景技術：
隨著能源危機的日益嚴重，開發(fā)能夠代替化石能源的可再生清潔能源已成為研究熱點。燃料乙醇是一種很有應用潛力的替代能源，利用生物質(zhì)合成氣發(fā)酵是一種生產(chǎn)燃料乙醇的新技術。生物質(zhì)合成氣來自于生物質(zhì)的高溫裂解氣化，主要成分是CO、H2和CO2，煉鋼廢氣也可以作為原料。生物質(zhì)來源豐富，合成氣的獲得成本低廉，可以通過厭氧發(fā)酵得到乙酸、 乙醇、丁酸和丁醇等。能夠利用生物質(zhì)合成氣發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的是一類特殊的厭氧微生物，從 20世紀80年代開始，科學家們陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了許多此類微生物。該發(fā)酵過程的限制因素之一是氣液傳質(zhì)效率，因此用于試驗的發(fā)酵裝置應該具有較高的傳質(zhì)速率?，F(xiàn)有的合成氣發(fā)酵設備在設計上都比較復雜，造價比較高，沒有充分考慮到氣體的溶解效率，還有待進一步改進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種生物質(zhì)合成氣發(fā)酵生產(chǎn)乙醇用設備。本發(fā)明采用以下技術方案
一種生物質(zhì)合成氣發(fā)酵生產(chǎn)乙醇用設備，包括反應器柱體，反應器柱體內(nèi)的下部設有氣體分布器，反應器柱體內(nèi)設有由反應器柱體頂部進入的氣體導入管，氣體導入管的出口向下延伸并穿過氣體分布器，在反應器柱體頂部、氣體導入管的兩側(cè)設有氣體出口和進樣口，反應器柱體底部設有出樣口與氣體循環(huán)入口，氣體循環(huán)入口與反應器柱體頂部的氣體出口通過管路連通。氣體分布器為設有通氣孔的、與反應器柱體內(nèi)部直徑相同的圓板。氣體出口、進樣口、出樣口與氣體循環(huán)入口上均設有閥門。氣體導入管的進口與儲氣罐的出氣口連接，，儲氣罐的出氣口上設有減壓閥。所述反應器柱體有多個，多個反應器柱體串聯(lián)設置，上一組反應器柱體的氣體出口與下一組反應器柱體的氣體導入管連接，如此反復，第一組反應器柱體的氣體導入管的進口與儲氣罐的出氣口連接，儲氣罐的出氣口上設有減壓閥。本發(fā)明的生物質(zhì)合成氣發(fā)酵生產(chǎn)乙醇用設備使用時培養(yǎng)液由進樣口進入反應器柱體內(nèi)，再由氣體導入管進氣，合成氣通過減壓閥控制一定的壓力由氣體導入管進入反應器柱體底部的培養(yǎng)液中，合成氣受到反應器柱體的阻擋使速度降低并改變合成氣流動方向，合成氣向上通過氣體分布器進一步分散成微小的氣泡，微小氣泡在反應器柱體內(nèi)部的培養(yǎng)液中上升并逐漸溶解于培養(yǎng)液中，進而被微生物利用；合成氣先通入反應器柱體的下部，被反應器柱體阻擋后改變?yōu)橄蛏狭鲃樱⒔?jīng)過氣體分布器分散成微小氣泡，延長了氣泡在培養(yǎng)液中的停留時間；反應器柱體內(nèi)形成密封環(huán)境，內(nèi)部能維持一定的壓力，有助于合成氣在培養(yǎng)液中的溶解；未被培養(yǎng)液吸收的合成氣由氣體出口排出繼續(xù)經(jīng)氣體循環(huán)入口進入反應器柱體內(nèi)部繼續(xù)利用；最終由出樣口獲得發(fā)酵液，檢測發(fā)酵液中的乙醇含量。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明串聯(lián)時的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式如圖1所示的生物質(zhì)合成氣發(fā)酵生產(chǎn)乙醇用設備，包括反應器柱體6，反應器柱體6內(nèi)的下部設有氣體分布器8，氣體分布器8為設有通氣孔9的、與反應器柱體6內(nèi)部直徑相同的圓板，反應器柱體6內(nèi)設有由反應器柱體6頂部進入的氣體導入管7，氣體導入管 7的出口向下延伸并穿過氣體分布器8，在反應器柱體6頂部、氣體導入管7的兩側(cè)設有氣體出口 3和進樣口 4，反應器柱體6底部設有出樣口 12與氣體循環(huán)入口 11，氣體循環(huán)入口 11與反應器柱體6頂部的氣體出口 3通過管路連通，氣體出口 3、進樣口 4、出樣口 12與氣體循環(huán)入口 11上分別設有閥門2、5、13、10。氣體導入管7的進口與儲氣罐19的出氣口連接，儲氣罐19的出氣口上設有減壓閥18。設備運行開始時關閉閥門2、10、13，打開閥門5，培養(yǎng)液由閥門5進樣，進樣完成后，關閉閥門5，打開儲氣罐開關，調(diào)整減壓閥18使壓力控制在0. 15MPa以內(nèi)，合成氣經(jīng)管路由沿氣體導入管7進入裝有培養(yǎng)液的反應器柱體6內(nèi)，合成氣被反應器柱體6底部阻擋反彈后速度減小，然后經(jīng)氣體分布器8上的通氣孔9以微小氣泡的形式緩慢向上升起，氣泡在上升過程中，逐漸溶解于培養(yǎng)液中；理論上反應器柱體6的高度越大，氣泡在培養(yǎng)液中停留的時間越長，溶解效率越高。溶解在培養(yǎng)液中的合成氣進而被微生物利用，得到乙醇；剩余的合成氣最后從發(fā)酵液中溢出進入上層氣相，積累到一定程度，可使反應器柱體6內(nèi)維持一定的壓力，有助于提高合成氣溶解效率；打閥門2、10，剩余合成氣通過管道由氣體出口 3 經(jīng)氣體循環(huán)入口 11重新進入反應器柱體6進行再利用；發(fā)酵一定時間后打開閥門13，通過出樣口 12獲得發(fā)酵液，測量發(fā)酵液中乙醇含量。如圖2所示的設備串聯(lián)時的結(jié)構(gòu)示意圖，反應器柱體串聯(lián)設置，上一組反應器柱體的氣體出口 3與下一組反應器柱體的氣體導入管7連接，如此反復，第一組反應器柱體的氣體導入管7的進口與儲氣罐19的出氣口連接，儲氣罐19的出氣口上設有減壓閥18，發(fā)酵一定時間后打開閥門13，通過出樣口 12獲得發(fā)酵液，測量發(fā)酵液中乙醇含量。
權(quán)利要求
1.一種生物質(zhì)合成氣發(fā)酵生產(chǎn)乙醇用設備，其特征在于，包括反應器柱體，反應器柱體內(nèi)的下部設有氣體分布器，反應器柱體內(nèi)設有由反應器柱體頂部進入的氣體導入管，氣體導入管的出口向下延伸并穿過氣體分布器，在反應器柱體頂部、氣體導入管的兩側(cè)設有氣體出口和進樣口，反應器柱體底部設有出樣口與氣體循環(huán)入口，氣體循環(huán)入口與反應器柱體頂部的氣體出口通過管路連通。
2.如權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)合成氣發(fā)酵生產(chǎn)乙醇用設備，其特征在于，氣體分布器為設有通氣孔的、與反應器柱體內(nèi)部直徑相同的圓板。
3.如權(quán)利要求1或2所述的生物質(zhì)合成氣發(fā)酵生產(chǎn)乙醇用設備，其特征在于，氣體出口、進樣口、出樣口與氣體循環(huán)入口上均設有閥門。
4.如權(quán)利要求3所述的生物質(zhì)合成氣發(fā)酵生產(chǎn)乙醇用設備，其特征在于，氣體導入管的進口與儲氣罐的出氣口連接，儲氣罐的出氣口上設有減壓閥。
5.如權(quán)利要求3所述的生物質(zhì)合成氣發(fā)酵生產(chǎn)乙醇用設備，其特征在于，所述反應器柱體有多個，多個反應器柱體串聯(lián)設置，上一組反應器柱體的氣體出口與下一組反應器柱體的氣體導入管連接，第一組反應器柱體的氣體導入管的進口與儲氣罐的出氣口連接，儲氣罐的出氣口上設有減壓閥。
全文摘要
本發(fā)明屬于生物質(zhì)合成發(fā)酵生產(chǎn)領域，具體涉及一種生物質(zhì)合成氣發(fā)酵生產(chǎn)乙醇用設備。該設備包括反應器柱體，反應器柱體內(nèi)的下部設有氣體分布器，反應器柱體內(nèi)設有由反應器柱體頂部進入的氣體導入管，氣體導入管的出口向下延伸并穿過氣體分布器，在反應器柱體頂部、氣體導入管的兩側(cè)設有氣體出口和進樣口，反應器柱體底部設有出樣口與氣體循環(huán)入口，氣體循環(huán)入口與反應器柱體頂部的氣體出口通過管路連通。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，能夠使生物質(zhì)合成氣有效地進行發(fā)酵，實現(xiàn)資源充分利用。
文檔編號C12M1/09GK102408985SQ20111033314
公開日2012年4月11日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者任天寶, 馮新軍, 宋安東, 王風芹, 謝慧 申請人:河南農(nóng)業(yè)大學