CN220034470U - 一种用于生产长链二元酸的发酵罐 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及生物发酵生产长链二元酸制备技术领域，提供一种用于生产长链二元酸的发酵罐，其包括罐体，所述罐体内侧壁设有换热器组件，换热器组件包括一个或多个列管换热器，列管换热器顶部设有用于将列管换热器内的冷却水排出的第一汇总管，底部设有用于向列管换热器内通入冷却水的第二汇总管，列管换热器上设有多个固定板，相邻列管换热器之间可通过连接管串联，连接管底部设有排净管，所有排净管汇总于排净管总管，排净管总管设置在列管换热器的下方并自罐体内向罐体外伸出。本实用新型通过设置排净管，能够使得在罐体消毒时，换热器内部冷却水可以完全自排干净，有效降低空消或实消时蒸汽的消耗，延缓换热器内部结垢。

Description

一种用于生产长链二元酸的发酵罐

技术领域

本实用新型涉及生物发酵生产长链二元酸制备技术领域，特别涉及一种用于生产长链二元酸的发酵罐。

背景技术

长碳链二元酸是指碳链中含有10个及以上碳原子的脂肪族二羧酸(简称DCn)，包括饱和及不饱和二羧酸，是一类有着重要和广泛工业用途的精细化工产品，是化学工业中合成高级香料、高性能工程塑料、高温电解质、高档热熔胶、耐寒增塑剂、高级润滑油、高级油漆和涂料等重要原料。

生物发酵法生产长碳链二元酸是七十年代兴起的微生物发酵技术在石油化工领域的应用，以石油副产物蜡油为原料，具有原料来源广，生产工艺简单，生产条件温和等优点，在国内外受到广泛关注。生物法可以提供从10碳及以上的系列长链二元酸单体，这些新型的长碳链二元酸单体可以以更加优良的性能与化学合成法已有的长碳链二元酸市场竞争。同时，不同碳链的长碳链二元酸单体，可以衍生出一系列具有不同性质的新功能材料。

目前，用于生产长碳链二元酸的发酵罐内部结构形式不合理，换热器内部冷却水无法完全排出，造成空消或实消时蒸汽消耗过多，容易出现结垢现象，如果结垢严重，则会导致相应传热能力的下降，换热器工作温度达不到工艺要求，影响发酵效果。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中发酵罐由于内部结构设计不合理导致消毒过程中蒸汽消耗过多，换热器内部容易结垢的缺陷，提供一种用于生产长链二元酸的发酵罐。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种用于生产长链二元酸的发酵罐，其包括罐体，所述罐体内侧壁设有换热器组件，所述换热器组件包括一个或多个列管换热器，所述列管换热器顶部设有用于将列管换热器内的冷却水排出的第一汇总管，底部设有用于向列管换热器内通入冷却水的第二汇总管，所述列管换热器上设有多个固定板，相邻列管换热器之间可通过连接管串联，所述连接管底部设有排净管，所有排净管汇总于排净管总管，所述排净管总管设置在列管换热器的下方并自罐体内向罐体外伸出。

根据本实用新型的实施方案，所述罐体底部设有空气分布器，所述空气分布器包括空气导入接管、以及与所述空气导入接管固定连接的分布环管，所述分布环管设有向下的开孔，所述开孔按孔径大小分为小孔区、中孔区和大孔区。

根据本实用新型的实施方案，所述小孔区位于靠近空气导入接管的分布环管的1/3位置处，所述大孔区位于远离空气导入接管的分布环管的1/3位置处，所述中孔区位于所述小孔区和所述大孔区之间。

根据本实用新型的实施方案，所述小孔区开孔的孔径为5-18mm，进一步为5-10mm。

根据本实用新型的实施方案，所述中孔区开孔的孔径为12-25mm，进一步为13-18mm。

根据本实用新型的实施方案，所述大孔区开孔的孔径为15-28mm，进一步为20-25mm。

根据本实用新型的实施方案，所述小孔区、中孔区和大孔区中的开孔在分布环管上呈环形均布，且在分布环管横截面所占角度为20-40°。

根据本实用新型的实施方案，所述罐体内设有搅拌装置，所述搅拌装置包括电机和搅拌轴，位于罐体上方的电机通过传动机构驱动搅拌轴转动，所述搅拌轴上设有搅拌叶片，所述搅拌轴与所述罐体的接触处采用机械密封。

根据本实用新型的实施方案，所述罐体外侧壁上设置无菌取样阀，所述无菌取样阀包括取样阀底座和取样阀阀头，所述取样阀底座与罐体焊接，所述取样阀底座和取样阀阀头通过螺纹连接。

根据本实用新型的实施方案，所述罐体外侧壁上设有第一附属检测设备，所述第一附属检测设备包括近红外检测仪、PH计、溶氧仪、温度计，且呈环形分布。

根据本实用新型的实施方案，所述罐体外壁侧上方还设有第二附属检测设备，所述第二附属检测设备包括压力表、液位表。

根据本实用新型的实施方案，所述罐体的高径比为(1.2-1.9)：1，进一步为(1.5-1.7)：1。

根据本实用新型的实施方案，所述罐体的体积大于等于200m³。

根据本实用新型的实施方案，所述罐体内还设有支撑板，所述支撑板的一端抵接换热器组件，另一端与罐体相连接。

根据本实用新型的实施方案，所述罐体底部设有出液管，用于排出发酵液。

根据本实用新型的实施方案，所述罐体外还下设裙座。

根据本实用新型的实施方案，所述罐体内还设有底部支撑，所述底部支撑的一端用于安装所述空气分布器，另一端与罐体相连接。

本实用新型的积极进步效果在于：

本实用新型的发酵罐，通过在串联相邻列管换热器之间的连接管的底部设置排净管，所有排净管汇总于排净管总管并伸出罐体外，能够使得在罐体消毒时，换热器内部冷却水可以完全自排干净，有效降低空消或实消时蒸汽的消耗，延缓换热器内部结垢；通过选用无菌取样阀，底座可与罐体直接焊接，减少取样排放量和节省蒸汽消耗量；通过采用较小的高径比，可有效降低工艺压缩空气的入口阻力，进而减少压缩空气的能耗，降低建筑高度，减少土建投资。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的发酵罐的主视图。

图2为本实用新型一实施例的发酵罐内换热器组件的剖面图。

图3为本实用新型一实施例的空气分布器的主视图。

图4为本实用新型一实施例的空气分布器的俯视图。

附图标记说明：

罐体100

换热器组件1

列管换热器11

第一汇总管12

第二汇总管13

固定板14

连接管15

排净管16

排净管总管17

裙座2

空气分布器3

空气导入接管31

分布环管32

小孔区321

中孔区322

大孔区323

搅拌装置4

电机41

搅拌轴42

搅拌叶片43

无菌取样阀5

第一附属检测设备6

第二附属检测设备7

支撑板8

出液管9

底部支撑10

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和2所示，一种用于生产长链二元酸的发酵罐，包括罐体100，罐体内侧壁设有换热器组件1，换热器组件包括一个或多个列管换热器11，列管换热器11顶部设有用于将列管换热器11内的冷却水排出的第一汇总管12，底部设有用于向列管换热器11内通入冷却水的第二汇总管13，列管换热器11上设有多个固定板14，相邻列管换热器11之间可通过连接管15串联，连接管15底部设有排净管16，所有排净管16汇总于排净管总管17，排净管总管17设置在列管换热器11的下方并自罐体内向罐体外伸出。

本实用新型的发酵罐，在串联相邻列管换热器11之间的连接管15的底部设置排净管16，所有排净管16汇总于排净管总管17并伸出罐体外，这样的设置可以使得在罐体消毒时，列管换热器内部冷却水能够完全自排干净，有效降低空消或实消时蒸汽的消耗，延缓换热器内部结垢；同时采用列管式换热器，能够获得较好的挡板效果，降低传质传热死角。

如图1所示，罐体内设有搅拌装置4，搅拌装置4包括电机41和搅拌轴42等，位于罐体上方的电机41通过传动机构驱动搅拌轴42转动，搅拌轴42上设有搅拌叶片43，搅拌轴与罐体的接触处采用机械密封。

如图1所示，在罐体外侧壁上设置无菌取样阀5，无菌取样阀5包括取样阀底座和取样阀阀头，取样阀底座与罐体100焊接，取样阀底座和取样阀阀头通过螺纹连接。无菌取样阀可设置在罐体外侧壁2/5-1/2高度处。本实用新型对无菌取样阀及结构没有特别的要求，采用本领域常用的无菌取样阀即可。与传统的取样管加阀门的形式相比，无菌取样阀结构简单，底座可与罐体直接焊接，在消毒时无需蒸汽进入发酵罐，即可保证消毒效果，同时减少取样时发酵液的排放量。

如图1所示，在罐体外侧壁上设有第一附属检测设备6，例如可包括近红外检测仪、PH计、溶氧仪、温度计等，这些检测设备可在罐体外环形分布，例如可设置在罐体外侧壁2/5-1/2高度处。进一步地，为了有效减少罐内死角，便于清洗，利于消毒，稳定生产，第一附属检测设备均可采用无菌型。

在一示例实施方式中，无菌取样阀5与第一附属检测设备6可呈环形同高度设置。

如图1所示，在罐体外壁侧上方还设有第二附属检测设备7，包括压力表、液位表等，这些附属检测设备均采用卫生型(无菌型)，可有效减少罐内死角，便于清洗，利用消毒。例如压力表可选用卫生型隔膜压力表，液位表可选用卫生型隔膜双法兰液位表。

在一示例实施方式中，罐体的高径比为(1.2-1.9)：1，进一步为(1.5-1.7)：1；本实用新型中，高径比指的是罐体高度与内径之比。本实用新型的发酵罐，通过采用较小的高径比，可有效降低工艺压缩空气的入口阻力，进而减少压缩空气的能耗，降低建筑高度，减少土建投资。

在一示例实施方式中，罐体的体积大于等于200m³，例如400-1000m³，或者2000m³以上的发酵罐。通过增大发酵罐体积，可以使得原料的处理量增多。

在一示例实施方式中，罐体内还设有支撑板8，支撑板8的一端抵接换热器组件1，另一端与罐体100相连接。罐体底部中心设有出液管9，用于排出发酵液。罐体外还下设裙座2。

如图3和4所示，罐体100底部设有空气分布器3，空气分布器3包括空气导入接管31、以及与空气导入接管31固定连接的分布环管32，分布环管32设有向下的开孔，开孔按孔径大小分为小孔区321、中孔区322和大孔区323；其中，小孔区321位于靠近空气导入接管31的分布环管32的1/3位置处，也即位于与空气导入接管31连接的分布环管32上的1/3段；大孔区323位于远离空气导入接管31的分布环管32的1/3位置处，也即位于距离空气导入接管31最远的分布环管32上的1/3段；中孔区322位于小孔区321和大孔区323之间，也即位于小孔区321左右两侧且远离空气导入接管31的位置，共包括上下两段。

在一示例实施方式中，小孔区开孔的孔径为5-18mm，进一步为5-10mm，例如7mm、9mm、12mm、15mm、18mm。

在一示例实施方式中，中孔区开孔的孔径为12-25mm，进一步为13-18mm，例如14mm、17mm、20mm、23mm。

在一示例实施方式中，大孔区开孔的孔径为15-28mm，进一步为20-25mm，例如18mm、22mm、26mm。

由于空气最先经过小孔区321，然后经过中孔区322，最后经过大孔区323，小孔区321的空气气压最强，最充足，中孔区322其次，大孔区323最差，按空气经过途径由近到远将开孔按照由小到大的顺序设置，这样可以使分布环管的周向开孔吹出的空气量比较均匀，能够与液体更好的混合，可增强空气分布效果；同时分布器向下开孔，也可有效减少物料在其内部残留，利于管内的洁净。

小孔区、中孔区和大孔区中的开孔在分布环管上呈环形均布，且在分布环管横截面所占角度为20-40°，也即孔区、中孔区和大孔区中相邻两个开孔延伸线的夹角为20-40°，例如30°。通过在分布环管横截面上设置合适角度范围的开孔，可使得空气以不同角度吹出，利于空气的初步分散，进入发酵罐空气再经过底层搅拌器的强制二次分散，达到较好的效果。

本实用新型通过在分布环管上设置向下的开孔，并赋以合适的开孔尺寸、数量和角度，可使空气分布器布气均匀，增强空气分布效果，有利于溶氧的提高和减少分布器内部污垢残留。

在一示例实施方式中，罐体内还设有底部支撑10，底部支撑10的一端用于安装空气分布器3，另一端与罐体100相连接。

本实用新型中，列管换热器11可采用定尺寸不锈钢换热管，换热器与汇总管的连接处采用双面焊接，以保证焊接强度。根据需要冷却水的量，可以一个或多个串联为一组，也可设计多组。

在空消之前要先排掉列管换热器内的水，然后再往罐内按照工艺控制通入蒸汽空消，发酵罐空消时，冷却水从第一汇总管13进入列管换热器11中，回水总阀关闭，打开第一汇总管13和排净总管17上的排净阀，使得列管换热器内的水自排净，内部水排净，节省了换热器内部冷却水因蒸发消耗的蒸汽，达到降低蒸汽消耗的目的。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (12)

1.一种用于生产长链二元酸的发酵罐，其特征在于，其包括罐体，所述罐体内侧壁设有换热器组件，所述换热器组件包括一个或多个列管换热器，所述列管换热器顶部设有用于将列管换热器内的冷却水排出的第一汇总管，底部设有用于向列管换热器内通入冷却水的第二汇总管，所述列管换热器上设有多个固定板，相邻列管换热器之间可通过连接管串联，所述连接管底部设有排净管，所有排净管汇总于排净管总管，所述排净管总管设置在列管换热器的下方并自罐体内向罐体外伸出。

2.如权利要求1所述的生产长链二元酸的发酵罐，其特征在于，所述罐体底部设有空气分布器，所述空气分布器包括空气导入接管、以及与所述空气导入接管固定连接的分布环管，所述分布环管设有向下的开孔，所述开孔按孔径大小分为小孔区、中孔区和大孔区；

其中，所述小孔区位于靠近空气导入接管的分布环管的1/3位置处，所述大孔区位于远离空气导入接管的分布环管的1/3位置处，所述中孔区位于所述小孔区和所述大孔区之间。

3.如权利要求2所述的生产长链二元酸的发酵罐，其特征在于，所述小孔区开孔的孔径为5-18mm；

所述中孔区开孔的孔径为12-25mm；

所述大孔区开孔的孔径为15-28mm。

4.如权利要求3所述的生产长链二元酸的发酵罐，其特征在于，所述小孔区开孔的孔径为5-10mm；

所述中孔区开孔的孔径为13-18mm；

所述大孔区开孔的孔径为20-25mm。

5.如权利要求2所述的生产长链二元酸的发酵罐，其特征在于，所述小孔区、中孔区和大孔区中的开孔在分布环管上呈环形均布，且在分布环管横截面所占角度为20-40°。

6.如权利要求1所述的用于生产长链二元酸的发酵罐，其特征在于，所述罐体内设有搅拌装置，所述搅拌装置包括电机和搅拌轴，位于罐体上方的电机通过传动机构驱动搅拌轴转动，所述搅拌轴上设有搅拌叶片，所述搅拌轴与所述罐体的接触处采用机械密封。

7.如权利要求1所述的用于生产长链二元酸的发酵罐，其特征在于，所述罐体外侧壁上设置无菌取样阀，所述无菌取样阀包括取样阀底座和取样阀阀头，所述取样阀底座与罐体焊接，所述取样阀底座和取样阀阀头通过螺纹连接。

8.如权利要求1所述的用于生产长链二元酸的发酵罐，其特征在于，所述罐体外侧壁上设有第一附属检测设备，所述第一附属检测设备包括近红外检测仪、PH计、溶氧仪、温度计，且呈环形分布。

9.如权利要求1所述的用于生产长链二元酸的发酵罐，其特征在于，所述罐体外壁侧上方还设有第二附属检测设备，所述第二附属检测设备包括压力表、液位表。

10.如权利要求1所述的用于生产长链二元酸的发酵罐，其特征在于，所述罐体的高径比为(1.2-1.9)：1，所述罐体的体积大于等于200m³。

11.如权利要求10所述的用于生产长链二元酸的发酵罐，其特征在于，所述罐体的高径比为(1.5-1.7)：1。

12.如权利要求2所述的用于生产长链二元酸的发酵罐，其特征在于，所述罐体内还设有支撑板，所述支撑板的一端抵接换热器组件，另一端与罐体相连接，所述罐体底部设有出液管，所述罐体外还下设裙座；

所述罐体内还设有底部支撑，所述底部支撑的一端用于安装所述空气分布器，另一端与罐体相连接。