CN102010819A

CN102010819A - 双霉降解液体脱气膜双釜五泵一步法液聚装置

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Publication number: CN102010819A
Application number: CN2010100048337A
Authority: CN
Inventors: 董平
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-04-08
Filing date: 2010-01-13
Publication date: 2011-04-13

Abstract

本发明“双霉降液体脱气膜双釜五泵一步发生液聚装置”属酶催化生物基多酶分子合成装置技术领域，具体涉及双釜五泵串联分级驱动功能结构。pH值自动控制系统与自动调节贮备系统自动控制。浓度自动控制系统与自动调节贮备补偿系统自动补偿调节。聚合度相谱系统与自动滴加修饰抑制剂系统自动调节。酶活性光谱自动跟踪系统与软件程序在催化酶自动调节。各结构与系统相接构成双釜五泵一步液聚装置。本方法应用于生物基酶催化合成，芳香族，碳环杂环脂肪族，酶催化合成，多结构单元酶催化合成的一步法液聚装置。在高分子合成，生物基高分子合成，生物化工合成领域，使得碳循环平衡，环境友好型，低成本一步法酶催化聚合装置得到广泛应用。

Description

双霉降解液体脱气膜双釜五泵一步法液聚装置

技术领域

生物基酶催化合成装置技术领域

背景技术

20世纪合成高分子材料的问世及其快速发展，合成高分子材料已与钢铁、木材、水泥并列为材料领域的四大支柱，然而：合成高分子材料巨大的材料消费，也产生了两个重大缺陷。有限的石油资源被大量消耗和废弃聚合物，导致的环境污染，引起了全球的高度重视。21世纪国家将建设可持续发展的资源循环性社会作为国策之一。

1.化学合成高分子材料装置：从20世纪世界各国沿用至今，虽然在装置的整体结构、材料结构、控制体系、放大规模结构、流程装置体系、催化及工艺控制领域都做了显著地创新改造，在石油化工烃基高分子材料合成领域内起着不可估量的巨大意义。

2.化学合成装置在给人类创造财富的同时，也带来了环境污染、碳循环平衡、高温高压、装置安全隐患、废气废水排放、能源消耗、辅助装置配置多、流程长诸多缺陷。

3.发酵法合成装置：流程长、设备多与化学法相比，最多的是能源消耗和废弃物、高温蒸发废气、洗涤分离废水，在流程工艺技术中，通过糖化发酵、中和、过滤、浓缩、结晶、复分解、再过滤、脱色、离子交换、再浓缩、高压保护、脱保护的多个流程设备，在大量生产过程中，不是能源节约性，而是超标的能源消耗性，同时过量释放的二氧化碳气影响温室效应，废水排放影响地表水，甚至地下水、江河、湖泊、海洋，更重要的是影响人类健康和动植物的生存基因链条，影响生态平衡和碳循环平衡的诸多缺陷。

4.生化反应器装置：

a填充床反应器：该反应器在配体基物密度大时，二氧化碳的消耗随反应器长度增加而很快耗尽，实践证明：反应器长度比例增加二氧化碳输送成为一个严重缺陷。

b恒流搅拌器：该搅拌器内的配体基物内含物要求是充分混合的，并要求反应器内所有的配体基物具有同一浓度，其配体基物与流出的浓度相同，反应的配体基物浓度达到最高，而每一个位点都能达到终极转化的缺陷。

c流化床反应器：流化床反应器居传统填充床和恒流搅拌罐之间，流化床反应器中，单个的酶催化因基质的连续流动而保持着运动流体的流动压力，主要支撑着床的重量，但流化床也带来常有的麻烦和难以操作的缺陷。由于模拟流化床反应器的工艺控制设计较为困难，从而不能准确地预测反应器，按比例增大和相关配合的反应程序操作缺陷趋势更加严重。

d空心纤维反应器：反应器用来半透析的空心纤维填充，这种空心纤维只让配体基物和产品通过，不让活性酶催化剂通过，实践表明是一种很有用的反应器构型，但其缺陷是这种系统缺乏特有的控制酶活性资源设施，无法确定酶催化的均一性和专一性，稳定性差，不均一的流动分布会对配体基物和产品率的扩散造成相当大的阻力。

e其它类型的生物基反应器：再循环反应器适宜于反应速度慢或质量转化系数值高的大批量配体基物。在此类反应器中，流出的液体可以再循环与进入的流注混合，流到反应器内，这种反应器是在流体速率很高时进行运转，可以减少配体基物转移的阻力。将其输送到催化剂表面，即使在反应器中，由于高流速减少了与配体基物的接触时间，获得预期的转化效果，但最大的缺陷是：温度、时间、PH值、浓度、催化转化率、酶活性都无法自动跟踪控制，成本高、收率低，各类反应合成设备，均实现不了先进的“定位实变反应工艺控制技术和定向进化进行液相催化合成技术”。

发明内容

一、本发明“双釜五泵一步法液聚装置”在配体基物循环流体运动的基础上，采用液态酶催化剂，通过温和液相均浆，原位聚合，相容扩链，修饰调节、临界单相、分离干燥、工艺技术，解决了化学法合成装置诸多缺陷：高温高压、高压保护和脱保护，装置安全隐患、废气废水排放、高能源消耗、环境污染与碳循环平衡。

二、本方法“双釜五泵一步法液聚装置”在配体基物生物基多酶分子与液态酶催化剂作用下，采用温和的反应工艺技术条件，通过双釜五泵一步法液聚装置、反应合成生物基高分子材料，从而，解决了以往发酵法装置存在的诸多缺陷。工艺流程长、装置设备多、材料能源消耗高、废弃物多，在多个工艺技术流程中，糖化、发酵、中和、过滤、浓缩、结晶、复分解、再过滤、脱色、离子交换、再浓缩，同时，过量释放的二氧化碳气影响温室效应，废水、废弃物排放、高能源消耗、高制造成本。

三、本发明“双釜五泵一步法液聚装置”它的核心技术特征是“定向进化”，液相催化合成技术“突变反应”工艺控制技术设置相应的PH值自动检测显示仪、浓缩自动检测显示仪、聚合度相谱自动检测显示仪、物体流速自动跟踪显示仪、酶活性光谱自动跟踪显示仪，设计了“定向进化”技术的5项数据库程序和“突变反应”技术的五项数据库程序，通过仪表、仪器控制系统、软件数据库控制库系统，实现定向进化与突变反应，提高生物基高分子酶催化合成转化率。解决了以往生化反应器装置，填充床反应器、恒流搅拌反应器、流化床反应器、空心纤维反应器、生物基反应器、再循环反应器都不同程度存在的严重缺陷。

a配体基物反应时二氧化碳输送困难。

b配体基物浓度达到最高时，每个位点都能达到终极不相对平衡的转化。

c不能准确预测按配体基物比例增大和相关配合的反应程序操作。

d无法确定酶催化的均一性和酶活力专一性，稳定性差，不均一的流动分布对配体基物和反应产率的扩散造成极大地阻力。

e温度、时间、PH值、浓度、催化转化率，酶活性都无法自动跟踪检测控制，成本高收率低。所述的各类生化反应装置设备均存在的诸多缺陷。估：双釜五泵一步法液聚装置所配置的“定向进化”自动跟踪控制工艺系统技术和“突变反应”自动跟踪多酶突变反应专一催化工艺控制系统技术，轻松得到均一性、专一性、稳定性的高催化生物基高分子转化率。

具体实施方案

1.一步法反应釜结构：选择5mm不锈钢薄板制做反应釜外壳，上下均为R型封头与连接法兰高频焊接，上下封头连接法兰孔为φ26螺栓连接。封头上部预留视孔处，在相对120℃、160℃、180℃处均设有φ75、φ50、φ32、φ26各功能的进料口，与设置的配体基物进料管网、修饰、消泡、冷却、抑制器与不同内径管网相接。反应釜内层材质选用醣瓷专用内层，内层表面防腐轴选用多元金属和多元硅微量元素存在的轴，容积为3m³搅拌驱动动力均为三相变频调速驱动，调速范围120-1200转/分，动力37KW，配置减速器为摆线针轮减速器与反应釜顶部搅拌中心轴法兰相连接。反应釜外部相应配置远红外辐射C型加热块间距为30cm均布。和其它相关的辅助功能设施均具有相应的独立电器自动控制系统。配体基物进出管网两釜间距1m处串联相接。所有相联大小管网端头法兰、弯头法兰中间连接处均有硅橡胶垫密封，不同规格管接头由不同螺栓紧固。全部大小截止阀电动或手动操作手柄180°目视方向设置。驱动搅拌中轴材质选用厚壁不锈钢φ90mm高弹性管在反应釜内中间垂直设置与两层搅拌叶销钉式紧固螺栓连接，上层搅拌叶倾斜角为17℃-27℃，下层搅拌叶倾斜角为13℃-21℃，上下层相对180设置，动作时形成液态反应物蜗流循环运动，有利于一步法定向进化工艺技术和突变反应的酶催化工艺技术。且能防止液体外溢的缺陷。

2、五泵一步法结构：三相变频调速驱动，动力为7.5KW，调速范围120-1200转/分，五台热熔齿熔泵与相接管网法兰，紧固螺栓、微性电动载止球阀相接构成。五台热熔齿轮泵相互串联，相接管网且与两台反应釜流体循环管网相联，均在进出循环流体管网上视面设置流速检测显示器。与五台热熔齿轮泵串联，在作用时，各自均有独立的功能。依据反应工艺技术要求，可同时驱动循环作用，且可单级、双级驱动循环功能作用。均在配置相应电器自动控制系统操作控制。从而构成双釜五泵一步法。

3、快速冷却结构：选用Φ26mm不锈钢高压厚壁管制做的快速冷却循环盘管，设置于反应釜内距醣瓷内层10cm处设置的悬挂件紧固悬挂于反应釜中部周边，配置相应的快速冷却载体二甲醚贮灌，二甲醚液体专用泵及相关电器控制系统。

4、温度控制结构：在反应釜两侧外部设置热电偶配置相应的温度自动显示器，继电器主令开关、电器温度控制报警系统和操作体系。

5、PH值自动控制系统：PH值3.7-9.6范围内设定程序自动控制在贮备的不同PH值水管网电动载止阀得到程序信号后随时开闭调节。

6、浓度自动跟踪控制系统：浓度在20-200hm范围内设定的程序自动跟综控制。使得不同浓度配贮溶液随时补充调整。

7、聚合度相谱自动跟踪显示系统：在设定的程序自动控制系统相对分子质量数据为20000-80000mw之间跟踪显示，进行自动修饰，抑制以达到最终目标一步法合成产率。

8、酶活性光谱自动跟踪显示系统：程序软件设置的26种与生物基的催化活性酶在瞬间具能突变反应的催化功能。

9、仪表、仪器的自动控制系统：均由四台精密仪表控制柜构成完整的生物基酶催化聚合体系“四必须”①PH值必须自动控制②浓度必须自动控制③聚合度自动跟踪控制④酶活性光谱自动跟踪控制。四个必须控制体系构成。

10、四个必须的软件数据编程控制体系。

11、双釜五泵一步法液聚装置构成的核心技术特征是一步法定向进化反应和一步法突变催化反应，自动跟踪控制工艺技术。实现生物基酶催化温和的反应聚合装置。

附图说明

双酶降解液体脱气膜双釜五泵一步法液聚装置

(1)反应釜 (2)热熔齿轮泵 (3)冷却换热器

(4)反应釜磄瓷内层 (5)温度传感器 (6)减速器

(7)搅拌器(8)变频调速电机(9)置换截止阀(10)溢流回流

(11)液位显示器

(12)远红外辐射C型加热块 (13)调节修饰滴加控制器

(14)PH值显示器 (15)酶活性光谱显示器

(16)聚合配体物浓度显示器 (17)聚合度相谱显示器

(18)液聚物流速显示器 (19)仪器仪表控制系统

(20)软件程序控制系统 (21)聚合物喷雾干燥器

(22)废气真空静电吸附分离回收器

“附图为‘双酶降解液体脱气膜双釜五泵一步法液聚装置’结构示意图”。

Claims

1.本发明“双霉降解液体脱气膜双釜五泵一步法液聚装置”具体涉及一步法反应釜串联结构；五泵串联一步法结构、快速冷却结构、温度控制系统、PH值自动跟踪控制系统、浓度自动跟踪系统、聚合度相谱自动跟踪调节显示系统、酶活性光谱自动跟踪调节显示系统、仪器仪表自动控制系统。

2.如权利要求书1所述的“一步法反应釜串联结构”其特征在于所述的两台反应釜间距1米处串联，反应釜上下部封头处相对120℃、160℃、180℃位置均没有φ75、φ50、φ32、φ26各功能的进料口与循环出口各功能管网，与相应的进料，修饰、抑制消泡，抑制附助装置各自独立相接，与设置的反应工艺参数自动控制完成各自独立功能。

3.权利要求书1、所述的“一步法反应釜结构”，其特征在于所述的搅拌器上层搅拌叶倾斜角为17℃-27℃，下层搅拌叶倾斜度为13℃-21℃上下动作时，下面液聚物向上旋，上面均是向下旋中间形成空心状蜗流循环。

4.权新要求书所述的“五泵一步法结构”其特征在于五台热熔悬轮泵与循环管网串联相接，驱动力为7.5KW调速范围120-1200转/分，控制系统工作时，各自均有独立的功能，依据反应工艺技术要求，五台泵同时起动流体循环，可单级、双级控制驱动循环功能。均在配置相应电器控制系统自动控制。达到剪功，研磨、快、慢、输送液体目地。

5.权新要求书所述的“快速冷却结构”采用φ26厚壁不锈钢高压管冷弯焊接制做快速冷却盘管，高2000mm-2600mm间距为25-50mm距反应釜磄瓷内层10cm处设置与悬挂固定件垂直悬挂，在反应釜内壁快速冷却介质为二甲醚冷却控制温度30-76℃。

6.权利要求书1所述的“PH值自动控制系统”其特征在于所述的PH植在2.7-9.6nm设定的自动程序控制范围调节且在设置的自动补偿贮备液体随时按所需的PH值自动补偿调整。

7.权利要求书1所述的“浓度自动跟踪控制交流”其特征在于所述的配体基物浓度在20-200nm范围内，按设定的程序自动跟踪控制，且由设置的自动补偿贮备系统随时按所需的浓度自动补偿。

8.权利要求书1所述的“聚合度相谱自动跟踪显示系统”其特征在于所述的设定的程序自动控制系统，聚合度相对分子质量数据在20000-80000MW之间浓度显示。并依据显示的分子量，进行自动修饰抑制调整。

9.权利要求书1所述的“酶活性光谱自动跟踪显示系统”其特征在于所述的程序软件设置的26种与生物基酶的催化活性。酶在瞬间具能突变反应的催化活性功能。

10.权利要求1书所述的“仪器仪表软件程序自动控制系统”其特征在于所述的温度控制系统与快速冷却结构相应自动控制动作，双釜与五泵串联分级驱动动作；PH值驱动控制系统与自动调节贮备系统相应控制自动动作；浓度自动控制系统与自动调节自动补偿贮备系统自动动作，聚合度相谱系统与自动滴加修饰，抑制剂系统相应自动动作。酶活性光谱自动跟踪系统与相关软件程序26种活性催化酶茚记因子相互捕促自动动作。各结构与系统构成双釜五泵一步法液聚装置。