หอระบายน้ําอากาศจากสแตนเลส สําหรับการแยกน้ํามันดิบขนาดที่กําหนดเอง ด้วยความดันการออกแบบ 0,1-10 Mpa

ถังหมักแบบคอลัมน์ฟอง (หรือเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบคอลัมน์ฟอง) เป็นถังทรงกระบอกแนวตั้งที่มีความยาว ซึ่งได้รับการออกแบบมาเพื่อการผสม การถ่ายเทมวล และการแปลงทางชีวภาพผ่านการกระทำเพียงอย่างเดียวของการฉีดก๊าซอย่างต่อเนื่อง จัดอยู่ในประเภทเครื่องปฏิกรณ์แบบนิวแมติกล้วนๆ โดยจะไม่มีใบพัดเชิงกล เพลาภายใน หรือแผ่นกั้นทางกายภาพเลย

แกนกลางในการปฏิบัติงานของเรืออาศัยตัวจ่ายก๊าซหรือตัวกระจาย ซึ่งวางอยู่ที่ฐานสัมบูรณ์ของเสา เมื่อก๊าซในกระบวนการถูกบังคับผ่านสปาร์เจอร์ภายใต้ความกดดัน จะทำให้เกิดฟองอากาศที่เคลื่อนตัวขึ้นด้านบนอย่างต่อเนื่อง การลอยตัวที่เพิ่มขึ้นของฟองอากาศเหล่านี้ผลักดันให้เกิดการผสมจลน์ของเฟสของเหลว ประสานการถ่ายเทความร้อนที่สม่ำเสมอ และส่งซับสเตรตในเฟสก๊าซที่สำคัญ (เช่น ออกซิเจน คาร์บอนมอนอกไซด์ หรือไฮโดรเจน) ไปยังสารแขวนลอยของเซลล์ของเหลว เนื่องจากไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวด้วยกลไกที่ซับซ้อน คอลัมน์ฟองจึงมีโครงสร้างที่เชื่อถือได้สูงและคุ้มค่าสำหรับการประมวลผลทางชีวเคมีทางอุตสาหกรรมขนาดใหญ่พิเศษ

ประสิทธิภาพ ประสิทธิภาพการผสม และความสามารถในการถ่ายเทมวลของคอลัมน์ฟองสบู่ถูกกำหนดโดยอุทกพลศาสตร์ของมันทั้งหมด ตัวแปรการออกแบบหลักที่ควบคุมโดยวิศวกรคือความเร็วก๊าซผิวเผิน (u_g) ซึ่งกำหนดเป็นอัตราการไหลของก๊าซตามปริมาตรหารด้วยพื้นที่หน้าตัดของคอลัมน์

ขึ้นอยู่กับขนาดของอัตราการไหลของก๊าซ คอลัมน์จะทำงานภายในระบบอุทกพลศาสตร์ที่แตกต่างกันซึ่งจะเปลี่ยนการกระจายตัวทางกายภาพของฟองอากาศ:

• รูปแบบการไหลที่เป็นเนื้อเดียวกัน (ฟอง): กระตุ้นที่ความเร็วผิวเผินต่ำ (โดยทั่วไปจะน้อยกว่า 0.04 ถึง 0.05 m/s) ในสถานะนี้ ฟองอากาศมีขนาดเล็กสม่ำเสมอ มีความเร็วเพิ่มขึ้นเท่ากัน และขึ้นไปในแนวตั้งโดยมีการชนกันด้านข้างน้อยที่สุด การผสมเป็นไปอย่างอ่อนโยน และอัตราการรวมตัวกันของฟองอยู่ใกล้ศูนย์
• รูปแบบการไหลที่ไม่เหมือนกัน (ปั่นป่วน-ปั่นป่วน): กระตุ้นที่ความเร็วผิวเผินที่สูงขึ้น (โดยทั่วไปมากกว่า 0.06 m/s) อัตราการไหลของก๊าซบังคับให้เกิดปฏิกิริยาฟองสบู่ที่รุนแรง ส่งผลให้ฟองอากาศขนาดเล็กรวมตัวเป็นทากก๊าซขนาดใหญ่ที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว สิ่งนี้ทำให้เกิดกระแสน้ำวนที่วุ่นวายอย่างรุนแรง ลูปการผสมมาโครที่รุนแรง และรูปแบบการไหลเวียนของของเหลวที่มีความปั่นป่วนสูง

ตัวชี้วัดแบบไร้มิติที่สำคัญสำหรับการออกแบบคอลัมน์ฟองคือการกักเก็บก๊าซ ซึ่งเป็นเศษส่วนของปริมาตรเครื่องปฏิกรณ์ทั้งหมดที่อยู่ในเฟสก๊าซ ณ เวลาใดก็ตาม การกักเก็บก๊าซที่สูงขึ้นจะแปลโดยตรงไปยังพื้นที่ผิวระหว่างก๊าซ-ของเหลวที่สูงขึ้น ซึ่งช่วยเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนมวลปริมาตร (kL a) ได้อย่างมาก

วิศวกรกระบวนการประเมินคอลัมน์ฟองเทียบกับทางเลือกอื่น โดยการวิเคราะห์ว่าความเรียบง่ายทางกลแลกกับการควบคุมของไหลอย่างไร:

ภาชนะแบบ Bubble ได้รับความนิยมอย่างสูงในการดำเนินงานทางอุตสาหกรรม ซึ่งความเรียบง่ายและการเพิ่มประสิทธิภาพด้านพลังงานครอบงำการเงินของโครงการ:

• ค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานต่ำมาก (OPEX): ด้วยการถอดมอเตอร์กลและกระปุกเกียร์ขนาดใหญ่ออก โรงงานจะจ่ายเฉพาะพลังงานสาธารณูปโภคที่จำเป็นในการใช้งานเครื่องอัดแก๊สเท่านั้น ค่าบำรุงรักษาจะลดลงในทำนองเดียวกัน เนื่องจากไม่มีซีลเชิงกลแบบไดนามิกที่มีแนวโน้มที่จะรั่วไหล
• ความสามารถในการขยายขนาดที่ยอดเยี่ยม: ความเรียบง่ายของโครงสร้างช่วยให้ผู้ผลิตสามารถสร้างเสาสูงตระหง่านที่มีปริมาตรมหาศาล (สูงถึงหลายแสนลิตร) ซึ่งเป็นไปไม่ได้ทางกายภาพที่จะผสมอย่างเท่าเทียมกันด้วยเพลากลเดี่ยว
• การหมักก๊าซอุตสาหกรรม: เป็นตัวเลือกชั้นนำสำหรับการหมักแบบซิงก์แก๊ส (CO/H2) และการหมักแบบดักจับคาร์บอน (CO2) สมัยใหม่ แบคทีเรียอะซิโตเจนิกหรือแบคทีเรียมีทาโนเจนิกที่เติบโตช้าจะถูกแขวนลอยอยู่ในคอลัมน์ ในขณะที่กระแสก๊าซเสียทางอุตสาหกรรมถูกกระจายอย่างต่อเนื่องผ่านด้านล่างเพื่อกระตุ้นให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพหรือพลาสติกชีวภาพ

ทีมจัดซื้อจะต้องประเมินพารามิเตอร์ทางโครงสร้างและโลหะวิทยาอย่างรอบคอบในระหว่างการออกแบบเรือ:

การออกแบบแบบกระจายจะกำหนดขนาดฟองอากาศเริ่มต้น แม้ว่าแผ่นเผาผนึกที่มีรูพรุนจะผลิตฟองอากาศขนาดเล็กที่ให้การถ่ายโอนมวลเริ่มต้นที่ดีเยี่ยม แต่ก็มีแนวโน้มสูงที่จะเกิดการปนเปื้อนทางชีวภาพและการอุดตัน สำหรับการผลิตต่อเนื่องในระยะยาว วงแหวนท่อที่มีรูพรุนหรือสปาร์เจอร์ "แมงมุม" ที่มีรูเจาะด้วยเลเซอร์อย่างแม่นยำจะถูกเลือกเพื่อให้การดำเนินงานมีอายุการใช้งานยาวนาน

เนื่องจากคอลัมน์ฟองมักจะถูกนำมาใช้สำหรับการหมักจุลินทรีย์หรือการหมักจากก๊าซเป็นของเหลวที่มีคายความร้อนสูง และเนื่องจากคอลัมน์เหล่านี้ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวภายในเพื่อกระจายความร้อนได้อย่างรวดเร็ว เปลือกภาชนะจึงต้องมีการกำหนดค่าการระบายความร้อนที่ได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสมที่สุด มีการระบุแจ็คเก็ตลักยิ้มภายนอกหรืออาร์เรย์คอยล์เย็นแนวตั้งภายในเพื่อควบคุมอุณหภูมิแกน

• เหล็กกล้าไร้สนิมเกรดสูง (SS316L): ตัวเลือกอุตสาหกรรมภาคบังคับสำหรับสายการผลิตเซลล์ยา การผลิตโปรตีนเซลล์เดียว และการหมักทางเคมีแบบละเอียด พื้นผิวภายในทั้งหมดต้องการการขัดเงาเชิงกลสูง (Ra 0.4um) ตามด้วยการทู่กรดไนตริกหรือซิตริกโดยสมบูรณ์เพื่อกำจัดพาหะการยึดเกาะของแบคทีเรีย
• เทคโนโลยี Glass-Fused-to-Steel (GFS): ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมขั้นสูงและคุ้มค่าสำหรับเทคโนโลยีชีวภาพทางอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ เครื่องย่อยตะกอนแอโรบิกขนาดใหญ่ในเทศบาล และคอลัมน์ขัดก๊าซสิ่งแวดล้อมขนาดใหญ่ หอคอย GFS แบบปิดเกลียวให้ความต้านทานแรงดึงในแนวดิ่งที่จำเป็นอย่างมากเพื่อบรรจุหัวแรงดันไฮโดรสแตติกขนาดใหญ่ รวมกับกำแพงกั้นแก้วซิลิกาที่ไม่สามารถซึมผ่านได้ ซึ่งทนทานต่อการสึกหรอของอนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อนและการย่อยสลายทางเคมีที่เป็นกรดอย่างสมบูรณ์
• มาตรฐานการออกแบบ: คอลัมน์ฟองสบู่แรงดันทั้งหมดจะต้องสร้าง รับรอง และประทับตราตามกฎระเบียบอุตสาหกรรมระหว่างประเทศ เช่น ASME มาตรา VIII ส่วนที่ 1 หรือข้อบังคับ PED ของยุโรป

คุณกำลังปรับขนาดสายการผลิตการหมักแก๊ส หรือต้องการความช่วยเหลือในการกำหนดอัตราส่วนภาพในอุดมคติ (H/D) และขอบเขตความเร็วของก๊าซผิวเผิน เพื่อหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนการไหลของทากในภาชนะของคุณหรือไม่?