203288. lajstromszámú szabadalom • Berendezés biokatalitikus folyamatok megvalósítására szilárd fázisú biokatalizátor segítségével
HU 203288B szolgáló berendezés-részben létrehozott gáz-folyadék emulzió reakciótérbe lépési irányának és sebességének, valamint a reakciótér szerkezetének (kialakításának) megfelelő megválasztásával ez utóbbiban a katalizátorszemcsék egyenletes cirkulációs áramlása, valamint a gázbuborékok tartózkodási idejének a megnövelése biztosítható, és hogy a reakciózóna — megfelelő kialakítása révén — alkalmassá tehető arra, hogy a berendezés fedeléhez illeszkedő cseppképző egység által a biokatalízist megelőző időszakban létrehozott szólcseppek — amelyek biokatalizátort (például sejt- vagy spóraszuszpenziót) tartalmaznak — a reakciózónában koaguláljanak, miáltal a biokatalizátorszemcséket in situ a berendezésben intenzifikált körülmények között hozhatjuk létre.E felismerések alapján a kitűzött feladatot a találmány értelmében olyan berendezéssel hajtottuk végre, amelynek betétcsövet tartalmazó reakciótere, a reakciótérbe a katalizátor, valamint tápfolyadék és gáz betáplálására szolgáló eszköze, valamint a biokatalízis révén kapott termék és a folyamat során kivált gáz kibocsátására szolgáló eszköze, továbbá cirkulációs szivattyúja van, és amely berendezésre az jellemző, hogy a két végével a reakciótérbe egymás felett levő helyeken betorkolló recirkulációs vezetéke van, amelynek a reaktortérből az abban kezelt közeg kivezetésére szolgáló kilépőnyílása előtt a szilárd katalizátor-hordozóknak a reaktortérben visszatartására szolgáló szűrőelem helyezkedik el; a recirkulációs szivattyú a recirkulációs vezetékbe van beépítve, amelyet nyomóágra és szívóágra oszt meg, és a nyomóágba a kezelt közeg áramlásirányát tekintve a szivattyú után előbb egy áramlásgyorsító elem van beépítve, majd egy gázbevezető cső torkollik be, ezt követően pedig a nyomóág gázdiszpergáló elem(ek)et tartalmaz. Egy előnyös kiviteli példa szerint a reaktortérhez felül fázisszétválasztó kamra csatlakozik, amelynek gázkivezető csonkja van, és a cirkulációs vezeték szívóága e kamra alsó részéből indul ki, ahova a reakciótérben elhelyezkedő betétcső benyúlik. Egy másik előnyös találmányi ismérvnek megfelelően a hengeres reaktorteret alul ugyancsak hengeres alátételem zárja le, amelyben a cirkulációs vezeték nyomóágának a betorkolló nyílásához tangenciálisan csatlakozó csatorna van. Célszerű, ha az alátételem felső felülete a nyomóág betorkolló nyílásának az aljától kiinduló, e nyílás tetejéig terjedő ferde íve — homokmenetszerű — felületként van kiképezve, valamint ha az alátételemen kívül szeleppel ellátott, felül pedig a reaktortér felől szűrőelemmel takart leeresztő csonk van keresztülvezetve, a szűrőelem felett pedig a betétcső belsejébe nyúló, felfelé csökkenő keresztmetszetű kúpos áramlásmódosító elem van rögzítve. Előnyös az a kiviteli példa is, amely szerint a kezelendő folyadéknak a betáplálására szolgáló csonk a cirkulációs vezeték nyomóágába a szivattyú és az áramlásgyorsító elem között torkollik be, és a biokatalitikus folyamat eredményeként nyert termék kibocsátására szolgáló csonk a cirkulációs vezeték szívóágából torkollik ki. Egy további találmányi ismérv szerint a berendezésnek a szilárd biokatalizátor-anyagnak a reakció3 térbe táplálásához a fázisszétválasztó kamrába torkolló csonkja van. A berendezés egy előnyös kiviteli alakjára az jellemző, hogy a fázisszétválasztó kamrába torkolló, a biokatalizátor-anyagot, például baktériumokat bezáró szólcseppek betáplálására szolgáló cseppképző feje van, amely a szólanyag befogadására keverőeszközt tartalmazó tartállyal áll kapcsolatban. Ebben az esetben célszerű, ha a cseppképző fej és a tartály közé szelep van beiktatva, valamint ha a cseppképző fejnek a fázisszétválasztó kamra belseje felé irányuló cseppképző elemei vannak. Amennyiben a szilárd katalizátor-testecskék sűrűsége kisebb, mint a biokatalitikus folyamatban résztvevő folyékony fázisé, célszerű a berendezésnek azt a kiviteli példáját alkalmazni, amelynek az a lényege, hogy az alul kúpos, felül hengeres reakciótérben húzódó betétcső nagyobb átmérőjű felső hengeres résszel és ahhoz közbenső kúpos résszel csatlakozó kisebb átmérőjű alsó hengeres résszel rendelkezik, és a berendezésnek lefelé a reakciótér kúpos alsó részének a folytatásába eső kúpos kamrája van, amelyhez a cirkulációs vezeték szívóága csatlakozik, és a cirkulációs vezeték nyomóága a betétcső felső hengeres részének az alsó tartományába tangenciálisan van bevezetve, és a szívóágnak a kamrából kitorkolló nyílása előtt szűrőelem van elhelyezve. Ebben az esetben előnyös, ha a kúpos kamrát alul határoló falon segédgázáram-betápláló fúvóka van átvezetve, amely a betétcsőnek a kamrába nyúló alsó hengeres részének a nyílása felé irányul. Egy további találmányi ismérvnek megfelelően a cirkulációs vezeték nyomóágának a hosszúsága többszörösen meghaladja a szívóág hosszúságát. Ennek köszönhetően növelhető a diszpergáló elemek száma, és így fokozható a gáz-folyadék anyagátadás intenzitása. Egy további kiviteli példa szerint a berendezésnek konfúzorral, diffúzorral és ezeket összekötő réssel rendelkező gázdiszpergáló eleme(i) van(nak). Ilyen gázdiszpergáló elemeket elsősorban a cirkulációs vezeték nyomóágának a függőleges vagy ahhoz közelálló helyzetű szakaszába vagy szakaszaiba építünk be. A nyomóág vízszintes vagy közel vízszintes szakaszába vagy szakaszaiba rúddal és azt körülfogó spirális taggal rendelkező gázdiszpergáló elemek kerülnek. A találmányt a továbbiakban a csatolt rajzok alapján ismertetjük részletesen, amelyek a berendezés néhány előnyös kiviteli példáját és szerkezeti részletét tartalmazzák. A rajzokon az la. ábrán a berendezés egy kiviteli alakja vázlatos függőleges tengelymetszetben, részben nézetben látható; az lb. ábra az la. ábrán bejelöltél-v4 vonal mentén vett metszet; az le. ábrán nagyobb méretarámyú függőleges tengelymetszetben ábrázol tünk egy cseppképző elemet; az ld. ábrán nagyobb méretarányú axonometrikus rajzon tüntetünk fel egy diszpergáló elemet; az le. ábrán a diszpergáló elem egy másik kiviteli példája előlnézetben látható; a 2a. ábrán a berendezés egy másik kiviteli alak4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
