CN104046562A - 一种搅拌反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种搅拌反应器，包括筒状的釜体，轴向设置在釜体内的搅拌轴，以及驱动搅拌轴旋转的传动装置，搅拌轴处在釜体的轴心线上，搅拌轴上自上而下设有至少三层搅拌器，每一层搅拌器包括相互垂直设置的两片桨叶，两片桨叶对称设置在搅拌轴的两侧，即其中一片桨叶呈水平设置，另一片桨叶呈竖直设置。本发明的搅拌反应器利用竖直设置的桨叶使液体形成轴向的流动，利用水平设置的桨叶提供水平的剪切力，将即将形成的涡旋抵消，使液体仅会产生轴向的流动；通过设置多层搅拌器，在当气泡向上移动的速度减小时，通过多层搅拌器逐层提高气泡向上移动的速度，提高气泡的传质效率，减少发酵时间，从而提高发酵效率。

Description

一种搅拌反应器
技术领域
本发明涉及一种气-液反应器，尤其涉及一种搅拌式的反应器。
背景技术
搅拌釜式反应器常用于微生物发酵，化学合成等研究与应用，由搅拌轴（含轴封）、传动装置，叶轮（搅拌桨）和釜体组成；釜体包括筒体，夹套和内件，盘管，导流筒等。工业上应用的搅拌釜式反应器有成百上千种，按反应物料的相态可分成均相反应器和非均相反应器两大类，非均相反应器包括固-液反应器，液-液反应器，气-液反应器和气-液-固三相反应器。
现有的气-液反应器在对微生物进行发酵时，是利用推进式搅拌器进行搅拌的，将从釜体底部进入的气体在搅拌器推进式的搅拌下，利用液体的轴向流动将气泡由底部带入顶部，在此过程中进行微生物的发酵。但是推进式的搅拌器在搅拌过程中会使液体形成涡旋，一部分气泡会停留在涡旋层，仅很少一部分气泡会轴向流动到顶部，影响了发酵的效率和质量，同时延长了发酵的时间，需要通入更过的气体进行气-液反应，增加了生产成本。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种在搅拌过程中不会使液体形成涡旋，以提高微生物发酵效率和质量的搅拌式反应器。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种搅拌反应器，其特征在于：包括筒状的釜体，轴向设置在所述釜体内的搅拌轴，以及驱动所述搅拌轴旋转的传动装置，所述搅拌轴处在所述釜体的轴心线上，所述搅拌轴上自上而下设有至少三层搅拌器，每一层所述搅拌器包括相互垂直设置的两片桨叶，两片所述桨叶对称设置在所述搅拌轴的两侧，即其中一片桨叶呈水平设置，另一片所述桨叶呈竖直设置，所述搅拌轴上靠近所述釜体端部处还水平设有若干片消沫浆。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述釜体内壁上于每层所述搅拌器上方均连接有水平的筛板，所述搅拌轴轴向贯穿各所述筛板，所述筛板上设有供所述搅拌轴穿过的通孔，所述通孔内壁周向设有旋转凹槽，所述搅拌轴外壁上与各所述筛板连接处周向设有与所述旋转凹槽匹配的旋转凸环。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述釜体内壁上自上而下设有至少三层卡扣，各所述筛板周缘上均设有能够钩在所述卡扣内的卡勾。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述釜体内底部还设有供所述搅拌轴旋转的支撑轴承座，所述支撑轴承座包括支撑在所述釜体内底部上的若干支撑脚，以及水平设置在各所述支撑脚上的轴承，所述搅拌轴的底端与所述轴承连接。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述消沫浆上设有若干消沫孔。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述釜体底部上设有气体入口，其顶部上设有气体出口。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述搅拌轴穿过所述釜体的顶部，所述釜体的顶部于所述搅拌轴穿过处设有密封所述搅拌轴与釜体之间缝隙的密封盖。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明的搅拌反应器利用竖直设置的桨叶使液体形成轴向的流动，利用水平设置的桨叶提供水平的剪切力，将即将形成的涡旋抵消，使液体仅会产生轴向的流动；通过设置多层搅拌器，在当气泡向上移动的速度减小时，通过多层搅拌器逐层提高气泡向上移动的速度，提高气泡的传质效率，减少发酵时间，从而提高发酵效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的优选实施例的结构示意图；
图2是本发明中筛板的结构示意图；
图3是本发明中搅拌轴的结构示意图；
图中：10、釜体，11、卡扣，12、气体入口，13、气体出口，20、搅拌轴，21、旋转凸环，30、传动装置，40、搅拌器，41、桨叶，50、消沫浆，60、筛板，61、通孔，62、旋转凹槽，63、卡勾，70、支撑轴承座，71、支撑脚，72、轴承，80、密封盖。
具体实施方式
现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1至图3所示，一种搅拌反应器，包括筒状的釜体10，釜体10底部上设有气体入口12，其顶部上设有气体出口13，还包括轴向设置在釜体10内的搅拌轴20，以及驱动搅拌轴20旋转的传动装置30，搅拌轴20处在釜体10的轴心线上，本发明中，传动装置30采用电机，由电机驱动搅拌轴20旋转。本发明中在搅拌轴20上自上而下设有至少三层搅拌器40，每一层搅拌器40包括相互垂直设置的两片桨叶41，且两片桨叶41对称设置在搅拌轴20的两侧，即其中一片桨叶41呈水平设置，另一片桨叶41呈竖直设置。本发明中利用竖直设置的桨叶41使液体形成轴向的流动，但竖直设置的桨叶41会引起液体形成涡旋，则利用本发明中水平设置的桨叶41提供水平的剪切力，将即将形成的涡旋抵消，使液体仅会产生轴向的流动。另外，三层搅拌器40可在釜体10内部的上、中、下三个位置对液体进行搅拌，使气体充分与液体接触反应。在利用本发明的反应器对微生物进行发酵时，液体注入釜体10内，从气体入口12向釜体10内通入气体，气体进入液体后形成气泡，与液体接触反应，反应后产生的废气从气体出口13排出，利用竖直设置的桨叶41使液体带动气泡轴向向上流动，利用水平设置的桨叶41消除液体在向上流动时产生的涡旋，而设置的三层搅拌器40依次接力，上层的搅拌器40将下层搅拌器40传递过来的轴向液体继续搅拌，使液体带动气泡继续向上流动，使进入釜体10内的气体完全与液体产生作用，而不会因有涡旋的存在而产生停留，无需通入更多的气体，大大提高了微生物发酵的效率和质量，节省了气体的使用成本。
另外，由于气体是从釜体10底部进入，气体为一个个的气泡分散在液体里，气泡在向上移动到接近每一层的搅拌器40时，其速度逐渐减小，使得气体与液体的接触面积不大，气泡的传质效率受到影响。因此，本发明中可设置多层搅拌器40，在当气泡向上移动的速度减小时，通过多层搅拌器40逐层提高气泡向上移动的速度，以减少发酵时间，从而提高发酵效率。
进一步的，为增大气泡与液体的接触面积，可在釜体10内壁上于每层搅拌器40上方均连接水平的筛板60，即至少设置三层筛板60，将搅拌轴20轴向贯穿各筛板60。具体在筛板60上设置供搅拌轴20穿过的通孔61，在通孔61内壁周向设置旋转凹槽62，将搅拌轴20外壁上与各筛板60的连接处周向设置与旋转凹槽62匹配的旋转凸环21。如此，搅拌轴20在旋转时，筛板60不会影响搅拌轴20的旋转。通过设置筛板60，利用筛板60上的网孔，使大的气泡从网孔中通过，分解成若干小气泡，从而增加气体与液体的接触面积，以减少发酵时间，提高发酵效率，同时也提高了气泡的传质效率。
为将三层筛板60方便安装到釜体10内，可在釜体10内壁上自上而下设置至少三层卡扣11，每一层对应有两个卡扣11，且两卡扣11对称设置在釜体10内壁上，在各筛板60周缘上均设置能够钩在卡扣11内的卡勾63，每个筛板60周缘上也同样地对称的设置两个卡勾63。在将筛板60安装到釜体10内时，先将各筛板60依次安装到搅拌轴20上，再连同搅拌轴20一起进入到釜体10内，并将卡勾63先与卡扣11相互错开，以便各个筛板60完全进入到釜体10内，将每层筛板60对应到相应的卡扣11层，通过转动搅拌轴20，使各卡勾60对准卡扣11卡入，即可将各筛板60固定在釜体10内，而搅拌轴20又可在筛板60的通孔61内转动。
为了防止搅拌轴20在搅拌过程中产生轴向的移动，本发明中在釜体10内底部还设有供搅拌轴20旋转的支撑轴承座70。具体的，支撑轴承座70包括支撑在釜体10内底部上的若干支撑脚71，以及水平设置在各支撑脚71上的轴承72，将搅拌轴20的底端与轴承72连接。如此，搅拌轴20可在釜体10内平稳地转动，且不会产生轴向的移动。
本发明中，搅拌轴20是釜体10的顶部与电机连接的，可在釜体10的顶部于搅拌轴20穿过处设置密封搅拌轴20与釜体10之间缝隙的密封盖80，以防止杂质进入釜体10内，而影响微生物发酵。
本发明中在搅拌轴20上靠近釜体10端部处还水平设有若干片消沫浆50，消沫浆50上设有若干消沫孔。利用搅拌轴20带动消沫浆50做离心旋转，以消除在发酵反应过程中产生的泡沫。
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims (7)

1.一种搅拌反应器，其特征在于：包括筒状的釜体，轴向设置在所述釜体内的搅拌轴，以及驱动所述搅拌轴旋转的传动装置，所述搅拌轴处在所述釜体的轴心线上，所述搅拌轴上自上而下设有至少三层搅拌器，每一层所述搅拌器包括相互垂直设置的两片桨叶，两片所述桨叶对称设置在所述搅拌轴的两侧，即其中一片桨叶呈水平设置，另一片所述桨叶呈竖直设置，所述搅拌轴上靠近所述釜体端部处还水平设有若干片消沫浆。
2.根据权利要求1所述的搅拌反应器，其特征在于：所述釜体内壁上于每层所述搅拌器上方均连接有水平的筛板，所述搅拌轴轴向贯穿各所述筛板，所述筛板上设有供所述搅拌轴穿过的通孔，所述通孔内壁周向设有旋转凹槽，所述搅拌轴外壁上与各所述筛板连接处周向设有与所述旋转凹槽匹配的旋转凸环。
3.根据权利要求2所述的搅拌反应器，其特征在于：所述釜体内壁上自上而下设有至少三层卡扣，各所述筛板周缘上均设有能够钩在所述卡扣内的卡勾。
4.根据权利要求3所述的搅拌反应器，其特征在于：所述釜体内底部还设有供所述搅拌轴旋转的支撑轴承座，所述支撑轴承座包括支撑在所述釜体内底部上的若干支撑脚，以及水平设置在各所述支撑脚上的轴承，所述搅拌轴的底端与所述轴承连接。
5.根据权利要求4所述的搅拌反应器，其特征在于：所述消沫浆上设有若干消沫孔。
6.根据权利要求5所述的搅拌反应器，其特征在于：所述釜体底部上设有气体入口，其顶部上设有气体出口。
7.根据权利要求6所述的搅拌反应器，其特征在于：所述搅拌轴穿过所述釜体的顶部，所述釜体的顶部于所述搅拌轴穿过处设有密封所述搅拌轴与釜体之间缝隙的密封盖。
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