新型搅拌通用设备的高效节能增产技术
间隙搅拌反应器Batch stirred tank reactor(BSTR)是广泛地应用于化工、生物发酵、结晶、混凝、萃取、悬浮等工业作业,因此是一种应用面极广的非标通用设备,其容积可以从升级至几千立方。其中生产规模最大的是应用于生物发酵用的发酵罐。 在我国生物发酵工业基本上均采用BSTR进行生产,国内发酵罐容积居世界第一。单位容积发酵罐耗电为2~4kW/m3 发酵用空气需经过空气过滤除菌,空气耗量以罐体积计:体积流量(m3/分)与罐容积比为0.3~2。因此以单位立方米计的空气能耗在0.72~4.8kW/m3以上。因此发酵工业是国内的一个耗能大户。降低发酵用BSTR的能耗具有重大的节能意义。 本项目通过利用气流能量在罐内构造离心力场中的泰勒涡柱流,利用泰勒旋涡流来改善气液比表面积,降低搅拌功耗,减少空气用量和减少混合时间,达到大幅度降低BSTR能耗的目标。降低搅拌功率30%。节省空气用量5%~10%。 由于泰勒涡柱流动具有的无返混流特征,可以提高发酵对数期的反应进程,将产生热冲击效应,可以充分利用来缩短发酵对数生长期,以及提高产量。 本项目主要研究内容是,通过开发极限发热量的控制技术和散热技术,从而充分利用热冲击效应,以达到增产目的,增产目标为2%。通过热控制技术保证,用泰勒涡柱流降低搅拌功率30%。节省空气用量5%~10%。
上海理工大学
2021-04-13