一种吡啶甲酸生物酶反应器的制作方法

本实用新型涉及一种反应器，尤其涉及一种吡啶甲酸生物酶反应器。

背景技术：

吡啶甲酸是生产吡啶甲酸铬的主要原料，传统工艺为2-氰基吡啶在氢氧化钠的水溶液中高温回流水解，生产过程产生大量氨气需要处理，在进一步生产吡啶甲酸铬时需用盐酸中和氢氧化钠而产生大量危险废物含铬废盐，因此给吡啶甲酸铬的分离纯化带来一定困难，也给环境造成一定的污染。随着生物酶催化技术和酶的固定化技术的不断发展，采用固定化的氰基水解酶进行2-氰基吡啶水解制备吡啶甲酸不仅具有温和的反应条件,而且更重要的是环境友好、大量减少酸碱用量，具有生产成本低、无氨气和废渣排放、环境友好等优点。因此,设计一种生物酶反应器来满足吡啶甲酸的生物酶反应工艺迫在眉睫。

技术实现要素：

本实用新型的目的就在于提供一种解决上述问题，可有效解决传统的吡啶甲酸生产过程中产生氨气和废盐问题的吡啶甲酸生物酶反应器。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种吡啶甲酸生物酶反应器，包括搅拌装置、出料泵和填装有固定化氰基水解酶的罐体，所述罐体上顶部设有进料口，罐体底部设有固定化生物酶出口和反应液出口，所述反应液出口处设有过滤装置，所述过滤装置固定于罐体内，所述反应液出口通过连接管与出料泵连通，所述连接管上设有出料阀。

作为优选，所述罐体由圆形的筒体、椭圆封头、底板组成，所述椭圆封头焊接于筒体顶部，所述底板焊接于筒体底部，所述筒体、椭圆封头、底板形成密闭的反应腔室。

作为优选，所述固定化生物酶出口位于筒体侧面底部，紧贴罐体底板。

作为优选，所述过滤装置竖直设于罐底，所述过滤装置由滤棒和管套组成，所述套管套装于滤棒上端，所述滤棒通过管套固定于罐体内壁，所述滤棒下端固定于反应液出口处，且与连接管连通。

作为优选，所述过滤装置数量为1-4个，且均匀布置于罐体底部。

作为优选，所述罐体上还设有带视镜的观测口和视镜灯安装口，所述罐体下部设有pH计口，所述pH计口靠近固定化生物酶出口，所述pH计口用于安装pH计，安装的pH计自带温度计。

作为优选，所述罐体内侧壁竖直设有挡板；所述罐体外壁设有支架，所述罐体通过支架固定于地面上。

作为优选，所述筒体四周设有加热夹套，所述加热夹套上设有热水进口和热水出口，所述热水进口位于加热夹套底部，所述热水出口位于加热夹套上部。

作为优选，所述搅拌装置设于罐体中心，包括电机、传动装置、搅拌轴和搅拌桨，所述电机和传动装置设置于罐体顶部，所述搅拌轴竖直设置于罐体内，所述电机通过传动装置与搅拌轴上端传动连接，所述搅拌桨固定于搅拌轴下端。

作为优选，所述搅拌桨为两组，分别固定在搅拌轴中部和下部。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型可有效解决传统的吡啶甲酸生产过程中产生氨气和废盐问题，具有操作简单，自动化程度和生产效率高等优点。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图中：1、罐体；2、椭圆封头；3、底板；4、支架；5、加热夹套；6、搅拌轴；7、搅拌桨；8、传动装置；9、电机；10、挡板；11、视镜灯安装口；12、观测口；13、滤棒；14、管套；15、pH计口；16、进料口；17、热水出口；18、热水进口；19、固定化生物酶出口、20、出料阀；21、连接管；22、出料泵。

具体实施方式

下面将对本实用新型作进一步说明。

实施例1：参见图1，一种吡啶甲酸生物酶反应器，包括搅拌装置、出料泵22和填装有固定化氰基水解酶的罐体1，所述罐体1上顶部设有进料口16，罐体1底部设有固定化生物酶出口19和反应液出口，所述固定化生物酶出口19位于筒体侧面底部，紧贴罐体1底板3，便于固定化生物酶出料完全。所述反应液出口处设有过滤装置，所述过滤装置固定于罐体1内，所述反应液出口通过连接管21与出料泵22连通，出料泵22进行料液输送，通过给滤棒13提供真空抽力，便于滤棒13提高工作效率，所述连接管21上设有出料阀20，出料阀20进行出料控制，所述罐体1由圆形的筒体、椭圆封头2、底板3组成，所述椭圆封头焊接于筒体顶部，所述底板3焊接于筒体底部，所述筒体、椭圆封头2、底板3形成密闭的反应腔室。

所述过滤装置竖直设于罐底，所述过滤装置由滤棒13和管套组成，所述滤棒13采用金属烧结柱状滤棒13，金属烧结滤棒13其结构稳定性强，耐磨性好，过滤效果高，竖直的柱状结构有利于反应液出料彻底，避免反应器内残留过多反应液造成产物抑制生物酶反应效率下降，所述套管14套装于滤棒13上端，所述滤棒13通过管套固定于罐体1内壁，所述滤棒13下端固定于反应液出口处，且与连接管21连通，通过管套对滤棒13进行加固，有效应对搅拌时固定化生物酶对滤棒的扰动，增强其结构稳定性。

所述过滤装置数量为1-4个，且均匀布置于罐体1底部，具体根据罐体1容积而定，其反应液出口对应设置，大型罐体1增加其过滤装置和反应液出口，确保反应液抽出。

所述罐体1上还设有带视镜的观测口12和视镜灯安装口11，带视镜的观测口12便于工作人员观测，视镜灯安装口11便于视镜灯打入灯光进行观测，所述罐体1下部设有pH计口15，所述pH计口15靠近固定化生物酶出口19，作为优选，所述pH计口15用于安装pH计，安装的pH计自带温度计，用于检测反应器内反应液pH值和温度，确保固定化生物酶处于较适宜的pH和温度环境。

所述罐体1内侧壁竖直设有挡板10，物料在搅拌过程中因离心力极易附着于罐体1内侧壁，设置的挡板10可将内侧壁的物料导流出来，有效提高搅拌效率，提高反应效果；所述罐体1外壁设有支架4，所述罐体1通过支架4固定于地面上。

所述筒体四周设有加热夹套5，所述加热夹套5上设有热水进口18和热水出口17，所述热水进口18位于加热夹套5底部，所述热水出口17位于加热夹套5上部，热水从下至上流出，有效提高换热时间，提高加热效果。

所述搅拌装置设于罐体1中心，包括电机9、传动装置8、搅拌轴6和搅拌桨7，所述电机9和传动装置8设置于罐体1顶部，所述搅拌轴6竖直设置于罐体1内，所述电机9通过传动装置8与搅拌轴6上端传动连接，所述搅拌桨7固定于搅拌轴6下端，电机9通过传动装置8驱动搅拌轴6转动，带动搅拌桨7旋转进行搅拌作业。

所述搅拌桨7为两组，分别固定在搅拌轴6中部和下部，促使罐体1中部与下部的物料得到充分搅拌，有效提高搅拌效果。

工作时：预先配置好的2-氰基吡啶和水通过进料口16加入已填装固定化氰基水解酶的罐体1内，在加热夹套5内的热水保温下进行搅拌反应一定时间，直至达到反应终点后，开启出料阀20，启动出料泵22，反应液通过滤棒13进行过滤后经出料泵22输送至下工序进行生产吡啶甲酸铬，固定化氰基水解酶则保留在罐体1内待下批继续反应，直至固定化氰基水解酶活力低于50％后，通过固定化生物酶出口19排出罐体1外。

以上对本实用新型所提供的一种吡啶甲酸生物酶反应器进行了详尽介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，对本实用新型的变更和改进将是可能的，而不会超出附加权利要求所规定的构思和范围，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。