WikiDer > Колебательный реактор с перегородкой

Oscillatory baffled reactor

А Непрерывный колебательный реактор с перегородкой (COBR) - специально разработанный химический реактор достигать поршневой поток под ламинарный поток условия. Достижение поршневого потока ранее ограничивалось либо большим количеством последовательно включенных реакторов с непрерывным перемешиванием (CSTR), либо условиями с высоким турбулентным потоком. Технология включает кольцевые перегородки в трубчатом каркасе реактора для создания завихрений, когда жидкость проталкивается вверх через трубу. Аналогичным образом, когда жидкость движется вниз по трубе, на другой стороне перегородок образуются завихрения. Образование вихрей на обеих сторонах перегородок создает очень эффективное перемешивание при сохранении пробкового потока. Используя COBR, можно получить потенциально более высокий выход продукта при большем контроле и уменьшении отходов.[1]

Стандартная конструкция COBR, включая насос и равномерно расположенные перегородки

дизайн

Стандартный COBR состоит из трубы с внутренним диаметром 10–150 мм с равномерно расположенными перегородками. Обычно в COBR есть два насоса; один насос совершает возвратно-поступательное движение для создания непрерывного колебательного потока, а второй насос создает чистый поток через трубку. Эта конструкция обеспечивает контроль над интенсивностью перемешивания, чего не могут достичь обычные трубчатые реакторы.[2] Каждая ячейка с перегородкой действует как CSTR, и поскольку вторичный насос создает чистый ламинарный поток, можно достичь гораздо более длительного времени пребывания по сравнению с системами с турбулентным потоком.[3]

В обычных трубчатых реакторах смешивание осуществляется с помощью механизмов перемешивания или условий турбулентного потока, которые трудно контролировать. Изменяя значения переменных, таких как расстояние или толщина перегородок, COBR могут работать с гораздо лучшим контролем смешивания. Например, было обнаружено, что расстояние в 1,5 раза больше диаметра трубки является наиболее эффективным условием перемешивания; кроме того, вихревая деформация увеличивается с увеличением толщины перегородки более 3 мм.[2]

Биологические приложения

Скорость сдвига стандартного трубчатого реактора выше, чем у COBR для всех значений удельной мощности.

Низкая скорость сдвига и улучшенный массообмен, обеспечиваемые COBR, делают его идеальным реактором для различных биологических процессов. Что касается скорости сдвига, было обнаружено, что COBR имеют равномерно распределенное пятикратное снижение скорости сдвига по сравнению с обычными трубчатыми реакторами; это особенно важно для биологического процесса, учитывая, что высокие скорости сдвига могут повредить микроорганизмы.

В случае массопереноса механика жидкости COBR позволяет увеличить время пребывания газообразного кислорода. Кроме того, вихри, создаваемые в COBR, вызывают разрыв пузырьков газа и, таким образом, увеличение площади поверхности для переноса газа. Таким образом, для аэробных биологических процессов COBR снова имеют преимущество. Особенно многообещающим аспектом технологии COBR является ее способность масштабировать процессы, сохраняя при этом преимущества в скорости сдвига и массопереносе.

Ограничения

Хотя перспективы применения COBR в таких областях, как биопереработка, очень многообещающие, перед более глобальным использованием необходимо внести ряд необходимых улучшений. Очевидно, что конструкция COBR имеет дополнительную сложность по сравнению с другими биореакторами, что может усложнить работу. Кроме того, при биопереработке может возникнуть проблема загрязнения перегородок и внутренних поверхностей. Возможно, наиболее важным шагом вперед являются дальнейшие всесторонние исследования того, что технология COBR действительно может быть полезна в промышленности. В настоящее время COBR не используются на промышленных предприятиях по переработке биотехнологий, и доказательства его эффективности, хотя и являются многообещающими и теоретически являются улучшением по сравнению с нынешними промышленными реакторами, ограничиваются небольшими лабораторными экспериментами.[3]

использованная литература

  1. ^ «NiTech - реактор непрерывного действия с дефлекторами». Получено 5 июн 2016.
  2. ^ а б Abbott, M. S. R .; Harvey, A. P .; Перес, Г. Валенте; Теодору, М. К. (06.02.2013). «Биологическая переработка в колебательных реакторах с перегородками: работа, преимущества и возможности». Фокус интерфейса. 3 (1). Дои:10.1098 / rsfs.2012.0036. ISSN 2042-8898. ЧВК 3638279. PMID 24427509.
  3. ^ а б Ни, Сюн-Вэй. «Технология реакторов с непрерывными колебательными перегородками» (PDF). Инновации в фармацевтических технологиях.