气体搅拌塔式生物反应器

1、鼓泡塔式生物反应器鼓泡塔式生物反应器2013-12-15目录目录简介特性示例气体搅拌塔式生物反应器气体搅拌塔式生物反应器 该类反应器是一种气体搅拌的、高径比较大的塔式生物反应器。流体的流动与混合主要依靠压缩空气所带入的能量。 该类反应器适合于对剪切力敏感的动植物细胞培养和生产规模较大的生物反应过程，例如单细胞蛋白的生产和废水的生物处理。 此类反应器中，最具代表性的是鼓泡塔反应器和气升式反应器。鼓泡塔反应器（鼓泡塔反应器（BCRBCR）特性：特性： 气体为分散相，液体为连续相。 通气是向其输入能量的主要途径，因此，通气速率是其最主要的操作变量。 反应器内流体的流动状况与传递性能，均与通气速率有关

2、。1 1 流动特性流动特性根据其流动特性，可将鼓泡反应器内流体的流动状况分为三个区域：a、均匀鼓泡区b、栓塞流区c、湍流鼓泡区a a、均匀鼓泡区、均匀鼓泡区现象现象： 气体表观速度0.05m/s时，所有气泡呈分散状态，其大小均匀，相互作用很小，并以相同速度上升而无气相的返混，此时液体亦不存在循环流，而仅存由气泡尾流的卷吸作用所引起的液体扰动。b b、栓塞流区、栓塞流区又称节节涌涌流区流区。现象现象： 气体表观速度0.05m/s时，即在其液泛点以上时，若反应器塔径较小（即D 0.1m），则小气泡会通过聚并而形成与塔径相同的大气泡，进而形成稳定的气栓，导致气液两相的分离，而处在大气泡之间的则是仅含

3、小气泡的气液两相流。液泛点液泛点：在逆流接触的气-液反应器或传质分离设备中，气体从下往上流动。当气体的流速增大至某一数值，液体被气体阻拦不能向下流动，愈积愈多，最后从塔顶溢出，称为液泛。产生液泛时的气体速度或连续相速度称为液泛速度；这种操作状态称为液泛点。c c、湍流鼓泡区、湍流鼓泡区现象现象： 气体表观速度在液泛点以上时，反应器直径D 0.2m时，小气泡会聚并为大气泡且形成气泡簇，但气泡直径不会达到反应器直径（反应器直径较大）。 但由于大气泡上升速度快于小气泡，造成了大小气泡在反应器内不能形成稳定的速度分布，导致大小气泡停留时间不同，气相存在返混现象。 对液相，一部分沿塔的中心而上升，另一部

4、分则沿塔壁下降，形成了液体的循环流。2 2、传递特性、传递特性 鼓泡反应器内的传递特性与气体表观速度、鼓泡器的设计和反应液的性质等因素有关。各传递参数多以气体表观速度G作为其关联的主要变量。u气含量 u传递系数u时均切变率u功率消耗u流体混合3 3、鼓泡反应器的改善、鼓泡反应器的改善采用较大的高径比和较大的通气量，有利于塔内气含率和氧的传递速率；内置多孔筛板，可延长气液接触时间；并通过不断形成新的气液界面，减小液膜阻力，提高氧传递速率和利用率。 另外，筛板上降液口亦有助于液体的循环流动， 促进了液体的混合。示例示例实验装置实验装置实验实验条件条件l 鼓泡塔式反应器：高6m，内径0.15m；l 液相为水，气相为空气或氮气；l 气孔分布器：直径1mm，64孔；l 活塞流。 通过对塔内不同深度溶氧率的测定，比较参数如大气压、温度、深度、气体表观速度和塔高等，探究塔式反应器中的体积传质系数KLa。结果分析结果分析u塔高是不能忽视的影响因素，塔底和塔顶之间的静态压力使得氧溶解度逐渐下降。u体积传质系数Kla对氧溶解率的影响：较大的Kla使得体系更快地达到气液饱和。u气体表观速