BRPI0611284A2 - reator tipo airlift de circulacão fechada sem necessidade de gases externos - Google Patents

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Abstract

REATOR TIPO AIRLIFT DE CIRCULAcãO FECHADA SEM NECESSIDADE DE GASES EXTERNOS. A presente invencao refere-se a um reator tipo airlift de circulacáo fechada sem necessidade de gases externos, que compreende reator principal (1), linha de circulacao de gás (2), bomba de gás (3), camisa (4), entrada de gás (5), saída de gás (6), guia de fluxo (7), medidor de vazóo de gás (8), entrada de alimentacao (9), e abertura de descarga (10). é caracterizado pelo fato de: conectar a saída de gás (6) no topo do reator tipo airlift de circulacao fechada à entrada de gás (5) no fundo do reator, e instalar a bomba de gás (3) na linha de circulacao (2), portanto usando diretamente os gases internos como o impulso de circulacao de modo que os gases sao direcionados pela linha de circulacao de gás (2) de volta para o fundo do reator depois de fluírem do topo do reator e entóo reejetados para o interior do reator pela bomba de gás (3) e usados novamente como impulso de circulacao. Em comparacao com os reatores tipo airlift de circulacao fechada comuns que usam gases como o impulso, o reator tipo airlift de circulacao fechada da presente invencao reduz efetivamente os custos de usar gases externos e logo diminui os custos de producao. Portanto, ele tem muito boas probabilidades de aplicacao industrial.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "reator ti-po airlift de circulação fechada sem necessidade de ga-ses externos".
CAMPO TÉCNICO
A presente invenção refere-se a indústrias bioquímicas e de fer-mentação. Em particular ela proporciona um reator tipo airlift de circulaçãofechada sem necessidade de gases externos.
ANTECEDENTES DA TÉCNICA
O reator tipo airlift de circulação fechada é um reator biológicoque usa gases como o impulso para realizar a mistura e circulação de líqui-dos. Já que ele é simples em estrutura, fácil de ampliar, excelente em trans-ferência de massa e calor, com baixa energia de consumo, e poucos danosàs células, os reatores tipo airlift de circulação fechada são mais e mais lar-gamente adotados em indústrias bioquímicas e de fermentação.
Os atuais reatores tipo airlift de circulação fechada, que são lar-gamente usados nas industrias, usam gases externos fornecidos a partir dofundo dos reatores como impulso. Os gases são descarregados depois defluírem através dos reatores. Essa invenção propõe utilizar diretamente osgases gerados durante a reação, gases que participaram da reação ou com-ponentes voláteis como impulso para circulação de líquidos dentro do reator,portanto reduz efetivamente os custos de gases externos e diminui os custosde produção. Adicionalmente, o uso dos gases a partir do interior torna osistema de reação uma estrutura fechada, reduzindo, portanto, de forma efi-ciente a perda de matérias-primas da reação.
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
O objetivo da presente invenção é proporcionar um reator tipoairlift de circulação fechada sem necessidade de gases externos.
O reator da presente invenção compreende: reator principal, li-nha de circulação de gás, bomba de gás, camisa, entrada de gás, saída degás, guia de fluxo, medidor de vazão de gás, entrada de alimentação, aber-tura de descarga.
Especificamente a presente invenção aperfeiçoa os reatores tipoairlift de circulação fechada ao ligar a saída de gás no topo dos reatores àentrada de gás no fundo do reator, enquanto uma bomba de gás na linha decirculação de gás é instalada, por conseguinte, usando de forma direta ga-ses dentro do sistema de reação como impulso para circulação. Os gasessão direcionados pela linha de circulação de gás de volta para o fundo doreator depois de fluírem do topo do reator, reejetados no reator pela bombade gás e usados novamente como impulso de circulação.
Os gases que poderiam ser usados como impulso de circulaçãonesta invenção incluem: gases gerados durante a reação, gases que partici-param da reação e componentes voláteis.
Se os gases de impulso de circulação são gerados durante areação, então uma linha de gás de desvio, com uma válvula unidirecionalinstalada sobre ela para ajustar a pressão, pode ser fixada na linha de circu-lação de gás.
Em comparação com os reatores tipo airlift de circulação fecha-da usando gases externos como impulso, usando gases gerados durante areação, gases que participaram da reação ou componentes voláteis comofontes de gás reduz efetivamente os custos de gases externos e os custosde produção, também a perda de matérias-primas da reação é reduzida. Oreator da presente invenção é aplicável a qualquer sistema de reação quetenha nele gases (incluindo gases que participaram da reação ou gases ge-rados durante a reação ou com a existência de gases voláteis), tais comoreatores bioquímicos e reatores de enzima, incluindo reatores tipo airlift decirculação fechada usados para tratamento de água servida e outros proje-tos de proteção ambiental.
Em particular, a presente invenção envolve um reator tipo airliftde circulação fechada para preparar biodiesel através da reação de transes-terificação entre óleos animais e vegetais e metanol sob a catálise de lipase,em que os componentes voláteis no sistema de reação servem como o im-pulso para circulação de líquidos no reator. A invenção reduz efetivamente oconsumo de gases externos e, portanto, tem implicações econômicas signifi-cantes e boas probabilidades de aplicações industriais.BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A figura 1 mostra a estrutura de um reator tipo airlift de circula-ção fechada da presente invenção.
A figura 2 mostra a estrutura de um outro reator tipo airlift de cir-culação fechada da presente invenção.
A figura 3 mostra uma vista parcial aumentada, e o perfil de fun-do de um reator tipo airlift de circulação fechada da presente invenção.
MELHOR MODO DE EFETUAR A INVENÇÃO
Abaixo está uma outra explicação sobre os princípios de traba-lho e estruturas completas do reator tipo airlift de circulação fechada da pre-sente invenção com referência às figuras anexas.
Como mostrado na figura 1, o reator da presente invenção com-preende principalmente: reator principal 1, linha de circulação 2, bomba degás 3, camisa 4, entrada de gás 5, saída de gás 6, guia dè fluxo 7, medidorde vazão de gás 8, entrada de alimentação 9 e abertura de descarga 10. Asextremidades superiores e inferiores da linha de circulação de gás, ondeuma bomba de gás 3 é instalada, se conectam respectivamente ao topo e aofundo do reator. Gases são direcionados pela linha de circulação de gás 2de volta para o fundo do reator depois de fluírem do topo do reator, e reeje-tados no reator pela bomba de gás 3 e usados novamente como impulso decirculação.
A figura 2 mostra uma outra modalidade desta invenção, em quegases gerados continuamente durante a reação são usados como o impulsode circulação. Uma linha de gás de derivação 11 com uma válvula de umavia 12 nela para ajustar a pressão é anexada na linha de circulação de gás 2.
Exemplo
Como exemplo da presente invenção, um reator tipo airlift decirculação fechada sem necessidade de gases externos foi proporcionado,conforme mostrado na figura 1 e na figura 3. Esse reator, com uma alturade 1,2 m e uma razão de altura para diâmetro de 6,7 tinha um guia de fluxo7 nele. O guia de fluxo 7 tinha um diâmetro de 110 mm e uma altura de600 mm. O guia de fluxo separado do reator em uma área de fluxo central(área A) e uma área de fluxo circular (área B) (como mostrado na figura 3).
Seis bocais foram uniformemente distribuídos na seção transversal circularda área A no fundo do reator. Esse reator pode ser usado como um reatorde enzima tipo airlift para preparar biodiesel através da reação de transeste-rificação entre óleos animais e vegetais e metanol, em presença de lipase. Osistema de reação continha metanol líquido volátil, e o nível de vácuo foicontrolado por bomba de gás, usando gás metanol volatilizado como o im-pulso para circulação de líquidos dentro do reator. Esse reator de circulaçãofechada pode obter os mesmos efeitos de mistura como quando gases ex-ternos são usados como o impulso de circulação.
Em comparação com os reatores de circulação fechada comunscom gases externos injetados, o reator tipo airlift de circulação fechada semgases externos reduz efetivamente o consumo de gases externos e, portan-to, tem implicações econômicas significativas e boas probabilidades de apli-cações industriais.

Claims (7)

1. Reator tipo airlift de circulação fechada sem necessidade degases externos, que compreende reator principal (1), linha de circulação degás (2), bomba de gás (3), camisa (4), entrada de gás (5), saída de gás (6),guia de fluxo (7), medidor de vazão de gás (8), entrada de alimentação (9), eabertura de descarga (10), caracterizado pelo fato de: conectar a saída degás (6) no topo de reator tipo airlift de circulação fechada à entrada de gás(5) no fundo do reator, e instalar a bomba de gás (3) na linha de circulaçãode gás (2), logo usando diretamente os gases internos como o impulso decirculação, de modo que os gases são direcionados pela linha de circulaçãode gás (2) de volta para o fundo do reator depois de fluírem do topo do rea-tor e então reejetados no reator pela bomba de gás (3) e usados novamentecomo impulso para a circulação de líquido.
2. Reator, de acordo com a reivindicação 1, em que um ou maisgases selecionados de um grupo consistindo em gases gerados durante areação, gases que participaram da reação e componentes voláteis, são usa-dos como o impulso de circulação.
3. Reator, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que a linhade circulação de gás (2) é conectada a uma linha de gás de derivação (11),na qual uma válvula de uma via (12) é instalada para ajustar a pressão.
4. Reator, de acordo com a reivindicação 1, que é usado na rea-ção de transesterificação entre óleos animais e vegetais e metanol em pre-sença de lipase.
5. Reator, de acordo com a reivindicação 4, em que os compo-nentes voláteis no sistema de reação são usados diretamente como o impul-so para a circulação de líquido.
6.
Reator tipo airlift de circulação fechada sem necessidade degases externos, que compreende reator principal (1), linha de circulação degás (2), bomba de gás (3), camisa (4), entrada de gás (5), saída de gás (6),guia de fluxo (7), medidor de vazão de gás (8), entrada de alimentação (9), eabertura de descarga (10), em que a linha de circulação de gás (2) é conec-tada a uma linha de gás de derivação (11), na qual uma válvula de uma via(12) é instalada para ajustar a pressão, este reator é caracterizado pelo fatode: conectar a saída de gás (6) no topo do reator tipo airlift de circulação fe-chada à entrada de gás (5) no fundo do reator, e instalar a bomba de gás (3)na linha de circulação (2), logo usar diretamente o gás interno como o impul-so de circulação, de modo que os gases são direcionados pela linha de cir-culação de gás (2) de volta para o fundo do reator depois de fluírem do topodo reator, reejetados no reator pela bomba de gás (3) e usados novamentecomo o impulso de circulação.
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