工業(yè)發(fā)酵攪拌器

工業(yè)發(fā)酵攪拌器第1頁/共51頁1工業(yè)發(fā)酵過程攪拌技術第2頁/共51頁生物能源燃料乙醇

燃料乙醇是國際上近年來最受關注的石油替代燃料之一,生物質通過水解和發(fā)酵制燃料乙醇的技術是利用生物質資源的最為有效途徑。主要原料有玉米（美國），甘蔗（巴西），甜菜（歐洲），還有木薯，秸稈等。生物柴油

研究新的油脂原料路線如轉基因微生物法生產(chǎn)脂肪酸和油脂，提高脂肪酸和油脂含量，尋找并建立適合我國生物柴油生產(chǎn)的原料。能源微藻（國家973立項）生物燃氣（甲烷）生物制氫工業(yè)發(fā)酵過程攪拌技術第3頁/共51頁生物能源-燃料乙醇(玉米）工業(yè)發(fā)酵過程攪拌技術第4頁/共51頁工業(yè)發(fā)酵過程攪拌技術生物能源-燃料乙醇（玉米）3800噸玉米酒精發(fā)酵罐，Φ16700x17400,配備高效軸流式攪拌器ZCX一層，電機功率僅需22kw。第5頁/共51頁工業(yè)發(fā)酵過程攪拌技術生物能源-燃料乙醇（木薯）該公司是經(jīng)國家發(fā)改委立項批準的國內第一個非糧燃料乙醇項目。項目坐落于北海市合浦工業(yè)園區(qū)，占地36萬平方米，投資總額7.5億元人民幣，建有一條燃料乙醇生產(chǎn)線、一條鐵路專用線、一座自備電站及一座污水處理系統(tǒng)。年產(chǎn)燃料乙醇20萬噸、木薯渣6.7萬噸、沼氣2400萬Nm3。3000噸發(fā)酵罐（15600X18650)4臺15Kw側入式攪拌槳第6頁/共51頁工業(yè)發(fā)酵過程攪拌技術生物能源-燃料乙醇（秸稈）第7頁/共51頁工業(yè)發(fā)酵過程攪拌技術生物能源-燃料乙醇（秸稈）20噸酶解罐（55kw）30噸發(fā)酵罐（11kw）第8頁/共51頁工業(yè)發(fā)酵過程攪拌技術生物材料1-3丙二醇（1-3,PDO)

1,3-PDO最主要的用途是作為合成聚酯的新一代單體,不但可以使聚酯塑料具有自然循環(huán)的可生物降解特性,還可與對苯二甲酸合成聚對苯二甲酸丙二醇酯(俗稱PTT)，PTT是目前公認的最好的傳統(tǒng)聚酯升級換代品。乳酸與聚乳酸

乳酸是最重要的C3平臺化合物。聚乳酸可以替代石油基高分子材料，具有可生物降解的特點。用聚乳酸薄膜替代不可降解石油高分子材料作為農用地膜，可以增加糧食產(chǎn)量10％。二元酸丁二酸與聚丁烯對苯二酸樹脂（PBT樹脂）生物乙烯第9頁/共51頁工業(yè)發(fā)酵過程攪拌技術生物材料-1,3-丙二醇(PDO)250噸甘油發(fā)酵生產(chǎn)PDO發(fā)酵罐第10頁/共51頁工業(yè)發(fā)酵過程攪拌技術生物材料-二元酸600噸二元酸發(fā)酵罐，Φ6000x19500,配備電機功率650kw。第11頁/共51頁工業(yè)發(fā)酵過程攪拌技術食品工業(yè)生物技術氨基酸

目前,中國已經(jīng)成為氨基酸生產(chǎn)和消費大國,年消費量約140萬噸左右。以谷氨酸、賴氨酸和蛋氨酸為主。檸檬酸

2008年中國有檸檬酸生產(chǎn)廠近百家，總年產(chǎn)能力約80萬噸，是全球最大的檸檬酸生產(chǎn)國和出口國，出口量更是超過國內總產(chǎn)量的90%，出口依賴嚴重。出口量在全球檸檬酸貿易總量中的比重超過60%。啤酒醬油與醋第12頁/共51頁工業(yè)發(fā)酵過程攪拌技術谷氨酸產(chǎn)生菌為兼性好氧菌,在有氧、無氧的條件下都能生長,只是其代謝產(chǎn)物不同。在谷氨酸發(fā)酵過程中,供氧必須適度。已經(jīng)投產(chǎn)的750噸谷氨酸發(fā)酵罐，Φ7900x13900,配備電機功率630kw。食品工業(yè)-谷氨酸（味精）第13頁/共51頁工業(yè)發(fā)酵過程攪拌技術780噸谷氨酸發(fā)酵罐皮帶減速機皮帶輪第14頁/共51頁工業(yè)發(fā)酵過程攪拌技術醫(yī)藥工業(yè)生物技術青霉素、紅霉素等抗生素

2009年國內抗生素企業(yè)達到了120家，產(chǎn)量合計為14萬噸左右，市場規(guī)模達到600億，年平均增長率達到了24%。國內很多抗生素品種的生產(chǎn)規(guī)模已經(jīng)達到了全球第一，其中青霉素產(chǎn)量為5萬多噸，占全球總產(chǎn)量的75%以上。維生素C等

產(chǎn)量世界第一，約為90萬噸/年第15頁/共51頁工業(yè)發(fā)酵過程攪拌技術紅霉素370噸發(fā)酵罐第16頁/共51頁工業(yè)發(fā)酵過程攪拌技術紅霉素500噸發(fā)酵罐500噸紅霉素發(fā)酵罐，Φ6400x14400,配備電機功率750kw。第17頁/共51頁工業(yè)發(fā)酵過程攪拌技術青霉素480噸發(fā)酵罐480噸青霉素發(fā)酵罐，Φ5800x16300,配備電機功率785kw。第18頁/共51頁工業(yè)發(fā)酵過程攪拌技術生物催化劑糖化酶、淀粉酶等

酶制劑中的支柱產(chǎn)品主要有：糖化酶、高溫ａ-淀粉酶、堿性蛋白酶，自1988年引進后，十余年來，發(fā)酵水平一直沒有提高，而國外卻提高很快。以糖化酶為例，目前我國產(chǎn)酶活力仍停留在32000u/ml左右，而國外已達到50000u/ml以上。由于成本偏高及質量不穩(wěn)定，我國酶制劑產(chǎn)品難以進入國際市場。纖維素與半纖維素酶

根據(jù)在芬蘭所做的研究，半纖維素酶（主要是木聚糖酶）能促進漂白，目前這些酶在斯堪的納維亞、加拿大、美國和智利已經(jīng)進入商業(yè)化應用階段。用木聚糖酶處理牛皮紙漿能顯著地降低化學消耗而對紙漿產(chǎn)量及質量幾乎沒有任何影響。新型酶制劑，如谷氨酰胺轉胺酶、過氧化氫酶、甘露聚糖酶等第19頁/共51頁工業(yè)發(fā)酵過程攪拌技術酶制劑-糖化酶第20頁/共51頁宇減最新發(fā)酵攪拌技術發(fā)酵罐設計幾點經(jīng)驗發(fā)酵罐的長徑比H/D的考慮：考慮氣體的停留時間以及熱管的布置國內一般考慮2.5到3。考慮攪拌的整體穩(wěn)定、換熱的能力以及罐體水柱背壓對壓縮機背壓的影響從而極大影響壓縮機能耗，國外例如DSM青霉素H/D=2，韓國希杰氨基酸H/D=1；由于攪拌能力提高靠大H/D提高氣含率，與低H/D沒有太大區(qū)別。氣含率的控制：對于目前高的氣含率提供好的供氧，但降低了罐容，我建議對于通氣比在1：0.5以內的攪拌控制氣含率在6~8%，抗生素在8~12%之間。

第21頁/共51頁宇減最新發(fā)酵攪拌技術3換熱管的布置：豎型列管，大蛇管，排管，圓形列管束（列管式換熱器型），彈簧管，蜂窩擋板等等。采用形式與發(fā)酵液黏度、固形物含量，發(fā)酵液熱值等等有關。擋板（換熱管就是一定的擋板）的大小靠近全擋板的75%到80%為佳。豎管大蛇管彈簧管第22頁/共51頁工業(yè)發(fā)酵過程攪拌技術小結大量的工業(yè)生物過程需要攪拌技術和設備，攪拌設備隨著發(fā)酵罐的容積的增大也越來越大；新的攪拌技術也不斷應用于工業(yè)發(fā)酵過程。發(fā)酵罐的高徑比設計，換熱管的設計等都與攪拌設計密切相關，有許多經(jīng)驗可供參考。

第23頁/共51頁2工業(yè)發(fā)酵攪拌器技術的發(fā)展第24頁/共51頁工業(yè)發(fā)酵攪拌器技術的發(fā)展適用發(fā)酵過程的攪拌器徑向流圓盤攪拌器：

－Rushton渦輪

－半彎管圓盤渦輪

－BT-6軸向流攪拌器：

－窄葉高效軸流

A310，CBY,HE3，ZCX等

－寬葉高效軸流

A315，KSX,MaxFlo等

第25頁/共51頁徑向流攪拌器-50年代六直葉圓盤渦輪

RushtonTurbine

LIGHTNINR100

CHEMINEERD-6

長城PY,PDY功率準數(shù)4.5～6.2；單相流動中葉片后方存在尾渦；氣液兩相操作時，葉片后方有氣穴；工業(yè)發(fā)酵攪拌器技術的發(fā)展第26頁/共51頁徑向流攪拌器-80年代半管式圓盤渦輪

SmithTurbine

LIGHTNINR130

CHEMINEERCD-6

長城HY，HDY功率準數(shù)2.8～3.2；降低了功率，提高了氣體控制能力；傳質性能提高。工業(yè)發(fā)酵攪拌器技術的發(fā)展第27頁/共51頁徑向流攪拌器-98年拋物線型圓盤渦輪

BakkerTurbine

CHEMINEERBT-6

長城BTD

北化HEDTBT-6特性低功耗：功率準數(shù)Np＝2.3；在雷諾數(shù)大于1000時，其功率準數(shù)基本上已經(jīng)是常數(shù)；通氣條件下，其功率下降比較平緩；比較好的氣體分散能力，可達渦輪槳的5倍多；氣液傳質系數(shù)比渦輪可提高60%；BT-6工業(yè)發(fā)酵攪拌器技術的發(fā)展第28頁/共51頁工業(yè)發(fā)酵攪拌器技術的發(fā)展三種攪拌器的功率曲線第29頁/共51頁工業(yè)發(fā)酵攪拌器技術的發(fā)展D/T恒定情況下，綜合可參考數(shù)據(jù)的平均值三種攪拌器的氣體分散能力第30頁/共51頁工業(yè)發(fā)酵攪拌器技術的發(fā)展三種攪拌器的氣液傳質能力第31頁/共51頁高效軸流式攪拌器

LIGHTNINA310,A510CHEMINEERHE3

長城ZCX

北化CBYA310特性

Np＝0.3Nq＝0.56ZCX特性Np＝0.3~0.5Nq＝0.45~0.6窄葉軸向流攪拌器-80年代A310ZCX工業(yè)發(fā)酵攪拌器技術的發(fā)展第32頁/共51頁HE3特性Np=0.20,Nq=0.46forD/T=0.5Np=0.22,Nq=0.47forD/T=0.4Np=0.26,Nq=0.49forD/T=0.3Np=0.30,Nq=0.50forD/T=0.2CBY特性Np＝0.3~0.5（βtip=17.5~23°)Nq＝0.45~0.6HE3CBY工業(yè)發(fā)酵攪拌器技術的發(fā)展第33頁/共51頁寬葉軸流式攪拌器

LIGHTNINA315CHEMINEERMaxFlo

長城KSX,MSW

北化WHA315特性

Np＝0.75Nq＝0.73KSX特性

Np＝0.8Nq＝0.75寬葉軸向流攪拌器-80年代A315KSXWHMaxFlo工業(yè)發(fā)酵攪拌器技術的發(fā)展第34頁/共51頁小結發(fā)酵過程攪拌器技術從上世紀50年代以來在氣液分散徑向流攪拌器方面取得了很大的發(fā)展，可以說已經(jīng)發(fā)展了三代，但是近十幾年來沒有新的發(fā)展。軸向流攪拌器自80年代開發(fā)并應用以來，雖有不少公司和研發(fā)機構進行研發(fā)或改進，但并無“實質”上的新型攪拌器出現(xiàn)。工業(yè)發(fā)酵攪拌器技術的發(fā)展第35頁/共51頁3宇減傳動最新發(fā)酵攪拌技術第36頁/共51頁宇減最新發(fā)酵攪拌技術新一代發(fā)酵罐軸向流攪拌器寬葉圓盤軸向流攪拌器HDT第37頁/共51頁宇減最新發(fā)酵攪拌技術第38頁/共51頁宇減最新發(fā)酵攪拌技術第39頁/共51頁宇減最新發(fā)酵攪拌技術第40頁/共51頁宇減最新發(fā)酵攪拌技術同等功率消耗情況下平均提升氣含率5~12%,最高可達20%以上優(yōu)勢1第41頁/共51頁宇減最新發(fā)酵攪拌技術第42頁/共51頁鴻泰最新發(fā)酵攪拌技術第43頁/共51頁鴻泰最新發(fā)酵攪拌技術優(yōu)勢2-相對更加平穩(wěn)的液面圓盤的加入使得攪拌器對氣體的控制能力更強，不會出現(xiàn)大氣泡冒出所引起的液面劇烈波動或“沸騰”，這樣可以提高發(fā)酵罐的裝液量和放罐體積，增加產(chǎn)量。第44頁/共51頁宇減最新發(fā)酵攪拌技術常用發(fā)酵通氣方式第45頁/共51頁宇減最新發(fā)酵攪拌技術鴻泰推薦發(fā)酵通氣方式第46頁/共51頁宇減最新發(fā)酵攪拌技術整體氣含率平均提高6~13%，最大可提高23%第