一种厌氧竖式推流反应器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种厌氧竖式推流反应器，其特征在于：它包括反应主体、进料系统、出料系统、回流系统、气体收集装置和保温装置；反应主体内部的底面上设置圆锥形导流板，其顶面上在导流板正上方设置圆筒状隔板，隔板下端的侧面上开设若干孔，隔板将反应主体的内部空间分割成第一空间和第二空间，第一空间的顶面上开设进料口和第一出气口，第二空间的顶面上开设第二出气口，反应主体侧壁的上端开设出料口；进料系统与进料口连接，出料系统与出料口连接，出料系统通过回流系统与进料系统连接，气体收集装置与第一和第二出气口连接，保温装置测量并实时控制反应主体内的温度。本发明广泛应用于小密度物料的厌氧发酵中。
【专利说明】一种厌氧竖式推流反应器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种沼气发酵设备，特别是关于一种厌氧竖式推流反应器。
【背景技术】
[0002]塞流式反应器(Plug Flow Reactor，PFR)又称推流式反应器，物料从一端进入，从另一端流出，呈现活塞式推移状态。物料在进料段呈现较强的水解酸化作用，甲烷的产生随着物料向出料方向的流动而增强。由于进料缺乏接种物，所以要进行回流。不需要搅拌装置，结构简单，能适用于高悬浮物的处理，但在处理如秸杆等密度较小物料湿发酵时，由于物料密度小，容易形成浮渣漂浮在厌氧反应器上部，产生分层，影响微生物与物料的接触，运行效率低。且由于分层，出料TS浓度不稳定，连续运行时水力停留时间与有机负荷率难以控制。
【发明内容】
[0003]针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够减少物料酸化并提高反应效率的厌氧竖式推流反应器。
[0004]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:一种厌氧竖式推流反应器，其特征在于:它包括反应主体、进料系统、出料系统、回流系统、气体收集装置和保温装置；所述反应主体包括圆锥形导流板、圆筒状隔板、进料口、第一出气口、第二出气口和出料口，所述导流板固定设置在所述反应主体内部的底面上，所述隔板位于所述导流板正上方并固定设置在所述反应主体内部的顶面上，所述隔板顶端与所述反应主体内部的顶面固定连接，所述隔板底端悬空，所述隔板下端的侧壁上开设若干孔；所述隔板将所述反应主体的内部空间分割成两部分，一部分是所述隔板内的第一空间，另一部分是所述隔板外的第二空间，所述第一空间所在所述反应主体的顶面上开设有所述进料口和第一出气口，所述第二空间所在所述反应主体的顶面上开设有所述第二出气口，所述出料口设置在所述反应主体侧壁的上端；所述进料系统与所述进料口连接，所述出料系统所述出料口连接，所述出料系统通过所述回流系统与所述进料系统连接，所述气体收集装置与所述第一出气口和第二出气口连接；所述保温装置包括温度测定装置和温度控制装置，所述温度测定装置测量所述反应主体内的温度，所述温度控制装置实时控制所述反应主体内的温度。
[0005]所述进料系统包括进料泵、进料管线和进料阀，所述出料系统包括出料阀、第一出料管线和出料泵，所述回流系统包括第二出料管线、固液分离器、回流阀和回流管线；所述进料泵依次通过所述进料管线和进料阀与所述进料口连接，所述出料口依次通过所述出料阀和第一出料管线与所述出料泵的进口连接，所述出料泵的出口通过所述第二出料管线与所述固液分离器的进口连接，所述固液分离器的液体出口依次通过所述回流阀和回流管线与所述进料泵的进口连接，所述固液分离器的固体出口与一固体回收装置连接。
[0006]所述圆锥形导流板的锥角设置为45°。
[0007]所述气体收集装置与所述第一出气口连接的第一排气分管线上以及所述气体收集装置与第二出气口连接的第二排气分管线上分别设置第一排气阀门和第二排气阀门。
[0008]所述气体收集装置与所述第一出气口和第二出气口连接的排气总管线上设置一气体流量计，所述气体流量计的一端与所述第一排气阀门和第二排气阀门连接，其另一端与所述气体收集装置的入口连接。
[0009]本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点:1、本发明由于采用圆筒状隔板将反应主体的内部空间分割成第一空间和第二空间两部分，隔板下端的侧壁上开设若干孔，进料泵将物料从进料口泵入第一空间，在重力和进料泵泵压的作用下，物料由上向下推流，并在较短时间内与反应主体底部液体中的微生物充分接触产生气体，从而减少进料段物料的酸化；在导流板的作用下，反应后的物料快速改变方向后进入第二空间，并在液体浮力和物料间推力的作用下由下向上推流，液体通过隔板上的孔在反应主体内横向流动，使得第一空间和第二空间内的物料能同时与液体中的微生物充分接触，从而提高反应效率；沼液经出料系统、回流系统和进料系统后重新循环进入反应主体内，因此本发明能够减少物料酸化且能够提高反应效率。基于以上优点，本发明可以广泛应用于小密度物料的厌氧发酵中。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本发明的结构示意图
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0012]本发明厌氧竖式推流反应器包括反应主体1、进料系统2、出料系统3、回流系统4、气体收集装置5和保温装置(图中未示出)。其中，反应主体I包括圆锥形导流板11、圆筒状隔板12、进料口 13、第一出气口 14、第二出气口 15和出料口 16。导流板11固定设置在反应主体I内部的底面上，隔板12位于导流板11正上方并固定设置在反应主体I内部的顶面上，隔板12顶端与反应主体I内部的顶面固定连接，其底端悬空。为使反应主体I内的液体能够横向流动，隔板12下端的侧壁上开设若干孔。隔板12将反应主体I的内部空间分割成两部分，一部分是隔板12内的第一空间17，另一部分是隔板12外的第二空间18。第一空间17所在反应主体I的顶面上开设有进料口 13和第一出气口 14，第二空间18所在反应主体I的顶面上开设有第二出气口 15。出料口 16设置在反应主体I侧壁的上端，有效防止出料时微生物冲出。
[0013]进料系统2与反应主体I的进料口 13连接，出料系统3与反应主体I的出料口 16连接，出料系统3通过回流系统4与进料系统2连接，气体收集装置5与反应主体I的第一出气口 14和第二出气口 15连接。保温装置包括温度测定装置(图中未示出)和温度控制装置(图中未示出)。其中，温度测定装置测量反应主体I内的温度，温度控制装置根据温度测定装置测得的温度，实时控制反应主体I内的温度。
[0014]上述实施例中，进料系统2包括进料泵21、进料管线22和进料阀23。出料系统3包括出料阀31、第一出料管线32和出料泵33。回流系统4包括第二出料管线41、固液分离器42、回流阀43和回流管线44。进料泵21依次通过进料管线22和进料阀23与进料口13连接。出料口 16依次通过出料阀31和第一出料管线32与出料泵33的进口连接。出料泵33的出口通过第二出料管线41与固液分离器42的进口连接，固液分离器42的液体出口依次通过回流阀43和回流管线44与进料泵21的进口连接，固液分离器42的固体出口与一固体回收装置(图中未示出)连接。
[0015]上述实施例中，为便于控制气体从反应主体I内流出，气体收集装置5与第一出气口 14连接的第一排气分管线51上以及气体收集装置5与第二出气口 15连接的第二排气分管线52上分别设置第一排气阀门53和第二排气阀门54。为便于测量反应主体I中第一空间17和第二空间18内的产气量，气体收集装置5与第一出气口 14和第二出气口 15连接的排气总管线55上设置一气体流量计56，气体流量计56的一端与第一排气阀门53和第二排气阀门54连接，其另一端与气体收集装置5的入口连接。
[0016]上述实施例中，圆锥形导流板11的锥角设置为45°，使得达到反应主体I底部的物料沿导流板11的圆锥外表面推动，反应后的物料快速改变方向并进入第二空间18，减少死区。
[0017]本发明的工作过程为:进料泵21将物料和接种物的混合物从进料口 13泵入反应主体I内的第一空间17，在重力和进料泵21泵压的作用下，物料由上向下推流，物料快速到达反应主体I底部，与反应主体I底部液体中的微生物接触后产生气体，从而有效防止物料酸化。在导流板11的导流作用下，物料受到导流板11外表面的推动，快速改变方向后进入第二空间18，克服分层现象。在浮力和导流板11推力的作用下，物料由下向上推流。隔板12下端开设的孔使液体在反应主体I内能够横向流动，从而使第一空间17和第二空间18内的物料能够浸润于横向流动的液体中，保证进入反应主体I内不同停留时间的物料能同时与液体中的微生物充分接触，弥补现有技术中普通推流反应器无横向传质的缺点，解决进料段易出现的水解酸化问题。
[0018]物料残渣由下向上推流至反应主体I上部，并从出料口 16流出，出料泵33将流出的物料残渣泵入固液分离器42，固液分离器42将物料残渣中的液体和固体进行分离。分离出的液体依次经回流阀43和回流管线44与进料泵21要泵入的物料进行混合，以调节进料TS浓度、对物料进行接种并提高物料温度以达到操作要求。分离出的固体进入固体回收装置中进行回收。通过温度测定装置测量反应主体I内的发酵温度，温度控制装置根据测得的温度实时控制反应主体I内的温度。反应主体I内发酵产生的气体分别经第一出气口 14和第二出气口 15排入气体收集装置5中，由气体收集装置5对反应主体I内排出的气体进行收集，气体收集前由气体流量计56对产生气体的流量进行测量。
[0019]上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和方法步骤等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
【权利要求】
1.一种厌氧竖式推流反应器，其特征在于:它包括反应主体、进料系统、出料系统、回流系统、气体收集装置和保温装置；所述反应主体包括圆锥形导流板、圆筒状隔板、进料口、第一出气口、第二出气口和出料口，所述导流板固定设置在所述反应主体内部的底面上，所述隔板位于所述导流板正上方并固定设置在所述反应主体内部的顶面上，所述隔板顶端与所述反应主体内部的顶面固定连接，所述隔板底端悬空，所述隔板下端的侧壁上开设若干孔；所述隔板将所述反应主体的内部空间分割成两部分，一部分是所述隔板内的第一空间，另一部分是所述隔板外的第二空间，所述第一空间所在所述反应主体的顶面上开设有所述进料口和第一出气口，所述第二空间所在所述反应主体的顶面上开设有所述第二出气口，所述出料口设置在所述反应主体侧壁的上端； 所述进料系统与所述进料口连接，所述出料系统所述出料口连接，所述出料系统通过所述回流系统与所述进料系统连接，所述气体收集装置与所述第一出气口和第二出气口连接；所述保温装置包括温度测定装置和温度控制装置，所述温度测定装置测量所述反应主体内的温度，所述温度控制装置实时控制所述反应主体内的温度。
2.如权利要求1所述的一种厌氧竖式推流反应器，其特征在于:所述进料系统包括进料泵、进料管线和进料阀，所述出料系统包括出料阀、第一出料管线和出料泵，所述回流系统包括第二出料管线、固液分离器、回流阀和回流管线；所述进料泵依次通过所述进料管线和进料阀与所述进料口连接，所述出料口依次通过所述出料阀和第一出料管线与所述出料泵的进口连接，所述出料泵的出口通过所述第二出料管线与所述固液分离器的进口连接，所述固液分离器的液体出口依次通过所述回流阀和回流管线与所述进料泵的进口连接，所述固液分离器的固体出口与一固体回收装置连接。
3.如权利要求1所述的一种厌氧竖式推流反应器，其特征在于:所述圆锥形导流板的锥角设置为45°。
4.如权利要求1或2所述的一种厌氧竖式推流反应器，其特征在于:所述气体收集装置与所述第一出气口连接的第一排气分管线上以及所述气体收集装置与第二出气口连接的第二排气分管线上分别设置第一排气阀门和第二排气阀门。
5.如权利要求4所述的一种厌氧竖式推流反应器，其特征在于:所述气体收集装置与所述第一出气口和第二出气口连接的排气总管线上设置一气体流量计，所述气体流量计的一端与所述第一排气阀门和第二排气阀门连接，其另一端与所述气体收集装置的入口连接。
【文档编号】C12M1/107GK104450514SQ201410658245
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月18日 优先权日:2014年11月18日
【发明者】江皓, 于蕾, 周红军, 吴全贵 申请人:中国石油大学(北京), 北京中石大新能源研究院有限公司