JPH01160476A - 気泡塔型反応装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は、好気性発酵や排水処理における曝気等の微生
物反応プロセス並びに液相酸化に用いられる気泡塔型反
応装置に関する。

〔従来の技術〕

気泡塔型反応装置は、その構造が簡単で機械的駆動部を
持たないので腐食性の液や高圧の反応に適し、広範に使
用されている。なかでも容器内に上下端を開口させたド
ラフトチューブを設け、該ドラフトチューブ下方の容器
底部に設けたガス分散器からガスをドラフトチューブ内
に連続的に吹き込み、容器内の反応液をドラフトチュー
ブの内外部の水圧差により循環させて気液接触を行う気
泡塔型反応装置は、比較的小さい動力で良好な液混合を
行えるので工業的な重要性が増加している。

（発明が解決しようとする問題点） ドラフトチューブを備えた気泡塔型反応装置は、上記の
ような利点を有するが、容器の大型化に伴って通気動力
も大きくなり、またドラフトチューブを上昇する気泡の
径がしだいに大きくなり、かなりの量が上方へ放出され
るので、気液混合（即ち物質移動性）の面でさらに改善
が望まれている。

本発明は、上記の点に鑑み開発されたもので、物質移動
係数および気液界面積が大きく、容器全体における液の
混合が極めて速い気泡塔型反応装置を得ることを目的と
している。

Ｃ問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明は、容器内に上下端
を開口させたドラフトチューブを設け、該ドラフトチュ
ーブの下方から、ガスをドラフトチューブ内に連続的に
吹き込み、容器内の反応液をドラフトチューブ内外部の
水圧差により循環させて気液接触を行う気泡塔型反応装
置において、前記ドラフトチューブの少なくとも一部を
多孔状としたことを特徴とする。

〔作　用〕

上記の如く気泡塔型反応装置を構成することにより、ド
ラフトチューブ内を上昇するガスの一部がドラフトチュ
ーブの多孔部分を通過して環状部へ流れ出し、この通過
の際に気泡が微細化され、さらに、多孔部分を出た微細
な気泡が、ドラフトチューブの外周を下降する気液流れ
と向流接触して激しく混合するので、極めて短時間に気
液混合が行われる。

〔実施例〕

以下本発明を図面に基づいて説明する。

第１因に示すように、本発明の気泡塔型反応装置１は、
円筒状の容器２内に、上下端を開口させた多孔状のドラ
フトチューブ３を設けている。このドラフトチューブ３
は、その径が容器２の径に対してほぼ０．６程度であり
、金網またはパンチングメタルを筒状に形成したもので
ある。

多孔状とする範囲は、ドラフトチューブ３の全長でなく
てもよいが、部分的に多孔状にする場合は、半分以上を
多孔状とすることが望ましい。なお、ドラフトチューブ
３下方の容器２底部にはブロワに連通ずるガス分散器４
が設けられ、容器２の周壁には液供給口５．液取出ロ６
．ガス抜孔７がそれぞれ配設されている。

本発明者等は、このように多孔状のドラフトチューブを
備えた気泡塔型反応装置の流動特性に及ぼす装置因子の
影響についで多くの実験を行なつたが、それによれば、
ドラフトチューブの形態として、多孔状部分の範囲を半
分以上、また多孔部の孔径を１〜５層、開口率を３０〜
６０％としたときに最も好ましい結果が得られた。

以下に本発明の多孔状ドラ７１−チューブについて行っ
た実験を図面を参照しながら説明する。

（実験例〕 実験に使用した気りａ塔型反応装置１は、第２図に示す
如きもので、内径１６４ｍ＋、高さ２５００麿の透明ア
クリル樹脂製の容器２内に、内径９４履、高さ２０００
ｍ５＋のドラフトチューブ３を容器底面から５０ａｍ浮
かせて設置したものであり、容器２壁には液循環流量測
定用のトレーサ注入口８を設けた。

ドラフトチューブ３の多孔部３ａには、金網を用い、気
体は空気、液体は水道水または亜流酸ナトリウム水溶液
を用いた。

実験は、ドラフトチューブ３の全長に対する多孔部３ａ
の割合η及び目開きｄの種々組合せについて、流動状態
の観察及びガスホールドアツプεの測定を行った。亜流
酸ナトリウム水溶液の場合には、出口ガスの酸素濃度を
分析し、液相物質移動容量係数ＫＬａを算出した。なお
、液温は２７±１℃とした。

第３図は、多孔部３ａの割合ηを０．５とし、通気速度
Ｗｅ（容器断面積基準空塔速度）を変えた場合の気液の
流動状態を示す説明図である。

ガス分散器４からガスをドラフトチューブ３内に連続的
に吹き込むと、ガスは細かい気泡となってドラフトチュ
ーブ３内を速い流速を保って上昇する。

このときドラフトチューブ３の多孔部３ａから上昇する
ガスの一部がドラフトチューブ３の外周の環状部へ流れ
、多孔部３ａを通過する際に気泡が微細化される。そし
て、多孔部３ａを出た微細な気泡は、ドラフトチューブ
３の外周を下降する気液流れと接触して激しく混合する
。

通気速ｒ！ｉＷＧの増加に伴い、ガスが環状部へ出る頻
度は高くなるが、上方からの気液の下降流量が増大する
ため、気液が激しく混合するゾーンＺが短くなることが
観察された。

第４図は、液体に亜流酸ナトリウム水溶液を用い、多孔
部３ａの目開きｄを３ａｍとして、多孔部３ａの割合η
を変えた場合の通気速度ＷＧに対するガスホールドアツ
プεと液相物質移動容量係数ＫＬａを示すものである。

ガスホールドアツプεは、η＝０の場合を含めて明確な
差異は認められない。また、ドラフトチューブ３上端で
測定した循環液流量は、同一通気速度Ｗｅにおいては、
ηによらず一定であった。

なお、水道水の場合も同様であった。

一方液相物質移動容量係数ＫＬａは、ηが大ぎいほど高
くなっている。このＫＬａは、気液稈面積に比例するの
で、ηが大きくなるにつれて多孔部３ａによる気泡の微
細化効果がより大きく現れ、平均気泡径が小さくなるも
のと思われる。

また同−ＷＧにおいては、ηが大きくなるほど、環状部
にて気液が激しく混合するゾーンが長くなることが観察
された。

第５図は、η＝０．５として、目開きｄを変えた場合の
通気速度Ｗｅに対するガスホールドアツプεと液相物質
移動容量係数ＫＬａを示すものである。

ガスホールドアツプεは、いずれの目開きｄにおいても
ほとんど同じであるが、液相物質移動容量係数ＫＬａは
、ｄ＝６ａｍでやや低く、この時には気泡径が大きいよ
うに観察された。このことにより、目開きｄは比較的小
径において気泡の微細化効果が大きいと思われる。

第６図は、通気速度ＷＧを変化させて混合時間ｔｍを測
定したものである。混合時間ｉｍは、トレーサ注入口８
から塩水を注水し、導電率計センサからの出力が増加し
て一定値になるまでの時間とした。多孔状ドラフトチュ
ーブを設けたものはＷｃが小さくても極めて短時間で混
合することが解った。

（発明の効果） 以上のように本発明は、多孔状のドラフトチューブを用
いたことにより、多孔部を通過する微細な気泡を生成せ
しめるとともに、ドラフトチューブ外周の下降気液流と
向流接触を行わせしめるので、従来の無孔のドラフトチ
ューブを用いたものに比べ、物質移動係数および気液界
面積が大きく容器全体における液の混合が極めて速い反
応装置となり、とくに微生物の好気培養装置塔で、酸素
要求量の多い発酵に好適であるほか、通気動力の軽減や
装置の小型化も期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の気泡塔型反応装置を示す概略図、第２
図は実験を行った装置を示す概略図、第３図はガス吊の
変化による装置内の気液の流動状態を示す説明図、第４
図は多孔部の割合を変化させた場合のガスの通気速度に
対するガスホールドアツプ及び液相物質移動容量係数の
変化を示す図、第５図は目開きを変化させた場合のガス
の通気速度に対するガスホールドアツプ及び液相物質移
動容量係数の変化を示す図、第６図はドラフトチューブ
の形状を変化させた場合のガスの通気速度と混合時間の
関係を示す図である。 ２・・・容器　　３・・・ドラフトチューブ　　３ａ・
・・多孔部　　４・・・ガス分散器　　５・・・液供給
口６・・・液取出口　　７・・・ガス床孔　　８・・・
トレーサ注入口　　ｄ・・・目開き　　ＫＬａ・・・液
相物質移動容量係数　　ｔｍ・・・混合時間　　ＷＧ・
・・通気速度ε・・・ガスホールドアツプ　　η・・・
多孔部の割合秀３図 筋４図 ＷＧ　１ｒｎ４−’　］ ｔｍ（沙） ε［−〕 ８１−ａ　［ｓ町

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、容器内に上下端を開口させたドラフトチューブを設
   け、該ドラフトチューブの下方から、ガスをドラフトチ
   ューブ内に連続的に吹き込み、容器内の反応液をドラフ
   トチューブ内外部の水圧差により循環させて気液接触を
   行う気泡塔型反応装置において、前記ドラフトチューブ
   の少なくとも一部を多孔状としたことを特徴とする気泡
   塔型反応装置。