WO2018076414A1 - 一种带螺旋多孔筛板的气升式反应器 - Google Patents

一种带螺旋多孔筛板的气升式反应器 Download PDF

Info

Publication number
WO2018076414A1
WO2018076414A1 PCT/CN2016/105998 CN2016105998W WO2018076414A1 WO 2018076414 A1 WO2018076414 A1 WO 2018076414A1 CN 2016105998 W CN2016105998 W CN 2016105998W WO 2018076414 A1 WO2018076414 A1 WO 2018076414A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
spiral
sieve plate
airlift reactor
ratio
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/CN2016/105998
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
郑志永
陈瑜琦
詹晓北
高敏杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangnan University
Original Assignee
Jiangnan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangnan University filed Critical Jiangnan University
Publication of WO2018076414A1 publication Critical patent/WO2018076414A1/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J10/00—Chemical processes in general for reacting liquid with gaseous media other than in the presence of solid particles, or apparatus specially adapted therefor
    • B01J10/002—Chemical processes in general for reacting liquid with gaseous media other than in the presence of solid particles, or apparatus specially adapted therefor carried out in foam, aerosol or bubbles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0053—Details of the reactor
    • B01J19/006—Baffles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0053—Details of the reactor
    • B01J19/0066—Stirrers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/18—Stationary reactors having moving elements inside
    • B01J19/20—Stationary reactors having moving elements inside in the form of helices, e.g. screw reactors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/2405—Stationary reactors without moving elements inside provoking a turbulent flow of the reactants, such as in cyclones, or having a high Reynolds-number
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J4/00—Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
    • B01J4/001—Feed or outlet devices as such, e.g. feeding tubes
    • B01J4/004—Sparger-type elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/08—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/08—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles
    • B01J8/10—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles moved by stirrers or by rotary drums or rotary receptacles or endless belts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/20—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles with liquid as a fluidising medium
    • B01J8/22—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles with liquid as a fluidising medium gas being introduced into the liquid
    • B01J8/222—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles with liquid as a fluidising medium gas being introduced into the liquid in the presence of a rotating device only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/02—Photobioreactors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/22—Transparent or translucent parts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C12M27/18—Flow directing inserts
    • C12M27/20—Baffles; Ribs; Ribbons; Auger vanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C12M27/18—Flow directing inserts
    • C12M27/22—Perforated plates, discs or walls
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C12M27/18—Flow directing inserts
    • C12M27/24—Draft tube
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/06—Nozzles; Sprayers; Spargers; Diffusers
    • C12M29/08—Air lift
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/02—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of foam
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/12—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of temperature
    • C12M41/18—Heat exchange systems, e.g. heat jackets or outer envelopes
    • C12M41/22—Heat exchange systems, e.g. heat jackets or outer envelopes in contact with the bioreactor walls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
    • B01J2208/00884—Means for supporting the bed of particles, e.g. grids, bars, perforated plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00087—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
    • B01J2219/00094—Jackets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00761—Details of the reactor
    • B01J2219/00763—Baffles
    • B01J2219/00765—Baffles attached to the reactor wall
    • B01J2219/00768—Baffles attached to the reactor wall vertical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00761—Details of the reactor
    • B01J2219/00763—Baffles
    • B01J2219/00765—Baffles attached to the reactor wall
    • B01J2219/0077—Baffles attached to the reactor wall inclined
    • B01J2219/00772—Baffles attached to the reactor wall inclined in a helix
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/18—Details relating to the spatial orientation of the reactor
    • B01J2219/185—Details relating to the spatial orientation of the reactor vertical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/19—Details relating to the geometry of the reactor
    • B01J2219/194—Details relating to the geometry of the reactor round
    • B01J2219/1941—Details relating to the geometry of the reactor round circular or disk-shaped
    • B01J2219/1943—Details relating to the geometry of the reactor round circular or disk-shaped cylindrical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside

Definitions

  • the ratio of the pitch of the spiral porous sieve plate to the outer trajectory diameter of the spiral surface of the sieve plate is between 1 and 4.
  • the spiral surface of the spiral porous sieve plate is an inwardly inclined spiral surface, and the projection of the outer trajectory line on the guide tube is higher than the inner trajectory line in the same radial direction. The projection on the flow tube.
  • the mesh aperture has a pore size between 2 and 50 mm.
  • the spiral porous sieve plate of the present invention is installed in the rising portion of the airlift type reactor to form a spiral passage.
  • a part of the gas-liquid two-phase flow moves upward, and the rising large bubble is
  • the sieve holes on the sieve plate are cut into small bubbles, and another part of the gas-liquid two-phase flow moves spirally upward along the spiral porous sieve plate.
  • the two parts of the fluid interact to form cross flow and turbulence, and strengthen the radial and axial microscopic. Mixing helps prevent bubble build-up and reduces bubble size.
  • the side hole of the present invention is opened at the lower part of the draft tube, so that a small amount of small bubbles in the ascending section can enter the descending section, and the small bubble is flown downward by the liquid flow of the descending section, and does not affect the circulation of the descending section.
  • improve the gas-liquid mass transfer process of the descending section thereby improving the overall gas-liquid mass transfer efficiency of the air-lift reactor;
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an airlift reactor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic view showing the installation of a guide tube and a spiral porous sieve plate according to Embodiment 1 of the present invention
  • the ratio of the pitch p of the spiral porous sieve plate 40 to the inner diameter D of the reaction can body 10 is 2.
  • the ratio of the distance h1 between the lower edge line 45 of the spiral perforated screen 40 from the bottom of the draft tube 20 to the inner diameter D of the reaction can 10 is 0.5.
  • the ratio of the distance h3 of the bottom of the draft tube 20 from the bottom head of the reaction can body 10 to the inner diameter D of the reaction can body 10 is 0.1:1.
  • a plurality of screen holes 41 are evenly distributed, and any three adjacent screen holes 41 are located at three vertex positions of the same equilateral triangle.
  • the mesh hole 41 is a circular hole, and the hole diameter of the circular hole shape is 5 mm.
  • the flap 21 is vertically downward.
  • the gas distributor 30 is an annular tube which is provided with a plurality of air outlets 31 which are uniformly distributed in the upper portion of the annular direction, and the air outlet holes 31 face the annular rising portion 122.
  • the airlift reactor is a pressure vessel that is typically operated under low pressure conditions and can be operated under medium pressure conditions for special chemical reactions.
  • the top of the reaction tank body 10 is provided with a feed port 13 and an air outlet port 14, and the bottom portion is provided with a discharge port 15 and a vent pipe inlet 16.
  • the ratio of the pitch p of the spiral perforated screen 40 to the diameter d of the draft tube 20 is 1.8.
  • the ratio of the distance h1 between the lower edge line 45 of the spiral perforated screen 40 from the bottom of the draft tube 20 to the inner diameter D of the reaction can 10 is 0.5.
  • the ratio of the distance h3 of the bottom of the draft tube 20 from the bottom head of the reaction can body 10 to the inner diameter D of the reaction can body 10 is 0.1:1.
  • the spiral perforated screen 40 is uniform in thickness, so that the structural features of the spiral perforated screen 40 can be represented by the screen helix 46.
  • the screen spiral surface 46 is surrounded by an inner trajectory line 42, an outer trajectory line 43, an upper edge line 44, and a lower edge line 45.
  • the upper edge line 44 and the lower edge line 45 are flush with the horizontal plane, the projection of the outer trajectory 43 on the draft tube 20 coincides with the inner trajectory line 42, and the screen slab surface 46 is along the outer trajectory line 43 by the lower edge line 45. Sweeping over formed.
  • the outer trajectory of the helicoid of the spiral perforated screen 40 is an equidistant spiral.
  • the reaction can 10 is externally provided with an integral jacket 50, with a cooling water inlet 52 below and a cooling water outlet 51 above.
  • the rest is the same as in the first embodiment except that the airlift reactor in this embodiment is used for ventilating culture of microorganisms, animal cells and plant cells, air flow rate (m 3 /min) and volume of culture medium (m 3 ).
  • the ratio is 0.1 to 3, which is biased to the upper limit in small reactors, while the ratio is biased to the lower limit in medium-scale and large-scale reactions, but specific operating parameters should be determined based on the actual oxygen demand of the microorganisms.
  • the operating pressure gauge pressure

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

一种带螺旋多孔筛板的气升式反应器，包括反应罐体（10），反应罐体（10）中设置有导流筒（20）和气体分布器（30），气体分布器（30）设置在导流筒（20）的上升段（122、123）的下方，导流筒（20）的上升段（122、123）内还安装有螺旋多孔筛板（40），螺旋多孔筛板（40）的板体呈螺旋上升状，以对上升段（122、123）内的部分两/三相流进行导流，螺旋多孔筛板（40）的板体开设有若干筛孔（41），以对上升段（122、123）内的其余两/三相流进行导流和破碎气泡。本申请兼顾宏观混合和微观混合过程，利用喷射出的气体带动液体做循环流动之外，能使上升的大气泡破碎成小气泡，有效阻止气泡聚并，增加气含率，提高体积传质系数。

Description

一种带螺旋多孔筛板的气升式反应器 技术领域
本发明涉及化学工程、生物工程和环境工程领域，具体涉及一种带螺旋多孔筛板的气升式反应器。
背景技术
气液两相分散和混合广泛应用于通风发酵、氧化反应、氢化反应、生物曝气、植物细胞和藻类细胞光反应等过程单元。目前能实现气液两相混合和分散的装置主要有：(1)鼓泡塔反应器；(2)气升式反应器；(3)搅拌釜反应器；(4)基于旋转喷嘴的混合系统。
20世纪70年代开始，许多工程师开始研究鼓泡塔反应器。鼓泡塔是在反应器底部安装了气体分布器，压缩空气从小孔中喷射出来，将气体分散在液体中进行传质和传热的一种塔式反应器。以其结构简单、无机械传动部件、易密封、传热效率高、操作稳定、能耗低等优点，被广泛应用于加氢、脱硫、废气废水处理以及微生物培养等工业过程。但是鼓泡塔反应器也存在一定的缺点，如鼓泡塔内气液分散效率不高、操作参数可调区间较窄，且容易发生气泡聚并，故混合效率较低。
在鼓泡塔的基础上，许多工程师在鼓泡塔内加入导流筒，使液体形成有规律的循环流动，即气升式反应器。气升式反应器是利用空气喷嘴喷出高速的气体，气体以气泡的形式分散于液体中，在通气的一侧，液体平均密度下降，在不通气的一侧，液体密度较大，导致上述两侧流体产生密度差，在反应器内形成环流。这种反应器能强化宏观混合而提高传质效果，其中气流的搅动比鼓泡塔更强烈， 混合效果也更显著。
气升式反应器具有结构简单、传质传热效果好、能耗低、剪切温和、对细胞损伤小等优点，在生物化工单元操作过程中尤其是好氧生物反应过程中得到越来越广泛的应用。工业应用统计结果表明，与相同规模的传统机械搅拌发酵反应器相比，平均节能30～50％。但是目前工业上广泛使用的仍以机械搅拌式发酵罐为主，因为在工业实际应用的气升式反应器中，气泡在上升过程中容易发生聚并，操作参数调节的范围比较窄，因此设备的通用性和灵活性受到一定限制，改造气升式反应器结构、提升反应速率成为一个非常现实和迫切的问题。
一些工程师和研究者在气升式反应器内的上升管内设置了不锈钢丝网或水平筛板，可以促进多次破碎气泡、减少气泡直径和提高气含率，与无填充的条件相比较，体积传质系数可提高2倍左右。但在上升管内安装了丝网或水平筛板，将会减少气升式反应器的操作参数的有效范围，当气流速率过高时，易在丝网或水平筛板下方形成气塞，不利于气液两相的高效传质。再则，在安装了丝网或水平筛板时，不易进行反应器的清洗操作，因而影响了丝网或水平筛板装置在气升式反应器的实际工业应用。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种带螺旋多孔筛板的气升式反应器，兼顾宏观混合和微观混合过程，利用喷射出的气体带动液体做循环流动之外，能使上升的大气泡破碎成小气泡，有效阻止气泡聚并，增加气含率，提高体积传质系数。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种带螺旋多孔筛板的气升式反应器，包括反应罐体，所述反应罐体中设置有导流筒和气体分布器，所述导 流筒的内侧空间和外侧空间分别构成圆柱形导流通道和环隙形导流通道，所述圆柱形导流通道和所述环隙形导流通道中，其中一个设置为上升段，另一个设置为下降段，所述气体分布器设置在所述上升段的下方，其特征在于，所述导流筒的上升段内还安装有螺旋多孔筛板，所述螺旋多孔筛板的板体呈螺旋上升状，以对上升段内的部分两/三相流进行导流，所述螺旋多孔筛板的板体开设有若干筛孔，以对上升段内的其余两/三相流进行导流和破碎气泡。
一种实施方式中，所述导流筒的下降段还安装有若干挡板，所述若干挡板设置在所述下降段的入口处以阻止或减弱上升两/三相分离时形成的漩涡。
一种实施方式中，所述若干挡板沿圆周方向均布设置，所述挡板的块数在2～8之间。
一种实施方式中，所述挡板的宽度与所述导流筒的直径的比值在0.05:1～0.15:1之间，所述挡板的高度与所述导流筒的直径的比值在0.1:1～0.5:1之间。
一种实施方式中，所述导流筒的侧壁上还开设若干侧孔，所述若干侧孔均布于所述导流筒中下部分的带状区域内，以使上升段的少量小气泡进入到下降段。
一种实施方式中，所述带状区域呈水平环状或螺旋状。
一种实施方式中，所述带状区域的宽度为50～300mm，所述侧孔的孔径为3～10mm，所述侧孔相对所述带状区域的开孔率为20～50％，所述带状区域面积与导流筒横截面面积之比为0.2:1～1:1。
一种实施方式中，所述螺旋多孔筛板的螺距与所述筛板螺旋面的外轨迹线直径的比值在1～4之间。
一种实施方式中，所述螺旋多孔筛板的板间距与所述筛板螺旋面的外轨迹线直径的比值在0.5～2之间。
一种实施方式中，所述螺旋多孔筛板的螺距为所述螺旋多孔筛板的板间距的整数倍。
一种实施方式中，所述螺旋多孔筛板的下边缘线距离所述导流筒的底部的间距与所述反应罐体的内径的比值在0.5～2之间。
一种实施方式中，所述螺旋多孔筛板的上边缘线距离所述导流筒的顶部的间距与所述反应罐体的内径的比值在0.1～0.5之间。
一种实施方式中，所述导流筒的底部距离所述反应罐体的底部封头上缘的距离与所述反应罐体的内径的比值在0～0.3之间。
一种实施方式中，所述螺旋多孔筛板的螺旋面为正螺旋面，同一半径方向上，其外轨迹线在所述导流筒上的投影与其内轨迹线在所述导流筒上的投影相重合。
一种实施方式中，所述螺旋多孔筛板的螺旋面为向内倾斜螺旋面，同一半径方向上，其外轨迹线在所述导流筒上的投影高于其内轨迹线在所述导流筒上的投影。
一种实施方式中，所述螺旋多孔筛板的螺旋面为向外倾斜螺旋面，同一半径方向上，其外轨迹线在所述导流筒上的投影低于其内轨迹线在所述导流筒上的投影。
一种实施方式中，所述螺旋多孔筛板的螺旋面的外轨迹线为等螺距螺旋线或者变螺距螺旋线。
一种实施方式中，所述螺旋多孔筛板向左螺旋或者向右螺旋。
一种实施方式中，所述螺旋多孔筛板的开孔率范围在20％～70％之间。
一种实施方式中，所述筛孔为多边形孔或圆形孔或异形孔。
一种实施方式中，所述筛孔的孔径在2～50mm之间。
一种实施方式中，所述气体分布器采用环形管，所述环形管设有沿环向均布开设在其上部的若干出气口，所述出气口正对所述上升段；或者
一种实施方式中，所述气体分布器采用沿圆周方向排列的若干喷嘴，所述喷嘴采用单口喷嘴或多口喷嘴，所述喷嘴采用气体喷嘴或者气液混合喷嘴。所述喷嘴正对所述上升段或者所述喷嘴为斜向下弯曲45°的旋切喷嘴。
一种实施方式中，所述螺旋多孔筛板为适用于小型气升式反应器的整体式结构。
一种实施方式中，所述螺旋多孔筛板为适用于中大型气升式反应器的组装式结构，所述组装式结构由若干块预制好的螺旋多孔筛板拼接构成并且采用焊接或铆接的固定方式。
一种实施方式中，所述反应罐体的内部空间的高径比在2:1～6:1之间。
一种实施方式中，所述反应罐体包括位于下侧的两/三相混合区和位于上侧的两/三相分离区，与所述两/三相分离区对应部分的反应罐体的内径不小于与所述两/三相混合区对应的反应罐体的内径。
一种实施方式中，所述上升段的横截面的面积与所述下降段的横截面的面积的比值在1:0.4～1:1之间。
一种实施方式中，所述气升式反应器用于气液两相反应。
一种实施方式中，所述气升式反应器用于气液固三相反应。
一种实施方式中，所述气升式反应器用于通风培养微生物、动物细胞以及植物细胞，在通风培养微生物、动物细胞以及植物细胞时，其空气流量与培养液体积的比值在0.1～3vvm之间，小型气升式反应器时，该比值偏向上限，而在中大型气升式反应器时，该比值偏向下限，但具体的操作参数应依据微生物的实际耗 氧需求而确定
一种实施方式中，所述反应罐体的顶部设有进料口、出气口、视镜、灯孔、补料口、人孔、安全阀等附属装置，底部设有出料口。
一种实施方式中，根据反应条件需要，所述气升式反应器在合适位置安装温度、压力、pH、溶氧等电极。
一种实施方式中，所述的气升式反应器可以在合适位置安装换热装置，以控制反应过程中的温度，所述的换热装置可以为普通整体式夹套、带螺旋导流带的整体式夹套、半圆管夹套、蜂窝式夹套、通道式夹套等。可以安装在反应器的罐体外壁，也可以安装在导流筒上，也可以两者同时安装。
一种实施方式中，所述的气升式反应器在应用于植物细胞和藻类细胞培养等光反应过程时，所述的反应罐体、导流筒和螺旋多孔筛板采用透明的材料制造，以适合光反应的进行。
一种实施方式中，所述的气升式反应器为压力容器，一般在低压条件下操作，用于特殊化学反应时可在中压条件下操作，用于培养生物细胞过程时，操作压力(表压)一般为0.2～2.0atm。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
(1)本发明的螺旋多孔筛板安装于气升式反应器的上升段，形成螺旋通道，当气泡从气体分布器中喷射出来后，一部分气液两相流向上运动，上升的大气泡被筛板上的筛孔切割破碎成小气泡，另一部分气液两相流顺着螺旋多孔筛板螺旋向上运动，两部分流体交互影响形成错流和紊流，强化了径向和轴向的微观混合，有助于阻止气泡聚并、减少气泡尺寸。与水平筛板相比，上升流的流体阻力小，不易发生气塞和弹状流现象，反应器的有效操作范围得到拓宽，螺旋通道一方面 使气液两相流形成循环流动，促进宏观混合，另一方面使气液两相流流经的上升路径延长，增加了气泡停留时间。螺旋多孔筛板的安装改善了气液两相传质的条件，显著提升气含率和体积传质系数。
(2)本发明的挡板安装在下降段的入口处，当两/三相流上升到两/三相分离区后液流会形成旋涡，所述的挡板可以在下降段入口处阻止或减弱所述的旋涡流动；
(3)本发明的侧孔开设在导流筒中下部位置，可以使上升段的少量小气泡进入到下降段，小气泡被下降段的液流挟裹向下流动，在不影响下降段循环流动的前提下，改善下降段的气液传质过程，从而提高气升式反应器的整体气液传质效率；
(4)本发明的气升式反应器具有能耗低、传质效率高和剪切温和的特点，不仅适用于普通的气液两相化学反应和通风发酵过程，也适用于气液固三相化学反应和生物反应，特别适用于对剪切敏感的霉菌、放线菌、动物细胞、藻类细胞和植物细胞等悬浮培养过程，在培养微生物过程中，筛孔不易被逐渐生长的菌团所堵塞，有利于微生物的高效培养。
附图说明
图1为本发明实施例一公开的气升式反应器的剖面图；
图2为本发明实施例一公开的导流筒与螺旋多孔筛板的安装示意图；
图3为本发明实施例一公开的气体分布器的俯视图；
图4为本发明实施例二公开的气升式反应器的剖面图；
图5为本发明实施例二公开的导流筒与螺旋多孔筛板的拆分示意图；
图6为本发明实施例二公开的气体分布器的俯视图。
其中，10、反应罐体；11、气液分离区；12、气液混合区；121、圆形下降 段；122、环形上升段；123、圆形上升段；124、环形下降段；13、进料口；14、出气口；15、出料口；16、通气管入口；20、导流筒；21、挡板；22、带状区域；30、气体分布器；31、出气孔；40、螺旋多孔筛板；41、筛孔；42、内轨迹线；43、外轨迹线；44、上边缘线；45、下边缘线；46、筛板螺旋面；50、整体式夹套；51、冷却水出口；52、冷却水进口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例一
参见图1至图3，如其中的图例所示，一种带螺旋多孔筛板的气升式反应器，用于气液两相反应，包括反应罐体10，反应罐体10的内部空间分配为位于下侧的气液混合区12和位于上侧的气液分离区11，气液混合区12中上下设置有导流筒20和气体分布器30，导流筒20与反应罐体10同轴设置并将气液混合区12分隔为位于导流筒20内侧的圆形下降段121和位于导流筒20外侧的环形上升段122，气体分布器30向环形上升段122内通入空气，气升式反应器还包括安装在环形上升段122内的螺旋多孔筛板40，螺旋多孔筛板40的板体呈螺旋上升状，螺旋多孔筛板40的板体布满筛孔41。
反应罐体10的顶部安装有进料口13和出气口14，底部安装有出料口15和通气管入口16。
螺旋多孔筛板40的螺距p与反应罐体10的内径D的比值为2。
螺旋多孔筛板40的板间距B与反应罐体10的内径D的比值为1。
螺旋多孔筛板40的下边缘线45距离导流筒20的底部的间距h1与反应罐体10的内径D的比值为0.5。
螺旋多孔筛板40的上边缘线44距离导流筒20的顶部的间距h2与反应罐体 10的内径D的比值为0.2。
导流筒20的底部距离反应罐体10的底部封头的距离h3与反应罐体10的内径D的比值为0.1:1。
螺旋多孔筛板40厚度均匀，所以螺旋多孔筛板40的结构特征可以由筛板螺旋面46代表。筛板螺旋面46由内轨迹线42、外轨迹线43、上边缘线44和下边缘线45围成的。上边缘线44和下边缘线45与水平面齐平，外轨迹线43在导流筒20上的投影与内轨迹线42重合，筛板螺旋面46是由下边缘线45沿着外轨迹线43扫过去形成的。螺旋多孔筛板40的螺旋面的外轨迹线是等距螺旋线。
螺旋多孔筛板40的开孔率为50％。
若干筛孔41均匀分布，任意三个相邻的筛孔41位于同一正三角形的三个顶点位置。
筛孔41为圆形孔，圆孔形的孔径为5mm。
在圆形下降段121设置有沿圆周方向均布安装在导流筒20的上端的若干挡板21。
挡板21垂直向下。
挡板21的块数为4块。
挡板21的宽度与导流筒20的直径的比值为0.1:1。
挡板21的高度与导流筒20的直径的比值为0.25:1。
气体分布器30采用环形管，环形管设有沿环向均布开设在其上部的若干出气孔31，出气孔31正对环形上升段122。
反应罐体10的气液混合区12对应部分的反应罐体的高径比为3:1。
气液分离区11对应部分的反应罐体的内径与气液混合区12对应的反应罐体 的内径之比为1.2:1。
环形上升段122的横截面的面积与圆形下降段121的横截面的面积的比值为1:0.8，即导流筒20的内径d与反应罐体10的内径D之间的比值为2:3。
气升式反应器为压力容器，一般在低压条件下操作，用于特殊化学反应时可在中压条件下操作。
从通气管入口16通气时，气泡从出气孔31中喷射出来后，一部分气液两相流上升，气泡遇到筛板后会破碎，形成小气泡，另一部分气液两相流会沿着筛板螺旋上升，两部分流体交互影响形成错流和紊流，有助于阻止气泡聚并、减少气泡尺寸，当液体到达顶部后会螺旋流动，降低液速，在导流筒20内侧增设挡板21，可以阻止液体螺旋流动。
实施例二
参见图4至图6，如其中的图例所示，一种带螺旋多孔筛板的气升式反应器，用于气液两相反应，包括反应罐体10，反应罐体10的内部空间分配为位于下侧的气液混合区12和位于上侧的气液分离区11，气液混合区12中上下设置有导流筒20和气体分布器30，导流筒20与反应罐体10同轴设置并将气液混合区12分隔为位于导流筒20内侧的圆形上升段123和位于导流筒20外侧的环形下降段124，气体分布器30向圆形上升段123内通入空气，气升式反应器还包括安装在圆形上升段123内的螺旋多孔筛板40，螺旋多孔筛板40的板体呈螺旋上升状，螺旋多孔筛板40的板体布满筛孔41。
反应罐体10的顶部装有进料口13和出气口14，底部装有出料口15和通气管入口16。
螺旋多孔筛板40的螺距p与导流筒20的直径d的比值为1.8。
螺旋多孔筛板40的板间距B与导流筒20的直径d的比值为0.6。
螺旋多孔筛板40的下边缘线45距离导流筒20的底部的间距h1与反应罐体10的内径D的比值为0.5。
螺旋多孔筛板40的上边缘线44距离导流筒20的顶部的间距h2与反应罐体10的内径D的比值为0.2。
导流筒20的底部距离反应罐体10的底部封头的距离h3与反应罐体10的内径D的比值为0.1:1。
螺旋多孔筛板40厚度均匀，所以螺旋多孔筛板40的结构特征可以由筛板螺旋面46代表。筛板螺旋面46由内轨迹线42、外轨迹线43、上边缘线44和下边缘线45围成的。上边缘线44和下边缘线45与水平面齐平，外轨迹线43在导流筒20上的投影与内轨迹线42重合，筛板螺旋面46是由下边缘线45沿着外轨迹线43扫过去形成的。螺旋多孔筛板40的螺旋面的外轨迹线是等距螺旋线。
螺旋多孔筛板40的开孔率为50％。
若干筛孔41均匀分布，任意三个相邻的筛孔41位于同一正三角形的三个顶点位置。
筛孔41为圆形孔，圆孔形的孔径为5mm。
在圆形下降段121设置有沿圆周方向均布安装在导流筒20的上端的若干挡板21。
挡板21垂直向下。
挡板21的块数为4块。
挡板21的宽度与导流筒20的直径的比值为0.1:1。
挡板21的高度与导流筒20的直径的比值为0.25:1。
导流筒20的中下部分可以布置有带状区域22，带状区域22呈螺旋状并设置 若干侧孔。带状区域22的高度为150mm，带状区域22内的小孔孔径为8mm，开孔率为20％，带状区域22面积与导流筒横截面面积之比为0.2:1。
气体分布器30采用环形管，环形管设有沿环向均布开设在其上部的若干出气孔31，出气孔31正对环形上升段123。
反应罐体10的内部空间的高径比为4:1。
气液分离区11对应部分的反应罐体的内径大于或等于气液混合区12对应的反应罐体的内径。
环形上升段123的横截面的面积与圆形下降段124的横截面的面积的比值为1:0.8。即导流筒20的内径d与反应罐体10的内径D之间的比值为2：3。
反应罐10外部装有整体式夹套50，下方为冷却水进口52，上方为冷却水出口51。
气升式反应器为压力容器，一般在低压条件下操作，用于特殊化学反应时可在中压条件下操作。
从通气管入口16通气时，气泡从出气孔31中喷射出来后，一部分气液两相流上升，气泡遇到筛板后会破碎，形成小气泡，另一部分气液两相流会沿着筛板螺旋上升，两部分流体交互影响形成错流和紊流，有助于阻止气泡聚并、减少气泡尺寸，当液体到达顶部后会螺旋流动，降低液速，在导流筒20外侧增设挡板21，可以阻止液体螺旋流动。
实施例三
其余与实施例一相同，不同之处在于，本实施例中的气升式反应器用于通风培养微生物、动物细胞以及植物细胞，空气流量(m3/min)与培养液体积(m3)的比例为0.1～3，小型反应器时该值偏向上限，而在中等规模和大规模反应时，该 比值偏向下限，但具体的操作参数应依据微生物的实际耗氧需求而确定。操作压力(表压)一般为0.2～2.0atm。
一种实施方式中，反应罐体、导流筒和螺旋多孔筛板采用透明的材料制造，以适合光反应的进行。
以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (17)

  1. 一种带螺旋多孔筛板的气升式反应器，包括反应罐体，所述反应罐体中设置有导流筒和气体分布器，所述导流筒的内侧空间和外侧空间分别构成圆柱形导流通道和环隙形导流通道，所述圆柱形导流通道和所述环隙形导流通道中，其中一个设置为上升段，另一个设置为下降段，所述气体分布器设置在所述上升段的下方，其特征在于，所述导流筒的上升段内还安装有螺旋多孔筛板，所述螺旋多孔筛板的板体呈螺旋上升状，以对上升段内的部分两/三相流进行导流，所述螺旋多孔筛板的板体开设有若干筛孔，以对上升段内的其余两/三相流进行导流和破碎气泡。
  2. 根据权利要求1所述的气升式反应器，其特征在于，所述导流筒的下降段还安装有若干挡板，所述若干挡板设置在所述下降段的入口处以阻止或减弱上升两/三相分离时形成的漩涡。
  3. 根据权利要求2所述的气升式反应器，其特征在于，所述若干挡板沿圆周方向均布设置，所述挡板的块数在2～8之间。
  4. 根据权利要求2所述的气升式反应器，其特征在于，所述挡板的宽度与所述导流筒的直径的比值在0.05:1～0.15:1之间，所述挡板的高度与所述导流筒的直径的比值在0.1:1～0.5:1之间。
  5. 根据权利要求1所述的气升式反应器，其特征在于，所述导流筒的侧壁上还开设若干侧孔，所述若干侧孔均布于所述导流筒中下部分的带状区域内，以使上升段的少量小气泡进入到下降段。
  6. 根据权利要求5所述的气升式反应器，其特征在于，所述带状区域呈水平环状或螺旋状。
  7. 根据权利要求5所述的气升式反应器，其特征在于，所述带状区域的宽度 为50～300mm，所述侧孔的孔径为3～10mm，所述侧孔相对所述带状区域的开孔率为20～50％，所述带状区域面积与导流筒横截面面积之比为0.2:1～1:1。
  8. 根据权利要求1至7任一所述的气升式反应器，其特征在于，所述螺旋多孔筛板的螺距与所述筛板螺旋面的外轨迹线直径的比值在1～4之间，所述螺旋多孔筛板的板间距与所述筛板螺旋面的外轨迹线直径的比值在0.5～2之间，所述螺旋多孔筛板的螺距为所述螺旋多孔筛板的板间距的整数倍。
  9. 根据权利要求1至7任一所述的气升式反应器，其特征在于，所述螺旋多孔筛板的下边缘线距离所述导流筒的底部的间距与所述反应罐体的内径的比值在0.5～2之间，所述螺旋多孔筛板的上边缘线距离所述导流筒的顶部的间距与所述反应罐体的内径的比值在0.1～0.5之间，所述导流筒的底部距离所述反应罐体的底部封头上缘的距离与所述反应罐体的内径的比值在0～0.3之间。
  10. 根据权利要求1至7任一所述的气升式反应器，其特征在于，所述螺旋多孔筛板的螺旋面为正螺旋面，同一半径方向上，其外轨迹线在所述导流筒上的投影与其内轨迹线在所述导流筒上的投影相重合；或者所述螺旋多孔筛板的螺旋面为向内倾斜螺旋面，同一半径方向上，其外轨迹线在所述导流筒上的投影高于其内轨迹线在所述导流筒上的投影；或者所述螺旋多孔筛板的螺旋面为向外倾斜螺旋面，同一半径方向上，其外轨迹线在所述导流筒上的投影低于其内轨迹线在所述导流筒上的投影。
  11. 根据权利要求1至7任一所述的气升式反应器，其特征在于，所述螺旋多孔筛板的螺旋面的外轨迹线为等螺距螺旋线或者变螺距螺旋线，所述螺旋多孔筛板向左螺旋或者向右螺旋。
  12. 根据权利要求1至7任一所述的气升式反应器，其特征在于，所述螺旋多 孔筛板的开孔率范围在20％～70％之间，所述筛孔为多边形孔或圆形孔或异形孔，所述筛孔的孔径在2～50mm之间。
  13. 根据权利要求1至7任一所述的气升式反应器，其特征在于，所述气体分布器采用环形管，所述环形管设有沿环向均布开设在其上部的若干出气口，所述出气口正对所述上升段。
  14. 根据权利要求13所述的气升式反应器，其特征在于，所述气体分布器采用沿圆周方向排列的若干喷嘴，所述喷嘴采用单口喷嘴或多口喷嘴，所述喷嘴采用气体喷嘴或者气液混合喷嘴，所述喷嘴正对所述上升段或者所述喷嘴为斜向下弯曲45°的旋切喷嘴。
  15. 根据权利要求1至7任一所述的气升式反应器，其特征在于，所述螺旋多孔筛板为适用于小型气升式反应器的整体式结构或适用于中大型气升式反应器的组装式结构，所述组装式结构由若干块预制好的螺旋多孔筛板拼接构成并且采用焊接或铆接的固定方式。
  16. 根据权利要求1至7任一所述的气升式反应器，其特征在于，所述反应罐体的内部空间的高径比在2:1～6:1之间，包括位于下侧的两/三相混合区和位于上侧的两/三相分离区，与所述两/三相分离区对应部分的反应罐体的内径不小于与所述两/三相混合区对应的反应罐体的内径，所述上升段的横截面的面积与所述下降段的横截面的面积的比值在1:0.4～1:1之间。
  17. 根据权利要求1-10任一所述的气升式反应器，其特征在于，所述气升式反应器用于气液两相反应或气液固三相反应或通风培养微生物、动物细胞以及植物细胞，在通风培养微生物、动物细胞以及植物细胞时，其空气流量与培养液体积的比值在0.1～3vvm之间。
PCT/CN2016/105998 2016-10-28 2016-11-16 一种带螺旋多孔筛板的气升式反应器 Ceased WO2018076414A1 (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610956295.9 2016-10-28
CN201610956295.9A CN106552560B (zh) 2016-10-28 2016-10-28 一种带螺旋多孔筛板的气升式反应器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018076414A1 true WO2018076414A1 (zh) 2018-05-03

Family

ID=58444049

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/CN2016/105998 Ceased WO2018076414A1 (zh) 2016-10-28 2016-11-16 一种带螺旋多孔筛板的气升式反应器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20180119083A1 (zh)
CN (1) CN106552560B (zh)
WO (1) WO2018076414A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020148480A1 (en) * 2019-01-14 2020-07-23 Solar Foods Oy Bioreactors for growing micro-organisms
WO2024083614A1 (de) * 2022-10-21 2024-04-25 Erlenbach Gmbh Selbstreinigende druckbeladungsanlage

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107715714A (zh) * 2017-10-20 2018-02-23 刘斌 一种混合气体和液体的装置
DK3727030T3 (da) * 2017-12-22 2025-06-10 Hamlet Protein As Vertikal plug-flow-proces til biokonvertering af biomasse med enzymer
CN110559944B (zh) * 2018-06-05 2025-02-28 中国石油天然气股份有限公司 气体混合分布器及固定床反应器
CN108878942A (zh) * 2018-07-05 2018-11-23 浙江工业大学 一种内循环气升式微生物燃料电池装置及其应用
CN109055185B (zh) * 2018-09-06 2023-06-13 浙江大学 切圆旋流柱式微藻光合反应器及其使用方法
UY38406A (es) 2018-10-10 2020-03-31 Stamm Vegh Corp Microbiorreactor de flujo continuo
BR112021006806A2 (pt) * 2018-10-15 2021-07-20 Danimer Bioplastics, Inc. itens para serviços de alimentação confeccionados em fibra revestida com biopolímeros
CN109749916B (zh) * 2018-11-30 2022-06-03 安徽农业大学 一种自清洁螺旋光生物反应器
CN109553186B (zh) * 2019-01-29 2020-06-09 江南大学 一种用于污水处理的螺旋床生物膜反应器
CN109630075A (zh) * 2019-02-26 2019-04-16 西南石油大学 一种油气井段塞流组合式气体段塞破碎装置及方法
CN110038491B (zh) * 2019-05-20 2021-09-24 武汉有机实业有限公司 鼓泡塔装置及其用于甲苯液相氧化生产苯甲酸的方法
US11028355B2 (en) * 2019-05-22 2021-06-08 SolarClean Fuels, LLC Methods and systems for efficient bioreactor mixing and light utilization embodying low process energy and scalability
EP3766982A1 (en) * 2019-07-18 2021-01-20 Delft Advanced Biofuels B.V. Integrated system for biocatalytically producing and recovering an organic substance
CN112892462A (zh) * 2019-12-03 2021-06-04 中国石油集团工程股份有限公司 气液混合装置和异构化系统
CN111018100B (zh) * 2019-12-20 2024-09-24 浙江聚源环保科技有限公司 一种射流曝气器及污水处理系统
WO2021150450A1 (en) * 2020-01-24 2021-07-29 Australis Aquaculture, Llc Bioreactor and method for culturing seaweed
UY39063A (es) 2020-02-03 2021-08-31 Stamm Vegh Corp Plataforma, sistemas y dispositivos para impresiones 3d
WO2021163652A1 (en) 2020-02-14 2021-08-19 Anua International LLC System and method for treating wastewater
CN111662803B (zh) * 2020-06-11 2023-06-13 中农新科(苏州)有机循环研究院有限公司 一种气升式发酵罐气液循环系统
CN111589380B (zh) * 2020-06-18 2024-11-19 靖江神驹容器制造有限公司 气相反应器
CN112023655A (zh) * 2020-08-13 2020-12-04 南京工大环境科技有限公司 一种含臭氧的废气处理方法
CN112066606B (zh) * 2020-09-10 2025-03-18 珠海格力电器股份有限公司 分液效率高的分液结构及空调
EP3974052A1 (en) * 2020-09-23 2022-03-30 Basell Polyolefine GmbH Vessel system
FR3117891B1 (fr) * 2020-12-23 2024-12-20 Ifp Energies Now Reacteur gaz/liquide d’oligomerisation comprenant une conduite centrale
CN112892001B (zh) * 2021-01-13 2022-05-17 青岛理工大学 微气泡轴流和旋流双场三级管式t型脱气装置
CN112831397B (zh) * 2021-02-22 2022-10-25 西安交通大学 一种内置扰流组件的柱式光生物反应器及微藻培养方法
CN112742335B (zh) * 2021-03-03 2024-10-15 中核能源科技有限公司 一种预混反应装置
CN113041963A (zh) * 2021-03-25 2021-06-29 洛阳智邦石化设备有限公司 一种预提升催化剂分布板结构
US12264304B2 (en) 2021-04-08 2025-04-01 Premium Oceanic Inc. Systems and methods for deepwater photobioreactor
AU2022252992A1 (en) * 2021-04-08 2023-10-26 Blue Evolution, Inc. Photobioreactor systems and methods
CN113600119A (zh) * 2021-08-04 2021-11-05 江苏聚双环新材料科技有限公司 自留分离式供料罐
WO2023081618A1 (en) * 2021-11-03 2023-05-11 Lanzatech, Inc. Reactor having dynamic sparger
CN114471367A (zh) * 2021-11-30 2022-05-13 康码（上海）生物科技有限公司 一种卧式自搅拌体外蛋白合成反应器的罐盖集成式进排气装置
JP2024541606A (ja) * 2021-11-30 2024-11-08 康碼（上海）生物科技有限公司 インビトロ生合成の反応装置及びインビトロ生合成方法
CN114522642B (zh) * 2022-02-24 2023-12-29 南通利奥化工科技有限公司 用于强放热反应的反应釜
CN114570180B (zh) * 2022-03-23 2023-07-25 湖北君健新材料股份有限公司 一种有机硅合成用醋酸酐废气处理装置
US11884909B2 (en) 2022-04-25 2024-01-30 Ark Biotech Inc. Cluster airlift bioreactor
CN115125105B (zh) * 2022-07-07 2023-12-19 百仑生物科技(江苏)有限公司 一种一次性生物反应器
CN116119817B (zh) * 2022-12-14 2025-10-17 苏州湛清环保科技有限公司 结构改进的三相分离器
WO2024168289A2 (en) * 2023-02-10 2024-08-15 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Compound air loop reactor
CN116655196A (zh) * 2023-05-04 2023-08-29 青岛品瑞环保科技发展有限公司 一种嗜热酶的水解酸化设备及工艺流程
CN117138725B (zh) * 2023-10-24 2024-03-08 山东裕滨新材料有限公司 一种高剪切混合的管式反应器
CN117187030B (zh) * 2023-11-06 2024-02-27 万华化学集团股份有限公司 一种发酵反应釜、相应的发酵系统及其应用
WO2025130986A1 (zh) * 2023-12-20 2025-06-26 中国科学院天津工业生物技术研究所 气升式生物反应器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06312126A (ja) * 1993-04-27 1994-11-08 Kao Corp 気液接触装置
CN201381319Y (zh) * 2009-04-13 2010-01-13 徐鲸生 一种培养微藻的光生物反应器
CN102807950A (zh) * 2012-06-05 2012-12-05 江南大学 一种丝状真菌华根霉固定化液态发酵装置及其使用方法
CN105505749A (zh) * 2016-03-04 2016-04-20 江南大学 气液双喷式气升式环流反应器
CN205528736U (zh) * 2016-03-04 2016-08-31 江南大学 气液双喷式气升式环流反应器

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2563502B2 (ja) * 1988-08-08 1996-12-11 花王株式会社 液一液異相系の反応装置
CN101249405A (zh) * 2008-04-03 2008-08-27 中国石化扬子石油化工有限公司 一种气升式环流反应器
JP5754248B2 (ja) * 2011-06-06 2015-07-29 株式会社デンソー エアリフト及び培養システム
CN203639167U (zh) * 2013-11-22 2014-06-11 池州凯尔特纳米科技有限公司 一种强化气液混合制备亚微米碳酸钙的反应器
CN103738993B (zh) * 2013-12-04 2015-11-04 芜湖卓越纳米新材料有限公司 一种节能型纳米碳酸钙的碳化反应器及制备方法
CN204952631U (zh) * 2015-07-16 2016-01-13 宁波威瑞泰默赛多相流仪器设备有限公司 一种湿法脱硫气升反应器
CN204952895U (zh) * 2015-09-24 2016-01-13 湖北穆兰同大科技有限公司 一种设有挡板的反应釜

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06312126A (ja) * 1993-04-27 1994-11-08 Kao Corp 気液接触装置
CN201381319Y (zh) * 2009-04-13 2010-01-13 徐鲸生 一种培养微藻的光生物反应器
CN102807950A (zh) * 2012-06-05 2012-12-05 江南大学 一种丝状真菌华根霉固定化液态发酵装置及其使用方法
CN105505749A (zh) * 2016-03-04 2016-04-20 江南大学 气液双喷式气升式环流反应器
CN205528736U (zh) * 2016-03-04 2016-08-31 江南大学 气液双喷式气升式环流反应器

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020148480A1 (en) * 2019-01-14 2020-07-23 Solar Foods Oy Bioreactors for growing micro-organisms
US12195714B2 (en) 2019-01-14 2025-01-14 Solar Foods Oyj Bioreactors for growing micro-organisms
WO2024083614A1 (de) * 2022-10-21 2024-04-25 Erlenbach Gmbh Selbstreinigende druckbeladungsanlage

Also Published As

Publication number Publication date
CN106552560B (zh) 2019-10-22
US20180119083A1 (en) 2018-05-03
CN106552560A (zh) 2017-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018076414A1 (zh) 一种带螺旋多孔筛板的气升式反应器
CN109553186B (zh) 一种用于污水处理的螺旋床生物膜反应器
US9499290B2 (en) Stationary bubble reactors
CN101249405A (zh) 一种气升式环流反应器
CN110526394A (zh) 一种小通量供气循环搅拌的厌氧反应方法及反应器
CN115626706A (zh) 一种用于污水处理的立式厌氧反应系统
CN220351854U (zh) 一种臭氧-双氧水联合氧化器
CN105944647B (zh) 一种高效传质、传热的大规模气液和气液固反应器装置
CN111675340A (zh) 一种用于污水处理的vfl垂直流迷宫水流结构、装置、系统、方法
CN108689475A (zh) 芬顿氧化折流式反应器及有机废水处理方法
CN205528736U (zh) 气液双喷式气升式环流反应器
CN107188304A (zh) 一种废水处理方法及系统
CN105836967A (zh) 一种采用双重解耦联的膜生物反应器处理污水的方法
CN205948877U (zh) 一种反应器装置
CN216639069U (zh) 一种多工况可调节生化污水处理撬装装置
CN222556718U (zh) 一种环流好氧颗粒污泥装置
CN101961632B (zh) 偏三甲苯连续氧化反应器
CN216274173U (zh) 一种低剪切力气升式发酵罐增氧与混合装置
CN215855324U (zh) 一种多组射流的污水处理设备
CN221166310U (zh) 一种提高氧气溶解率的装置
EP4126330A1 (en) Apparatus for distributing fluid in downflow reactors
CN215028739U (zh) 一种改善内循环反应器中内部混合的装置及反应器
CN215924545U (zh) 一种搅拌装置及搅拌系统
CN118454583A (zh) 一种用于大型反应器的流体分散设备及方法
CN118954788B (zh) 一种变密度自循环好氧颗粒污泥处理装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16919831

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16919831

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1