一种高效节能制备3-羟基丙酸的反应釜

文档序号:1916673 发布日期:2021-12-03 浏览:20次 >En<

阅读说明:本技术 一种高效节能制备3-羟基丙酸的反应釜 (Energy-efficient reation kettle of preparing 3-hydroxypropionic acid ) 是由 王陶 李文 董玉玮 杨英歌 张传丽 于 2021-09-28 设计创作,主要内容包括:本发明公开一种高效节能制备3-羟基丙酸的反应釜,包括釜体、支架、搅拌机构、换热盘管、备料机构和过滤机构;釜体底面与支架固定连接;备料机构设置于釜体外侧面中部;过滤机构设置于釜体内腔底部;换热盘管为螺旋管状结构;换热盘管进口端和出口端分别贯穿釜体外侧面;换热盘管的换热部设置于釜体内腔中部;搅拌机构包括搅拌电机和搅拌组件;搅拌电机固定安装于釜体顶面;搅拌组件顶端与搅拌电机传动连接,搅拌组件底端设置于换热盘管的换热部内;釜体外侧面固定安装有测温组件;釜体顶面开设有进料口;进料口与备料机构相连通;本发明实现了3-羟基丙酸的高效节能的制备。(The invention discloses a reaction kettle for preparing 3-hydroxypropionic acid with high efficiency and energy saving, which comprises a kettle body, a bracket, a stirring mechanism, a heat exchange coil, a material preparation mechanism and a filtering mechanism, wherein the kettle body is provided with a stirring mechanism; the bottom surface of the kettle body is fixedly connected with the bracket; the material preparing mechanism is arranged in the middle of the outer side surface of the kettle body; the filtering mechanism is arranged at the bottom of the inner cavity of the kettle body; the heat exchange coil is of a spiral tubular structure; the inlet end and the outlet end of the heat exchange coil pipe respectively penetrate through the outer side surface of the kettle body; the heat exchange part of the heat exchange coil is arranged in the middle of the inner cavity of the kettle body; the stirring mechanism comprises a stirring motor and a stirring component; the stirring motor is fixedly arranged on the top surface of the kettle body; the top end of the stirring component is in transmission connection with a stirring motor, and the bottom end of the stirring component is arranged in the heat exchange part of the heat exchange coil; a temperature measuring component is fixedly arranged on the outer side surface of the kettle body; a feed inlet is formed in the top surface of the kettle body; the feed inlet is communicated with the material preparation mechanism; the invention realizes the high-efficiency and energy-saving preparation of the 3-hydroxypropionic acid.)

一种高效节能制备3-羟基丙酸的反应釜

技术领域

本发明涉及生化领域,特别是涉及一种高效节能制备3-羟基丙酸的反应釜。

背景技术

3-羟基丙酸(3-hydroxy propionicacid,简写3-HP)是一种具有三个碳原子的非手性有机酸,酸解离常数(pKa)为4.5,呈液态,具有黏性,无色无味,可溶于水、乙醇、乙醚。可以用于丙烯酸等多种化学品的合成。

可见,3-HP在现代的工业应用中具有十分重要的作用,但是化学合成常常伴随着高污染和高耗能的问题。故一株汉逊德巴利酵母菌株及其发酵制备3-羟基丙酸的方法(中国专利号201610238663.6)提供了一种微生物的合成方法,解决了传统方法中利用不可再生资源的高污染和高能耗的问题,但是,其方法虽然已经提出,但是,并未有相应的装置来进行高效节能的进行制备3-羟基丙酸,所以,亟需开发一种高效节能制备3-羟基丙酸的反应釜以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效节能制备3-羟基丙酸的反应釜,以解决上述现有技术存在的问题,实现了3-羟基丙酸的高效节能的制备。

为实现上述目的,本发明提供了如下方案:

本发明提供一种高效节能制备3-羟基丙酸的反应釜,包括釜体、支架、搅拌机构、换热盘管、备料机构和过滤机构;所述釜体底面与所述支架固定连接;所述备料机构设置于所述釜体外侧面中部;所述过滤机构设置于所述釜体内腔底部;

所述换热盘管为螺旋管状结构;所述换热盘管进口端和出口端分别贯穿所述釜体外侧面;所述换热盘管的换热部设置于所述釜体内腔中部;

所述搅拌机构包括搅拌电机和搅拌组件;所述搅拌电机固定安装于所述釜体顶面;所述搅拌组件顶端与所述搅拌电机传动连接,所述搅拌组件底端设置于所述换热盘管的换热部内;所述釜体外侧面固定安装有测温组件;所述釜体顶面开设有进料口;所述进料口与所述备料机构相连通;

所述测温组件和所述换热盘管分别设置于所述过滤机构上方。

优选的,所述备料机构包括环形壳体;所述环形壳体内壁与所述釜体外侧面固定连接;所述环形壳体侧面顶部固接并连通有进料管;所述环形壳体侧面底部固接并连通有出料管;所述出料管上设置有控制阀;所述出料管与所述进料口固接并连通。

优选的,所述搅拌组件包括搅拌杆和若干桨叶;若干所述桨叶水平固接于所述搅拌杆底端,并设置于所述换热盘管的换热部内;所述搅拌杆顶端贯穿所述釜体顶面,并与所述搅拌电机传动连接。

优选的,所述过滤机构包括过滤盘;所述过滤盘顶面周向等间距开设有若干通槽;所述通槽内固定安装有超滤膜;所述过滤盘侧面与所述釜体内腔侧壁滑动连接,所述过滤盘底面贴合有漏水盘;所述漏水盘侧面与所述釜体内腔侧壁固定连接;所述过滤盘中心固接有输出组件;所述输出组件底端依次贯穿所述漏水盘、所述釜体底面。

优选的,所述输出组件包括旋转轴和输料管;所述旋转轴顶端贯穿所述漏水盘,并与所述过滤盘中心固定连接;所述旋转轴的底端与所述输料管内腔滑动连接;所述旋转轴的底端传动连接有与所述输料管内腔固接的切换电机;所述输料管侧面开设有若干进水孔;所述输料管上设置有出水阀。

优选的,所述漏水盘顶面周向等间距开设有若干漏水槽;所述漏水槽与所述通槽相对应设置。

优选的,所述测温组件包括温度表和测温头;所述温度表与所述测温头固接并电性连接;所述测温头一端贯穿所述釜体侧面并设置于所述釜体内腔中。

优选的,所述环形壳体外侧面和所述釜体外侧面分别设置有保温层。

优选的,所述釜体底面做漏斗形设置。

优选的,所述支架包括若干支腿;所述支腿一端与所述釜体底面固定连接,另一端设置于地面上。

本发明公开了以下技术效果:

本发明通过备料机构为下次釜体内的反应进行预热备料,降低了预热的时间,提高了反应的效率。同时,充分利用换热盘管的热量,提高了能源的利用效率。

本发明换热盘管通入的为废蒸汽,充分的利用废蒸汽较低温度的特点,既避免了高温对微生物的灼伤,也能够充分利用废蒸汽的余热,完成反应原料的升温。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明主视和俯视结构示意图。

图2为图1中A-A剖视结构示意图。

图3为过滤盘俯视结构示意图。

图4为漏水盘俯视结构示意图。

图5为实施例2主视结构示意图。

图6为实施例3的俯视结构示意图和B-B的剖视结构示意图。

图7为图6中C处放大结构示意图。

图8为实施例4侧视结构示意图。

其中,1-釜体;2-支架;3-搅拌机构;31-搅拌电机;32-搅拌杆;33-桨叶;4-换热盘管;5-备料机构;51-环形壳体;52-进料管;53-出料管;54-控制阀;6-过滤机构;61-过滤盘;62-超滤膜;63-漏水盘;64-旋转轴;65-输料管;66-切换电机;67-进水孔;68-出水阀;7-漏水槽;8-测温组件;81-温度表;82-测温头;9-螺杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1:

一种高效节能制备3-羟基丙酸的反应釜,包括釜体1、支架2、搅拌机构3、换热盘管4、备料机构5和过滤机构6;釜体1底面与支架2固定连接;备料机构5设置于釜体1外侧面中部,可以通过内部换热盘管4在对釜体1内腔加热时,完成对外部填料的预热;过滤机构6设置于釜体1内腔底部;

换热盘管4为螺旋管状结构;换热盘管4进口端和出口端分别贯穿釜体1外侧面;换热盘管4的换热部设置于釜体1内腔中部;

搅拌机构3包括搅拌电机31和搅拌组件;搅拌电机31固定安装于釜体1顶面;搅拌组件顶端与搅拌电机31传动连接,搅拌组件底端设置于换热盘管4的换热部内;釜体1外侧面固定安装有测温组件8;釜体1顶面开设有进料口;进料口与备料机构5相连通;

测温组件8和换热盘管4分别设置于过滤机构6上方。

进一步优化方案,备料机构5包括环形壳体51;环形壳体51内壁与釜体1外侧面固定连接,实现了通过釜体1的外壳的热传导完成对环形壳体51内流动的填料的预热,提高了热量的利用效率;环形壳体51侧面顶部固接并连通有进料管52;环形壳体51侧面底部固接并连通有出料管53;出料管53上设置有控制阀54;出料管53与进料口固接并连通。

进一步的,控制阀54为开关水阀门,其串联在出料管53上,能够控制环形壳体51内的填料是否输出。

进一步优化方案,搅拌组件包括搅拌杆32和若干桨叶33;若干桨叶33水平固接于搅拌杆32底端,并设置于换热盘管4的换热部内;搅拌杆32顶端贯穿釜体1顶面,并与搅拌电机31传动连接,搅拌组件能够为设置于釜体1内的反应原料提供充分的均匀的环境,避免反应原料内部PH值或者营养成分局部富集,造成生产效率低下。

进一步优化方案,过滤机构6包括过滤盘61;过滤盘61顶面周向等间距开设有若干通槽;通槽内固定安装有超滤膜62;过滤盘61侧面与釜体1内腔侧壁滑动连接,过滤盘61底面贴合有漏水盘63;漏水盘63侧面与釜体1内腔侧壁固定连接;过滤盘61中心固接有输出组件;输出组件底端依次贯穿漏水盘63、釜体1底面。

进一步的,超滤膜62能够将水中的微生物进行过滤,水中的大分子及水可以透过,实现了过滤的效果。超滤膜62为现有技术,在此不再赘述。

进一步的优化方案,输出组件包括旋转轴64和输料管65;旋转轴64顶端贯穿漏水盘63,并与过滤盘61中心固定连接;旋转轴64的底端与输料管65内腔滑动连接;旋转轴64的底端传动连接有与输料管65内腔固接的切换电机66;输料管65侧面开设有若干进水孔67;输料管65上设置有出水阀68。

进一步的,旋转轴64与漏水盘63中心密封滑动连接,避免了釜体1内的反应原料通过两者的缝隙渗入。

进一步优化方案,漏水盘63顶面周向等间距开设有若干漏水槽7;漏水槽7与所述通槽相对应设置。

进一步的,相邻两个通槽之间的部分完全覆盖任一漏水槽7,实现了当过滤盘61旋转一定角度后,能够实现过滤盘61与漏水盘63相连通或不连通。

进一步优化方案,测温组件8包括温度表81和测温头82;温度表81与测温头82固接并电性连接;测温头82一端贯穿釜体1侧面并设置于釜体1内腔中。

进一步的,测温头82设置于反应原料中,能够时时监测反应原料的温度,避免温度失衡,导致生产效率的降低。

进一步优化方案,环形壳体51外侧面和釜体1外侧面分别设置有保温层,为反应原料的恒温做防护,降低了能源的消耗。

进一步优化方案,釜体1底面做漏斗形设置,能够最大化的收集过滤后的反应原料,避免反应原料滞留在釜体1底部的死角处,造成浪费。

进一步优化方案,支架2包括若干支腿;支腿一端与釜体1底面固定连接,另一端设置于地面上。

本实施例的工作过程如下:

通过外部泵送机构向进料管52泵送入一定量的反应原料进入环形壳体51内,并开启控制阀54,借由泵送的压力通过出料管53、进料口送入釜体1内;此时,通过开启切换电机66,旋转过滤盘61使得通槽与漏水槽7互相错开,实现过滤盘61与漏水盘63不连通。

进入的反应原料会滞留在过滤盘61的上方,测温头检测反应原料的温度,如果达到预设温度,则开启搅拌电机31,带动搅拌杆32和桨叶33实现定速搅拌;如果未达到预设的温度,则通过向换热盘管4注入废蒸汽进行升温,过程中也开启搅拌电机31对反应原料进行搅拌,提高换热的速率;

在升温过程中,进料管52继续向环形壳体51内注入反应原料(此时的反应原料就不再加入微生物),并关闭控制阀54,实现环形壳体51内的反应原料和釜体1内的反应原料同时升温。

当釜体1内的反应原料达到预设温度时,停止换热盘管4废蒸汽的通入,此时,搅拌机构3继续实施搅拌,利于反应原料的快速反应。

当釜体1内的反应原料反应完毕后,开启切换电机66,旋转过滤盘61,实现过滤盘61与漏水盘63相连通,此时釜体1内的反应原料经过超滤膜62的过滤进入釜体1的下部,通过进水孔67、输料管65,以及开启的出水阀68导出到外部收集装置内。反应原料内的微生物则仍旧滞留在过滤盘61的上方,当反应原料过滤完毕,此时环形壳体51内的反应原料因为前一次的反应原料的微生物已经被过滤滞留,则就可以利用此滞留的微生物参与第二次的反应,降低了生产成本。

实施例2:

本实施例的过滤机构与实施例一的区别仅在于,旋转轴螺接有螺杆9,螺杆9的底端传动连接有切换电机66,切换电机66为防水电机;关闭出水阀68,使过滤盘61下方蓄满过滤后的溶液,通过切换电机66的正反旋转,实现了对超滤膜62的反冲洗,提高了过滤的速度,避免了超滤膜62的堵塞,降低了使用成本。

实施例3

本实施例的过滤盘61与实施例一的区别仅在于,过滤盘61的侧面开设有环槽;所述环槽内安装有与环槽相适配的金属弹性环9b,金属弹性环9b外侧面贴合有硅胶环9a,硅胶环9a的外侧面与釜体1内侧面滑动连接;金属弹性环9b给予了硅胶环9a向外扩张的力,使得硅胶环9a能够与釜体1内腔紧密贴合,避免了过滤盘61外侧面与釜体1的直接滑动连接导致的摩擦磨损,也避免了因为两者直接滑动连接所不可避免产生的间隙而导致的渗漏。

实施例4

本实施例的换热盘管4移入环形壳体51内,通过换热盘管4对反应原料进行直接加热,釜体1内的反应原料通过环形壳体51内的反应原料传递热量,实现了对釜体1内的反应原料的间接加热保温,避免了釜体1内的反应原料内含有的特种微生物遇到高温的换热盘管4造成死亡,影响反应效率。

在本发明的描述中,需要理解的是,术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

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