JPH0583230B2 - - Google Patents
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- JPH0583230B2 JPH0583230B2 JP62319324A JP31932487A JPH0583230B2 JP H0583230 B2 JPH0583230 B2 JP H0583230B2 JP 62319324 A JP62319324 A JP 62319324A JP 31932487 A JP31932487 A JP 31932487A JP H0583230 B2 JPH0583230 B2 JP H0583230B2
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- draft tube
- liquid
- vessel
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J10/00—Chemical processes in general for reacting liquid with gaseous media other than in the presence of solid particles, or apparatus specially adapted therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/20—Mixing gases with liquids
- B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
- B01F23/232—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles
- B01F23/2323—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles by circulating the flow in guiding constructions or conduits
- B01F23/23231—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles by circulating the flow in guiding constructions or conduits being at least partially immersed in the liquid, e.g. in a closed circuit
- B01F23/232311—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles by circulating the flow in guiding constructions or conduits being at least partially immersed in the liquid, e.g. in a closed circuit the conduits being vertical draft pipes with a lower intake end and an upper exit end
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
- B01F35/30—Driving arrangements; Transmissions; Couplings; Brakes
- B01F35/32—Driving arrangements
- B01F35/32005—Type of drive
- B01F35/3203—Gas driven
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
- C12M27/18—Flow directing inserts
- C12M27/22—Perforated plates, discs or walls
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
- C12M29/06—Nozzles; Sprayers; Spargers; Diffusers
- C12M29/08—Air lift
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
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- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、好気性発酵や排水処理における曝気
等の微生物反応プロセス並びに液相酸化に用いら
れる気泡塔型反応装置に関する。
等の微生物反応プロセス並びに液相酸化に用いら
れる気泡塔型反応装置に関する。
気泡塔型反応装置は、その構造が簡単で機械的
駆動部を持たないので腐食性の液や高圧の反応に
適し、広範に使用されている。なかでも容器内に
上下端を開口させたドラフトチユーブを設け、該
ドラフトチユーブ下方の容器底部に設けたガス分
散器からガスをドラフトチユーブ内に連続的に吹
き込み、容器内の反応液をドラフトチユーブの内
外部の水圧差により循環させて気液接触を行う気
泡塔型反応装置は、比較的小さい動力で良好な液
混合を行えるので工業的な重要性が増加してい
る。
駆動部を持たないので腐食性の液や高圧の反応に
適し、広範に使用されている。なかでも容器内に
上下端を開口させたドラフトチユーブを設け、該
ドラフトチユーブ下方の容器底部に設けたガス分
散器からガスをドラフトチユーブ内に連続的に吹
き込み、容器内の反応液をドラフトチユーブの内
外部の水圧差により循環させて気液接触を行う気
泡塔型反応装置は、比較的小さい動力で良好な液
混合を行えるので工業的な重要性が増加してい
る。
ドラフトチユーブを備えた気泡塔型反応装置
は、上記のような利点を有するが、容器の大型化
に伴つて通気動力も大きくなり、またドラフトチ
ユーブを上昇する気泡の径がしだいに大きくな
り、かなりの量が上方へ放出されるので、気液混
合（即ち物質移動性）の面でさらに改善が望まれ
ている。
は、上記のような利点を有するが、容器の大型化
に伴つて通気動力も大きくなり、またドラフトチ
ユーブを上昇する気泡の径がしだいに大きくな
り、かなりの量が上方へ放出されるので、気液混
合（即ち物質移動性）の面でさらに改善が望まれ
ている。
本発明は、上記の点に鑑み開発されたもので、
物質移動係数および気液界面積が大きく、容器全
体における液の混合が極めて速い気泡塔型反応装
置を得ることを目的としている。
物質移動係数および気液界面積が大きく、容器全
体における液の混合が極めて速い気泡塔型反応装
置を得ることを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明は、容器内
に上下端を開口させたドラフトチユーブを設け、
該ドラフトチユーブの下方から、ガスをドラフト
チユーブ内に連続的に吹き込み、容器内の反応液
をドラフトチユーブ内外部の水圧差により循環さ
せて気液接触を行う気泡塔型反応装置において、
前記ドラフトチユーブの少なくとも一部を多孔状
としたことを特徴とする。
に上下端を開口させたドラフトチユーブを設け、
該ドラフトチユーブの下方から、ガスをドラフト
チユーブ内に連続的に吹き込み、容器内の反応液
をドラフトチユーブ内外部の水圧差により循環さ
せて気液接触を行う気泡塔型反応装置において、
前記ドラフトチユーブの少なくとも一部を多孔状
としたことを特徴とする。
上記の如く気泡塔型反応装置を構成することに
より、ドラフトチユーブ内を上昇するガスの一部
がドラフトチユーブの多孔部分を通過して環状部
へ流れ出し、この通過の際に気泡が微細化され、
さらに、多孔部分を出た微細な気泡が、ドラフト
チユーブの外周を下降する気液流れと向流接触し
て激しく混合するので、極めて短時間に気液混合
が行われる。
より、ドラフトチユーブ内を上昇するガスの一部
がドラフトチユーブの多孔部分を通過して環状部
へ流れ出し、この通過の際に気泡が微細化され、
さらに、多孔部分を出た微細な気泡が、ドラフト
チユーブの外周を下降する気液流れと向流接触し
て激しく混合するので、極めて短時間に気液混合
が行われる。
以下本発明を図面に基づいて説明する。
第１図に示すように、本発明の気泡塔型反応装
置１は、円筒状の容器２内に、上下端を開口させ
た多孔状のドラフトチユーブ３を設けている。こ
のドラフトチユーブ３は、その径が容器２の径に
対してほぼ0.6程度であり、金網またはパンチン
グメタルを筒状に形成したものである。
置１は、円筒状の容器２内に、上下端を開口させ
た多孔状のドラフトチユーブ３を設けている。こ
のドラフトチユーブ３は、その径が容器２の径に
対してほぼ0.6程度であり、金網またはパンチン
グメタルを筒状に形成したものである。
多孔状とする範囲は、ドラフトチユーブ３の全
長でなくてもよいが、部分的に多孔状にする場合
は、半分以上を多孔状とすることが望ましい。な
お、ドラフトチユーブ３下方の容器２底部にはブ
ロワに連通するガス分散器４が設けられ、容器２
の周壁には液供給口５、液取出口６、ガス抜孔７
がそれぞれ配設されている。
長でなくてもよいが、部分的に多孔状にする場合
は、半分以上を多孔状とすることが望ましい。な
お、ドラフトチユーブ３下方の容器２底部にはブ
ロワに連通するガス分散器４が設けられ、容器２
の周壁には液供給口５、液取出口６、ガス抜孔７
がそれぞれ配設されている。
本発明者等は、このように多孔状のドラフトチ
ユーブを備えた気泡塔型反応装置の流動特性に及
ぼす装置因子の影響について多くの実験を行なつ
たが、それによれば、ドラフトチユーブの形態と
して、多孔状部分の範囲を半分以上、また多孔部
の孔径を１〜５mm、開口率を30〜60％としたとき
に最も好ましい結果が得られた。
ユーブを備えた気泡塔型反応装置の流動特性に及
ぼす装置因子の影響について多くの実験を行なつ
たが、それによれば、ドラフトチユーブの形態と
して、多孔状部分の範囲を半分以上、また多孔部
の孔径を１〜５mm、開口率を30〜60％としたとき
に最も好ましい結果が得られた。
以下に本発明の多孔状ドラフトチユーブについ
て行つた実験を図面を参照しながら説明する。
て行つた実験を図面を参照しながら説明する。
実験に使用した気泡塔型反応装置１は、第２図
に示す如きもので、内径164mm、高さ2500mmの透
明アクリル樹脂製の容器２内に、内径94mm、高さ
2000mmのドラフトチユーブ３を容器底面から50mm
浮かせて設置したものであり、容器２壁には液循
環流量測定用のトレーサ注入口８を設けた。
に示す如きもので、内径164mm、高さ2500mmの透
明アクリル樹脂製の容器２内に、内径94mm、高さ
2000mmのドラフトチユーブ３を容器底面から50mm
浮かせて設置したものであり、容器２壁には液循
環流量測定用のトレーサ注入口８を設けた。
ドラフトチユーブ３の多孔部３ａには、金網を
用い、気体は空気、液体は水道水または亜硫酸ナ
トリウム水溶液を用いた。
用い、気体は空気、液体は水道水または亜硫酸ナ
トリウム水溶液を用いた。
実験は、ドラフトチユーブ３の全長に対する多
孔部３ａの割合η及び目開きｄの種々組合せにつ
いて、流動状態の観察及びガスホールドアツプε
の測定を行つた。亜硫酸ナトリウム水溶液の場合
には、出口ガスの酸素濃度を分析し、液相物質移
動容量係数KLａを算出した。なお、液温は27±
１℃とした。
孔部３ａの割合η及び目開きｄの種々組合せにつ
いて、流動状態の観察及びガスホールドアツプε
の測定を行つた。亜硫酸ナトリウム水溶液の場合
には、出口ガスの酸素濃度を分析し、液相物質移
動容量係数KLａを算出した。なお、液温は27±
１℃とした。
第３図は、多孔部３ａの割合ηを0.5とし、通
気速度WG（容器断面積基準空塔速度）を変えた場
合の気液の流動状態を示す説明図である。
気速度WG（容器断面積基準空塔速度）を変えた場
合の気液の流動状態を示す説明図である。
ガス分散器４からガスをドラフトチユーブ３内
に連続的に吹き込むと、ガスは細かい気泡となつ
てドラフトチユーブ３内を速い流速を保つて上昇
する。
に連続的に吹き込むと、ガスは細かい気泡となつ
てドラフトチユーブ３内を速い流速を保つて上昇
する。
このときドラフトチユーブ３の多孔部３ａから
上昇するガスの一部がドラフトチユーブ３の外周
の環状部へ流れ、多孔部３ａを通過する際に気泡
が微細化される。そして、多孔部３ａを出た微細
な気泡は、ドラフトチユーブ３の外周を下降する
気液流れと接触して激しく混合する。
上昇するガスの一部がドラフトチユーブ３の外周
の環状部へ流れ、多孔部３ａを通過する際に気泡
が微細化される。そして、多孔部３ａを出た微細
な気泡は、ドラフトチユーブ３の外周を下降する
気液流れと接触して激しく混合する。
通気速度WGの増加に伴い、ガスが環状部へ出
る頻度は高くなるが、上方からの気液の下降流量
が増大するため、気液が激しく混合するゾーンＺ
が短くなることが観察された。
る頻度は高くなるが、上方からの気液の下降流量
が増大するため、気液が激しく混合するゾーンＺ
が短くなることが観察された。
第４図は、液体が亜硫酸ナトリウム水溶液を用
い、多孔部３ａの目開きｄを３mmとして、多孔部
３ａの割合ηを変えた場合の通気速度WGに対す
るガスホールドアツプεと液相物質移動容量係数
KLａを示すものである。
い、多孔部３ａの目開きｄを３mmとして、多孔部
３ａの割合ηを変えた場合の通気速度WGに対す
るガスホールドアツプεと液相物質移動容量係数
KLａを示すものである。
ガスホールドアツプεは、η＝０の場合を含め
て明確な差異は認められない。また、ドラフトチ
ユーブ３上端で測定した循環液流量は、同一通気
速度WGにおいては、ηによらず一定であつた。
なお、水道水の場合も同様であつた。
て明確な差異は認められない。また、ドラフトチ
ユーブ３上端で測定した循環液流量は、同一通気
速度WGにおいては、ηによらず一定であつた。
なお、水道水の場合も同様であつた。
一方液相物質移動容量係数KLａは、ηが大き
いほど高くなつている。このKLａは、気液界面
積に比例するので、ηが大きくなるにつれて多孔
部３ａによる気泡の微細化効果がより大きく現
れ、平均気泡径が小さくなるものと思われる。
いほど高くなつている。このKLａは、気液界面
積に比例するので、ηが大きくなるにつれて多孔
部３ａによる気泡の微細化効果がより大きく現
れ、平均気泡径が小さくなるものと思われる。
また同一WGにおいては、ηが大きくなるほど、
環状部にて気液が激しく混合するゾーンが長くな
ることが観察された。
環状部にて気液が激しく混合するゾーンが長くな
ることが観察された。
第５図は、η＝0.5として、目開きｄを変えた
場合の通気速度WGに対するガスホールドアツプ
εと液相物質移動容量係数KLａを示すものであ
る。
場合の通気速度WGに対するガスホールドアツプ
εと液相物質移動容量係数KLａを示すものであ
る。
ガスホールドアツプεは、いずれの目開きｄに
おいてもほとんど同じであるが、液相物質移動容
量係数KLａは、ｄ＝６mmでやや低く、この時に
は気泡径が大きいように観察された。このことに
より、目開きｄは比較的小径において気泡の微細
化効果が大きいと思われる。
おいてもほとんど同じであるが、液相物質移動容
量係数KLａは、ｄ＝６mmでやや低く、この時に
は気泡径が大きいように観察された。このことに
より、目開きｄは比較的小径において気泡の微細
化効果が大きいと思われる。
第６図は、通気速度WGを変化させて混合時間
tnを測定したものである。混合時間tnは、トレー
サ注入口８から塩水を注水し、導電率計センサか
らの出力が増加して一定値になるまでの時間とし
た。多孔状ドラフトチユーブを設けたものはWG
が小さくても極めて短時間で混合することが解つ
た。
tnを測定したものである。混合時間tnは、トレー
サ注入口８から塩水を注水し、導電率計センサか
らの出力が増加して一定値になるまでの時間とし
た。多孔状ドラフトチユーブを設けたものはWG
が小さくても極めて短時間で混合することが解つ
た。
以上のように本発明は、多孔状のドラフトチユ
ーブを用いたことにより、多孔部を通過する微細
な気泡を生成せしめるとともに、ドラフトチユー
ブ外周の下降気液流と向流接触を行わせしめるの
で、従来の無孔のドラフトチユーブを用いたもの
に比べ、物質移動係数および気液界面積が大きく
容器全体における液の混合が極めて速い反応装置
となり、とくに微生物の好気培養装置塔で、酸素
要求量の多い発酵に好適であるほか、通気動力の
軽減や装置の小型化も期待できる。
ーブを用いたことにより、多孔部を通過する微細
な気泡を生成せしめるとともに、ドラフトチユー
ブ外周の下降気液流と向流接触を行わせしめるの
で、従来の無孔のドラフトチユーブを用いたもの
に比べ、物質移動係数および気液界面積が大きく
容器全体における液の混合が極めて速い反応装置
となり、とくに微生物の好気培養装置塔で、酸素
要求量の多い発酵に好適であるほか、通気動力の
軽減や装置の小型化も期待できる。
第１図は本発明の気泡塔型反応装置を示す概略
図、第２図は実験を行つた装置を示す概略図、第
３図はガス量の変化による装置内の気液の流動状
態を示す説明図、第４図は多孔部の割合を変化さ
せた場合のガスの通気速度に対するガスホールド
アツプ及び液相物質移動容量係数の変化を示す
図、第５図は目開きを変化させた場合のガスの通
気速度に対するガスホールドアツプ及び液相物質
移動容量係数の変化を示す図、第６図はドラフト
チユーブの形状を変化させた場合のガスの通気速
度と混合時間の関係を示す図である。 ２……容器、３……ドラフトチユーブ、３ａ…
…多孔部、４……ガス分散器、５……液供給口、
６……液取出口、７……ガス抜孔、８……トレー
サ注入口、ｄ……目開き、KLａ……液相物質移
動容量係数、tn……混合時間、WG……通気速度、
ε……ガスホールドアツプ、η……多孔部の割
合。
図、第２図は実験を行つた装置を示す概略図、第
３図はガス量の変化による装置内の気液の流動状
態を示す説明図、第４図は多孔部の割合を変化さ
せた場合のガスの通気速度に対するガスホールド
アツプ及び液相物質移動容量係数の変化を示す
図、第５図は目開きを変化させた場合のガスの通
気速度に対するガスホールドアツプ及び液相物質
移動容量係数の変化を示す図、第６図はドラフト
チユーブの形状を変化させた場合のガスの通気速
度と混合時間の関係を示す図である。 ２……容器、３……ドラフトチユーブ、３ａ…
…多孔部、４……ガス分散器、５……液供給口、
６……液取出口、７……ガス抜孔、８……トレー
サ注入口、ｄ……目開き、KLａ……液相物質移
動容量係数、tn……混合時間、WG……通気速度、
ε……ガスホールドアツプ、η……多孔部の割
合。
Claims (1)
- １ 容器内に上下端を開口させたドラフトチユー
ブを設け、該ドラフトチユーブの下方から、ガス
をドラフトチユーブ内に連続的に吹き込み、容器
内の反応液をドラフトチユーブ内外部の水圧差に
より循環させて気液接触を行う気泡塔型反応装置
において、前記ドラフトチユーブの少なくとも一
部を多孔状としたことを特徴とする気泡塔型反応
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62319324A JPH01160476A (ja) | 1987-12-16 | 1987-12-16 | 気泡塔型反応装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62319324A JPH01160476A (ja) | 1987-12-16 | 1987-12-16 | 気泡塔型反応装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01160476A JPH01160476A (ja) | 1989-06-23 |
| JPH0583230B2 true JPH0583230B2 (ja) | 1993-11-25 |
Family
ID=18108922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62319324A Granted JPH01160476A (ja) | 1987-12-16 | 1987-12-16 | 気泡塔型反応装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01160476A (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2822075B2 (ja) * | 1990-01-24 | 1998-11-05 | 川崎重工業株式会社 | 培養方法及び装置 |
| US5672507A (en) * | 1991-01-31 | 1997-09-30 | Boehringer Ingelheim Animal Health, Inc. | Apparatus for the surface culture of nucleated cells and cell culture dependent substances |
| FR2700714A1 (fr) * | 1993-01-28 | 1994-07-29 | Atochem Elf Sa | Nouveaux réacteurs photochimiques et procédés les utilisant notamment procédé d'halogénation d'alkylbenzènes. |
| KR100302458B1 (ko) * | 1999-07-09 | 2001-09-22 | 박호군 | Ｃｆｃ 또는 ｈｃｆｃ의 합성반응에서 불화수소의 공급 방법 |
| US7910769B2 (en) * | 2004-09-02 | 2011-03-22 | Eastman Chemical Company | Optimized liquid-phase oxidation |
| US7572936B2 (en) * | 2004-09-02 | 2009-08-11 | Eastman Chemical Company | Optimized liquid-phase oxidation |
| US7371894B2 (en) * | 2004-09-02 | 2008-05-13 | Eastman Chemical Company | Optimized liquid-phase oxidation |
| US7399882B2 (en) * | 2004-09-02 | 2008-07-15 | Eastman Chemical Company | Optimized liquid-phase oxidation |
| JP5274282B2 (ja) * | 2009-01-30 | 2013-08-28 | 日本リファイン株式会社 | マイクロバブルを用いた気液反応方法及び気液反応装置 |
-
1987
- 1987-12-16 JP JP62319324A patent/JPH01160476A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01160476A (ja) | 1989-06-23 |
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