低停留时间气体分离器的制作方法

本文所述的实施方案总体上涉及用于从液体中分离气体的系统。本文所述的其它实施方案总体上涉及用于从液体中去除气体的方法。具体地讲，本文公开了与生物反应器一起使用的气体分离器系统和方法，其提供从碳底物生物发酵工艺的流出物中分离气态废物的高效手段，该碳底物被引入到含有微生物培养物的液体发酵液中。

背景技术：

1、用于从在工业过程中产生的液体中去除气态或固体废物的系统是众所周知的。生物和化学反应器系统需要小气泡以实现更好的质量传递，并且具有较小尺寸底物气泡的生物系统在通过生物发酵产生有用产物方面具有改善的效率。然而，较小的气泡难以在液体中上升，并且在已知的分离器系统中需要延长的时间段来从液体中脱离。因此，常规和已知的系统需要大的分离器体积以允许气体(诸如在气体发酵中作为副产物产生的废气、惰性气体、未使用的底物气体等)上升到反应流体的表面以最终从系统中去除。从气体发酵生物反应器的发酵液流出物中分离的典型气体可以包含co2、co、h2。发酵液流出物还含有系统微生物生物催化剂和液体营养溶液。例如，由于从气体发酵生物反应器的发酵液流出物中完全去除气体所需的分离器体积的尺寸，系统微生物生物催化剂在发酵液中保留延长的时间段，而不需要发酵和维持微生物生命所需的生物催化剂气体底物。因此，微生物生物催化剂可能过早地丧失活力并因此限制整个发酵反应的效率。另外，大的分离器体积增加了整个反应器和分离器系统所需的占地面积和空间量，从而增加了部件和操作成本。已知系统的这些限制，限制了总的生物催化剂活性并限制了有用产物的产生。因此，仍需要减小体积的气体分离器以使生物反应器中的生物发酵反应最大化。

2、另外，如果不从来自气体发酵生物反应器的发酵液流出物中去除废气，则废气诸如惰性气体和/或co2将与发酵液一起循环利用至生物反应器。惰性气体和/或co2稀释了能够掺入循环利用发酵液中的新的生物催化剂气体底物的量；新的生物催化剂气体底物，其需要可用于通过微生物生物催化剂进行的发酵。此外，为了使通过微生物生物催化剂进行的发酵最大化，通过反应器系统产生小尺寸、细尺寸或微尺寸的底物气泡，诸如通过增加系统表观气体速度。没有从系统中去除而是在发酵液中循环利用的残余惰性气体和/或co2可在反应器内膨胀，从而限制表观气体速度并限制小尺寸、细尺寸或微尺寸气泡的产生。

3、因此，需要使用体积减小的气体分离器高效地去除生物和化学反应器系统中的小、细或微尺寸的气泡的系统和方法。本文所公开的气体分离器系统和方法克服了常规反应器和分离器系统的局限性。

技术实现思路

1、下文呈现本文所述的各种实施方案的简化总结。该总结不是广泛的综述，并且不意图标识关键或重要元素或描绘权利要求的范围。以下总结仅以简化形式呈现一些概念作为以下提供的更详细描述的介绍性序言。

2、为了克服上述现有技术中的限制，并且为了克服在阅读和理解本说明书后将显而易见的其它限制，本文所述的实施方案涉及用于从液体中有效分离气体的系统和方法。

3、在一个实施方案中，本文所公开的系统涉及从液体中分离气体，并且可以包括分离器容器、与分离器容器接合的流体入口、与分离器容器接合的至少一个气体出口、与分离器容器接合的至少一个液体出口、定位在分离器容器内的多个斜板以及定位在分离器容器内并且与多个斜板接合的流体分配器。在一些示例中，流体分配器还可以包括邻近流体入口的第一端和在流体入口远侧的第二端。流体分配器可以与流体入口物理接触。在其它示例中，流体分配器具有均匀的宽度。在其它示例中，流体分配器的第一端可以比第二端宽。在另一个示例中，流体分配器可以包括定位在流体分配器的至少两侧上的多个孔口。流体分配器的顶部、侧面和底部可形成矩形横截面。在另一个示例中，多个流体引导内件定位在流体分配器内。在另一个示例中，流体分配器可以包括定位在多个倾斜板的顶部上方的上部部分和定位在多个倾斜板的底部部分上方的下部部分。在其它示例中，分离器容器可以是圆柱形的，并且圆柱形分离器容器可以在水平面上取向。在又一示例中，圆柱形分离器容器可定位在反应容器的至少底部三分之一部分上方。在一些示例中，多个倾斜板可以具有在各个板之间的约25mm至200mm的间距。在另一个示例中，多个倾斜板可以相对于水平轴线成约45度至约80度的角度。在另一个示例中，倾斜板具有接合穿孔板的底部部分。

4、在另一个方面，本文所公开的方法涉及从液体中分离气体，并且可以包括将包含液体和气体的流体供给到分离器容器的入口中，将流体输送到分离器容器内的流体分配器中，引导流体分配器内的流体并通过流体分配器中的孔口均匀地冲洗沿着流体分配器的长度定位在分离器容器内的多个倾斜板；使气体逆着多个倾斜板上升，通过至少一个液体出口排出液体，以及通过至少一个气体出口去除气体。在一个示例中，该方法包括经由定位在流体分配器侧面的孔口用流体冲洗多个倾斜板。在一些示例中，经由定位在流体分配器内的流体引导内件来引导流体分配器内的流体流。在其它示例中，该方法还可以包括对分离器容器加压，并且该分离器容器可以是圆柱形的。在另一个示例中，圆柱形分离器容器可以定位在水平面上。在一些示例中，流体分配器可以包括定位在流体分配器的底部上的多个孔口。在一个示例中，流体分配器的上部部分可以定位在多个倾斜板的顶部上方，并且流体分配器的下部部分可以定位在多个倾斜板的底部部分上方。在又一示例中，该方法还可以包括经由定位在流体分配器的上部部分上的多个孔口用第一体积的流体冲洗多个倾斜板，以及经由流体分配器的下部部分用第二体积的流体冲洗多个倾斜板。在一些示例中，冲洗多个倾斜板的第一体积的流体可以包含总液体体积的约30％，并且冲洗多个倾斜板的第二体积的流体可以包含总液体体积的约70％。在其它示例中，该方法可以包括跨多个倾斜板保持恒定的横流速度和恒定的气泡分离速度，并且可以包括在封闭系统中再循环排出的液体。

5、在另一方面，本文所公开的系统涉及包括反应容器和气体分离容器的生物反应器系统。在某些示例中，反应容器可以包括流体，该流体包含液体生长培养基、废气、底物气体和至少一种微生物的培养物。在一些示例中，底物气体可以包含至少一种c1碳源。在另一个示例中，至少一种微生物的培养物可以厌氧地或需氧地发酵底物气体以产生至少一种发酵产物和废气。气体分离容器与反应容器流体连通并用来从发酵液中去除底物气体和废气。在其它示例中，气体分离器容器定位在反应容器底部三分之一部分上方。气体分离器容器的流体入口可以与反应容器流体连通，气体分离器容器的至少一个气体出口可与反应容器流体连通。至少一个液体生长培养基出口可与分离器容器流体接合。气体分离器容器还可以包括定位在分离器容器内的多个倾斜板，以及定位在分离器容器内以接合多个倾斜板的流体分配器。在其它示例中，流体分配器可以包括流体引导内件。在其它示例中，泵可以被构造成将液体生长培养基和至少一种微生物的培养物从分离器再循环至反应容器。在其它示例中，系统可以被加压，并且系统可以在反应容器和气体分离器流体入口之间没有节流阀。

6、下面更详细地讨论这些特征以及许多其它特征。

技术特征：

1.一种用于从液体中分离气体的系统，所述系统包括：

2.根据权利要求1所述的系统，所述流体分配器进一步包括定位在所述流体分配器两侧上的多个孔口。

3.根据权利要求1所述的系统，所述流体分配器进一步包括容纳在所述流体分配器内的多个流体引导内件。

4.根据权利要求3所述的系统，所述流体分配器进一步包括矩形横截面。

5.根据权利要求4所述的系统，所述流体分配器进一步包括定位在所述多个倾斜板的顶部上方的上部部分和定位在所述多个倾斜板的底部部分上方的下部部分。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述分离器容器是圆柱形的。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述圆柱形分离器容器与反应容器流体连通并且定位在所述反应容器的至少底部三分之一部分上方。

8.根据权利要求1所述的系统，所述多个倾斜板进一步包括在各个板之间的约25mm至200mm的间距。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个倾斜板相对于水平轴线成约45度至约80度的角度。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述倾斜板具有接合穿孔板的底部部分。

11.根据权利要求6所述的系统，其中所述流体入口定位在所述圆柱形分离器容器的一端。

12.根据权利要求6所述的系统，其中所述流体入口沿着所述圆柱形分离器容器的长度定位。

13.根据权利要求6所述的系统，其中至少两个流体入口沿着所述圆柱形分离器容器的长度定位，并且其中所述系统包括至少两个流体分布器。

14.根据权利要求1的系统，所述系统进一步包括定位在所述分离器容器内的至少一个喷雾器系统。

15.一种从液体中分离气体的方法，所述方法包括：

16.根据权利要求15所述的方法，所述方法进一步包括对所述分离器容器加压，其中所述分离器容器是圆柱形的。

17.根据权利要求16所述的系统，所述方法进一步包括将所述圆柱形分离器容器定位在水平面上。

18.根据权利要求15所述的方法，其中所述均匀地冲洗所述多个倾斜板包括使所述流体经过定位在所述流体分配器的侧面、底部或两者上的多个孔口。

19.根据权利要求18所述的方法，其中第一体积的流体经过定位在所述多个倾斜板的顶部上方的孔口，并且第二体积的流体经过定位在所述倾斜板的顶部下方的孔口。

20.根据权利要求19所述的方法，其中冲洗所述多个倾斜板的所述第一体积的流体占总液体体积的约30％，并且冲洗所述多个倾斜板的所述第二体积的流体占所述总液体体积的约70％。

21.根据权利要求15所述的方法，所述方法进一步包括跨所述多个倾斜板保持恒定的横流速度和恒定的气泡分离速度。

22.根据权利要求15所述的方法，所述方法进一步包括将所排出的液体再循环到反应器中。

23.一种生物反应器系统，所述生物反应器系统包括：

技术总结
本文所公开的系统和方法提供了从包含液体的流体中高效分离气体。具体地讲，本文公开了用于生物反应器系统和操作的气体分离器系统和方法，该气体分离器系统和方法提供了从使用微生物生物催化剂的碳底物生物发酵的发酵液中去除气态废物、未反应的气态底物和/或惰性气体的有效手段。

技术研发人员：M·萨特,R·J·孔拉多,J·A·库姆斯,G·J·莫林,B·N·霍顿,C·P·史蒂倍克
受保护的技术使用者：朗泽科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15