干式发酵搅拌器流场数值分析及结构参数优选

为了研究干式发酵搅拌器的搅拌效果,通过流体力学软件Fluent,采用动网格模型和多相流模型对干式发酵搅拌器中的混合过程进行了数值模拟,考察了搅拌转速、搅拌桨长和搅拌桨层数等因素对搅拌功率、混合时间、混合能和扩散流场的影响。研究结果表明,降低搅拌转速,有利于减小搅拌能耗,提高混合效率,但从工程效率角度,搅拌转速的选取不宜低于3 r/min;当搅拌桨长为1 200 mm时,搅拌的混合效率最高;当搅拌器搅拌转速大于6 r/min时,三桨搅拌器混合效率高于四桨搅拌器。     

L-赖氨酸发酵罐搅拌器的改造

针对300 m3 L-赖氨酸发酵罐搅拌器不能满足发酵工艺传质混合要求的实际情况,提出改造方案,并采用CFD软件对改造前后搅拌效果进行了数值模拟,模拟结果显示改造后的搅拌器强化了混合效果,改善了气液传质.改造后经过46批发酵实验,L-赖氨酸的糖酸转化率相比未改造发酵罐高2%,且产量更稳定.最后提出搅拌器继续改造的方向.     

发酵罐搅拌装置的优化设计

在生物发酵中产品收率高、生产能耗低是大型发酵罐的重要经济指标,采用优化后的组合式搅拌器,根据要求采用不同的桨型,控制各层搅拌器的能耗,按各层搅拌器的作用不同来分配搅拌器的轴功率,并且利用气体上升膨胀做功降低能耗,使之满足发酵各个区域气液分散、固液悬浮、混均、传热等要求,从而保证微生物的生长要求,达到提高发酵产量,同时降低生产能耗的目的;通过几年的研究和实践,优化后的组合式搅拌器在国内一些抗生素发酵上得到应用,在不同种类产品及不同大小罐上均取得了较好的效果,起到了提高产能、降低能耗的作用。     

苏云金杆菌在外环流气升式反应器中发酵工艺的研究

将冷模实验中选出的优化结构外环流气升式反应器 ,用于苏云金杆菌的发酵。通过对通风量、发酵温度等工艺参数的实验 ,得出该工艺过程的最佳工艺条件。实验结果表明 ,该工艺技术不仅能耗低、操作方便、控温精度高 ,且比普通的机械搅拌发酵罐发酵周期缩短 9h,发酵水平提高 35 %     

偏心空气射流双层桨搅拌反应器流场结构的分形特征

搅拌槽内流场分为混沌混合区和隔离区。为提高搅拌槽内流体的混合效率、降低搅拌过程的能耗,调控流场结构特征是重要的途径。结合图像处理软件,实验研究了偏心空气射流双层桨搅拌槽内空气-水体系的流场结构分形维数的变化规律。实验结果表明,流场结构分形维数受搅拌转速和空气流速的共同作用;偏心空气射流能改变流场结构分形维数,使流体混沌混合特性增强;机械搅拌转速增大,能改变射流场的拟序结构,提高气液混合效率。     

生物搅拌反应器内混合情况的CFD模拟及在发酵中的应用

用计算流体力学(CFD)方法模拟了50 L生物反应器中不同的,搅拌桨组合对搅拌流场、混合时间的影响,并从流体力学角度对生物反应器搅拌桨组合进行了优化.将模拟优化结果用于重组大肠杆菌发酵过程,结果表明,优化后的搅拌桨组合可以改善发酵罐内部的流场和气体分布,能够明显降低获得相同溶氧所需的转速和最大通气量,而菌体生物量和产酶水平也略有提高.     

搅拌槽内粘稠物系中气液相间氧传递

以发酵罐中气液相间氧传递为背景，考察了搅拌槽内搅拌器形式、物系流变性质、通气搅拌操作条件等对假塑性粘稠物系中氧传递过程的影响。结果表明，这些因素主要通过改变气体分散状态和相间传质面积来影响氧传递速率。根据气泡在搅拌槽内不均匀分布现象，多层搅拌下气液相间传质过程可以用气泡运动分区分布模型来描述。它说明了采用轴向流桨和涡轮桨组合的搅拌形式在氧传递方面的优越性，为强化发酵罐中供氧指明一条有效途径     

六直叶开启涡轮式搅拌器的二维数值模拟

由于搅拌过程中流场的复杂性,选用何种型号的搅拌器从而提高搅拌效率、降低能耗是搅拌设计中的关键。本文借助Fluent软件分析六直叶开启涡轮式搅拌器的桨叶直径、转速对搅拌的影响,并对比了在同一工况下平直叶圆盘涡轮式搅拌器和六直叶涡轮搅拌器的搅拌效果。     

偏心射流搅拌强化1,3-二氯-2-丁烯的氯化行为

1,3-二氯-2-丁烯(DCB)的氯化过程同时存在加成反应、取代反应和连续反应,DCB与氯气混合不均匀和反应热移除效果不佳会降低取代氯化的选择性。搅拌槽内流场分布特征与流体的混合效果、化学反应的转化率和选择性等密切相关,调控流场结构有助于强化DCB的氯化行为。文中结合搅拌器专用计算流体动力学软件MixSim 2.0.2,模拟了在偏心射流条件下4 cm二直叶桨式搅拌器、4 cm斜叶圆盘搅拌器和5 cm斜叶圆盘搅拌器槽内的流场分布特征,并进行了DCB氯化实验。研究表明:偏心射流能改变流场分布,控制流场的拟序结构,强化混合效果。在偏心斜射流的条件下,5 cm斜叶圆盘搅拌器的氯化效果较优,能够使DCB氯化的主产物2,3,4-三氯-1-丁烯(TCB)的收率提高到87.9%。     

塔式反应器在微生物发酵生产中的应用

长时期来,微生物发酵生产中沿用的反应器,一直是带有机械搅拌的釜式发酵器,但随着生产规模的不断扩大,这种传统的发酵器已日益显得与生产不相适应,起而代之的,则是塔式发酵器。塔式发酵器是一种由气流来进行搅拌的发酵器,与机械搅拌发酵器相比,它具有结构简单,投资省、能耗低、氧传递速率高及适用于大规模生产等优点。例如,有效容积1500米~3,内轻7米,高50米的大型塔式发酵器,已在英国ICI单细胞蛋白质生产中成功地获得应用。目前塔式发酵器有多种形式,例如有直筒形的单级鼓泡塔,内中设有塔板的多级鼓泡塔,带有机械搅拌或静态搅拌器的搅拌鼓泡塔以及具有循环流的环流鼓泡塔等。尽管这些塔式发酵器的结构各异,但其中最基本的要素仍都是气泡行为。因为,和反应结果有关的鼓泡塔内的种种重要性质,诸如气含率ε_G、比相界面积a,体积传质系数k_La、     

发酵罐法培养疣孢漆斑菌产漆酶培养条件的研究

提高疣孢漆斑菌的漆酶产量,并且降低成本,使其得到大规模的应用,还要依赖于成熟的工业化发酵技术,因此实验选用16L全自动不锈钢发酵罐对疣孢漆斑菌菌种进行发酵培养,主要通过对不同通气量、搅拌速率和补加营养物质来研究疣孢漆斑菌发酵罐培养产漆酶的培养条件,以提高菌种漆酶产量。结果表明,通气量为1.0vvm时适于疣孢漆斑菌产漆酶,并且不会对设备产生过高的损耗;搅拌器转速为150r/min时,可以有效提高发酵液溶氧量,控制菌种生长,提高产酶活力;补加营养物质的研究显示,虽然没有达到预期的使产酶量出现二次高峰的效果,但补加营养物质可以延长菌种生长时间。     

高效石油微生物发酵脱蜡反应器在新疆通过鉴定

石油发酵脱蜡法是生产低凝油品的一种先进工艺,它具有其他脱蜡方法不能比拟的优点。目前生产上使用的石油发酵脱蜡罐存在氧传递速率不高、空气利用率低、发酵时间较长等缺点,因此研制新型石油发酵脱蜡罐,提高设备效率、降低能耗,具有重要的经济价值。我院与新疆石油管理局重油加工研究所研究的新反应器较现在生产使用的发酵罐能耗降低42.8％。     

黑曲霉葡萄糖酸发酵的工艺控制方法

针对葡萄糖酸生产菌--黑曲霉,在10 L发酵罐进行了其发酵工艺控制研究.结果表明,高含量葡萄糖对黑曲霉生成葡萄糖酸没有抑制作用,较好的葡萄糖控制方式为维持葡萄糖含量20%左右,总糖含量为30%.流加30%NaOH溶液、流加25%～30% Ca(OH)2乳浊液、分批添加CaCO3等3种方式都能很好地控制pH值,但各有适用范围;通过调整搅拌转速的方式维持溶氧含量50%左右,可提高产葡萄糖酸性能,并能降低搅拌能耗.     

嗜水气单胞菌J-1株灭活疫苗生产工艺的改进

目的 改进嗜水气单胞菌J-1株灭活疫苗的生产工艺,提高培养效率.方法 采用改良培养基和产毒素培养基,利用机械式通风搅拌培养J-1菌株.确定发酵培养时间,并比较两种培养基的培养效果;用摇瓶灭活和罐灭活J-1菌株培养液,比较不同浓度甲醛的灭活效果.结果 用机械搅拌发酵罐培养J-1菌株,菌体生长12～14 h达峰值,产毒素培...     

抗生素发酵培养基灭菌实消冷却探讨

根据现场实测数据和设计经验，对抗生素发酵培养基灭菌实消冷却过程三要素加以探讨，提出缩短冷却时间的设计建议，同时介绍射流式好氧发酵罐在提高传热效率方面的作用。     

不同射流速度的油罐旋转喷射搅拌器数值模拟

油罐旋转喷射搅拌器应用于原油罐清罐和油品调和,为了研究旋转喷射搅拌器射流速度对搅拌效果的影响,使用ANSYS15.0实现喷射搅拌全流场数值模拟,并以密度的标准差作为评价搅拌效果好坏的量化参考。在模拟计算的设置中采用了滑移网格、混合模型和湍流的标准k-?模型。数值分析得出喷嘴射流速度越大则油罐喷射搅拌器的效果越好,但在速度较大、时间较长时,喷嘴射流速度对油罐喷射搅拌器的效果并没有显著的影响。因此在实际运行中,应设置合适的射流速度。     

发酵罐最优化方案研究

本文讨论了在同样年生产能力下,发酵罐尺寸、数量和搅拌器选型的最优化方案设计。研究结果表明:与已有的40 m3发酵罐相比,采用放大的70 m3发酵罐,每批需要的发酵罐数量从6个显著减少到3.4个,即降低了发酵罐转换频率,则发酵罐转料和清洗等的操作负荷也将大幅度降低;更重要的是每批的产量从4200 kg(活性固体)/批增加到7350 kg(活性固体)/批,达到1.75倍;同时合理控制发酵罐数量以降低设备投资成本;采用涡轮式和轴流式结合的组合式叶轮搅拌器,通气和搅拌效果提高,而且耗电量较低。     

回转兼上下动搅拌器在过渡流域的搅拌功率及混合特性

测定了回转兼上下动搅拌器在过渡域的搅拌功率及混合时间,表明该搅拌器在过渡域仍有很高搅拌效率。用两种尺寸搅拌槽对搅拌功率进行放大。通过锚式、透平和复动式搅拌器对高聚物PVA溶解速率及溶解能耗的测定,发现复动式搅拌器对高聚物溶解效率最高。     

搅拌器在工业合成醋酸反应器中的应用

详细分析了工业合成醋酸反应器中的机械搅拌过程,描述了气液分散搅拌过程中搅拌桨叶的选择和计算。对醋酸反应器这样复杂的气-液反应混合过程,必须采用合适的机械搅拌器。目前采用最多的是径向流和轴向流相结合的多层搅拌桨叶组合形式的搅拌器。搅拌桨的计算和设计对保证醋酸反应中充分的气-液分散混合并达到良好的气-液传质过程十分重要。不同大小醋酸反应釜的搅拌器必须根据不同生产处理量和醋酸装置的工艺条件进行设计和选型。     

发酵一级种子罐

本文对好氧性机械搅拌通气式发酵一级种子罐的结构设计进行了比较详细的论述，对影响发酵产品质量和收益的因素以及一级种子罐结构设计时的关键点（如接种器、搅拌器型式、换热装置、空气分布器、罐体搅拌装置的支撑等）等方面进行了阐述。