Общая характеристика реакторов с комбинированным подводом энергии

6. Общая характеристика реакторов с комбинированным подводом энергии

 

Третья группа аппаратов – с подводом энергии газовой и жидкой фазами (группа ФЖГ). Основными их конструкционными элементами являются перемешивающие устройства всех известных типов, а также наличие в совокупности насосов и перемешивающих устройств. Это могут быть аппараты с группой самовсасывающих мешалок и насосом для перекачивания культуральной жидкости и другие сочетания перемешивающих и аэрирующих устройств. Коэффициент массопереноса кислорода в таких ферментерах может в принципе иметь любые из известных значения.

Выращивание дрожжей осуществляют в аппаратах эрлифтного типа объемом от 300 до 600 м³ с вводом воздуха в нижнюю зону аппарата при избыточном давлении 40–60 КПа. В процессе насыщения питательной среды воздухом образуется газо-жидкостная эмульсия, циркулирующая по всему объему аппарата, обеспечивающая эффективное перемешивание среды. Для борьбы с образующейся при аэрации пеной используют механическое пеногашение. Рабочий объем аппарата составляет около 70 % от общего объема. На отдельных предприятиях применяют также барботажноэрлифтные ферментеры большего объема, до 1300 м³ с воздухораспределением по нескольким, обычно 4–5 зонам.

7. Возможности аппаратов колонного типа по выбору и оптимизации режимов ферментации.

Барботажно-колонный – в нижней части корпуса такого аппарата устанавливается перфорированная пластина с диаметром отверстий 0.0005 м или сопловой эжектор с диаметром сопла 0.004 м; барботажно-эрлифтный аппарат характеризуется наличием внутри одного или нескольких диффуров («стаканов») или нескольких перегородок для принудительного разделения восходящих и нисходящих потоков циркулирующей жидкости; эти элементы расположены равномерно по сечению аппарата или концентрично:

 

б) барботажный колон-ный: 1 – корпус, 2 – рубашка, 3 – воздухораспределитель, в) барботажно-эрлифтный: 1 – корпус, 2 – диф-фузор-теплообменник, 3 – воздухораспределитлье;

8. Характеристика секционных колонных аппаратов

Если в аппарат введены секционные элементы в виде решеток, оборудованных лопастной насадкой; в центре аппарата находится труба, через которую вводится воздух, а жидкая фаза поступает противотоком сверху. Газ, поступая на лопастную насадку, обычно из полиэтилена, вращает ее; это существенно увеличивает поверхность контакта газовой и жидкой фаз.

1 – пеногаситель, 2 – емкость, 3 – диспергатор, 4 – корпус, 5 – распределительная перегородка

9. Газлифтный реактор трубчатого тип. Газлифтный колонный ферментер состоит из двух колонн разного диаметра, соединенных между собой; одна представляет собой барботажную колонну с восходящим потоком воздуха, другая – циркуляционная, с нисходящим потоком. Воздух вводится в нижнюю зону аппарата в барботажную колонну; камера, соединяющая колонны в верхней части аппарата, образует большую поверхность контакта фаз; трубчатый аппарат сконструирован по типу теплообменных труб; взаимодействие газа в трубе при высоких скоростях продувки более интенсивное, чем в большом объеме, поэтому массообмен интенсивнее; аппарат с плавающей насадкой позволяет интенсифицировать массообмен за счет увеличения поверхности контакта фаз и турбулизации жидкости при работе с большими скоростями подачи газовой и жидкой фаз.

г) газлифтный: 1 – корпус,2 – диффузор, 3 – диспергатор, 4 – воздухораспределитель, 5 – теплообменник,

10. Аппараты для переработки концентрированных гидролизных сред

Гидролизаппарат периодического действия представляет собой вертикальный цилиндр с двумя усеченными конусами (рис. 15). Верхний конус заканчивается загрузочным отверстием, закрываемым крышкой. Нижний конус заканчивается выхлопным устройством для удаления лигнина по окончании варки сырья. В верхней горловине гидролизаппарата имеются штуцера для подвода горячей разбавленной кислоты и сдувки воздуха в начале варки, а также для сброса избыточного давления. В нижнем конусе гидролизаппарата устанавливаются фильтрующие устройства для отделения гидролизата от лигнина.

На цилиндрической части гидролизаппарата снаружи приварены опорные лапы, которыми он опирается на несущую конструкцию.

Корпус гидролизаппаратов обычно изготовляется сварной, из листовой стали. В последнее время ведутся опыты по применению для этой цели титана.

Эта форма гидролизаппарата является наиболее удобной для проведения перколяции. Стальные гидролизаппараты должны быть защищены внутри кислотоупорным слоем от корродирующего действия горячей разбавленной серной кислоты. Футеровка состоит из сплошного слоя бетона с шамотом, примыкающего к стальной стенке. Внутренняя поверхность бетонного слоя толщиной 70—90 мм облицовывается специальными термокислотостойкими керамическими плитками или слоем шамотного кирпича. Плитки и кирпич укрепляются на бетонной подмазке, а швы между ними промазываются андезитовой замазкой^ изготовляемой на жидком стекле, или кислотоупорным цементом с шамотом.

Наружная металлическая стенка гидролизаппаратов для предохранения от чрезмерной потери тепла покрывается тепловой изоляцией.

В верхней и нижней горловинах гидролизаппаратов, а также в местах установки штуцеров, имеются бронзовые кольца или штуцер, обеспечивающие переход от кислотоупорной внутренней футеровки к верхней и нижней стальной горловине и коммуникациям. Внутренняя поверхность крышек также покрыта кислотоупорным слоем бронзы или латуни.

Кислотостойкость медных сплавов и красной меди в условиях гидролиза усиливается благодаря образованию тонкого слоя смолистого вещества, выделяющегося из гидролизата во время варки. Благодаря наличию этого слоя коррозия поверхности меди и ее сплавов уменьшается почти в 2 раза.

Количество растительного сырья, загружаемого в гидролизаппарат, зависит от его происхождения, степени измельчения и влажности. Чем больше влажность сырья, тем больше давление его верхних слоев на нижние и, следовательно, больше плотность загрузки. При влажности древесины около 45—48% плотность загрузки опилок (в пересчете на абс. сухое вещество) составляет 120—125 кг/м³. Обычная древесная щепа хвойных пород в тех же условиях загружается ^плотностью 125—135 кг/м³. При использовании смеси опилок и щепы плотность загрузки возрастает. Так, при соотношении щепы и опилок 2:1 плотность загрузки достигает 140—150 кг/м³, а при соотношении щепы и опилок 1 : 1 она составляет 135— —145 кг/м³. В тех же условиях плотность загрузки подсолнечной лузги равна 80—110 кг/м³, измельченной кукурузной кочерыжки 150—200 кг/м³, хлопковой шелухи 190—195 кг/м³ и рисовой лузги 90—114 кг/м³.