专利名称：一种生物质合成气发酵生产乙醇用设备的制作方法
技术领域：
本发明属于生物质合成发酵生产领域，具体涉及一种生物质合成气发酵生产乙醇用设备。
背景技术：
随着能源危机的日益严重，开发能够代替化石能源的可再生清洁能源已成为研究热点。燃料乙醇是一种很有应用潜力的替代能源，利用生物质合成气发酵是一种生产燃料乙醇的新技术。生物质合成气来自于生物质的高温裂解气化，主要成分是CO、H2和CO2，炼钢废气也可以作为原料。生物质来源丰富，合成气的获得成本低廉，可以通过厌氧发酵得到乙酸、 乙醇、丁酸和丁醇等。能够利用生物质合成气发酵生产乙醇的是一类特殊的厌氧微生物，从 20世纪80年代开始，科学家们陆续发现了许多此类微生物。该发酵过程的限制因素之一是气液传质效率，因此用于试验的发酵装置应该具有较高的传质速率。现有的合成气发酵设备在设计上都比较复杂，造价比较高，没有充分考虑到气体的溶解效率，还有待进一步改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种生物质合成气发酵生产乙醇用设备。本发明采用以下技术方案
一种生物质合成气发酵生产乙醇用设备，包括反应器柱体，反应器柱体内的下部设有气体分布器，反应器柱体内设有由反应器柱体顶部进入的气体导入管，气体导入管的出口向下延伸并穿过气体分布器，在反应器柱体顶部、气体导入管的两侧设有气体出口和进样口，反应器柱体底部设有出样口与气体循环入口，气体循环入口与反应器柱体顶部的气体出口通过管路连通。气体分布器为设有通气孔的、与反应器柱体内部直径相同的圆板。气体出口、进样口、出样口与气体循环入口上均设有阀门。气体导入管的进口与储气罐的出气口连接，，储气罐的出气口上设有减压阀。所述反应器柱体有多个，多个反应器柱体串联设置，上一组反应器柱体的气体出口与下一组反应器柱体的气体导入管连接，如此反复，第一组反应器柱体的气体导入管的进口与储气罐的出气口连接，储气罐的出气口上设有减压阀。本发明的生物质合成气发酵生产乙醇用设备使用时培养液由进样口进入反应器柱体内，再由气体导入管进气，合成气通过减压阀控制一定的压力由气体导入管进入反应器柱体底部的培养液中，合成气受到反应器柱体的阻挡使速度降低并改变合成气流动方向，合成气向上通过气体分布器进一步分散成微小的气泡，微小气泡在反应器柱体内部的培养液中上升并逐渐溶解于培养液中，进而被微生物利用；合成气先通入反应器柱体的下部，被反应器柱体阻挡后改变为向上流动，并经过气体分布器分散成微小气泡，延长了气泡在培养液中的停留时间；反应器柱体内形成密封环境，内部能维持一定的压力，有助于合成气在培养液中的溶解；未被培养液吸收的合成气由气体出口排出继续经气体循环入口进入反应器柱体内部继续利用；最终由出样口获得发酵液，检测发酵液中的乙醇含量。
图1为本发明的结构示意图； 图2为本发明串联时的结构示意图。
具体实施例方式如图1所示的生物质合成气发酵生产乙醇用设备，包括反应器柱体6，反应器柱体6内的下部设有气体分布器8，气体分布器8为设有通气孔9的、与反应器柱体6内部直径相同的圆板，反应器柱体6内设有由反应器柱体6顶部进入的气体导入管7，气体导入管 7的出口向下延伸并穿过气体分布器8，在反应器柱体6顶部、气体导入管7的两侧设有气体出口 3和进样口 4，反应器柱体6底部设有出样口 12与气体循环入口 11，气体循环入口 11与反应器柱体6顶部的气体出口 3通过管路连通，气体出口 3、进样口 4、出样口 12与气体循环入口 11上分别设有阀门2、5、13、10。气体导入管7的进口与储气罐19的出气口连接，储气罐19的出气口上设有减压阀18。设备运行开始时关闭阀门2、10、13，打开阀门5，培养液由阀门5进样，进样完成后，关闭阀门5，打开储气罐开关，调整减压阀18使压力控制在0. 15MPa以内，合成气经管路由沿气体导入管7进入装有培养液的反应器柱体6内，合成气被反应器柱体6底部阻挡反弹后速度减小，然后经气体分布器8上的通气孔9以微小气泡的形式缓慢向上升起，气泡在上升过程中，逐渐溶解于培养液中；理论上反应器柱体6的高度越大，气泡在培养液中停留的时间越长，溶解效率越高。溶解在培养液中的合成气进而被微生物利用，得到乙醇；剩余的合成气最后从发酵液中溢出进入上层气相，积累到一定程度，可使反应器柱体6内维持一定的压力，有助于提高合成气溶解效率；打阀门2、10，剩余合成气通过管道由气体出口 3 经气体循环入口 11重新进入反应器柱体6进行再利用；发酵一定时间后打开阀门13，通过出样口 12获得发酵液，测量发酵液中乙醇含量。如图2所示的设备串联时的结构示意图，反应器柱体串联设置，上一组反应器柱体的气体出口 3与下一组反应器柱体的气体导入管7连接，如此反复，第一组反应器柱体的气体导入管7的进口与储气罐19的出气口连接，储气罐19的出气口上设有减压阀18，发酵一定时间后打开阀门13，通过出样口 12获得发酵液，测量发酵液中乙醇含量。
权利要求
1.一种生物质合成气发酵生产乙醇用设备，其特征在于，包括反应器柱体，反应器柱体内的下部设有气体分布器，反应器柱体内设有由反应器柱体顶部进入的气体导入管，气体导入管的出口向下延伸并穿过气体分布器，在反应器柱体顶部、气体导入管的两侧设有气体出口和进样口，反应器柱体底部设有出样口与气体循环入口，气体循环入口与反应器柱体顶部的气体出口通过管路连通。
2.如权利要求1所述的生物质合成气发酵生产乙醇用设备，其特征在于，气体分布器为设有通气孔的、与反应器柱体内部直径相同的圆板。
3.如权利要求1或2所述的生物质合成气发酵生产乙醇用设备，其特征在于，气体出口、进样口、出样口与气体循环入口上均设有阀门。
4.如权利要求3所述的生物质合成气发酵生产乙醇用设备，其特征在于，气体导入管的进口与储气罐的出气口连接，储气罐的出气口上设有减压阀。
5.如权利要求3所述的生物质合成气发酵生产乙醇用设备，其特征在于，所述反应器柱体有多个，多个反应器柱体串联设置，上一组反应器柱体的气体出口与下一组反应器柱体的气体导入管连接，第一组反应器柱体的气体导入管的进口与储气罐的出气口连接，储气罐的出气口上设有减压阀。
全文摘要
本发明属于生物质合成发酵生产领域，具体涉及一种生物质合成气发酵生产乙醇用设备。该设备包括反应器柱体，反应器柱体内的下部设有气体分布器，反应器柱体内设有由反应器柱体顶部进入的气体导入管，气体导入管的出口向下延伸并穿过气体分布器，在反应器柱体顶部、气体导入管的两侧设有气体出口和进样口，反应器柱体底部设有出样口与气体循环入口，气体循环入口与反应器柱体顶部的气体出口通过管路连通。本发明结构简单，能够使生物质合成气有效地进行发酵，实现资源充分利用。
文档编号C12M1/09GK102408985SQ20111033314
公开日2012年4月11日 申请日期2011年10月28日 优先权日2011年10月28日
发明者任天宝, 冯新军, 宋安东, 王风芹, 谢慧 申请人:河南农业大学