201113. lajstromszámú szabadalom • Biokatalitikus reaktor
1 HU 201113 B 2 A találmány a biotechnológia területére vonatkozik és tárgya biokatalitikus reaktor. Általánosan ismertek az olyan bíokatalitikus reaktorok, amelyek alsó részükön perforált válaszfallal ellátott oszlopokból állnak. Az oszlop felső és alsó részén folyadék (szubsztrátoldat) be- és elvezetésére szolgáló csócsonkokkal van ellátva. Az oszlop felső részében katalizátorral való feltöltésére, míg alsó részében ennek eltávolítására szolgáló csócsonk van kialakítva. Az ilyen reaktoroknál a katalizátorréteg mozdulatlan marad. Egy zavaros illetve kolloid oldat katalizétorrétegen való átáramlásánál a kicsapódási termék fokozatosan felgyülemlik a katalizátor pórusaiban és szemcséi között, ami az oldat étáramlási sebességének csökkenéséhez, valamint csatornák képződéséhez vezet. Mindez csökkenti a katalizátor fajlagos teljesítményét (egységnyi katalizátortömegre vonatkoztatott teljesítményét), megteremti a környezeti mikroflórával való spontán beoltódásának feltételeit, igy szükségessé teszi a katalizátor rendszeres átöblitését, ami csökkenti az oszlop teljesítményét. Mindezek mellett a 2 400 386 lsz. FR szabadalmi leírás alapján ismert egy biokatalitikus reaktor-konstrukció, amely egy oszlopot tartalmaz, folyadék be- és elvezetésére szolgáló csócsonkokkal, amely oszlop teljes felületükön perforált válaszfalak révén szakaszokra vari felosztva, amelyek közül mindegyik egy-egy a katalizátor be és elvezetésére szolgáló csőcsonkkal van ellátva. A katalizátor oszlopba történő bevezetésére szolgáló csócsonk az oszlop felső részében van elrendezve és közvetlenül a katalizátor legfelső szakaszaiba való bevezetésére szolgál. A szomszédos szakaszok túlfolyócsöveken keresztül állnak egymással összeköttetésben, amelyek segítségével a katalizátor-szuszpenzió fokozatosan fentről lefelé mozog. Az elhasznált katalizátort periodikusan az oszlop legalsó szakaszában levő csőcsonkon keresztül távolítják el. A folyadékot (szubsztrátoldatot) nyomás alatt a megfelelő csőcsonkon keresztül egy tartályba vezetik, amely az oszlop alsó részében, legalsó szakasz perforált válaszfala alatt helyezkedik el, ahonnan a folyadék a válaszfal perforációján keresztül átfolyik a legalsó szakaszba és fokozatosan áthalad az egyes szakaszokon lentről fölfelé, míg egy a legfelső szakasz felett kialakított csőcsonkon keresztül elvezetésre nem kerül. A reaktorban tehát a folyadék és a katalizátor ellenáramú mozgása megy végbe, ahol a folyadék lentről fölfelé irányuló mozgása révén a katalizátort egyes szakaszokban fluidizált állapotban tartják, ami lehetővé teszi a folyadék katalizátorrészecskékkel való összekeveredését, a csatornák képződésének megakadályozását, valamint a kicsapódási termékek keletkezésének korlátozását a katalizátor pórusaiban és szemcséi között. A katalizátor részecskéinek a fenti reaktorban elérhető összekeveredése a korábbiakhoz képest jobb teljesítményt tesz lehetővé, ezt a teljesítményt azonban a folyadék fluidrétegen való átáramlási sebessége korlátozza, mivel nagyobb sebesség esetén a fluidréteg nem tartható fenn. A találmány által megoldandó feladat olyan bipkatalitikus reaktor kifejlesztése, amelynél a katalizátor keveredése és a folyadék egyik szakaszból a másikba való étáramlása (a felsőből az alsóba) oly módon megy végbe, hogy a katalizátor hatékonysága és ezzel együtt a reaktor teljesítménye növekedjen. A kitűzött feladatot azáltal oldjuk meg, hogy egy biokatalitikus reaktorban, amely folyadék be- és elvezetésére szolgáló csőcsonkkal ellátott oszlopból áll, amely oszlop teljes felületükön perforált válaszfalak révén szakaszokra van felosztva, ahol a szakaszok mindegyike katalizátor be- és elvezetésére szolgáló csócsonkokkal van ellátva, a találmány értelmében az oszlop alsó részében egy kamra van kialakítva, amely nyomás alatti gázforrással áll összeköttetésben és a legalsó szakasztól perforált válaszfal által van elválasztva, emellett a szomszédos szakaszok folyadék átlépését biztositó túlfolyó szerkezetek révén vannak egymással összekötve. A találmány egyik célszerű kiviteli alakjánál mindegyik túlfolyó szerkezet egy az oszlopon kívül, két szomszédos szakasz közül a felsőbb szakasz mentén elrendezett és ezen szakasz felső és alsó részével összeköttetésben álló hengerből, egy a hengerbe szerelt olyan csőből, amelynek nyitott vége a szakasz közepe felett helyezkedik el, míg másik vége az alsóbb szakasz alsó részével áll összeköttetésben, valamint egy szüröelemból áll, amely a felsőbb szakaszban az említett henger két becsatlakoztatása közötti tartományban van elhelyezve. A túlfolyó szerkezet ilyen kialakítása főként viszonylag kisméretű biokatalitikus reaktoroknál ajánlatos. Egy másik lehetséges kiviteli alaknál mindegyik túlfolyó szerkezet tartalmaz egy felülről nyitott hengert, amely két szomszédos szakasz közül a felsőbb szakaszban van elhelyezve és amelynek belsejébe egy folyadék és gáz átéramlésát biztosító hosszanti résekkel ellátott cső van beépítve, amelynek alsó vége a szomszédos alsóbb szakasz alsó részével áll összeköttetésben, valamint egy szűrőelemet, amely felülről zárt, perforált foglalatként van kialakítva és a perforált válaszfalon van alátámasztva, ahol a cső nyitott vége a foglalat felett van elrendezve. A túlfolyó szerkezet ilyen kialakítása tetszőleges méretű reaktornál alkalmazható, ahol is egyetlen szakaszban több szűróelem is elrendezhető. Az ilyen elrendezés meg-3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
