100m3 通用式發(fā)酵罐(罐體尺寸~3800×8800)采用三級箭葉渦輪式攪拌器和單管通氣裝置,設置二檔中間軸承和底軸承。見圖2所示。改造制做為噴環(huán)式好氧發(fā)酵罐是在保留原罐體、換熱系統(tǒng)、機械密封和傳動裝置的基礎上。在罐底制做安裝一套氣液噴射混合攪拌裝置和環(huán)流反應器。將三級箭葉改為二級彎葉渦輪式攪拌器。并在攪拌軸上安裝兩級軸穩(wěn)定器。見圖l。100 m3噴環(huán)式好氧發(fā)酵罐的制造較同規(guī)模通用式發(fā)酵罐制造節(jié)約投資情況 100 m3噴環(huán)式好氧發(fā)酵罐配75—90千瓦電機,較配ll5千瓦電機的同規(guī)模通用式發(fā)酵罐節(jié)省投資約0.4萬元。經測算,噴環(huán)式好氧發(fā)酵罐通風攪拌系統(tǒng)較同規(guī)模通用式發(fā)酵罐相應系統(tǒng)的制做節(jié)省不銹鋼材料約1噸,考慮加工費用,約可節(jié)省投資3.7萬元。即制做噴環(huán)式好氧發(fā)酵罐較通用式發(fā)酵罐投資費用可降低約4萬元。
機械消泡是依靠物理學的原理來進行設計,通常的做法是在攪伴軸的上部安裝消泡耙,利用機械外力將泡沫擊碎,達到消泡的目的,但消泡耙的消泡能力有限,不能有效的阻止泡沫的外溢,還需在罐外排尾氣的管道上加一旋風分離器,利用離心力來處理回收泡沫,效果比較理想。常規(guī)的安裝方式是將回流管連接在發(fā)酵罐的上封頭上,已分離的發(fā)酵液在重力和回流管內形成的負壓的作用下返到罐內下部。利用發(fā)酵液在回流管內形成一個液體密封,從而提高了分離效率,節(jié)約了消泡劑的用量,穩(wěn)定并提高了發(fā)酵放罐體積
我們知道,氣體在純水中鼓泡,生成的氣泡只能維持瞬間,其穩(wěn)定性等于零?這是由于其能學上的不穩(wěn)定和圍繞氣泡的液膜強度很低所致。而機械消泡的原理正是針對于此,就是利用一定的機械能量破壞其穩(wěn)定性,降低氣泡液膜的強度,從而達到破碎氣泡。要使氣泡獲得高的能量,就必須提高消沫槳的切線速度,同時,由流體力學可知,向氣泡傳遞能量的物體速度方向投影面積不能太大,否則易造成二次渦流,形成新的氣泡。為此,我們在罐內采用了安裝在攪拌軸上的圓盤針式消沫槳。機械消沫槳畢竟不能從根本上消除泡沫成因,同時由于受主軸攪拌轉速的限制,從系統(tǒng)的安全性考慮,我們在罐體排風結構上也做了改進,同時在尾風管道上安裝了旋液分離器。這樣便構成了一套完善的消沫裝置(圖3)。
。目前,傳統(tǒng)的通用發(fā)酵罐均采用徑向流動方式的圓盤渦輪槳,其主要缺點是全罐的混合性能差,能耗大,本文針對這些缺點,采用一種新型軸流式攪拌槳一英力槳,改進了傳統(tǒng)的設計,并結合凹面葉渦輪槳的組合應用來獲得較好的氣液分散和整體混合效果。經過改造,對連續(xù)l0罐75m,發(fā)酵罐中反應物料的理化指標進行記錄和分析,乳酸含量從原來的1.1%左右下降到0.1%,攪拌槳槳徑由1.8m擴大到2.2m,提高了發(fā)酵液的湍流系數(shù),但攪拌功耗卻有l(wèi) 0% 的下降。通過工藝參數(shù)的調整,谷氨酸發(fā)酵的終產物含量有望從9.7%提高到l0.7%,每年可多產出l萬噸,年新增效益5700萬元,年節(jié)能約300萬kW .h,節(jié)能的費用相當于1/2的技術改造的投資。