專利名稱：氣升式反應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及化工和生物發(fā)酵工業(yè)領(lǐng)域的機(jī)械設(shè)備裝置，特別提供了一種外源 氣可循環(huán)使用的氣升式反應(yīng)裝置。
背景技術(shù)：
氣升式反應(yīng)器是一種無機(jī)械攪拌，而是利用氣體作噴射動(dòng)力使反應(yīng)物料之間充分 攪拌、混合、反應(yīng)或發(fā)酵的設(shè)備。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易放大，傳質(zhì)傳熱效果好，能耗低，用于生物 發(fā)酵工業(yè)，染菌率底，可縮短發(fā)酵周期。用于化學(xué)反應(yīng)，可縮短反應(yīng)時(shí)間，具有反應(yīng)成品的純 度高，質(zhì)量好，反應(yīng)收率高等優(yōu)點(diǎn)，所以在生物發(fā)酵、化工和油脂化工領(lǐng)域得到越來越廣的 應(yīng)用。目前工業(yè)上廣泛使用的外源氣式的氣升反應(yīng)器都是從反應(yīng)器底部通入外源氣，氣 體向上通過反應(yīng)器后直接排走，這樣浪費(fèi)了大量的能源，增加了生產(chǎn)成本。本實(shí)用新型提出了研制一種可循環(huán)使用外源氣，有效地降低外源氣的費(fèi)用，降低 生產(chǎn)成本，系統(tǒng)成封閉型，有效減少液態(tài)反應(yīng)原料的損失的氣升式反應(yīng)裝置。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有外源氣的氣升式反應(yīng)器的缺陷，本實(shí)用新型是提供一種外源氣可循 環(huán)使用的氣升式反應(yīng)裝置，降低外源氣能源的損耗費(fèi)用，減少反應(yīng)原料的損失，降低生產(chǎn)成 本。本實(shí)用新型所說的氣升式反應(yīng)裝置是由如下設(shè)備組成進(jìn)料罐1、反應(yīng)器2、冷凝 器3、循環(huán)氣體增壓泵4、氣體儲(chǔ)罐5、壓力調(diào)壓閥6、氣體流量計(jì)7、熱交換器8和恒溫機(jī)9組 成，各設(shè)備之間有管道和控制閥Vl VlO連接，進(jìn)料罐1的出料管通過管道和控制閥Vl與 反應(yīng)器2上方的進(jìn)出口連接，反應(yīng)器2上方的進(jìn)出口又通過管道和三通控制閥V2與冷凝器 3的進(jìn)口連接，冷凝器3的底部有排液管和控制閥V3，冷凝器3的出口通過管道和三通控制 閥V4與循環(huán)氣體增壓泵4的進(jìn)口連接，循環(huán)氣體增壓泵4的出口與氣體儲(chǔ)罐5進(jìn)口連接， 氣體儲(chǔ)罐5上設(shè)有排污控制閥V5和安全閥V9，氣體儲(chǔ)罐5的出口與壓力調(diào)壓閥6連接，壓 力調(diào)壓閥6經(jīng)控制閥V6和氣體流量計(jì)7與熱交換器8的進(jìn)口連接，熱交換器8的出口通過 管道與反應(yīng)器2下方的進(jìn)口連接，在管道上有支管接排氣閥V7和安全閥V10，熱交換器8的 夾層恒溫液進(jìn)出口與恒溫機(jī)9連接，在反應(yīng)器的底部有控制閥V8。本實(shí)用新型所提供的氣升式反應(yīng)裝置適用于生物發(fā)酵或進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)用于有 機(jī)化學(xué)反應(yīng)時(shí)反應(yīng)器2優(yōu)選采用由上部的圓筒體反應(yīng)主體2-1和下部的圓筒體加錐形體形 組成的進(jìn)氣室2-2組成，圓筒體反應(yīng)主體底部與進(jìn)氣室的之間有一塊柵板2-3和一塊氣體 分布板(2-4)。當(dāng)化學(xué)反應(yīng)是一種催化反應(yīng)，但催化劑又不參與反應(yīng)時(shí)，在反應(yīng)器2上部的 圓筒體反應(yīng)主體底部的柵板優(yōu)選網(wǎng)狀板，在柵板2-4上可置放催化劑；為了氣體能均勻地 上升，其氣體分布板(2-4)上有無數(shù)的微孔。當(dāng)用于生物發(fā)酵時(shí)的反應(yīng)裝置中的反應(yīng)器2可選用適合發(fā)酵的發(fā)酵反應(yīng)器，在柵
3板2-4上無需催化劑。本實(shí)用新型所說的氣升式反應(yīng)裝置是控制具有一定壓力和溫度的惰性氣體如氮 氣、二氧化碳等，從反應(yīng)器底部進(jìn)口經(jīng)分氣體分布板進(jìn)入反應(yīng)器，利用其作動(dòng)力，將反應(yīng)器 中柵板上的催化劑吹起，使催化劑在液態(tài)反應(yīng)物中均勻分布，并與液態(tài)反應(yīng)物之間形成大 的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和摩擦，催化劑表面與液態(tài)反應(yīng)物充分接觸，液態(tài)反應(yīng)物劇烈“沸騰”鼓泡。反 應(yīng)溫度是由氣體的溫度提供。通過反應(yīng)器的惰性氣體從反應(yīng)器頂部出口進(jìn)入冷凝器，將反 應(yīng)過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性成分帶出并在冷凝器3中收集，惰性氣體在氣體循環(huán)管路中經(jīng)循環(huán) 氣體增壓泵加壓，又進(jìn)入反應(yīng)器底部入口，作為催化劑和液態(tài)反應(yīng)物均勻攪動(dòng)接觸的動(dòng)力。 該反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是催化劑與液態(tài)反應(yīng)物接觸充分，反應(yīng)效率高，與機(jī)械式攪拌相比，攪拌溫 和均勻，對(duì)催化劑顆粒外觀和活性損傷少，作動(dòng)力的外來惰性氣體損耗小，可循環(huán)使用，生 產(chǎn)成本低，反應(yīng)溫度的恒定由進(jìn)入反應(yīng)器作動(dòng)力的惰性氣體的溫度控制，換熱速度快，溫度 波動(dòng)小，具有很好的工業(yè)應(yīng)用前景。當(dāng)用于生物發(fā)酵時(shí)，外源氣除了用惰性氣體外，也可用氧氣，但無需催化劑，外源 氣從反應(yīng)器底部進(jìn)口經(jīng)氣體分布板進(jìn)入反應(yīng)器，利用其作動(dòng)力，將反應(yīng)器中的物料吹起，使 物料均勻分布，發(fā)酵溫度是由經(jīng)恒溫機(jī)控制的經(jīng)熱交換器的氣體溫度提供，所以反應(yīng)溫度 均勻，發(fā)酵率高，縮短了發(fā)酵時(shí)間。本實(shí)用新型的最大優(yōu)點(diǎn)是外源氣可回收和循環(huán)使用，可有效地降低外源氣能源的 費(fèi)用，降低生產(chǎn)成本，系統(tǒng)是封閉型，可有效減少液態(tài)反應(yīng)原料的損失，用于生物發(fā)酵時(shí)大 大降低了染菌率，提高了收率。

圖1本實(shí)用新型的氣升式反應(yīng)裝置的流程圖圖中標(biāo)號(hào)1、進(jìn)料罐2、反應(yīng)器3、冷凝器4、循環(huán)氣體增壓泵5、氣體儲(chǔ)罐6、壓力調(diào) 壓閥7、氣體流量計(jì)8、熱交換器9、恒溫機(jī)Vl V8為控制閥V9和VlO為安全閥下面結(jié)合實(shí)施例就步闡述本實(shí)用新型的氣升式反應(yīng)裝置，但不僅限于如下實(shí)施例
具體實(shí)施方式
實(shí)施例本實(shí)用新型所提供的氣升式反應(yīng)裝置按圖1所示的氣升式反應(yīng)裝置的流程圖安裝設(shè)備、管道和控制閥進(jìn)料罐1可采用夾層加熱的物料罐，也可以采用無夾層的物料罐；當(dāng)進(jìn)行催化化 學(xué)反應(yīng)，催化劑又不參與反應(yīng)時(shí)，可采用如圖1所示的反應(yīng)器2，反應(yīng)器是由上部的圓筒體 反應(yīng)主體2-1和下部的圓筒體加錐形體組成的進(jìn)氣室2-2組成的反應(yīng)器，圓筒體反應(yīng)主體 底部與進(jìn)氣室的之間有一塊刪板2-3和一塊氣體分布板2-4，刪板為網(wǎng)狀板，氣體分布板 2-4。在反應(yīng)器2上部的圓筒體反應(yīng)主體底部的網(wǎng)狀板2-4上置有催化劑；冷凝器3可采用常規(guī)的列管式、盤管式或夾套式的冷凝器循環(huán)氣體增壓泵4可采用氣動(dòng)氣體增壓泵；氣體儲(chǔ)罐5可采用通用的儲(chǔ)氣罐；壓力調(diào)壓閥6采用氣體減壓閥；氣體流量計(jì)7采用氣體質(zhì)量流量計(jì)或氣體體積流量計(jì)；[0023]熱交換器8采用常規(guī)的列管式或盤管式交換器；恒溫機(jī)9采用自動(dòng)循環(huán)冷熱恒溫機(jī)；V1、V3、V5、V6、V7、V8是單向控制閥，V2、V4是三通控制閥，V9、V10是安全閥。反應(yīng)裝置的工作過程操作如下反應(yīng)前，關(guān)閉裝置中所有閥門，將待反應(yīng)的原料加 入到進(jìn)料罐1中，在進(jìn)料罐1中將原料加熱到所需溫度，打開閥VI，將原料放入反應(yīng)器主體 2中，然后關(guān)閉閥VI，打開閥V6，調(diào)節(jié)好調(diào)壓閥6，使其達(dá)到所需的出口壓力，啟動(dòng)恒溫機(jī)9， 按設(shè)定好反應(yīng)溫度，控制熱媒的溫度，打開閥V2和V4的循環(huán)通路，啟動(dòng)循環(huán)氣體增壓泵4， 使惰性氣體在一個(gè)封閉的系統(tǒng)中，不斷以一定壓力和溫度狀態(tài)從反應(yīng)器主體2的下部進(jìn)口 進(jìn)入，將固態(tài)催化劑和反應(yīng)液、反應(yīng)物吹起，混合攪拌，并與反應(yīng)物進(jìn)行傳熱，然后通過反應(yīng) 器主體的物料層后，壓力下降、溫度變化的惰性氣體從反應(yīng)器主體2的上部出口出來，將反 應(yīng)中易揮發(fā)的副產(chǎn)物帶出，在冷凝器3中收集，惰性氣體經(jīng)循環(huán)氣體增壓泵4增壓后，進(jìn)入 氣體儲(chǔ)罐5中，再經(jīng)調(diào)壓閥6調(diào)壓和換熱器8換熱，惰性氣體又恢復(fù)了所需的壓力和溫度， 重新進(jìn)入反應(yīng)器主體2的下部進(jìn)口，循環(huán)工作。如果反應(yīng)過程中，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)循環(huán)氣體量不 夠，可開啟三通閥V4，從支路補(bǔ)充足夠的氣體到氣體儲(chǔ)罐5中，再關(guān)閉支路，開通循環(huán)通路 和V6，繼續(xù)工作。等反應(yīng)完成后，關(guān)閉閥V6，將系統(tǒng)中的惰性氣體回收到氣體儲(chǔ)罐5中，關(guān) 閉閥V2和V4的循環(huán)通路，打開閥V7，將反應(yīng)器主體2中的殘氣排放干凈，打開閥V3和V8， 將反應(yīng)產(chǎn)物和副產(chǎn)物放出。惰性氣體作為反應(yīng)體系上下混合的動(dòng)力，惰性氣體從反應(yīng)器2底部的氣體進(jìn)口經(jīng) 氣體分布板進(jìn)入反應(yīng)器，從反應(yīng)器流出的氣體經(jīng)氣體循環(huán)管路進(jìn)入循環(huán)氣體增壓泵4加 壓，又進(jìn)入反應(yīng)器底部入口進(jìn)入反應(yīng)器。
權(quán)利要求一種氣升式反應(yīng)裝置，其特征在于由如下設(shè)備組成進(jìn)料罐(1)、反應(yīng)器(2)、冷凝器(3)、循環(huán)氣體增壓泵(4)、氣體儲(chǔ)罐(5)、壓力調(diào)壓閥(6)、氣體流量計(jì)(7)、熱交換器(8)和恒溫機(jī)(9)，各設(shè)備之間有管道和控制閥(V1～V10)連接，進(jìn)料罐(1)的出料管通過管道和控制閥(V1)與反應(yīng)器(2)上方的進(jìn)出口連接，反應(yīng)器(2)上方的進(jìn)出口又通過管道和三通控制閥(V2)與冷凝器(3)的進(jìn)口連接，冷凝器(3)的底部有排液管和控制閥(V3)，冷凝器(3)的出口通過管道和三通控制閥(V4)與循環(huán)氣體增壓泵(4)的進(jìn)口連接，循環(huán)氣體增壓泵(4)的出口與氣體儲(chǔ)罐(5)進(jìn)口連接，氣體儲(chǔ)罐(5)設(shè)有排污控制閥(V5)和安全閥(V9)，氣體儲(chǔ)罐(5)的出口與壓力調(diào)壓閥(6)連接，壓力調(diào)壓閥(6)經(jīng)控制閥(V6)和氣體流量計(jì)(7)與熱交換器(8)的進(jìn)口連接，熱交換器(8)的出口通過管道與反應(yīng)器(2)下方的進(jìn)口連接，在管道上有支管接排氣閥(V7)和安全閥(V10)，熱交換器(8)的夾層恒溫液進(jìn)出口與恒溫機(jī)(9)連接，在反應(yīng)器的底部有控制閥(V8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的氣升式反應(yīng)裝置，其特征在于所說的反應(yīng)器(2)是由上部的 圓筒體反應(yīng)主體(2-1)和下部的圓筒體加錐形體形成的進(jìn)氣室(2-2)組成，圓筒體反應(yīng)主 體底部與進(jìn)氣室之間有一塊柵板(2-3)和一塊氣體分布板(2-4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所說的氣升式反應(yīng)裝置，其特征在于所說的柵板(2-3)是網(wǎng)狀板。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所說的氣升式反應(yīng)裝置，其特征在于所說的氣體分布板(2-4)上有 無數(shù)的微孔。
專利摘要氣升式反應(yīng)裝置，涉及化工和生物發(fā)酵工業(yè)領(lǐng)域的機(jī)械設(shè)備裝置，具體是提供了一種外源氣可循環(huán)使用的氣升式反應(yīng)裝置。它由如下設(shè)備組成進(jìn)料罐(1)、反應(yīng)器(2)、冷凝器(3)、循環(huán)氣體增壓泵(4)、氣體儲(chǔ)罐(5)、壓力調(diào)壓閥(6)、氣體流量計(jì)(7)、熱交換器(8)和恒溫機(jī)(9)，各設(shè)備之間有管道和控制閥(V1～V10)連接。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是外源氣可循環(huán)使用，可有效地降低外源氣能源的費(fèi)用，降低生產(chǎn)成本，系統(tǒng)是封閉型，可有效減少液態(tài)反應(yīng)原料的損失，用于生物發(fā)酵時(shí)大大降低了染菌率，提高了收率。
文檔編號(hào)B01J8/02GK201644074SQ20102014186
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月24日
發(fā)明者劉華, 禤耀明 申請(qǐng)人:佛山漢維機(jī)電科技有限公司