一種厭氧豎式推流反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種厭氧豎式推流反應(yīng)器，其特征在于：它包括反應(yīng)主體、進(jìn)料系統(tǒng)、出料系統(tǒng)、回流系統(tǒng)、氣體收集裝置和保溫裝置；反應(yīng)主體內(nèi)部的底面上設(shè)置圓錐形導(dǎo)流板，其頂面上在導(dǎo)流板正上方設(shè)置圓筒狀隔板，隔板下端的側(cè)面上開設(shè)若干孔，隔板將反應(yīng)主體的內(nèi)部空間分割成第一空間和第二空間，第一空間的頂面上開設(shè)進(jìn)料口和第一出氣口，第二空間的頂面上開設(shè)第二出氣口，反應(yīng)主體側(cè)壁的上端開設(shè)出料口；進(jìn)料系統(tǒng)與進(jìn)料口連接，出料系統(tǒng)與出料口連接，出料系統(tǒng)通過回流系統(tǒng)與進(jìn)料系統(tǒng)連接，氣體收集裝置與第一和第二出氣口連接，保溫裝置測(cè)量并實(shí)時(shí)控制反應(yīng)主體內(nèi)的溫度。本發(fā)明廣泛應(yīng)用于小密度物料的厭氧發(fā)酵中。
【專利說明】一種厭氧豎式推流反應(yīng)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種沼氣發(fā)酵設(shè)備，特別是關(guān)于一種厭氧豎式推流反應(yīng)器。

【背景技術(shù)】
[0002]塞流式反應(yīng)器(Plug Flow Reactor，PFR)又稱推流式反應(yīng)器，物料從一端進(jìn)入，從另一端流出，呈現(xiàn)活塞式推移狀態(tài)。物料在進(jìn)料段呈現(xiàn)較強(qiáng)的水解酸化作用，甲烷的產(chǎn)生隨著物料向出料方向的流動(dòng)而增強(qiáng)。由于進(jìn)料缺乏接種物，所以要進(jìn)行回流。不需要攪拌裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能適用于高懸浮物的處理，但在處理如秸桿等密度較小物料濕發(fā)酵時(shí)，由于物料密度小，容易形成浮渣漂浮在厭氧反應(yīng)器上部，產(chǎn)生分層，影響微生物與物料的接觸，運(yùn)行效率低。且由于分層，出料TS濃度不穩(wěn)定，連續(xù)運(yùn)行時(shí)水力停留時(shí)間與有機(jī)負(fù)荷率難以控制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠減少物料酸化并提高反應(yīng)效率的厭氧豎式推流反應(yīng)器。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種厭氧豎式推流反應(yīng)器，其特征在于:它包括反應(yīng)主體、進(jìn)料系統(tǒng)、出料系統(tǒng)、回流系統(tǒng)、氣體收集裝置和保溫裝置；所述反應(yīng)主體包括圓錐形導(dǎo)流板、圓筒狀隔板、進(jìn)料口、第一出氣口、第二出氣口和出料口，所述導(dǎo)流板固定設(shè)置在所述反應(yīng)主體內(nèi)部的底面上，所述隔板位于所述導(dǎo)流板正上方并固定設(shè)置在所述反應(yīng)主體內(nèi)部的頂面上，所述隔板頂端與所述反應(yīng)主體內(nèi)部的頂面固定連接，所述隔板底端懸空，所述隔板下端的側(cè)壁上開設(shè)若干孔；所述隔板將所述反應(yīng)主體的內(nèi)部空間分割成兩部分，一部分是所述隔板內(nèi)的第一空間，另一部分是所述隔板外的第二空間，所述第一空間所在所述反應(yīng)主體的頂面上開設(shè)有所述進(jìn)料口和第一出氣口，所述第二空間所在所述反應(yīng)主體的頂面上開設(shè)有所述第二出氣口，所述出料口設(shè)置在所述反應(yīng)主體側(cè)壁的上端；所述進(jìn)料系統(tǒng)與所述進(jìn)料口連接，所述出料系統(tǒng)所述出料口連接，所述出料系統(tǒng)通過所述回流系統(tǒng)與所述進(jìn)料系統(tǒng)連接，所述氣體收集裝置與所述第一出氣口和第二出氣口連接；所述保溫裝置包括溫度測(cè)定裝置和溫度控制裝置，所述溫度測(cè)定裝置測(cè)量所述反應(yīng)主體內(nèi)的溫度，所述溫度控制裝置實(shí)時(shí)控制所述反應(yīng)主體內(nèi)的溫度。
[0005]所述進(jìn)料系統(tǒng)包括進(jìn)料泵、進(jìn)料管線和進(jìn)料閥，所述出料系統(tǒng)包括出料閥、第一出料管線和出料泵，所述回流系統(tǒng)包括第二出料管線、固液分離器、回流閥和回流管線；所述進(jìn)料泵依次通過所述進(jìn)料管線和進(jìn)料閥與所述進(jìn)料口連接，所述出料口依次通過所述出料閥和第一出料管線與所述出料泵的進(jìn)口連接，所述出料泵的出口通過所述第二出料管線與所述固液分離器的進(jìn)口連接，所述固液分離器的液體出口依次通過所述回流閥和回流管線與所述進(jìn)料泵的進(jìn)口連接，所述固液分離器的固體出口與一固體回收裝置連接。
[0006]所述圓錐形導(dǎo)流板的錐角設(shè)置為45°。
[0007]所述氣體收集裝置與所述第一出氣口連接的第一排氣分管線上以及所述氣體收集裝置與第二出氣口連接的第二排氣分管線上分別設(shè)置第一排氣閥門和第二排氣閥門。
[0008]所述氣體收集裝置與所述第一出氣口和第二出氣口連接的排氣總管線上設(shè)置一氣體流量計(jì)，所述氣體流量計(jì)的一端與所述第一排氣閥門和第二排氣閥門連接，其另一端與所述氣體收集裝置的入口連接。
[0009]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本發(fā)明由于采用圓筒狀隔板將反應(yīng)主體的內(nèi)部空間分割成第一空間和第二空間兩部分，隔板下端的側(cè)壁上開設(shè)若干孔，進(jìn)料泵將物料從進(jìn)料口泵入第一空間，在重力和進(jìn)料泵泵壓的作用下，物料由上向下推流，并在較短時(shí)間內(nèi)與反應(yīng)主體底部液體中的微生物充分接觸產(chǎn)生氣體，從而減少進(jìn)料段物料的酸化；在導(dǎo)流板的作用下，反應(yīng)后的物料快速改變方向后進(jìn)入第二空間，并在液體浮力和物料間推力的作用下由下向上推流，液體通過隔板上的孔在反應(yīng)主體內(nèi)橫向流動(dòng)，使得第一空間和第二空間內(nèi)的物料能同時(shí)與液體中的微生物充分接觸，從而提高反應(yīng)效率；沼液經(jīng)出料系統(tǒng)、回流系統(tǒng)和進(jìn)料系統(tǒng)后重新循環(huán)進(jìn)入反應(yīng)主體內(nèi)，因此本發(fā)明能夠減少物料酸化且能夠提高反應(yīng)效率?；谝陨蟽?yōu)點(diǎn)，本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于小密度物料的厭氧發(fā)酵中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖

【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0012]本發(fā)明厭氧豎式推流反應(yīng)器包括反應(yīng)主體1、進(jìn)料系統(tǒng)2、出料系統(tǒng)3、回流系統(tǒng)4、氣體收集裝置5和保溫裝置(圖中未示出)。其中，反應(yīng)主體I包括圓錐形導(dǎo)流板11、圓筒狀隔板12、進(jìn)料口 13、第一出氣口 14、第二出氣口 15和出料口 16。導(dǎo)流板11固定設(shè)置在反應(yīng)主體I內(nèi)部的底面上，隔板12位于導(dǎo)流板11正上方并固定設(shè)置在反應(yīng)主體I內(nèi)部的頂面上，隔板12頂端與反應(yīng)主體I內(nèi)部的頂面固定連接，其底端懸空。為使反應(yīng)主體I內(nèi)的液體能夠橫向流動(dòng)，隔板12下端的側(cè)壁上開設(shè)若干孔。隔板12將反應(yīng)主體I的內(nèi)部空間分割成兩部分，一部分是隔板12內(nèi)的第一空間17，另一部分是隔板12外的第二空間18。第一空間17所在反應(yīng)主體I的頂面上開設(shè)有進(jìn)料口 13和第一出氣口 14，第二空間18所在反應(yīng)主體I的頂面上開設(shè)有第二出氣口 15。出料口 16設(shè)置在反應(yīng)主體I側(cè)壁的上端，有效防止出料時(shí)微生物沖出。
[0013]進(jìn)料系統(tǒng)2與反應(yīng)主體I的進(jìn)料口 13連接，出料系統(tǒng)3與反應(yīng)主體I的出料口 16連接，出料系統(tǒng)3通過回流系統(tǒng)4與進(jìn)料系統(tǒng)2連接，氣體收集裝置5與反應(yīng)主體I的第一出氣口 14和第二出氣口 15連接。保溫裝置包括溫度測(cè)定裝置(圖中未示出)和溫度控制裝置(圖中未示出)。其中，溫度測(cè)定裝置測(cè)量反應(yīng)主體I內(nèi)的溫度，溫度控制裝置根據(jù)溫度測(cè)定裝置測(cè)得的溫度，實(shí)時(shí)控制反應(yīng)主體I內(nèi)的溫度。
[0014]上述實(shí)施例中，進(jìn)料系統(tǒng)2包括進(jìn)料泵21、進(jìn)料管線22和進(jìn)料閥23。出料系統(tǒng)3包括出料閥31、第一出料管線32和出料泵33。回流系統(tǒng)4包括第二出料管線41、固液分離器42、回流閥43和回流管線44。進(jìn)料泵21依次通過進(jìn)料管線22和進(jìn)料閥23與進(jìn)料口13連接。出料口 16依次通過出料閥31和第一出料管線32與出料泵33的進(jìn)口連接。出料泵33的出口通過第二出料管線41與固液分離器42的進(jìn)口連接，固液分離器42的液體出口依次通過回流閥43和回流管線44與進(jìn)料泵21的進(jìn)口連接，固液分離器42的固體出口與一固體回收裝置(圖中未示出)連接。
[0015]上述實(shí)施例中，為便于控制氣體從反應(yīng)主體I內(nèi)流出，氣體收集裝置5與第一出氣口 14連接的第一排氣分管線51上以及氣體收集裝置5與第二出氣口 15連接的第二排氣分管線52上分別設(shè)置第一排氣閥門53和第二排氣閥門54。為便于測(cè)量反應(yīng)主體I中第一空間17和第二空間18內(nèi)的產(chǎn)氣量，氣體收集裝置5與第一出氣口 14和第二出氣口 15連接的排氣總管線55上設(shè)置一氣體流量計(jì)56，氣體流量計(jì)56的一端與第一排氣閥門53和第二排氣閥門54連接，其另一端與氣體收集裝置5的入口連接。
[0016]上述實(shí)施例中，圓錐形導(dǎo)流板11的錐角設(shè)置為45°，使得達(dá)到反應(yīng)主體I底部的物料沿導(dǎo)流板11的圓錐外表面推動(dòng)，反應(yīng)后的物料快速改變方向并進(jìn)入第二空間18，減少死區(qū)。
[0017]本發(fā)明的工作過程為:進(jìn)料泵21將物料和接種物的混合物從進(jìn)料口 13泵入反應(yīng)主體I內(nèi)的第一空間17，在重力和進(jìn)料泵21泵壓的作用下，物料由上向下推流，物料快速到達(dá)反應(yīng)主體I底部，與反應(yīng)主體I底部液體中的微生物接觸后產(chǎn)生氣體，從而有效防止物料酸化。在導(dǎo)流板11的導(dǎo)流作用下，物料受到導(dǎo)流板11外表面的推動(dòng)，快速改變方向后進(jìn)入第二空間18，克服分層現(xiàn)象。在浮力和導(dǎo)流板11推力的作用下，物料由下向上推流。隔板12下端開設(shè)的孔使液體在反應(yīng)主體I內(nèi)能夠橫向流動(dòng)，從而使第一空間17和第二空間18內(nèi)的物料能夠浸潤于橫向流動(dòng)的液體中，保證進(jìn)入反應(yīng)主體I內(nèi)不同停留時(shí)間的物料能同時(shí)與液體中的微生物充分接觸，彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)中普通推流反應(yīng)器無橫向傳質(zhì)的缺點(diǎn)，解決進(jìn)料段易出現(xiàn)的水解酸化問題。
[0018]物料殘?jiān)上孪蛏贤屏髦练磻?yīng)主體I上部，并從出料口 16流出，出料泵33將流出的物料殘?jiān)萌牍桃悍蛛x器42，固液分離器42將物料殘?jiān)械囊后w和固體進(jìn)行分離。分離出的液體依次經(jīng)回流閥43和回流管線44與進(jìn)料泵21要泵入的物料進(jìn)行混合，以調(diào)節(jié)進(jìn)料TS濃度、對(duì)物料進(jìn)行接種并提高物料溫度以達(dá)到操作要求。分離出的固體進(jìn)入固體回收裝置中進(jìn)行回收。通過溫度測(cè)定裝置測(cè)量反應(yīng)主體I內(nèi)的發(fā)酵溫度，溫度控制裝置根據(jù)測(cè)得的溫度實(shí)時(shí)控制反應(yīng)主體I內(nèi)的溫度。反應(yīng)主體I內(nèi)發(fā)酵產(chǎn)生的氣體分別經(jīng)第一出氣口 14和第二出氣口 15排入氣體收集裝置5中，由氣體收集裝置5對(duì)反應(yīng)主體I內(nèi)排出的氣體進(jìn)行收集，氣體收集前由氣體流量計(jì)56對(duì)產(chǎn)生氣體的流量進(jìn)行測(cè)量。
[0019]上述各實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式和方法步驟等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
【權(quán)利要求】
1.一種厭氧豎式推流反應(yīng)器，其特征在于:它包括反應(yīng)主體、進(jìn)料系統(tǒng)、出料系統(tǒng)、回流系統(tǒng)、氣體收集裝置和保溫裝置；所述反應(yīng)主體包括圓錐形導(dǎo)流板、圓筒狀隔板、進(jìn)料口、第一出氣口、第二出氣口和出料口，所述導(dǎo)流板固定設(shè)置在所述反應(yīng)主體內(nèi)部的底面上，所述隔板位于所述導(dǎo)流板正上方并固定設(shè)置在所述反應(yīng)主體內(nèi)部的頂面上，所述隔板頂端與所述反應(yīng)主體內(nèi)部的頂面固定連接，所述隔板底端懸空，所述隔板下端的側(cè)壁上開設(shè)若干孔；所述隔板將所述反應(yīng)主體的內(nèi)部空間分割成兩部分，一部分是所述隔板內(nèi)的第一空間，另一部分是所述隔板外的第二空間，所述第一空間所在所述反應(yīng)主體的頂面上開設(shè)有所述進(jìn)料口和第一出氣口，所述第二空間所在所述反應(yīng)主體的頂面上開設(shè)有所述第二出氣口，所述出料口設(shè)置在所述反應(yīng)主體側(cè)壁的上端； 所述進(jìn)料系統(tǒng)與所述進(jìn)料口連接，所述出料系統(tǒng)所述出料口連接，所述出料系統(tǒng)通過所述回流系統(tǒng)與所述進(jìn)料系統(tǒng)連接，所述氣體收集裝置與所述第一出氣口和第二出氣口連接；所述保溫裝置包括溫度測(cè)定裝置和溫度控制裝置，所述溫度測(cè)定裝置測(cè)量所述反應(yīng)主體內(nèi)的溫度，所述溫度控制裝置實(shí)時(shí)控制所述反應(yīng)主體內(nèi)的溫度。
2.如權(quán)利要求1所述的一種厭氧豎式推流反應(yīng)器，其特征在于:所述進(jìn)料系統(tǒng)包括進(jìn)料泵、進(jìn)料管線和進(jìn)料閥，所述出料系統(tǒng)包括出料閥、第一出料管線和出料泵，所述回流系統(tǒng)包括第二出料管線、固液分離器、回流閥和回流管線；所述進(jìn)料泵依次通過所述進(jìn)料管線和進(jìn)料閥與所述進(jìn)料口連接，所述出料口依次通過所述出料閥和第一出料管線與所述出料泵的進(jìn)口連接，所述出料泵的出口通過所述第二出料管線與所述固液分離器的進(jìn)口連接，所述固液分離器的液體出口依次通過所述回流閥和回流管線與所述進(jìn)料泵的進(jìn)口連接，所述固液分離器的固體出口與一固體回收裝置連接。
3.如權(quán)利要求1所述的一種厭氧豎式推流反應(yīng)器，其特征在于:所述圓錐形導(dǎo)流板的錐角設(shè)置為45°。
4.如權(quán)利要求1或2所述的一種厭氧豎式推流反應(yīng)器，其特征在于:所述氣體收集裝置與所述第一出氣口連接的第一排氣分管線上以及所述氣體收集裝置與第二出氣口連接的第二排氣分管線上分別設(shè)置第一排氣閥門和第二排氣閥門。
5.如權(quán)利要求4所述的一種厭氧豎式推流反應(yīng)器，其特征在于:所述氣體收集裝置與所述第一出氣口和第二出氣口連接的排氣總管線上設(shè)置一氣體流量計(jì)，所述氣體流量計(jì)的一端與所述第一排氣閥門和第二排氣閥門連接，其另一端與所述氣體收集裝置的入口連接。
【文檔編號(hào)】C12M1/107GK104450514SQ201410658245
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月18日
【發(fā)明者】江皓, 于蕾, 周紅軍, 吳全貴 申請(qǐng)人:中國石油大學(xué)(北京), 北京中石大新能源研究院有限公司