[发明专利]一种利用尾气提高反应体系传质效率的生物反应器

说明书

本发明涉及一种利用尾气提高反应体系传质效率的生物反应器。本发明提供了一种设计合理、使用方便的外置式气动搅拌装置，其可利用生物反应过程发生的尾气的压力能量来驱动所述的搅拌装置，充分回收利用尾气的气体动能，减小电力驱动搅拌所消耗的电量，有效的降低生物反应过程所需的生产能耗。

技术领域

本发明属于生物反应器领域，更具体地，本发明涉及一种利用尾气提高反应体系传质效率的生物反应器。

背景技术

随着能源的日益短缺，节约能源已经被作为可持续发展的一个重要方面，很多企业也把节能挖潜作为降低成本、提高利润的最直接手段。在微生物发酵领域，随着微生物发酵生产规模的日益扩大，生物反应器越来越向大型化、规模化方向发展，其容积越来越大，使得能耗成了除原材料之外最大的消耗。其中，使用电驱动的搅拌式发酵罐来进行微生物发酵生产所需的能耗是非常大的。

尽管近些年来，本领域人员通过各种措施来降低能耗，例如安装变频设备、调整搅拌装置的性状大小等。并且，在微生物发酵领域内还出现了以气升和气混方式替代搅拌桨的新技术。根据气体混合的方式分为气升环流式、鼓泡式、空气喷射式等。但是，由于发酵品类个性差异以及发酵过程中对气液流的剪切、融混等机理的特殊要求，气升和气混方式在应用过程中存在不少难以克服的问题，搅拌式发酵罐目前仍是生物发酵生产的主流设备。

因此，在保持良好的、传质充分的反应的同时，有效地减少发酵反应过程中的能耗是目前值得关注的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用尾气提高反应体系传质效率的生物反应器。

在本发明的第一方面，提供一种利用尾气提高反应体系传质效率的生物反应器，该生物反应器包括：

生物反应器本体(1)；

搅拌装置(2)；

气动组件(3)，其位于生物反应器上方并与搅拌装置(2)的搅拌杆连接，其藉由气体产生动能并带动搅拌杆运转；

进气管(4)，其用于为生物反应器内的反应体系输入气体；

通气管(5)，其一端连通生物反应器本体(1)，另一端连通气动组件(3)，用于输出生物反应器的尾气至气动组件(3)的进气口(34)，为气动组件(3)供气；

排出管(6)，用于输出气动组件(3)流出的气体。

在一个优选例中，所述的气动组件(3)包括：

封闭仓(31)；

叶轮(32)；

叶轮中心(33)，其能由叶轮(32)驱动旋转，其与搅拌装置(2)的搅拌杆连接，从而带动搅拌装置(2)转动。

在另一优选例中，所述的封闭仓(31)为U型密闭仓。

在另一优选例中，所述的封闭仓(31)包括进气口以及出气口，且所述进气口以及出气口以阀门控制气体进入以及输出。

在另一优选例中，所述的叶轮中心(33)与搅拌装置(2)的搅拌杆通过气动组件固定架(10)连接。

在另一优选例中，所述的进气管(4)包括：

进气阀(41)；

单向止回阀(43)；

气体流量计(42)。

在另一优选例中，所述的通气管(5)包括进气阀(51)；较佳地，所述的通气管(5)还设置一排气管，其上设置排空阀(52)。

在另一优选例中，所述的进气管(4)伸入到生物反应器的下部空间，且与气体分布器(8)连通。