[发明专利]装配折流筛板的气升式反应器

说明书

技术领域

本申请涉及化学工程、生物工程和环境工程领域，具体涉及气升式反应器。

背景技术

气升式反应器(Airlift Reactor，AR)是在鼓泡反应器(Bubble Column，BC)的基础上发展起来的用于气-液或气-液-固的多相流反应器。传统的气升式反应器从结构上可分为内循环气升式反应器(Internal Loop Airlift Reactor，ILAR)和外循环式气升式反应器(External Loop Airlift Reactor，ELAR)。内循环式气升式反应器是在鼓泡反应器的基础上加入导流筒或隔板；外循环式气升式反应器则是由两个顶部和底部相联通的外循环管组成。

一般气升式反应器主要包括上升段、下降段、顶部气液分离区和气体分布器。在上升段底部，气体经过气体分布器进入到反应器内，在上升段内气泡带动液体一起向上流动，到达气液分离区后，大部分气体穿过气液界面排出，另一部分气体被液相带入下降段，由于上升段和下降段内的气含率不同造成两区域的密度差异，最终引起气液两相在反应器内的循环流动。这种反应器中气体的搅动比鼓泡反应器更加剧烈，所以传质、混合效果更佳。

气升式反应器综合了鼓泡反应器和搅拌式反应器的优点，具有结构简单、能耗低、混合性能好、传质传热效率高，剪切温和和对细胞损伤小等优点。在过去几十年间，气升式反应器在生物工程、能源化工和环境保护的诸多领域得到了广泛的应用。工业应用统计结果表明，与相同规模的传统机械搅拌式反应器相比，设备制造成本降低30％以上，平均节能30～50％。但是目前在通风发酵工业领域广泛使用的仍以机械搅拌式发酵罐为主，主要是由于气升式反应器的操作弹性区间相对较小，大通风量时气泡在上升过程中容易发生聚并，体积传质系数不能随通风量增加而线性提高，导致传质速率不及机械搅拌式发酵罐。尤其在高密度细胞培养时不能满足细胞的高耗氧需求，因而如何设计更高效的气升式反应器、提升传质速率和效率成为一个非常现实和迫切的问题。

申请内容

为解决上述技术问题，本申请的目的在于提供装配折流筛板的气升式反应器，当喷射出的气体带动液体做循环流动时，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，本申请提供以下的技术方案：装配折流筛板的气升式反应器，包括：具有上升段和气液分离区的反应罐；

气体分布器，其设置在所述反应罐的下部，并用于将气体导入所述上升段，

所述上升段内设置有多个开设有筛孔的折流筛板，所述折流筛板与水平面之间具有不为0°或90°的预设夹角，相邻的两个所述折流筛板交错排布。

优选地，一部分的多个所述折流筛板位于一侧且沿竖直方向间隔排布，另一部分的折流筛板位于另一侧且沿竖直方向间隔排布，位于一侧的所述折流筛板与位于另一侧的所述折流筛板沿竖直方向交错排布。

优选地，所述折流筛板具有朝向所述反应罐内壁面的一端和远离所述反应罐内壁面的另一端，所述折流筛板自其一端向另一端逐渐向上倾斜。

优选地，所述折流筛板呈板状，所述折流筛板与水平面之间形成的夹角大于0°且小于或等于60°。

优选地，所述气升式反应器包括下降段。

优选地，所述装配折流筛板的气升式反应器包括用于形成下降段的外循环管，所述外循环管的上端与所述反应罐的中上部连通，所述外循环管的下端与所述反应罐的下部连通；其中位于一侧的多个折流筛板连接于所述反应罐的一侧内侧壁，位于另一侧的多个折流筛板连接于所述反应罐的另一侧内侧壁。

优选地，位于最上方的所述折流筛板的最高点不高于所述外循环管进液口。

优选地，位于最下方的所述折流筛板的最低点不低于所述外循环管出液口。

优选地，所述反应罐内设置有沿竖直方向延伸的隔板，所述隔板的一侧为上升段，所述隔板的另一侧为下降段，其中位于一侧的多个折流筛板连接于所述反应罐的内侧壁，位于另一侧的多个折流筛板连接于所述隔板上。

优选地，位于最上方的所述折流筛板的最高点不高于所述隔板顶线。

优选地，位于最下方的所述折流筛板的最低点不低于所述隔板底线。