具有动态喷射器的反应器制造技术

与动态喷射器相关的系统和方法，用于在反应器如生物和化学反应器内产生细小气泡。喷射器系统定位在反应器内并且包括支撑板、与支撑板接合的多个环形护罩、以及定位在环形护罩内的喷射器，所述环形护罩限定了环形护罩的内表面和对应的喷射器的外表面之间的间隙。液体流过环形护罩的内表面和喷射器的外表面之间的限定间隙。液体通过间隙的加速在喷射器的外表面剪切气泡，产生气泡或细小气泡。产生气泡或细小气泡。

【技术实现步骤摘要】
具有动态喷射器的反应器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2021年11月3日提交的美国临时专利申请第63/263,507号的权益，所述美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本文。


[0003]本文所述的实施方式一般涉及用于将气泡注入液体的系统和方法。具体而言，本文公开的系统和方法一般涉及用于在化学或生物反应器内产生气泡或细小气泡并将其注入液体肉汤中的动态喷射器。此外，本文公开了用于在含有生物发酵碳底物以生产有用产物如乙醇或其他化学品的液体微生物培养物的生物反应器内注入气态碳底物细小气泡的系统和方法。

技术介绍

[0004]喷射器是一种将气体注入液体的装置。从喷射器注入液体的气体在液体中形成气泡。在工业过程中使用喷射器来产生气泡并将其注入液体中的常规系统是众所周知的。为了最大限度地将注入液体的气体底物转化为生物反应器中有用的发酵产物，喷射器需要产生小气泡，通过喷射器增加气体流速。然而，常规的喷射器系统不能实现所需的小气泡尺寸，因为喷射器处的气泡尺寸随着气体流速的增加而增加。因此，需要一种能够在生物反应器中以更高的气体流速产生细小气泡以实现高生产率的喷射器系统。此外，先前的“玻璃料和套筒”喷射器系统包括被套筒包围的多孔环(玻璃料)，液体通过套筒，通常位于反应器外部，导致低效的配置和增加的占地面积要求。
[0005]本文公开的喷射器系统克服了先前和常规反应器系统的局限性。具体地，如本文所公开的，将底物进料到气体注入反应器(例如生物反应器)的水性肉汤中的喷射器系统和方法，实现了气泡的小尺寸、增加的通过喷射器的气体流速，以及更高的表观气体和液体速度，以实现更高的反应器/生物反应器生产率。此外，与先前的系统相比，本文公开的喷射器系统完全被配置在反应器内。

技术实现思路

[0006]以下呈现本文描述的各种实施方式的简化概述。该概述不是广泛的概述，并且不旨在确定关键或关键元素或描绘权利要求的范围。以下概述仅以简化形式呈现一些概念，作为下面提供的更详细描述的介绍性前奏。
[0007]为了克服上述先前系统中的限制，并且为了克服在阅读和理解本说明书时将显而易见的其他限制，本文描述的实施方式针对涉及用于将气泡有效注入到生物和化学反应器内包含的液体中的系统和方法。
[0008]在一个实施方式中，本文公开的系统涉及将气泡注入液体中。该系统可以包括支撑板、与支撑板接合的多个环形护罩、以及定位在环形护罩内的多个喷射器。在一些实施方式中，支撑板和至少一个环形护罩被集成到单个部件中。在一些实施方式中，可以在护罩内
表面和喷射器外表面之间限定间隙。在某些实施方式中，支撑板、环形护罩和喷射器可以完全定位在反应器内部。在某些实施方式中，喷射器的长度可以是至少10cm，并且护罩内表面和喷设器外表面之间的间隙的宽度可以是大约1mm至大约20mm。在其他实施方式中，支撑板、环形护罩和喷射器可以定位在反应器的顶部或底部。多个喷射器可以接合多个集管，并且多个喷射器可以被配置为接收来自多个集管的供气。在某些实施方式中，多个集管还可以包括挡板，该挡板被配置为分散包含液体和气泡的流体。在又一些实施方式中，液体可以是至少部分再循环的液体。在某些实施方式中，支撑板还包括多个穿孔，并且环形护罩可以定位在反应器的垂直轴线的约20度内。在一个实施方式中，多个支撑板可以在反应器内部形成多个层或水平，并且多个支撑板可以包括多个环形护罩，并且多个喷射器可以定位在多个环形护罩内。
[0009]在一个实施方式中，反应器可以是生物反应器，包括液体生长培养基和包含至少一种C1碳源的底物。在某些实施方式中，多个喷射器可以被配置为将底物气泡注入液体生长培养基中。在其他实施方式中，生物反应器还可以包括液体生长培养基中的至少一种微生物的培养物，并且至少一种微生物的培养物可以厌氧发酵底物以产生至少一种发酵产物。
[0010]在又一个实施方式中，本文公开的系统和方法涉及一种将气泡喷射到液体中的方法，该方法可以包括以下步骤：通过多个位于反应器内并被配置为喷射气泡的喷射器将气体喷射到含有液体的反应器中，通过反应器内并围绕多个喷射器的多个环形护罩引导液体流穿过喷射器的外表面，以及通过液体流穿过喷射器的外表面来剪切多个喷射器的表面处的气泡。在某些实施方式中，该方法可以还包括通过形成在环形护罩的内表面和喷射器的外表面之间的间隙加速液体流穿过喷射器的外表面。在一些实施方式中，流过喷射器的外表面的液体的加速流可以具有至少0.3m/s的表观液体速度，并且流过多个喷射器的外表面的液体的加速流可以具有约0.3m/s至约10m/s的速度。在又一些实施方式中，被剪切的气泡表观速度可以具有约0.2mm至约2.0mm的直径，并且容器中气相的表观速度可以为至少0.03m/s。在一种实施方式中，容器中气相的表观速度可以为约0.03m/s至约0.1m/s。在又一个实施方式中，气泡可以是生物反应器内的底物气泡，该生物反应器可以包含液体生长培养基。在其他实施方式中，液体生长培养基中的至少一种微生物的培养物可以有氧发酵底物以产生至少一种发酵产物。
[0011]这些特征以及许多其他特征将在下面更详细地讨论。
附图说明
[0012]通过结合附图参考以下描述可以获得对本文描述的实施方式及其优点的更完整的理解，其中相似的附图标记表示相似的特征，并且其中：
[0013]图1示意性地描述了根据本公开的一个实施方式的一个被配置在反应器内的动态喷射器布置，其示出了液体和气泡的下流模式。
[0014]图2示意性地描述了根据本公开的另一个实施方式的反应器内的替代动态喷射器布置，其示出了液体和气泡的上流模式。
[0015]图3示意性地描述了根据本公开的又一个实施方式的包括一个或更多个动态喷射器系统布置及其在生物反应器内的不同位置的生物反应器系统。
[0016]图4示意性地描绘了根据本公开的另一个实施方式的反应器内的替代动态喷射器布置，其示出了水平定位的喷射器以及液体和气泡的上流模式。
[0017]图5示意性地描绘了根据本公开的另一个实施方式的反应器内的替代动态喷射器布置，其示出了水平定位的喷射器束以及液体和气泡的上流模式。
[0018]图6示意性地描绘了图5的装置，以从图5的点525的俯视图描绘。
具体实施方式
[0019]在各种实施方式的以下描述中，参考了构成本文一部分的附图，并且在附图中通过说明的方式示出了可以实施在本文描述的各种实施方式。应当理解，可以使用其他实施方式，并且可以在不脱离所描述的实施方式的范围的情况下进行结构和功能的修改。本文描述的实施方式能够具有其他实施方式并且能够以各种方式实践或执行。此外，应当理解，本文使用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应被视为限制性的。相反，本文使用的短语和术语将被赋予其最广泛的解释和含义。“包括”和“包含”及其变体的使用意在涵盖其后列出的项目及其等价物以及附加项目和其等价物。术语“安装”、“连接”、“接合”、“流体接合”、“联接”、“定位”、“配置”、“定向”和类本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于将气泡注入液体的喷射器系统，包括：一种支撑板；与所述支撑板接合的多个环形护罩；和多个喷射器，定位在所述环形护罩内以在所述环形护罩的内表面和护罩所述对应的喷射器的外表面之间限定间隙，和其中所述支撑板、所述环形护罩和所述喷射器位于反应器的所述内部。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述支撑板和所述环形护罩被集成到单个组件中。3.根据权利要求1所述的系统，其中两个或更多个喷射器定位在单个环形护罩内。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述喷射器的长度为至少10cm。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述间隙为约1mm至约20mm。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述支撑板、所述环形护罩和所述喷射器定位在所述反应器的顶部或底部。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个喷射器接合多个集管，并且其中所述多个喷射器被配置为接收来自所述多个集管的气体供应。8.根据权利要求7所述的系统，其中所述多个集管还包括挡板，所述挡板被配置为分散包含所述液体和气泡的流体。9.根据权利要求8所述的系统，其中所述液体是至少部分再循环的液体。10.根据权利要求1所述的系统，其中所述支撑板还包括多个穿孔。11.根据权利要求1所述的系统，其中所述环形护罩定位在所述反应器的垂直轴线的约20度内。12.根据权利要求1所述的系统，还包括至少一个附加支撑板，所述至少一个附加支撑板定位成在反应器内部形成多个垂直层，并且所述至少一个附加支撑板接合所述多个环形护罩。13.根据权利要求1所述的系统，其中所述反应器是生物反应器。14.根据权利要求1所述的系统，其中所述反应器是生物反应器，包括：一种液体...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：朗泽科技有限公司，
类型：发明
国别省市：