CN104162394A - 一种鼓泡式反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种鼓泡式反应器，包括反应器主体、承载机构、筛板、压紧机构、鼓气机构、热浴机构、料槽和连接缸，所述反应器主体、承载机构和连接缸自上而下依次连接；所述热浴机构、反应器主体和料槽依次连接，并形成热浴循环；所述反应器主体与连接缸连通，所述连接缸与鼓气机构连接，所述筛板设置于连接缸内的上端，所述压紧机构安装于连接缸，且所述压紧机构的上端插入连接缸内，所述压紧机构的上端顶紧筛板。本发明提高了传质效率，提高了反应物混合的均匀性，还保证了固定化酶的活性及反应物的反应效果及速率。

Description

一种鼓泡式反应器

技术领域

本发明涉及化学工程技术，具体涉及一种鼓泡式反应器。

背景技术

现有的化学反应装置，大都是通过机械搅拌达到使反应物混合均匀。但是在无溶剂非均相反应条件下，机械搅拌常有传质不均的缺陷。而且，当使用固定化酶制剂作为催化剂时，机械搅拌往往会导致固定化酶因为剪切等作用力而解体失活，从而影响反应物的反应效果及速率。同时，机械搅拌的搅拌效率不高，当工业生产量较大时，需要使用多台同样的机械搅拌设备，这增加了设备投资，增加了生产成本，同时这也影响了产品质量的稳定性和一致性。

发明内容

本发明的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种结构简单、合理，搅拌效率高、不会影响固定化酶活性的鼓泡式反应器。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：本鼓泡式反应器，包括反应器主体、承载机构、筛板、压紧机构、鼓气机构、热浴机构、料槽和连接缸，所述反应器主体、承载机构和连接缸自上而下依次连接；所述热浴机构、反应器主体和料槽依次连接，并形成热浴循环；所述反应器主体与连接缸连通，所述连接缸与鼓气机构连接，所述筛板设置于连接缸内的上端，所述压紧机构安装于连接缸，且所述压紧机构的上端插入连接缸内，所述压紧机构的上端顶紧筛板。

优选的，所述压紧机构包括浮动接头、气缸、压紧头，所述气缸的活塞杆通过浮动接头与压紧头连接，所述压紧头顶紧筛板。此设计可令筛板上、下活动，方便更换筛板。

优选的，所述压紧头的上端设有第一上腔，所述第一上腔通过筛板与反应器主体的内腔连通，所述第一上腔的底面倾斜设置；所述压紧头的下端设有第一下腔，所述浮动接头连接于第一下腔；所述压紧头的上端侧壁设有第一通孔，此第一通孔连通第一上腔与连接缸的内腔。第一上腔的底面倾斜设置是为了防止反应器主体内反应物发生化学反应产生的产品积累于第一上腔。

优选的，所述连接缸的内腔内设有导流板，所述导流板将连接缸的内腔分为第二上腔和第二上腔，所述第二上腔与反应器主体的内腔连通，所述导流板倾斜设置，所述导流板的中部设有被气缸的活塞杆穿过的第二通孔，所述浮动接头套接有密封套，所述密封套与第二通孔密封连接；所述连接缸设有通气孔和集液孔，所述通气孔和集液孔均与第二上腔连通，所述通气孔与鼓气机构连接。导流板为了让反应后的产品顺畅流出连接缸，避免反应后的产品积累于连接缸内，从而防止浪费。

优选的，为进一步保护反应后的产品流出连接缸体内，所述集液孔的轴线与导流板平行设置，所述导流板的下端与集液孔的下边缘处于同一高度。

优选的，所述鼓气机构包括气体循环增压器、冷凝器、缓冲罐气体和空气压缩机，所述冷凝器的一端与反应器主体的上端连接，所述冷凝器的另一端与气体循环增压器连接，所述冷凝器与气体循环增压器之间连接有用于存放惰性气体的气瓶；所述气体循环增压器通过缓冲罐与通气孔连接；所述空气压缩机与气体循环增压器连接，同时空气压缩机与气缸连接。采用此设计不仅保证鼓气机构为反应器主体提供充足气体产生气泡，同时这些气体自反应器主体上端进入冷凝器，这些气体被去掉气体里附着的水分后再次被重复利用，从而降低了成本，也避免了浪费。

为进一步提高反应效果，所述热浴机构为水浴机构，所述水浴机构包括浴缸、预热器和热水箱，所述浴缸套接于反应器主体，所述浴缸的上端通过料槽与热水箱的一端连接，所述热水箱的另一端通过预热器与浴缸的下端连接。水浴机构进行加热时，热水箱内的温水被抽至预热器中，然后再进入浴缸内，对反应器主体进行加热，随着浴缸内的水量增加，这些温水自浴缸的上端进入料槽中的浴套中，则温水可对料槽内的反应物进行加热；接着，浴套的温水回到热水箱内，从而形成热浴循环，使温水可循环利用，减少了浪费，降低了成本；同时使水流方向自下而上，这保护水浴机构加热的稳定性和可靠性。

为进一步提高反应效果，所述热浴机构为油浴机构，所述油浴机构包括浴缸、预热器和油箱，所述浴缸套接于反应器主体，所述浴缸的上端通过料槽与油箱的一端连接，所述油箱的另一端通过预热器与浴缸的下端连接。油浴机构的工作原理与水浴机构一样，均起到良好的加热效果。

为更进一步提高反应效果，所述缓冲罐通过预热器与通气孔连接。采用此设计，可对惰性气体也进行预热，从而保证反应器主体内的温度，保证反应有效进行。

优选的，所述承载机构包括承载座和承载杯，所述承载杯置于承载座上，所述反应器主体、承载座和连接缸通过螺栓连接在一起，所述承载杯插入反应器主体的下端；所述承载杯包括上、下端连通的筒体和筛网，所述筛网固定于筒体的下端。承载杯用于装载固体的固定化酶，筛网的孔径小于固定化酶的粒径，这既可承载固定化酶，还保证了惰性气体可自筛孔进入反应器主体内对反应物进行搅拌。

本鼓泡式反应器的工作原理如下所述：

1、首先将固定化酶放置于承载机构中，然后反应器主体、承载机构和连接缸自上而下通过螺栓依次连接一起，使装有固定化酶的承载机构插入反应器主体的下端；

2、向料槽加入反应器，启动热浴机构，使温水或温油自浴缸下端向上端流动，对反应器主体进行加热；对反应器主体加热后的温水或温油进入料槽的浴套中，对料槽中的反应物进行预热，使将反应物预热至55℃～75℃；

3、启动鼓气机构，将预热好的反应物自料槽中投入反应器主体中，使反应物和固定化酶混合，同时，鼓气机构将惰性气体入反应物和固定化酶形成混合物中，从而形成气泡，这些气泡对混合物进行搅拌，从而提高传质效率，提高反应物混合的均匀性。

本发明相对于现有技术具有如下的优点：

1、本发明通过向反应器底部充入氮气形成气泡，这采用气泡搅拌的方式代替传统的机械搅拌，这提高了传质效率,提高了反应物混合的均匀性。

2、本发明中的筛板采用压紧机构固定，这使筛板非常方便取出和安装，令筛板方便清理，减少了前一个反应中的残留物对后面反应的影响。

3、本发明利用鼓气机构和筛板的结合，向反应器主体内鼓气，形成气态循环，从而在沸腾状态下进行酶催化酯化反应，氮气作为惰性气体起到反应保护气的作用，且促进反应原料之间、原料与酶之间充分混合，减轻剪切力对酶的破坏作用，保证了固定化酶的活性，提高了反应物的反应效果及速率，提高产率。

4、本发明的结构简单，搅拌效率高，适应工业中进行大量生产，降低了生产成本，提高了产品质量的稳定性和一致性。

5、本发明用于进行化学反应后，固定化酶不需取出，可重复利用多次，降低反应成本。

附图说明

图1是本发明的鼓泡式反应器的剖视图。

图2是图1中A处的局部放大图。

图3是本发明的鼓泡式反应器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示的鼓泡式反应器，包括反应器主体1、承载机构2、筛板3、压紧机构4、鼓气机构5、热浴机构、料槽11和连接缸7，所述反应器主体1、承载机构2和连接缸7自上而下依次连接；所述热浴机构、反应器主体1和料槽11依次连接，并形成热浴循环；所述反应器主体1与连接缸7连通，所述连接缸7与鼓气机构5连接，所述筛板3设置于连接缸7内的上端，所述压紧机构4安装于连接缸7，且所述压紧机构4的上端插入连接缸7内，所述压紧机构4的上端顶紧筛板3。

料槽11中具有浴套，从而可对料槽11中的反应物进行热浴加热；而筛板3具有较小的孔，则筛板3在有惰性气体从下方鼓入的时候可以承载上方的高粘度的液态反应混合物以及固态的固定化酶，使其在鼓泡状态下反应；在没有气体从鼓入从下方鼓入的时候，高粘度的液态反应混合物可以经由筛板3流出并在反应器下方收集起来

所述压紧机构4包括浮动接头401、气缸402、压紧头403，所述气缸402的活塞杆通过浮动接头401与压紧头403连接，所述压紧头403顶紧筛板3。此设计可令筛板3上、下活动，方便更换筛板3。

所述压紧头403的上端设有第一上腔4031，所述第一上腔4031通过筛板3与反应器主体1的内腔连通，所述第一上腔4031的底面倾斜设置；所述压紧头403的下端设有第一下腔4032，所述浮动接头401连接于第一下腔4032；所述压紧头403的上端侧壁设有第一通孔4033，此第一通孔4033连通第一上腔4031与连接缸7的内腔。第一上腔4031的底面倾斜设置是为了防止反应器主体1内反应物发生化学反应产生的产品积累于第一上腔4031。

所述连接缸7的内腔内设有导流板8，所述导流板8将连接缸7的内腔分为第二上腔701和第二上腔702，所述第二上腔701与反应器主体1的内腔连通，所述导流板8倾斜设置，所述导流板8的中部设有被气缸402的活塞杆穿过的第二通孔，所述浮动接头401套接有密封套9，所述密封套9与第二通孔密封连接；所述连接缸7设有通气孔703和集液孔704，所述通气孔703和集液孔704均与第二上腔701连通，所述通气孔703与鼓气机构4连接。导流板8为了让反应后的产品顺畅流出连接缸7，避免反应后的产品积累于连接缸7内，从而防止浪费。

为进一步保护反应后的产品流出连接缸7内，所述集液孔704的轴线与导流板8平行设置，所述导流板8的下端与集液孔704的下边缘处于同一高度。

所述鼓气机构5包括气体循环增压器501、冷凝器502、缓冲罐气体503和空气压缩机504，所述冷凝器502的一端与反应器主体1的上端连接，所述冷凝器502的另一端与气体循环增压器501连接，所述冷凝器502与气体循环增压器501之间连接有用于存放惰性气体的气瓶10；所述气体循环增压器501通过缓冲罐503与通气孔703连接；所述空气压缩机504与气体循环增压器501连接，同时空气压缩机504与气缸402连接。采用此设计不仅保证鼓气机构5为反应器主体1提供充足气体产生气泡，同时这些气体自反应器主体1上端进入冷凝器502，这些气体被去掉气体里附着的水分后再次被重复利用，从而降低了成本，也避免了浪费。

自空气压缩机504至气体循环增压器501方向的管道依次设置有2个除油过滤器12和第一高压阀13；而自空气压缩机504至气缸402方向的管道依次设置有2个除油过滤器12和第二高压阀14即气体循环增压器501和气缸402并联连接。在缓冲罐503和预热器11之间的管道设置有流量计15，从而方便调节气压大小。

为进一步提高反应效果，所述热浴机构为水浴机构6，所述水浴机构6包括浴缸601、预热器603和热水箱602，所述浴缸601套接于反应器主体1，所述浴缸601的上端通过料槽11与热水箱602的一端连接，所述热水箱602的另一端通过预热器603与浴缸601的下端连接。

为更进一步提高反应效果，所述缓冲罐503通过预热器603与通气孔705连接。

所述承载机构2包括承载座201和承载杯202，所述承载杯202置于承载座201上，所述反应器主体1、承载座201和连接缸7通过螺栓连接在一起，所述承载杯202插入反应器主体1的下端；所述承载杯202包括上、下端连通的筒体2021和筛网2022，所述筛网2022固定于筒体2021的下端。

实施例2

本鼓泡式反应器除以下技术特征外同实施例1：所述热浴机构为油浴机构，所述油浴机构包括浴缸、预热器和油箱，所述浴缸套接于反应器主体，所述浴缸的上端通过料槽与油箱的一端连接，所述油箱的另一端通过预热器与浴缸的下端连接；同时，所述缓冲罐通过预热器与通气孔连接。

上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种鼓泡式反应器，其特征在于：包括反应器主体、承载机构、筛板、压紧机构、鼓气机构、热浴机构、料槽和连接缸，所述反应器主体、承载机构和连接缸自上而下依次连接；所述热浴机构、反应器主体和料槽依次连接，并形成热浴循环；所述反应器主体与连接缸连通，所述连接缸与鼓气机构连接，所述筛板设置于连接缸内的上端，所述压紧机构安装于连接缸，且所述压紧机构的上端插入连接缸内，所述压紧机构的上端顶紧筛板。

2.根据权利要求1所述的鼓泡式反应器，其特征在于：所述压紧机构包括浮动接头、气缸、压紧头，所述气缸的活塞杆通过浮动接头与压紧头连接，所述压紧头顶紧筛板。

3.根据权利要求2所述的鼓泡式反应器，其特征在于：所述压紧头的上端设有第一上腔，所述第一上腔通过筛板与反应器主体的内腔连通，所述第一上腔的底面倾斜设置；所述压紧头的下端设有第一下腔，所述浮动接头连接于第一下腔；所述压紧头的上端侧壁设有第一通孔，此第一通孔连通第一上腔与连接缸的内腔。

4.根据权利要求2所述的鼓泡式反应器，其特征在于：所述连接缸的内腔内设有导流板，所述导流板将连接缸的内腔分为第二上腔和第二上腔，所述第二上腔与反应器主体的内腔连通，所述导流板倾斜设置，所述导流板的中部设有被气缸的活塞杆穿过的第二通孔，所述浮动接头套接有密封套，所述密封套与第二通孔密封连接；所述连接缸设有通气孔和集液孔，所述通气孔和集液孔均与第二上腔连通，所述通气孔与鼓气机构连接，。

5.根据权利要求4所述的鼓泡式反应器，其特征在于：所述集液孔的轴线与导流板平行设置，所述导流板的下端与集液孔的下边缘处于同一高度。

6.根据权利要求4所述的鼓泡式反应器，其特征在于：所述鼓气机构包括气体循环增压器、冷凝器、缓冲罐气体和空气压缩机，所述冷凝器的一端与反应器主体的上端连接，所述冷凝器的另一端与气体循环增压器连接，所述冷凝器与气体循环增压器之间连接有用于存放惰性气体的气瓶；所述气体循环增压器通过缓冲罐与通气孔连接；所述空气压缩机与气体循环增压器连接，同时空气压缩机与气缸连接。

7.根据权利要求6所述的鼓泡式反应器，其特征在于：所述热浴机构为水浴机构，所述水浴机构包括浴缸、预热器和热水箱，所述浴缸套接于反应器主体，所述浴缸的上端通过料槽与热水箱的一端连接，所述热水箱的另一端通过预热器与浴缸的下端连接。

8.根据权利要求6所述的鼓泡式反应器，其特征在于：所述热浴机构为油浴机构，所述油浴机构包括浴缸、预热器和油箱，所述浴缸套接于反应器主体，所述浴缸的上端通过料槽与油箱的一端连接，所述油箱的另一端通过预热器与浴缸的下端连接。

9.根据权利要求7或8所述的鼓泡式反应器，其特征在于：所述缓冲罐通过预热器与通气孔连接。

10.根据权利要求1所述的鼓泡式反应器，其特征在于：所述承载机构包括承载座和承载杯，所述承载杯置于承载座上，所述反应器主体、承载座和连接缸通过螺栓连接在一起，所述承载杯插入反应器主体的下端；所述承载杯包括上、下端连通的筒体和筛网，所述筛网固定于筒体的下端。