[发明专利]具有防堵塞布气能力的环流反应器

说明书

技术领域

本发明涉及环流反应器，它具有设置在环流反应器内腔中且用于循环反应物的导流装置，导流装置具有至少一个中心供气机构，在中心供气机构上装设有多个布气机构，用于使气体进入导流装置。

背景技术

环流反应器常被用于过程工程。此时，流体或可流动物质在反应器中在反应物循环流动的情况下被处理。反应物在反应器内腔中通过中心导流装置如竖立的导管例如从下往上被引导并且在导管外向下继续流动。为了在导管中引入上升流，气体在导管的下部区域被输入。反应物因而能以环流形式在反应器中被循环。

这种带有内循环的环流反应器通常被用作全混型悬浮物厌氧反应器，尤其用于从含生物可降解物的悬浮物中，如从生物垃圾或再生原材料中，获得生物气体。此方法例如还在瑞士专利CH316767或德国专利申请公开号DE19725823A1中加以描述了。在这里，生物气体潜于液面下被吹入中心导管。由于导管中的混合物密度相对外界液面是减小的，所以在液体中产生压差，此压差导致导管中的上升流。吹入的生物气体应在导管横截面内获得尽量均匀一致的微小气泡分布，以保证有效地形成混合物。

当导管比较细时，通常会在外面加装一条输气环路，气体在导管周围在内侧经过孔从输气环路流出。此工作原理不适用于较粗的导管，因为无法实现在横截面范围内的布气。在反应器底部上的位于导管入口下方的中心喷嘴同样不适用于大型发酵反应器，因为当在比液面下约14米更深的深处喷入气体时，大型发酵反应器因静压的缘故而不再对驱动压差带来显著贡献。可是，在相应深度输入气体所需要的压缩机功率是必须要付出的。

基于这些原因，在大型反应器中经常采用从反应器顶部潜没的喷管，该喷管优选在液面下7米到12米的深处输入生物气体。此时，现有技术中存在具有以下优缺点的两个可选方案：

一个可选方案拟使用中心供气管，其底部装设有3根到7根且最好是5根比较细的布气管。这些布气管保证气体在导管内按所期望的出气圆圈流出，因而应该有助于混合物的有效形成。此系统的优点是可采用大口径的供气管，该供气管可被构造成通过潜没较深来防止弯曲和震动。但在实践中，侧伸出的细的布气管是不利的，从中期来看，这样的布气管对高浓度悬浮物如烂污泥而言会被粘着物和附着结壳堵塞。气体由此以非对称方式从仍敞口的管中排出，这导致液力系统易受损。

在另一个可选方案中，单独在一个圆圈上采用许多朝下延伸的单喷管。这提供更好的清洁可能性，因为它们从反应器顶部到出气口地在整个长度范围内被清洁。但此方案的问题是，较细的单管相对于工作中的动态应力和由漂浮覆层所产生的剪切力而言无法提供足够高的机械强度。

发明内容

因此，本发明的任务是在环流反应器中如此设计供气机构和布气机构，即一方面保证抗纵弯强度和弯曲强度，另一方面，在不容易出现堵塞的同时，保证有效布气。

按照本发明，如此完成该任务，布气机构以朝下开口的导气件的形式构成，所述导气件布置在中心供气机构的出气口的上方。

迄今为止的构造的出发点在于，气体通过管道被一直送往排气点。然而，本发明提出这样一种构造，它具有至少一个中心供气机构，中心供气机构例如可以由坚固的中心管构成，该中心管在环流反应器内一直到达所期望的通气深度地伸至液面下方。与现有技术不同，气体在导流装置中按所期望的出气圆圈从中心供气机构散布流出不是通过布气管来实现，而是通过不会被堵塞的、下开口的导气件来实现。该导气件最好以朝下开口且弯成半圆形的金属薄板的形式构成。中心供气机构适当地呈竖直供气管的形式，它一直伸到环流反应器内的液面的下方。导气件最好外装在中心供气管上。例如，如果供气管由金属制成且导气件以弯成半圆形的金属薄板的形式制成，则导气件可被焊接在供气管上。根据应用场合的不同，3个至7个且一般是5个导气件在出气口高度上散布在管周围地被安装在供气管上。供气管中的出气口因而实现了气体穿流到导气件下方。这些导气件优选相对水平方向以介于5度到45度之间的角度向上倾斜，在这里，介于10度到20度之间的倾斜角度是特别有利的。通过浮力，气体在优选呈隆凸形的导气件的下方一直流到外边沿，气体在外边沿处以连串气泡的形式中断。这些导气件具有侧导向面是合适的，所述侧导向面在中心供气机构的出气口区域里被向下拉长，由此避免气体在气体湍旋穿流区内在导气件下方侧向流出。因而，气体能可靠地顺着导气件的导流轮廓流动。