微藻光反应器研究进展
摘要：藻类不仅富含蛋白质、脂肪和碳水化合物这三大类人类所必需的物质，而且还含有各种氨基酸、维生素、抗生素、高不饱和脂肪酸以及其它多种生物活性物质，它除了作为食品外，还是生产药品、生化试剂、精细化工产品、燃料以及其它材料的一种重要原料。随着全球性资源短缺压力的日益增加，开发和利用海洋藻类将是长远解决人类食品资源和能源的重要途径。
随着人类对微藻认识的不断加深，开发和研制新型高效光生物反应器及其在微藻的高密度培养方面的应用研究已成为微藻生物技术的一个重要组成部分。本文将介绍微藻光反应器的种类、特点以及研究进展。
Abstract：The production of biofuels from microalgae requires efficient photobioreactors in order to meet the tight constraints of energy efficiency and economic profitability. Current cultivation systems are designed for high-value products rather than for mass production of cheap energy carriers. Future bioreactors will imply innovative solutions in terms of energy efficiency, light and gas transfer or attainable biomass concentration to lower the energy demand and cut down production costs. Microalgae photo-bioreactors is the key technology for realizing
high-density culture and mass culture of microalgae．This article reviewed the major types，technical parameters and characters of photobioreactor applied in microalgae culture recently．
关键词：微藻光反应器研究进展
一、微藻的生物特点
微藻是一类光能自养型单细胞生物，它能有效利用光能、二氧化碳和无机盐类合成蛋白质、脂肪、碳水化合物以及多种高附加值生物活性物质，是地球有机资源的初级生产力。迄今已知的藻类约有3万余种，其中微藻约占70％?。从1987年至今，新发现的具有开发价值的药用海洋天然产物已达434种。微藻具备如下特点：(1)具有叶绿体等光合器官，能有效利用太阳能将睡、二氧化碳和无机盐转化为有机化合物。(2)以简单的分裂方式进行繁殖，细胞生长周期较短，易于大规模培养。(3)可以用海水、咸水或半咸水培养，是淡水紧缺、土地贫瘠地区获得有效生物资源的重要途径。(4)富含各种物质，是人类未来食品及油料的重要来源。(5)因独特的生存环境使其能够合成许多结构和生理功能独特的生物活性物质，特别是经过一定的诱导手段，利用微藻可以高浓度合成这些具有商业化价值的化合物。
可以通过微藻培养来生产保健食品、食品添加剂、饲料、生物肥料、化妆品及其他天然产品。另外，近年来利用藻类为宿主的基因产物的生产也日益受到关注。随着人类对微藻的认识不断加深，开发和研制新型高效光生物反应器及其在微藻的高密度培养方面的应用研究已成为微藻生物技术的一个重要组成部分。
海洋微藻为光合自养生物，在其生长过程中如何提高微藻细胞对光能和营养物质的利用效率是微藻高密度培养的关键问题．微藻细胞对光的利用效率受到入
射光强度、光照时间、光生物反应器形状、材质等因素的影响，其中光生物反应器因其几何形状的不同，决定了光暗循环时间、光衰减程度等性能参数的不同，从而影响了细胞对光的利用效率．
二、微藻的研究与应用
1 历史沿革
微藻的研究与应用经历以下阶段：① 2O世纪4O年代，德国人试验用硅藻生产可做燃料的脂类；② 50年代至7O年代，许多国家开展小球藻、栅藻、新月藻、螺旋藻等微藻的培养与开发研究，主要用作鱼、虾、贝、蟹育苗中的饵料和生产单细胞蛋白(SCP)；③ 80年代后微藻生物技术迅速发展，人们逐渐认识到微藻在进化上的多源性、遗传的多样性，藻细胞中有一些特殊的次级代谢物，而且可以利用其生长繁殖迅速、光能转换率高、对环境适应性强、易于遗传改良的特点进行大规模培养，微藻在各领域的开发应用价值成为人们关注的热点。
2 现状及成果
当今人们对微藻的研究和开发进入了一个崭新时期，微藻的培养和产品开发成为新兴的生物技术产业。应用现代高新生物技术，微藻可以作为很多高附加值生物制品的重要来源，同时也是开发转基因产品的优良材料。目前国外已经商业化或正在开发的微藻产品有重要的用途。
同时微藻是海洋药物的重要来源，其药用价值正日益引起人们的注意。海洋微藻的磺酸化多糖具有抗肿瘤、抗凝血、抗病毒、抗衰老等多种生物活性，在临床上显示出越来越广阔的应用前景。因此，微藻不仅可以作为食物的来源，还可以从中得到很多有极高价值的药物，螺旋藻多糖在抑制肿瘤细胞的生长上有重要的作用。
三、微藻光反应器的种类与特点
首先什么是光反应器，光生物反应器(photo．bioreactor)是指能用于光合微生物及具有光合能力的组织或细胞培养的一类装置，与一般的生物反应器有相似的结构，有光、温度、溶解氧、二氧化碳、pH和营养物质等培养条件的调节与控制系统。光生物反应器有较高的光能利用效率，在最佳状态下可达到18％，而植物和森林仅能利用人射光能的0．2％，并且可以进行全天候的连续或半连续培养，因此能实现光合生物的高密度培养并获得较高的单位面积或体积生物量产量。藻类尤其是单细胞微藻能有效地利用光能、二氧化碳和无机盐类合成蛋白质、脂肪、碳水化合物、油以及多种高附加值生物活性物质，故目前光生物反应器主要用于微藻的大量和高密度培养。随着人类对微藻的认识不断加深，用于微藻高密度大量培养的光生物反应器受到国内外学者和企业的高度重视，开发和研制新型高效光生物反应器及其在微藻高密度培养方面的应用研究已成为藻类生物技术和微藻生物技术的一个重要组成部分。
近年来,美国、德国和日本等发达国家已经把海洋生物技术列为重点发展方向。尤其是将海洋微藻的大规模培养及其天然活性物质的分离提取等技术放在首位。与国外相比,我国的微藻生物技术起步较晚,于20世纪50年代中期才开始对小
球藻和栅藻等微藻进行相关研究; 70～80年代主要对螺旋藻、盐藻及一些固氮蓝绿藻的大量培养及应用进行了研究,并取得了一定的成绩; 90年代是我国微藻生物技术发展的快速时期。中国科学院有关研究所及高校相关单位在微藻基础研究,新型光生物反应器研制,微藻的高密度大规模培养,海洋赤潮微藻的大量培养、分类与鉴定,微藻基因工程及微藻生物活性物质的分离纯化等多方面进行了系统的研究,取得了较大的进展。
目前，微藻培养主要有开放式和封闭式两种光生物反应器。
1、开放式光反应器
所谓开放式光生物反应器就是指开放池培养系统(open pond culture system)。其培养技术经过了广泛深入的试验，已普遍应用于商业化微藻大规模培养中，它具有投资少、成本低、技术要求简单等优点。主要有四种类型：浅水池、循环池、跑道池式、池塘。其中最典型、最常用的开放池培养系统是Oswald 设计的跑道池反应器(race way photobioreacc0r)。该类培养系统实际上就是占地面积为1000~5000mz，培养液深度为15era的环形浅池。以自然光为光源和热源，靠叶轮转动的方式使培养液于池内混合、循环，防止藻体沉淀并提高藻体细胞的光能利用率；可通入空气或二氧化碳。气体进行鼓泡或气升式搅拌。为防止污染，减少水分蒸发，生产中常在池体上方覆盖一些透光薄膜类的材料，使之成为封闭池。目前国际上较著名的大规模生产微藻的公司(如：Cyanoteeh，Earthrise Farms等)均采用这种反应器，在螺旋藻、小球藻和盐藻的大规模培养中取得良好的效果。虽然开放式光生物反应器在微藻培养中取得了一定的效果。
但是，开放式光生物反应器仍存在下列不足：(1)易受外界环境影响，难以保持较适宜的温度与光照；(2)会受到灰尘、昆虫及杂菌的污染，不易保持高质量的单藻培养；(3)光能及COz利用率不高，无法实现高密度培养；这些因素都将导致细胞培养密度偏低，使得采收成本较高，能适应大池培养的微藻藻种必须是在极端环境下能快速生长的藻种，只能用于螺旋藻、小球藻及盐藻等少数能耐受极端环境的微藻培养。对于要求温和培养条件和种群竞争能力较弱的微藻，则只能采用封闭式光生物反应器培养。另外，对于高卫生要求的微藻产品生产，以及将来的基因工程微藻，研制高效、易于控制培养条件的新型光生物反应系统，以实现高密度纯种培养，已经成为微藻培养技术的发展趋势。
2 封闭式光生物反应器
密闭式光生物反应器(closed culture sys．tem)即通常所指的光生物反应器，是用透明材料组建的一类生物反应器，除了它们能采集光能外，其它诸多方面与传统的微生物发酵用生物反应器相似。密闭式光合生物反应器培养条件稳定，可无菌操作，容易进行高密度培养，已成为今后的发展方向。与开放式光生物反应器相比，封闭式光生物反应器具有以下优点：(1)无污染，能实现单种、纯种培养。(2)培养条件易于控制；(3)培养密度高，易收获；(4)适合于所有微藻的光自养培养，尤其适合于微藻代谢产物的生产。(5)有较高的光照面积与培养体积之比，光能和二氧化碳利用率较高等突出优点。总结出来，其结构特点是：密闭式光生物反应器结构复杂，放大较难，成本较高；比表面积大(25—125)；光能利用率高。其培养特点是：生长参数容易控制，培养环境非常稳定；容易控制污染，能够实现无菌培养；产率较高(15—30g／m ·d)；CO2利用率较高。其使用范围：适用于各种微藻的培养。
因此近年来在国外研制和开发利用较快，已实现了高密度商业化培养。目前，一般封闭式光生物反应器有：管道式、平板式、柱状气升式、搅拌式发酵罐、浮式薄膜袋等。
①管道式光生物反应器
管道式光生物反应器一般采用透明的直径较小的硬质塑料或玻璃、有机玻璃管，弯曲成不同形状，利用透明的管道，借助外部光源条件下进行工厂化繁殖生产藻类的方式。由于密封的管道系统容易与其它加工设各配套，可用泵把管道内生长到一定生物量的藻体传递到下道工序，因而整个过程可以实现自动化的生产过程。在诸多的封闭式光生物反应器中，管状光生物反应器发展最快，其可靠性，有效性和低成本日益引起人们的重视。现介绍几种近年来设计的典型的管式光生物反应器及其应用。
例如有：水平放置的气升式管状光生物反应器、螺旋盘绕管式光生物反应器（该反应器的优点是：(1)比表面积大，故光利用效率高，减少了反应器内藻体的自我遮挡效应。(2)温度和污染易于控制。(3)CO2吸收路径多，故输入的C0 2较充分。）、环形管式光生物反应器。
②平板式光生物反应器
1986年Ramos de Ortegaaa等人首次开发平板式光生物反应器。由于该类型的反应器具有光利用率高。易放大培养，易清洗，其内部的贴壁生长和外部的盐沉
淀容易处理。结构相对简洁，可以随意调节放置角度以便使其获得最佳的取光效果。阳光有一部分直射到反应器板面。大部分是通过反射或散射进入反应器，这种反应器具有光能利用率高，容易加工制造，可以根据需要设计不同的光径以及操作条件容易控制等优点，使其成为具有良好使用价值的光生物反应器。其短的光通路及气流强烈湍动，是实现高密度高产培养的有利条件。平板式光生物反应器具有光径小、A／V比高和L／D低的特点，可以获得高的培养效率，而且由于该光生物反应器结构简单，可以很容易根据需要进行无限性地放大，适合微藻的工业化大规模培养．
例如有：通气式串联平板式光生物反应器、鼓泡式平板光生物反应器、L一型平板光生物反应器
③柱状气升式光生物反应器
混和体系是光生物反应器结构设计的关键之一，柱状气升式反应器的主体通常由外桶和内桶组成，通过气流传动使藻液在内外筒间循环，提高藻类的光能利用效率和传质效率，同时防止培养液中溶解氧过饱和气升式反应器己用于微生物发酵和动、植物细胞培养，且符合大多数藻类培养的基本要求。柱状气升式内环流光生物反应器的培养效率相对较低，结构复杂，放大困难，但该类型的光生物反应器具有培养环境稳定，无菌化程度高，多种环境参数可以精确定量和控制的特点，在微藻的生长特性、培养条件优化和转基因微藻等基础理论研究方面具有很大的价值。
例如有：内导流气升式反应器、磁悬浮气升式光生物反应器
④搅拌式光生物反应器
机械搅拌式生物反应器是广泛用于规模培养微生物，要配套光源，就可成为培养微藻的光生物反应器，因此可利用现有发酵工程技术开展微藻的研究开发工作，
国内外许多学者在这方面都做了尝试。
⑤膜式气袋内光源太阳能光生物反应器
膜式气袋内光源太阳能光生物反应器具有结构简单、造价低廉、运行可靠、适应性强、单位体积培养液受光面积大、微藻产量高且质量好等优点;并且可以调整光质,从而达到微藻产品成份的定向培养。所以非常适合于微藻生物资源的大规模开发应用,有极大的开发潜力。利用膜式气袋内光源太阳能光生物反应器设备及配套技术,处理有机废水及工厂排入的二氧化碳废气,可以在治理环境污染的同时,生产出具有很高经济价值的微藻及深加工附加值高的新型生物医学产品、功能性食品、动物免疫抗病饲料添加剂、高生物效价的人类及动物食品蛋白源等。同时,还可以利用工厂排放的二氧化碳废气为原料,廉价地通过光合作用对二氧化碳进行再生,开发燃料油、燃料气等微藻绿色再生能源产品,获取新能源。
聚乙烯薄膜袋浮式培养法在三级培养中除了具有塑料薄膜袋培养的所有特点外，还具有以下优点：(1)膜袋内外压力均衡，薄膜几乎不受张力，且薄膜袋在水中漂浮，自由度相对较大，因而不仅大大方便了操作，而且有效地解决了塑料薄膜袋的破损漏水问题；(2)藻种分布均匀：(3)具有良好的恒温性能；(4)能直接由封闭培养的一级藻种向三级培养的塑料袋中接种，避免了多次接种操作造成的污染。
四、研究进展与展望
利用生物反应器培养微藻开发海洋生物活性物质,已成为世界上的一个研究热点。有些海洋异养微藻可以通过发酵进行培养,这也是一种生物反应器技术。美国有公司利用发酵法培养异养微藻,生产EPA和DHA,已经达到工业化生产的阶段。随着研究的继续深入, EPA和DHA新的生理功效及作用机理将不断被发现和揭示;然而,短缺的PUFA生物资源却始终制约着EPA和DHA的广泛应用,积极寻找廉价的DHA和EPA生物资源已成为一种迫切要求。国外较早开展了PUFA生物资源开发和利用的研究工作,发现海洋微藻具有大规模生产PUFA的潜力,并取得了不少成就。利用海洋微藻生产多不饱和脂肪酸的研究始于20世纪80年代初期,并且多以自养微藻生产DHA和EPA为主,其中的三角褐紫藻、紫球藻、盐生微小绿藻、球等鞭金藻、硅藻等当时被认为最有可能实现微藻产业化,但其结果并不尽人意。
在微藻的高密度培养过程中，由于藻体细胞间的相互遮挡使光线不能透过高密度培养液，使入射光在穿透培养液的过程中存在着不断衰减的现象，距培养表面越远藻体细胞所能接受到的光强就越弱，且培养密度越高这种光衰减现象就越严重。即如何解决在培养过程中藻体细胞有效采光的问题很值得深入研究与探讨。是否可以考虑在反应器内设置体积较小的光源在加上放大器，增加光从内向外的照射。
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膜生物反应器（MBR）介绍及设计应用 （内部资料） 北京碧水源科技发展有限公司 https://www.doczj.com/doc/0b7887342.html,
目录 1膜生物反应器（MBR）介绍 (1) 1.1原理 (1) 1.2工艺特点 (1) 2设计 (3) 2.1设计进水水质 (3) 2.2设计出水水质 (3) 2.3优质杂排水→城市杂用水（中水） (3) 2.3.1工艺流程 (3) 2.3.2设计说明 (4) 2.4生活污水→二级出水 (5) 2.4.1工艺流程 (5) 2.4.2设计说明 (6) 2.5生活污水→国家一级A标准 (9) 2.5.1工艺流程 (9) 2.5.2设计说明 (9)
1膜生物反应器（MBR）介绍 1.1原理 膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor）简称MBR，是二十世纪末发展起来的新技术。它是膜分离技术和生物技术的有机结合。它不同于活性污泥法，不使用沉淀池进行固液分离，而是使用微滤膜分离技术取代传统活性污泥法的沉淀池和常规过滤单元，使水力停留时间（HRT）和泥龄（STR）完全分离。因此具有高效固液分离性能，同时利用膜的特性，使活性污泥不随出水流失，在生化池中形成8000－12000 mg/L超高浓度的活性污泥浓度，使污染物分解彻底，因此出水水质良好、稳定，出水细菌、悬浮物和浊度接近于零，并可截留粪大肠菌等生物性污染物，处理后出水可直接回用。 图1 膜生物反应器工作原理简图 1.2工艺特点 （1）出水水质优良、稳定。高效的固液分离将废水中的悬浮物质、胶体物质、生物单元流失的微生物菌群与已净化的水分开，不须经三级处理即直接可回用。具有较高的水质安全性。
微藻光反应器研究进展 摘要：藻类不仅富含蛋白质、脂肪和碳水化合物这三大类人类所必需的物质，而且还含有各种氨基酸、维生素、抗生素、高不饱和脂肪酸以及其它多种生物活性物质，它除了作为食品外，还是生产药品、生化试剂、精细化工产品、燃料以及其它材料的一种重要原料。随着全球性资源短缺压力的日益增加，开发和利用海洋藻类将是长远解决人类食品资源和能源的重要途径。 随着人类对微藻认识的不断加深，开发和研制新型高效光生物反应器及其在微藻的高密度培养方面的应用研究已成为微藻生物技术的一个重要组成部分。本文将介绍微藻光反应器的种类、特点以及研究进展。 Abstract：The production of biofuels from microalgae requires efficient photobioreactors in order to meet the tight constraints of energy efficiency and economic profitability. Current cultivation systems are designed for high-value products rather than for mass production of cheap energy carriers. Future bioreactors will imply innovative solutions in terms of energy efficiency, light and gas transfer or attainable biomass concentration to lower the energy demand and cut down production costs. Microalgae photo-bioreactors is the key technology for realizing high-density culture and mass culture of microalgae．This article reviewed the major types，technical parameters and characters of photobioreactor applied in microalgae culture recently． 关键词：微藻光反应器研究进展 一、微藻的生物特点 微藻是一类光能自养型单细胞生物，它能有效利用光能、二氧化碳和无机盐类合成蛋白质、脂肪、碳水化合物以及多种高附加值生物活性物质，是地球有机资源的初级生产力。迄今已知的藻类约有3万余种，其中微藻约占70％?。从1987年至今，新发现的具有开发价值的药用海洋天然产物已达434种。微藻具备如下特点：(1)具有叶绿体等光合器官，能有效利用太阳能将睡、二氧化碳和无机盐转化为有机化合物。(2)以简单的分裂方式进行繁殖，细胞生长周期较短，易于大规模培养。(3)可以用海水、咸水或半咸水培养，是淡水紧缺、土地贫瘠地区获得有效生物资源的重要途径。(4)富含各种物质，是人类未来食品及油料的重要来源。(5)因独特的生存环境使其能够合成许多结构和生理功能独特的生物活性物质，特别是经过一定的诱导手段，利用微藻可以高浓度合成这些具有商业化价值的化合物。 可以通过微藻培养来生产保健食品、食品添加剂、饲料、生物肥料、化妆品及其他天然产品。另外，近年来利用藻类为宿主的基因产物的生产也日益受到关注。随着人类对微藻的认识不断加深，开发和研制新型高效光生物反应器及其在微藻的高密度培养方面的应用研究已成为微藻生物技术的一个重要组成部分。 海洋微藻为光合自养生物，在其生长过程中如何提高微藻细胞对光能和营养物质的利用效率是微藻高密度培养的关键问题．微藻细胞对光的利用效率受到入
生物反应器 指以活细胞或酶为生物催化剂进行细胞增殖或生化反应提供适宜环境的设备，它是生物反应过程中的关键设备。生物反应器的结构、操作方式和操作条件的选定对生物化工产品的质量、收率（转化率）和能耗有密切关系。生物反应器的设计、放大是生化反应工程的中心内容，也是生物化学工程的重要组成部分。 分类从生物反应过程说，发酵过程用的反应器称为发酵罐；酶反应过程用的反应器则称为酶反应器。另一些专为动植物细胞大量培养用的生物反应器，专称为动植物细胞培养装置。 发酵罐发酵罐若根据其使用对象区分，可有：嫌气发酵罐、好气发酵罐、污水生物处理装置等。其中嫌气发酵罐最为简单，生产中不必导入空气，仅为立式或卧式的筒形容器，可借发酵中产生的二氧化碳搅拌液体。 若以操作方式区分，有分批操作和连续操作两种。前者一般用釜式反应器，后者可用连续搅拌式反应器或管式及塔式反应器。好气发酵罐按其能量输入方式或作用原理区分，可有： ①具有机械搅拌器和空气分布器的发酵罐这类发酵罐应用最普遍，称为通用式发酵罐。所用的搅拌器一般为使罐内物料产生径向流动的六平叶涡轮搅拌器，它的作用为破碎上升的空气泡和混合罐内的物料。若利用上下都装有蔽板的搅拌叶轮，搅拌时在叶轮中心产生的局部真空,以吸入外界的空气,则称为自吸式机械搅拌发酵罐。 ②循环泵发酵罐用离心浆料泵将料液从罐中引出，通过外循环管返入罐内。在循环管顶端再接上液体喷嘴，使之能吸入外界空气的,称喷射自吸发酵罐。 ③鼓泡塔式发酵罐以压缩空气为动力进行液料搅拌，同时进行通气的气升发酵罐。目前，世界所发展的大型发酵罐是英国卜内门化学工业公司的发酵罐，它以甲醇为原料生产单细胞蛋白的压力循环气升发酵罐,其直径为7m，高为60m，总容量为 2300m□，自上至下有5000～8000 个喷嘴进料。目前，还有些发酵产品，如固体曲等，使用专门设计的能调节温、湿度的旋转式固体发酵装置。 生产甲烷（沼气）用的是嫌气发酵罐，也称消化器或沼气发生器，这种发酵罐装有搅拌器，顶部有的有浮顶。 污水生物处理装置中，最简单的是曝气池，装有表面曝气叶轮。为了节省占地面积，开发了一种利用气升式发酵罐原理的深井式污水处理池或大至 20000m□的多循环管式曝气装置。此外，还有生物滤池和生物转盘等装置，把能降解污水中有害物质的菌或原生动物，以生物膜的形式附在填料或转盘上。 酶反应器可分游离酶及固定化酶反应器两大类。 ①游离酶反应器以水溶液状态与底物反应。若为分批釜式反应器，酶就不能回收；若用连续釜式反应器并附有一个能把大分子的酶留在系统内的超滤装置则可使酶连续使用。也可将酶液置于用超滤材料制成的U形管或中空纤维管中,并将其置于釜式或管式反应器进行操作，这样也可使酶连续使用。后者接近连续管式反应器。 ②固定化酶反应器除了和化学反应器类似的固定床反应器和流化床反应器外，还有多种特殊设计。例如：将酶固定在惰性膜片上，再卷成螺旋状置于反应器中,或将酶固定在中空纤维的内壁制成反应器；也可将固定化酶置于金属网框中进行酶反应。在反应中产气(如CO2)严重时，可考虑采用多层酶反应器。采用固定化细胞时的反应器，基本上和固定化酶反应器相同，但在好气培养时要便于空气导入和废气排出。
植物反应器研究进展 摘要：以转基因植物作生物反应器生产外源蛋白，包括抗体、疫苗、药用蛋白等具很强的优越性，目前已成为国内外基因工程研究领域的热点之一。植物系统具有低成本、安全和易规模化优势，其表达生物活性药用蛋白能力已被许多研究所证实；同时，植物药用蛋白产品还表现出潜在的市场和广阔应用前景。 关键词：植物、生物反应器、外源蛋白 1 前言 随着人类经济社会的发展，对传统农业产品的要求也越来越高。现代生物技术，尤其是农业生物技术的迅速发展，对全球现有的农作物种植和生产结构能够产生重要影响，增强农产品对人类的服务功效及市场竞争力，增加农民的收入，促进农业的可持续发展。通过转基因用植物体表达外源蛋白(包括疫苗、抗体、药用蛋白)已成为植物基因工程领域内一个研究的热点，正在逐步形成产业化，具有极大的市场前景和商业价值。植物生物反应器就是利用植物这个系统，包括植物细胞、组织器官以及整株植物为工厂，来生产具有商业价值的生物制品，包括疫苗、抗体、药用蛋白等[1]。目前，已用于生物反应器的植物有烟草、拟南芥、大豆、小麦、水稻、玉米、油菜、马铃薯、番茄等[2]。 生物技术特别是在基因工程研究领域内的快速进展使人类进一步拓宽了植物的应用范围。国外发达国家特别是美国采用植物生物反应器这种“分子农业”的方法，已经成功地生产出多种高新生物技术产品，包括特殊的饱和或不饱和脂肪酸、改性淀粉、环糊精或糖醇、次生代谢产物、工农业用酶以及一些高经济附加值的药用蛋白多肽，一些研究机构和公司已经开始从这些产品生产中获得巨大的经济效益[3]。 2 植物生物反应器简介 生物反应器是指利用生物系统大规模生产有重要商业价值的外源蛋白，用于医疗保健和科学研究[4]。1982年首次成功地利用细菌生产重组胰岛素，这一突破消除了大规模应用胰岛素的限制因素，但依赖微生物发酵和哺乳动物培养生产商业蛋白体系成本高、规模化生产困难，安全性较差[5]。随着DNA重组技术和植物组织培养技术的快速发展，世界第一例转基因植物在1983年成功诞生于美国的华盛顿大学。1989年哺乳动物抗体在转基因植物中首次成功表达，证实了植物作为生物反应器的可行性。此后，植物生物反应器研究逐渐兴起。 2.1 植物反应器概念 广义上讲，植物生物反应器是指以植物悬浮细胞培养、天然的或经基因工程改良的植物细胞和组织，或整株植物为“工厂”大量生产具有药用价值(如人类或动物的疫苗、抗体)，或可作为工业原料的植物次生代谢产物、食品添加剂等重要应用价值的蛋白或氨基酸。从狭义上讲，植物生物反应器是指以转基因的整株植物为“工厂”来大量生产各种价值及附加值高的生物制品[6]。 2.2 植物反应器的优点 植物作为生物反应器的优势有：(1)植物生产外源蛋白成本低，只需阳光、土壤、水分和肥料，而微生物发酵和动物细胞培养则需要昂贵的培养基，并且工业化大规模生产时需要严格控制培养条件，增加生产成本。(2)植物细胞能够再生成植物，易于成活、生长周期短、易于快速筛选转基因阳性植物、比构建动物生物反应器省时、成功率更高。(3)转基因植物通过自交得到的后代遗传性状稳定，从而可以在植物体内积累多基因[7]。(4)植物可大规模种植，产物贮藏在种子、果实、块茎中，易于保存、运输，其中那些能直接食用的植物疫苗
第23卷第1期 烟台大学学报(自然科学与工程版) Vol .23No .12010年1月 Journal of Yantai University (Natural Science and Engineering Editi on ) Jan .2010 文章编号:1004-8820(2010)01-0032-06 收稿日期:2008-03-21 基金项目:国家十五重点科技攻关项目(2001BA707B03);农业部辽宁省海水增养殖与生物技术重点实验室开放课 题项目(K2006-03);烟台市科技攻关计划项目(2009219). 作者简介:孙利芹(1973-),女,山东烟台人,博士,副教授,主要从事生物化工领域的教学和科研工作;通讯联系人: 王长海(ch wang2001@sina .com ),教授,博士生导师. 2种光生物反应器在微藻培养中的性能比较 孙利芹 1,2 ,王长海2,史 磊 1 (1.烟台大学海洋学院,山东烟台264005;2.大连理工大学生物科学与工程系,辽宁大连116024) 摘 要:对自主研发的平板式光生物反应器和柱状气升式内环流光生物反应器的主要性 能参数进行了测定,以纤细角毛藻为培养对象对两者性能进行了综合评价.结果表明:平板式光生物反应器具有高的液体循环速度和相对较小的光衰减程度,更有利于藻体细胞 对光的吸收,纤细角毛藻的培养密度和生长速率分别达到6.98×108 /mL 和1.42/d,并且操作简单、容易放大,适合于微藻的规模化高密度培养;柱状气升式内环流光生物反应器培养效率相对较低,纤细角毛藻的培养密度和生长速率仅为1.52×108 /mL 和0.935/d,但其培养环境稳定、主要培养参数容易控制,可实现无菌化纯培养,在探索微藻生长动力学、优化微藻培养条件和转基因微藻的培养等方面具有优势.因此在微藻培养时应根据实际的应用目的不同选择适合的光生物反应器. 关键词:光生物反应器;微藻;性能参数;应用比较中图分类号:Q949 文献标识码:A 海洋微藻为光合自养生物,在其生长过程中如何提高微藻细胞对光能和营养物质的利用效率是微藻高密度培养的关键问题.微藻细胞对光的利用效率受到入射光强度、光照时间、光生物反应器形状、材质等因素的影响,其中光生物反应器因其几何形状的不同,决定了光暗循环时间、光衰减程度等性能参数的不同,从而影响了细胞对光的利用效率. 传统的海洋微藻培养多采用开放式培养系统,存在培养条件难以控制、生产周期受季节限制、易受污染等不可克服的缺点,其培养效率和所获产品的附加值均较低.自20世纪50年代以来人们将开发的重点转向密闭式光生物反应器的研制,尤其是1983年Pirt 等人的开创性研究工作为光生物反应器的设计、运转原理及生物工程原理奠定了基础,继其之后各种新型的密闭式光生物 反应器如搅拌罐式、板式、管式等反应器相继问 世,呈现出良好的发展势头,并成功用于盐藻、紫 球藻、雪藻等的培养[1-6] .但与传统生物反应器及发酵工业相比,光生物反应器的研制开发尚处于初级研究阶段,尤其是其应用研究涉及面较窄,仅局限于少数几种微藻,并且在微藻高密度培养技 术方面缺少完整、系统的研究[7] . 本研究在自行研制的柱状气升式内环流光生物反应器基础上,又开发出平板式光生物反应器,并将其用于海洋微藻的培养.本文旨在对2种光生物反应器的主要性能进行比较,并对其用于微藻培养的特点进行评价,为2种光生物反应器能更好地用于海洋微藻的培养和工业化生产提供理论依据. 1 材料与方法
错流反应器的研究进展 摘要错流反应器是化工生产过程中重要的设备，本文评述了错流反应器的发展现状以及常见错流反应器的特点。 关键字错流反应器 The develomentof the cross-flow reactor research Abstract Thecross-flow reactor is an important equipment in the chemical production process. The development of the cross- flow reactor and the common characteristics of the are reviewed. Key words cross- flow reactor 前言错流反应器是为了对指定反应过程而设计的反应设备，必须对所面向的工艺目标、反应工艺过程、操作条件等有足够深入的认识和了解，才能够设计出符合目的反应器，另外，还必须结合生产实践的经验来进行优化和改进，本文介绍了部分常见错流反应器，具有一定
参考性。 1．错流式生物滴滤反应器 1.1实验装置 例，错流式生物滴滤反应器净化甲苯废气实验装置。 配制的含甲苯废气由反应器左侧进气口进入，营养液通过自动控制。 生物滴滤法是近年来研究最为活跃的一种挥发性有机物净化方法。与常规挥发性有机物控制技术相比，它具有生物量多，反应条件(pH值、湿度)易于控制，净化效率高，费用低且能耗少等特点。目前，对于生物滴滤法的研究大都集中在稳定的工况下填料的优选、目标污染物、反应机理、降解菌及生物膜等内容上。 生物滴滤法采用的传统的设备为生物滴滤塔，气、液在滴滤塔内顺流或逆流接触。 逆流操作方式在滤塔各段生物量分布和去除能力的均匀性上优于顺流方式，但其压力损失比较大。气体流速大时，逆流操作会发生液泛现象。不管采用顺流还是逆流的操作方式，滴滤塔内湿度和生物量分布的不均匀，均会降低滴滤塔的有效降解空间，增大设备体积和投资费用，给操作管理带来不便，进而限制了生物滴滤法在工业中的进一步应用。 错流式生物滴滤反应器，气、液在生物滴滤反应器中错流接触，减少了营养液的流经高度，有效调节反应器内的湿度，解决了传统生物滴滤塔顺流或逆流带来的问题。 2．矩形错流移动床 2. 1实验装置 有机玻璃矩形错流移动床床体结构如下图所示。颗粒由上部进料口1进入床体，在重力作用下由下部出料口6流出，气相通过左右两侧的气室4和9水平穿过移动床，与颗粒发生错流运动。
微藻工厂化培养经验分享（附单胞藻的培养配方） 大家好，很高兴今天能跟大家交流一下微藻的规模培育。规模培育在水产养殖方面现在主要运用于大棚生物饵料方面(一定地点建立车间、浓缩之后近距离管道运输到养殖区域)、提取色素添加在饲料中，至于土塘泼洒，如何控制量、增氧和开口饵料这方面正在摸索，需要大家一起总结出经验。今天我跟大家主要跟大家分享一下藻种的工厂化规模化培育。 群里面应该很多人都培育过藻，大家都知道藻种的培育分为一级、二级、三级培养，今天我是简单从一级、二级、三级培养过程可能中遇到的问题、日常管理、接种、藻种营养配方这些方面做一下简单的交流。 因各地环境气候、温度、光照、水质条件不同。不同季节、藻种性质不同，单位水体养殖品种的需求量也不同。所以培养条件、营养盐配方等各有不同。今天我主要是以金藻为例，引申出其他藻种的营养配方，让大家学习一下其中的相似点。 国内大部分水产育苗企业，在育苗生产中都是自备微藻养殖设施，自行生产各类饵料用微藻。但是一般育苗场都普遍缺乏相应的专业技术力量，只能利用各自的藻池和天然水体粗放培养，在饵料微藻种质、生产技术和应用方法上都各自为正，导致微藻种质混乱、供应不稳定、营养成分不平衡、饵料效价低、缺乏多品种集约化生产应用技术；同时，受限于微藻高密度养殖、采收技术和浓缩液保藏技术的限制，国内几乎没有统一的、专业化的饵料微藻质量标准和集中供应点。所以工厂化育苗需要及时的补充藻种，开口饵料非常重要。 首先从工艺流程上来说 一级培养：主要用于保种，主要用的仪器是锥形瓶，其能够完全消毒，所以应用在保种上面特别多。
二级培养：主要是用塑料白桶（聚丙烯材料），生产上也用20L的饮水桶，但是瓶口小，操作不方便，消毒也不彻底；而用氧气袋又易破裂。在南方经常可以见到用玻璃制作的大型鱼缸和氧气袋。
过程强化技术 结业论文 论文题目：微反应器技术及其在有机反应中的应用姓名：姜炜 学号：10110494 学院：化工学院 班级：循环110
摘要 近年来，微反应器技术已逐渐成为国际化工技术领域的研究热点。该文介绍了微反应技术的研究进展；阐明了微反应器的特殊优势；分析了微反应器适合的化学反应；列举了大量微反应器在有机化学中应用的成功案例。 关键词：微反应器，有机氧化，有机合成
Abstract As an emerging technology,micro-reaction technology is becoming an increasing hot spot in the global chemical industry.The advances of this technology are introduced. This paper demonstrates the superior advantage of micro-reactor,types of chemical reactions that could benefit from the micro-reactor are discussed.In the major part of this paper,many successful applications of micro-reaction technology are presented. Keywords: micro-reactor,oxidation of organic,organic synthesis
目录 1 微反应器的分类............................. 错误！未定义书签。 1.1 气固相催化反应器 (2) 1.2 液液相微反应器................................... 错误！未定义书签。 1.3 气液相微反应器................................... 错误！未定义书签。 1.4 气液固三相微反应器 (3) 1.5 电化学和光化学微反应器 (3) 2 微反应器的反应特征 (4) 2.1 反应温度能够精确控制 (4) 2.2 物料能够精确比例................................. 错误！未定义书签。 2.3 反应时间的精确控制 (4) 2.4 小试工艺能力可以直接放大 (4) 2.5 有着良好的操作性 (4) 2.6 结构安全性 (5) 3 微反应器适合的反应类型 (6) 3.1 放热剧烈的反应 (6) 3.2 反应物或产物不稳定的反应 (6) 3.3 对反应物配比要求很严的快速反应 (6) 3.4 危险化学反应以及高温高压反应 (6) 3.5 纳米材料及需要产物均匀分布的颗粒形成反应或聚合反应 (7) 4 反应器的优点总结 (8) 4.1 温度控制 (8) 4.2 反应器体积 (8) 4.3 转化率和收率 (8) 4.4 安全性能 (8) 4.5 放大问题 (9) 5 微反应器在有机氧化反应中的应用 (10) 5.1 低温Swern氧化反应 (10) 5.2 高温硝化反应 (11) 6 微反应器在有机合成方面的应用 (14) 7 结语 (18) 8 参考文献 (19)
化工学术讲座课程论文 题目微反应器介绍及其研究进展 学号 姓名 成绩 老师签名 定稿日期：2015 年12 月20 日
微反应器介绍及其研究进展 摘要：近年来，随着微尺度下“三传一反”研究的进展，微尺度流体的性能得到了深入揭示，微反应器技术也被广泛应用于科学研究和工业生产领域。本文系统介绍了微反应器的结构特点、性能优势、研究进展，进而分析了微反应器的发展方向。 关键字：微反应器；微反应技术 1 引言 进入21世纪，化工过程向着更为绿色、安全、高效的方向发展，而新工艺、新设备、新技术的开发对于化工过程的进步是十分重要的。在这样的背景下，微化工系统的出现吸引了研究者和生产者的极大关注。微化工系统并非简单的微小型化工系统，而是指带有微反应或微分离单元的新型化工系统。在微化工系统中，微反应器是重要的核心之一。 “微反应器(microreactor)” 最初是指一种用于催化剂评价和动力学研究的小型管式反应器，其尺寸约为10 mm。随着本来发展用于电路集成的微制造技术逐渐推广应用于各种化学领域，前缀“micro”含义发生变化，专门修饰用微加工技术制造的化学系统。此时的“微反应器”是指用微加工技术制造的一种新型的微型化的化学反应器，但由小型化到微型化并不仅仅是尺寸上的变化，更重要的是它具有一系列新特性，随着微加工技术在化学领域的推广应用而发展并为人所重视。 现在所说的微反应器一般是指通过微加工技术制造的带有微结构的反应设备，微反应器内的流体通道或者分散尺度在微米量级[1]，而微反应器的处理量则依据其应用目的的不同达到从数微升/分钟到数万立方米/年的规模。近年来与微反应器相关的流动、混合、反应等方向的研究工作发展十分迅速，带动了微反应器技术的快速发展。 微反应器内流体的存在状态不同于传统的反应器，其内部流体的流动或分散尺度在1μm到1mm之间，这种流体被称为微流体。微流体相对于常规尺度的流体具有一定的特殊性, 主要体现在流体力学规律的变化、传递过程的强化、固有的安全性以及良好的可控性等。目前，微反应器已经被广泛应用于化学、化工、
微反应器是一种反应物质在微米级别通道内连续流动、发生反应、同时实现换热的装备。他具体传统反应器所不具备的恒温、传热、传质、生产效率高等诸多优点，所以包含医药、饮料、化工、颜料、树脂、科研等多个领域有着广泛的应用。本篇主要对微反应器的意义和发展的前景意义做出概述。 一、微反应技术发展的意义 微反应成套技术属于国家产业结构调整目录鼓励发展的先进实用化工生产技术，具有投资小、占地少、能耗低、收率高、品质优、环境友好的特点，可实现连续、稳定、大规模、清洁化生产。因此，该技术还可拓展用于含能材料、医药中间体合成等领域，对传统化工生产的转型升级意义巨大。 微反应成套技术实现了从实验室到工业化的完整跨越，具有两个方面的重大科学意义： 第一，将微化工技术的过程强化及微型化、系统风险分散、并行放大与柔性生产模式从科学原理转变为技术现实，实现了微反应硝化成套技术工业化应用的重大技术突破，为现代化工技术提供了一种全新的工业化生产理念和方式。 第二，微反应硝化成套技术作为具有完全自主知识产权的高新技术，有力促进了我国化工技术水平跨越式进步，对我国含能材料、医药中间体合成等产业的现代化转型升级开辟了新的思路和方法，为能源、化工、军工和医药等行业提供了安全高效的生产解决方案。
二、前景与展望 近几年，微反应器在制备无机颗粒材料的研究方面取得了很多成果，具有很大的潜力和应用前景。微化学工艺在各领域中的应用随着不同领域之间合作研究的加强而不断增加，利用微反应器可以合成半导体材料、金属、聚合物等，与传统的反应器相比，颗粒的尺寸大大减少，达到纳米级。但是利用微流体技术合成纳米颗粒和生物材料仍处于初期阶段，存在一些难度，如微通道堵塞、监测与控制问题，有待进一步研究开发。在未来，利用微流体技术可以开发出大量的新型材料。所以我们有必要相信微反应器将在化学工业中发挥出巨大的作用。 上海惠和化德生物科技有限公司，是一家专注于微反应器连续工艺开发及工业化的创新性高科技公司。公司于2015年6月在中国（上海）自由贸易试验区内成立，随着业务的发展，公司于2019年10月整体搬迁至上海化学工业园内。公司上海本部实验室配备十余套微反应器，并与梅特勒托利多共建化学过程联合实验室、与沈阳化工研究院和上海化工研究院共建过程安全联合体、与南大淮安高新技术研究院共建特殊反应实验室等。公司主要服务于国内外精细化工企业，帮助客户进行微反应器连续流工艺咨询与评估、工艺开发、工业化项目投资和管理等。公司立足于客户具体项目，以“以终为始”的项目开发思路为指导，着眼于“双赢”和共同发展。目前，公司已经完成了多个项目的工业化，有丰富的工程化经验。完善的设施，丰富的经
磺化反应器研究进展 姜秀平,刘有智,李 裕,袁志国,宋相丹 (中北大学超重力化工工程技术研究中心,山西太原030051) 摘要:磺化反应器是磺化反应的核心之一,磺化反应器的结构特点、传热、传质性能等直接影响到磺化产品的质量和选择性。本文介绍了磺化反应器的发展历程及现状,对各种磺化反应器的性能及特点分别进行了阐述,讨论了现有磺化反应器的优点以及局限性,并指出今后磺化反应器的改进及开发研究方向。 关键词:磺化反应器;移热方式;进展中图分类号:TQ423.11 文献标识码:A 文章编号:0253-4320(2009)09-0033-04 Advances in research of sulfonation reactor JIANG Xiu -ping ,LI U You -zhi ,LI Yu ,YUA N Zhi -guo ,SO NG Xiang -dan (Research Center of Shanxi Province for High Gravity Chemical Engineering and Technology , North University of China ,Taiyuan 030051,China ) Abstract :Sulfonation reactor is one of crucial equipment for sulfonation ,the quality and selectivity of products are mostl y affected by the structural characteristic ,heat trans fer and mass transfer characteristics of the sulfonation reactor .The progress and status about sulfonation reactor are introduced in this paper ,the capability and characteristic of all kinds of s ulfonation reactors are described in detail .The advantages and shortcomings of the present sulfonation reactor are discussed ,and the direction of betterment and develop ment of sulfonation reactors are also pointed out . Key words :sul fonation reactor ;heat change ;progress 收稿日期:2009-05-08 作者简介:姜秀平(1971-),女,博士生,jiangxiupingzhbuty @https://www.doczj.com/doc/0b7887342.html, ;刘有智(1958-),男,博士,教授,博士生导师,从事化学工程与工艺领域的 研究。 磺化反应是合成多种有机化学品的重要反应类型,在精细化工合成方面占有极其重要的地位。磺化产品种类众多,且与人民生活和国民经济发展密 切相关,在医药、农药、染料、塑料、涂料、洗涤剂、石油及选矿等行业广泛应用[1-2]。磺化反应的核心设备是磺化反应器。现有的各种磺化反应器由于其结构特点使其在应用中存在不同的局限性,致使磺化产品不同程度上存在产率低、产品纯度低、产品选择性低、产物难分离、污染环境、腐蚀设备等缺点,所以许多研究人员都在致力于磺化反应器的开发研究,力求开发出高产率、高纯度、低成本和低污染的新型磺化反应器。 1 磺化反应器的类型 磺化反应器的研究经历了间歇釜式反应器、罐组式反应器、泵式反应器、膜式反应器和喷射式反应 器的发展历程。近年来,降膜式反应器和喷射环流反应器成为国内外磺化反应器研究的主流,根据已 有磺化反应器的结构特点以及磺化产品的特殊要求对磺化反应器进行改进成为科技工作者研究的热 点,并且在此基础上探索开发高效节能环保的新型磺化反应器成为科技工作者追求的目标。我国磺化工艺及装备的发展也经历了从国外成套引进、消化吸收创新、自主研发国产化以及出口的过程,磺化工艺和设备得到了较大进步。1.1 间歇釜式磺化反应器 间歇釜式磺化反应器是使用最早的一类磺化反应器,可用发烟硫酸等进行磺化反应。有机物料先加入反应釜中,然后将一定量的磺化剂(如发烟硫酸等)加入釜内,并剧烈搅拌混合,釜体的夹套和内置盘管通冷却水除热,必要时部分物料还可以通过循环泵输出釜体外经由换热器进一步除去多余的热量。该类反应器结构简单,设备投资少,但反应效率低,产品质量较差,曾用于大规模生产十二烷基苯磺酸钠(L AS ),现已基本被淘汰。 · 33·第29卷第9期现代化工 Sep .20092009年9月Modern Chemical Industry
化工进展-微反应器综述 微反应器研究进展与应用 龙立S141101059 摘要：微反应器作为微化工系统的核心设备，是实现化工过程强化的重要技术基础，近年来逐渐成为国际化工技术领域研究的热点。本文介绍了微反应器的原理及其研究进展，阐明了微反应器技术的特点，列举微反应器的应用范围与实例，说明了微反应器的发展前景。 关键词：微反应器，微反应系统。 1绪论 微化工技术是20世纪90年代初顺应可持续发展与高技术发展的需要而兴起的多学科交叉的科技前沿领域。它是集微机电系统设计思想和化学化工基本原理于一体并移植集成电路和微传感器制造技术的一种高新技术，涉及化学、材料、物理、化工、机械、电子、控制学等各种工程技术和学科。主要研究对象为特征尺度在微米到数百微米间的微化工系统，常贵尺度的化工过程通常依靠大型化来达到降低产品成本的目的，而微化工过程则注重于高效、快速、灵活、轻便、易装卸、易控制、易直接放大及咼度集成等方面⑴。 将部分核心化工装备小型化、微型化的方法是促进化工过程强化的有效手段，它是实现化工过程安全、高效和绿色的重要方法之一[2]。化工设备的微小型化是现代化工技术发展的一种新理念，它以微尺度流动、分散和传递的基本原理为核心，能够有效强化反应和分离过程，提升生产效率并且大幅缩小设备的体积，有利于化
工新过程的快速开发和产业转化。微型化工器件已成为微型设备的重要组成部分，主要包括微混合器、微型反应器、微型换热器、微化学分析、微型萃取器、微型泵和微型阀门等。 作为微化工技术核心部件的微反应器，其内部通道特征尺度在微尺度范围 （10-500卩m），远小于传统反应器的特征尺寸，但对分子水平而言已然非常大， 故利用微反应器并不能改变反应机理和本征动力学特性，而是通过改变流体的传热、传质及流动特性来强化化工工程的。 2微反应器 微结构反应器（简称微反应器）是重要的微化工设备之一，是实现化工 过程微小型化的核心装备。在微化工过程中微反应器担负起了完成反应过程、提高反应收率、控制产物形貌以及提升过程安分离回收难度和成本、减少过程污染等具有重要的意义。针对不同过程特点开发出的微反应器不仅形式多样，其配套的工艺技术也与传统化工过程存在一定区别，利用集成化的微反应系统可以实现过程的耦合，因此微反应技术的发展也同时带动了化工工艺的进步。 微反应器起源于20世纪90年代，21世纪初叶是微尺度反应技术的快速发展 期。在基础研究方面，随着对微尺度多相流动、分散、聚并研究的不断深入，微反应器内多相流型，分散尺度调控机制以及微分散体系的大批量制备规律等问题逐渐被人们深入理解。基于微反应器内微小的流体分散尺度、极大的相间接触面积等特点可以有效强化相间传质和混合过程，从而为反应过程的强化奠定基础。 研究结果表明，利用微反应器能够有效强化受传递或混合控制的化学反应过程，而这类过程在传统的反应装置内往往难以精确控制，极易产生局部热点、浓度分布不均、短路流和流动死区等问题，微反应器具有的高效混合和快速传递性能是解决这些问题的重要手段。 微反应器的分类。对于不同相态的反应过程，微反应器可以分为气固催化微反应器、液液催化微反应器、气液微反应器和气液固三相催化微反应器等。根据输入能量的不同，可分为非动力式微反应器和动力式微反应器。按照微结构的不同可分为：微通道反应器、毛细管微反应器、降膜式微反应器、多股并流式微反应器、微孔阵列和膜分散式微反应器以及外场强化式微反应器等⑷。 2.1微反应器的微混合机理 微反应器具有与大反应器完全不同的几何特性：狭窄规整的微通道、非常小的
. 生物反应器设计（啤酒露天发酵罐设计） XX：高金利 班级：生工2072 学号：3072106245 时间：2010年11月20日
第一章啤酒发酵罐结构与动力学特征 一、啤酒是以大麦喝水为主要原料，大米、酒花和其他谷物为辅料经制麦、糖化、发酵酿制而成的一种含有二氧化碳、酒精和多种营养成分的饮料酒。我国是世界上用谷物原料酿酒历史最悠久的国家之一，但我国的啤酒工业迄今只有100余年的历史。改革开放以来，我国啤酒工业得到了很大的发展，生产大幅度增长，发展到现在距世界第二位。由于啤酒工业的飞速发展，陈旧的技术，设备将受到严重的挑战。为了扩大生产，减少投资保证质量，满足消费等各方面的需要，国际上啤酒发酵技术子啊原有传统技术的基础上有很大进展。尤其是采用设计多种形式的大容量发酵和储酒容器。这些大容器，不依靠室温调节温度，而是通过自身冷却来控制温度，具有较完善的自控设施，可以做到产品的均一性，从而降低劳动强度，提高劳动生产率。 就发酵罐的外形来分，主要有圆柱锥形底罐、圆柱蝶形罐、圆柱加斜底的朝日罐和球形罐等。 二、啤酒发酵罐的特点 1、单位占地面积的啤酒产量大；而且可以节约土建费用； 2、可以方便地排放酵母及其他沉淀物（相对朝日罐、通用罐、贮就罐而言）；
3、发酵温度控制方便、有效，麦汁发酵时对流好，发酵速度快，可以缩短发酵周期（相对卧式罐、发酵槽而言）； 4、可以回收利用二氧化碳，并可有利于啤酒的口味稳定性与非生物稳定性（相对开口容器而言）； 5、可以一关多用，生产工艺比较灵活；简化生产过程与操作，而且酒损也现对减少； 6、制作相应要比其他发酵罐简单； 7、便于自动控制，如自动清洗和自动灭菌，节省人力与洗涤费用，卫生条件好。 三、露天圆锥发酵罐的结构 （一）罐体部分 露天圆锥发酵罐的罐体有灌顶、圆柱体与锥底3部分组成，其中：灌顶：为圆拱形，中央开孔用于可拆卸大直径法兰，以安装CO2与CIP管道及其连接件，灌顶还装有真空阀，安全阀与压力传感器。圆柱体：为发酵罐主体，发酵罐的高度主要决定于圆柱体的直径与径高比，由于大直径的光耐压低，考虑到使用钢板的厚度，一般直径＜6.0m。 圆锥底：它的夹角多为60—90°，也有90—120°，但这多用于大直径的罐及大容量的罐；如夹角过小会使椎体部分很高。露天圆锥发酵罐圆锥底的高度与夹角有关，大致占总高的1/4—1/3。圆锥底的外壁一般安装冷却夹套、阀门与视镜、取样管阀、测温、测压的传感元件或温度计，CO2洗涤装置等。
磺化反应器研究进展 姜秀平,刘有智,李 裕,袁志国,宋相丹 (中北大学超重力化工工程技术研究中心,山西太原030051) 摘要:磺化反应器是磺化反应的核心之一,磺化反应器的结构特点、传热、传质性能等直接影响到磺化产品的质量和选择性。本文介绍了磺化反应器的发展历程及现状,对各种磺化反应器的性能及特点分别进行了阐述,讨论了现有磺化反应器的优点以及局限性,并指出今后磺化反应器的改进及开发研究方向。 关键词:磺化反应器;移热方式;进展中图分类号:TQ423.11 文献标识码:A 文章编号:0253-4320(2009)09-0033-04 Advances in research of sulfonation reactor JIANG Xiu -ping,LIU You -zhi,LI Yu,YU AN Zhi -guo ,SO NG Xiang -dan (Research Center of Shanxi Province for High Gravity Chemical Engineering and Technology, North University of China,T aiyuan 030051,China) Abstract :Sulfonati on reactor is one of crucial equipment for sulfonation,the quality and selectivity of products are mostly affected by the structural characteristic,heat transfer and mass transfer characteri stics of the sulfonati on reactor.The progress and status about sulfonation reactor are introduced in this paper ,the capability and characteris tic of all kinds of sulfonation reactors are descr i bed in detail.The advantages and shortcomings of the present sulfonation reactor are discussed,and the direction of betterment and develop ment of sulfonation reactors are also poi nted out. Key w ords :sul fonation reactor;heat change;progress 收稿日期:2009-05-08 作者简介:姜秀平(1971-),女,博士生,jiangxiupi ngzhbuty@https://www.doczj.com/doc/0b7887342.html,;刘有智(1958-),男,博士,教授,博士生导师,从事化学工程与工艺领域的 研究。 磺化反应是合成多种有机化学品的重要反应类型,在精细化工合成方面占有极其重要的地位。磺化产品种类众多,且与人民生活和国民经济发展密 切相关,在医药、农药、染料、塑料、涂料、洗涤剂、石油及选矿等行业广泛应用[1-2]。磺化反应的核心设备是磺化反应器。现有的各种磺化反应器由于其结构特点使其在应用中存在不同的局限性,致使磺化产品不同程度上存在产率低、产品纯度低、产品选择性低、产物难分离、污染环境、腐蚀设备等缺点,所以许多研究人员都在致力于磺化反应器的开发研究,力求开发出高产率、高纯度、低成本和低污染的新型磺化反应器。 1 磺化反应器的类型 磺化反应器的研究经历了间歇釜式反应器、罐组式反应器、泵式反应器、膜式反应器和喷射式反应器的发展历程。近年来,降膜式反应器和喷射环流反应器成为国内外磺化反应器研究的主流,根据已 有磺化反应器的结构特点以及磺化产品的特殊要求对磺化反应器进行改进成为科技工作者研究的热 点,并且在此基础上探索开发高效节能环保的新型磺化反应器成为科技工作者追求的目标。我国磺化工艺及装备的发展也经历了从国外成套引进、消化吸收创新、自主研发国产化以及出口的过程,磺化工艺和设备得到了较大进步。111 间歇釜式磺化反应器 间歇釜式磺化反应器是使用最早的一类磺化反应器,可用发烟硫酸等进行磺化反应。有机物料先加入反应釜中,然后将一定量的磺化剂(如发烟硫酸等)加入釜内,并剧烈搅拌混合,釜体的夹套和内置盘管通冷却水除热,必要时部分物料还可以通过循环泵输出釜体外经由换热器进一步除去多余的热量。该类反应器结构简单,设备投资少,但反应效率低,产品质量较差,曾用于大规模生产十二烷基苯磺酸钠(LAS),现已基本被淘汰。 # 33#第29卷第9期现代化工 Sep.20092009年9月Modern Chemical Industry