Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Масштабирование колонных секционированных ферментаторов с плавающей насадкой

ВАК РФ 03.00.23, Биотехнология

Автореферат диссертации по теме "Масштабирование колонных секционированных ферментаторов с плавающей насадкой"

КАЗАНСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО НРАСШГО 8&ШШЙ ХИЖО^ . ТЕВДОПШСКИЙ ИНСТИТУТ т. С.)1. КИРОВА

ЮРЬЕЩЧ СТАНИСЛАВ ЮРЬЕВИЧ

МАСШТАБИРОВАНИЕ К020ЩШХ аШШО15ИР0ВАШШ - ФЕРМЕНТАТОРОВ С ПЯАВАЩЕЙ НАСАДЮЙ1.'

03.00.23 - йпотезшолоткя .

06.17.03 - прогрссы и' ашарагы хяга'чс'отоа •гэхнодогяа-.

АВТОРЕФЕРАТ" дкссеркщхи. па соискание-учЗаой степени , '■.": кандидата технических паук

Казань — 16Э£

Ра<5о*а выполнена в Иркутской научно-ксоледоватальокда ркоиатрукгорашл анотятуто химического д&апш ос троения

Еауише руксводат&Ен: доктор'техн.паук, профессор ЙИИАРОВ Александр Юрьевич

доктор техн.кауя, профессор . -.КУЗНЕЦОВ Анатолий Макарович

Сфициальные оппоненты: доктор техн.наук, профессор НИКОЛАЕВ Николай Алекоеевич:

доу.тор техи.надя, црофзсеор Дорохов Ц^Н Ияколаоядч

Ведущая организация: ПО "Иркутскбяопром"

Защита состоится 1991 года в

часов на зааэданеи оцациаякзированкого оовэта К.063.37„06 яри Казаноком хвдикс-тсхнологатескои институте им. С.М.Ки-рсна.

Отзывы на автореферат, аазереняне гербовой печатью, ¡трссш направлять по адресу г 420015, г.Казань, К.Маркса, 5В, Ш'И т. С.М.Кирова, учглщй совет,^ ^

Автореферат разослав

Учвний сзкрегарь

е пеаяажаирсвитого совета ^

/< ч /

кавдвдат технических наук З.Ш.Килеева

г, '

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Конкурентность технологий получения продуктов микробиологического синтеза п значительной степени зависит от эффективности ферментатора, определяемой интенсивностью проводимых в нём процессов, энергоёмкостью, эксплуат .лщошшя и капитальными затратами. Вааноа значение имеют механическая надёжность. минимальная глэтач-лоёмкость и экологическая безопасность.

В этом отношении, весьма перспективный являются колонные секционированные (ферментатора с плавающей насадкой (Ш), пригодные джя эффективной работы прп проведении аэробной глубинной ферментации, которые несмотря на высокие технико-экономические показатели, получзшше ка лабораторных моделях, не нааши до настоящего времени широкого применения в промышленности. Основная прятана - нореиётшЯ венрео масштабного перехода от лабораторной модели к про-мшленному аппарату а отсутствие кнкенр.рной. методики расчёта основных конструктивных и рекимных параметров.

Выполненная работа является частьэ научно- исследовательских и опытно-конструкторских работ, Еишлпнзтшх в соответствии о програэдлами ГК ИТ СССР п Постановлениями ЦК КПСС и СМ СССР: Постановление Гас клана к ГК ИТ СССР от 8 . августа 1933г. № 211/425 "Об утверждении заданий по разработке и освоении новых видов технологического оборудовал®!, приборов и мероприятий по улучшении качества продукции и повышений технического уровня предприятий по производству белков, витаминов, аминокислот и других биологически активных веществ для кормовых целей на 1904 - 1990г.и; Постановление ЦК КПСС и СМ СССР от 26 августа. 1585г. Я 80? "О дальнейшем развитии новых направлений биотехнологии".

Целью настоящей работы явилось решение задачи иасатдб-н о го перехода для колонных секционированных фермептаторез о плаваэдзй насадкой методом гидродинамического моделиртза-^ ния п разработка на этой основа инженерно! методики расч9та щюмшшеннше аппаратов.

Научная новизна. Согласно принципов тадродаашчаско-3

го кодатеровакда, определены эаконслюрнооэтг злдяняя хонсх-' руктизных и режишжс параметров на гидродинамические к массообкенные характеристики: колонных секционированных ■ ферментаторов с ПК на геометрически подобпюс модели объёмом 0,04; I,4 и 4,0 i-fi в условиях- увеличения объёма. Bui-раня к обоснованы основные определяемые и определяющие на ' ракотрк масжтабироваяия. Введено нкгятиэ основного корректирующего параметра масштабного перехода. В идентичных условиях проведения эксперимента сделан сравнительный анализ параметров моделей колонных ферментаторов с Ш1 с ларадаг-рами моделей аппаратов с мехакическюл перемешиванием, Оар-бстачшкх и газлифтных. Разработана математическая модель пршдагешого аппарата. Ка уровне изобретения разработана к исследована новая конструкция насадки.

Практическая ценность. Разработана и представлена в виде алгоритма и блок-схем инженерная методика расчёта колонии сэкцЕОнщюванЕых ферментаторов с ПН, позвагшцая на основании данных о биохимическом процессе, полученных ка лабораторной установке, смоделировать промышленный аппарат боа нг.обходимооти допмнитольнш: промежуточных испытаний ■ на пшютних и псшупромшдлешшх установках. Разработана конструквдш насадив для масоообменных аппаратов, рекомендуемая в микробиологическую, химическую и нефтехимическую цромшлешюсти. Научно-технические результаты работы реализована в технических проектах промышленных- ферментаторов Ш 1-3,2; KRH-63;-КИН-8СЮ, а также использованы при разработке промышленной установки У * 17 м3 для Ангарского завода ЕБК. Ожидаемый годовой -экономический эффект от внедрение данных аппаратов составит 6,7; 163,6; 430,2 и 33,6 тысяч рублей sa счёт увеличения производительности и сни-' жания гкоплуаг&ц'лонккх затрат. Экспериментальная модель объёмом 4,0 м^ рекомендована к дальнейшей эксплуатации в отделении чистой культуры ка Ангарском заводе ШС,

Иублпката.Ло теме диссертационной работы опубликовано 7 печатных работ, получено авторское свидетельство на изобретение. Ооновнно результаты работы докладывались: 'за Бсеоомяом совещания "Создание и производство пи-4

лотшяс установок для оютехнологических процессов", г.Пу-щино на Око, 1Э87г.;

на II Всесоюзной конференции "Основные направления с оп ераа не та ования а создания нового оборудования для микробиологической прсыыллешюсти", г.Иркутск, 1988г.;

на 1У ЛесоюзнсЯ конференции "Роль молодых конструкторов и исследогателей химического машиностроения в реализации целевых программ", т.Зелсвогорсл, 1988г.

Экспериментальная установка о моделью колонного ферментатора с ПН объёмом 0,04 м3 экспонировалась на областной выставке-ярмарке НТТМ-66 в г.Иркутске, с присуждением эй диплома Шстапени.

Структура и объём работа. Диссертационная работа изложена на 220 страницах машинописного текста и включает: введение, 4 главы, заводы, список литературы (120 наименований работ "отечественных и зарубелних автороз), приложения. Работа иллюстрирована 53 рисунками и 27 таблицами.

СОДЕРКАШ® РАБОТЫ

В первой главз рассмотрено состояние 'вопроса о перспективности использования колонных секцкоюфованных ферментаторов с Ш в промышленности, о масштабировании их п схожих с ниш по конструкции абсорберов с леевдоошженним слоем, барботажшк, насадочннх и тарельчатых колонн.

Опубликованное в литературе критериальное уравнение для определения объёмного коэффициента массопередачя кислорода в ферментаторах с ГО, согласно теории гидродинамического моделирования, не гарантирует масштабный переход от лабораторной модели к промышленному аппарату. -Рекомендации по определении оптимальных конструктивных параметров а также эшщрические зависимости дая определения гидродинамических, маесообменннх к энергетически характеристик от конструктивных и релкмных параметров для схожих по конструкции аппаратов - противоречивы и на могут без тщательной проверки применяться к колонным фор!тентдтерш,1 с Ш', шетим специфические отличительные особенности. Отсутот-

5

огвие единого мнения по выбору параметров масштабирования попишет степень риска при проектировании, так как неверно выбранный параметр масштабирования приводит к завышенным анергозатратам или снижении' цроизводигельности.

Отоутствио данных по масштабированию ферментаторов с Ш и их расчёту требует решения следузнцах задач: определить зависимости гидродинамических, массообменнък и энергетических характеристик от конструктивных к режимных параметров, найти оптимальные размеры конструктивных элементов, определить параметры масштабирования, провести сравнительный анализ технико-экономических показателей с наиболее эффективными моделями, в том числе барбстаяных, газ-лифткых колонн и аппаратов с механическим перемешиванием в идентичных условиях проведения эксперимээта.

Во второй главе дано описание экспериментальных установок и условий проведения эксперимента, приведены результаты исследований.

Использовали экспериментальные установки с моделями аппаратов: Aj, А2» % ~ колонных с ПН; Б», Eg - колонных барботаянш:; Бр В^ - колокшос газлифтшхх; Pj - с механическим перемешиванием (рис.1).

В ходе исследований на модельных средах "вода - воздух" и "водный раствор сульфита натрия - воздух" варьировались: число секций, площадь свободного сечения опорно-распределительных решёток, статическая высота слоя насадки, коэффициент заполнения (уровень жидкости), расход воздуха, краткость циркулятш через выносной теплообменник (табл.1). Использовали 4 типа насадки (табл.2).

Время перемешивания (гомогенизации) определяли по методике, основанной на реакция нейтрализации кислот основаниями. Газосодорлмкие рассчитывали по зависимости:

Для измерения интегральных значений газосодержания в пределах секция попользовали гидростатический метод, а ло-келнюе гаэосодерлйштэ измеряли прибором ГО1Г-9, раярабо-

I - колонна; 2 - модели Aj, Ag» Ag; 3 мод&ян E-¡-, Bgj 4 модеда Bj, B2; 5 - молода TjJ S - каЕззулоактель; 7 яоглиредсрр; 8 - ресирер; 9 ёмкость дая тэриготовдедаг раствора сульфата натрия; 10 =■ теплообменник; II ■=• центробежный наоое; 12 - дяспергатвры; J3 -даффузср; 14 - опорко^расярезе.штедьная реиётка; 15 уяержкващад сетка; 16 - елей насадки; Г? - мешалка; 18 - манометры; 19 = газовый рчётчик; 2D »■ датчики водородного показателя; текшература и уровня моводй¥НРЗ шдаортд; 21 - расходомер; 22 » Д0£3?0р.

Таблша Г

Характеристики моделе! и диапазона измерения параметров

Исследуемые модели

Наименование параметров -....... - .. . .

Ат А2 А3 % ?2 вг % Г1

Геометрический объем,м3 0,04 1.4 4,0 0,04 1.4 0,04 1.4 0,04

Высота, м 1,68 7,5 8,С 1,68 7,5 1,68 7,5 0,5

Диаметр, м 0,18 0,5 0,8 0,18 0,5 0,18 0,5 0,32

Хеэффипяент заполнения,# 0+80 0+80 С+80 0+80 0+80 0+80 0+80 0 75

Число секций 1+8 1+5 1+4 - - - - -

Кратность циркуляции, ч""-1 0+120 0+40 0+50 0+120 0+40 0+120 0+40 -

Высота слоя насадах, м 0+0,4 0+0,5 0+0,8 - - ' - - -

Диаметр диффузора, м - - - - - 0,13 0,37 -

Приведенная скорость газа, м/с • 0+0,9 0+0,5 0+0,4 0+0,9 0+0,5 0+0,9 0+0,5 0,014

Поверхность ? теплообмена, иг 1.5 10 30 1,5 10 1.5 10 1.0

Таблица 2

.Характеристики и размеры насадке

Тип насадки Эскиз Размеры, ым ст^.м Кф у? ,кгД;;

Коническая с лспастяа

У Д = 25

^ ¿=5 1,5

0,0154 0,8 310 0,834 800,960,1000

1100,1200

о Цилиндрическая сплозшая

ДхН = МхЮ 0.0П4 0,83 389 0,385 600,700,900

Ш = 20320 0,0228 0,83 193 0,391 900

ДхЯ = 40x40 - - 0,622 900.

ДхН = 60x60 - - 0,628 900

Куоичесяая сплетшая

ПЭ

с = 12,5 0,0154 0,8 310 0,362

920

Кубическая 3022я.с одной

отарктоЗ

утешь»

о в 12,5

¿7= 1,5 0.0Ю2 0,28 653 0,683 800

Кубическая с У\А с 5= 15

вогнутая " ~ д: 4 0,0106 0,19 849 0,715 - 900

граазя!

тькнш в йркутскШИхилшно, Маососбмвяные ксслсдовшси про 'ЧМСЭТ по общепринятой методика Кулера, используя одновременно термохимический метод, основанный па измерении теплового вффбкта, возникающего • при окислении сульфата натрия.

Результата исследований.

1. Визуальные наблюдения позволили установить 3 режима взвешивания слоя насадит, начальное, промежуточное и развитое пли полное (иаоадгса равномерно распределена ко высоте секши). Режим полного взвешивания возможен только при условии 700 ¡^ ^900 кг/м3. Для определения минимальной скорости газа, соответствующей рехклу полного взвешивания получено ураькенне

и/г.о,от€ .Нет -я* <2)

2. В решше полного взвешивания насада: (условие эффективной работы колоннах ферментаторов с Ш1) разность гидравлических сопротивлений аппаратов со слоем насадки и без насадки, численно равняется высоте слоя квдкости в аппарате, потесненной помещённой в него насадкой и не зависит от Форш к плотности насацочкых элементов. На этом основании дня определения гидравлического сопротивления колоннах секционированных ферментаторов о Ш получено уравнение:

дРх&Р^ +^рж -Нет•({-&), (3)

где ¿л- гидравлическое сопротивление тарельчатой колонны без насадки, Па.

3. При внесении насадки в газожидкостьнй слой, отмечено выравнивание распределения газовой фазы в радиальных и вертикальных сечениях секций. Насадка вызывает увеличение локальных значений газооодеркания у стенок колонны и над решёткой, о одновременным понижением в пентре и под решеткой в среднем до 15 %. Объёмное газосодержание У о увеличением статической высоты слоя насадки до //<7=0,5//с возрастает до 12 % при 0,2 м/с и уменьшается до 8 % при Фл>0,2 м/с. При м/с, эффект влияния насадки нг. ^Р исчезает. На основании корреляции опытных данных

10

во ьсём исследованном диапазоне мзкевенкя параметров Нет.

ufr , ufnc, Н*(q , / , рн ,7) и <5о получено уравнение '

f- 0,45ufra'4, (4)

позволяющее определить У в колониях оекционлрозанных ферментаторах с ПН для среда "вода - воздух".

Среднее квадратичное отклонение экспериментальных .' данных от рассчитанных по уравнениям (2), (3) и (4) не превышают 11,2, 4,1 и ?,? % соответственно.

4. Время перемешивания косезяно характеризует степень гомогенности среди по аппарату ( & ) и степень турбулиза-нпи среды в пределах секции ( ). Влияние конструктивных и режимных параметров на определяли ка односек- • ционкых моделях Aj - А0, при этом гыооту трехфазного взвешенного слоя условно принимали за высоту секции, a -£1. В неоекцаопированных моделях Со с ростом скорости газа ,: уменьшается, при этом скорость снижения & замедляется. Зависимость Со от высоты секции, шражзнной з долях диаметра, при Ufr - Const имеет экстремальную точку,'для которой отношение fit /й соответствует микимашюй для данной■•'' скорости газа предсхкительности смешивания Z^mln (рис.2). Процесс перемешивания улучшается лри увеличении статической высоты слоя насадки до Нет = 0»25Не , дальнейшее " увеличение высоты слоя приводит к увеличении . Секционирование увеличивает продолжительность.перемешивания по аппарату. В результате обработки, опытных данных получены зависимости для определения слздуйщик параметров:

высоты секции, соответствующей Тхггх'пйаъ насадки

(t,müi) = $73 ¿¿г +(/6 (5)

то же с насадкой ( Her- 0,25 Не )

■^('Lmi.nj = iaafraJt0.22 (§)

зремени перемешивания в секции ферментатора цри усло-II

ваи, тао {£х/Шл) Оеа наоадка

ст)

//с

то же с насадкой ( Ист = 0,25//с )

о"-71 »

"»с

ьремзнн'гомогенизации среды по объёму секционированного ферментатора

г

где Со - время перемешивания для данного аппарата без решёток, определяемое по уравнениям (7) или (В).

1,о >Х ¿>,о ¿>.Т $р Нф Рйс.2 Зависимость ¿о от для модели кг,:

---- _ без насадки,

о насадкой.

■ • Среднее квадратичное отклонение экспериментальных данных от рассчитанных по уравнениям (5), (6), (7), (8) п (9) ив превшие* 0,3; 8,8; 6,3; 7,3 е 10,1 %,

5. Скорость сорбции кислорода, определенная на модельной оредо "водный раствор сульфита натрия - воздух" в мо-

12

делях А-£ - А3 без касадаа, ко зависит от конструктивных параметров и является функпдей только приведённых скороо-тей газа и противотока жидкости. Влияние последней целесообразно учитывать через фактор гидродинамического состоя-тая берботажпого слоя сСлой шгаващей на-, садки, помещённый в секлдя:^ моделей, интенсифицирует массо-обмон в диапазоне изменения /Устот 0 до 0,25//с (подтверз-дается аналогия с '¿ж ). Наибольший о$ф«кт насадки наблюдается в области меньших значений К/г , причём о увеличением диаметра.колонны, область эффективной работы насадки увеличивается в ' сторону больших значений Шг (рис.3). Наиболее благоприятный диапазон изме- 4 непкя площади свободного . 1 сечения опорно-раопродели-0,1 04 ^"¡с тельных решёток / ■=> 0,35 ....0.6 м^/м2. В результате обработки опытных дан-:

ЛЛ

0,1

Рио.З Зависимость М оп ¿¿С .

•пых для определения скорости сорбции кислорода в модельных средах в катонных секционированию: ферментаторах о ПН получены уравнения ^

Мо*Я07 г С®)

а.озя,

У

(п)

где Мо - скорость сороция кислорода при /У<у=« 3. Уравнение (II) справедливо при Нсг~ 0,25Не п / ™ 0,35 ....0,6 м^/ы2. Если отношение М¡М*<I - 'необходимо для дальнейших расчётов принимать величину данного отношения равной I. .

Среднее квадратичное отклонение экспериментальных

дннинл от расочдтанннх по уравнениям (10) и (II) но превышают 7,5 и 8,1 % соответственно.

6. Удельная вводимая мощность, а следовательно и удельные энергозатраты на растворение кислорода, меньше для насадок, порозность слоя которых в статическом состоянии больше. При увеличения объёма, моделей колонных барбо-тажнлх и секционированных о Hi ферментаторов отмечено снижение удельных энергозатрат в& растворение кислорода, причёл. наиболее существенно ечо в^да&ко у последних, что вероятно, связано с бате е- радзодорной диссипацией энергии ло объёму газожидкостного слдз»

7. Основным определяемым параметром масштабирования, при аэробной ферментации выбрана скорость оорбцик кислорода М , полученная на мод ель-i ой среде "водный раствор сульфита натрия - .воздух". При условии М - Const , для осуществления масштабного перехода по схеме М Мр -«-

УС~*> G -v» В-*• Еасъ » необходимо учитывать f <Un и bh - как определяете параметры масштабирования. Независимые параметры к 9-3 приняты пак основные определяйте параметры масштабного перехода, а & - как основной корректирующий конструктивный'параметр.

В третьей главе дано описание технологических схем экспериментальных установок для технологических исследований, приведены методики и результаты экспериментов. Технологические исследования моделей Aj-, A3 и Ij были проведены в релсиме непрерывного выращивания чиотой и производственной культур дровней штамма CttndiJa SaP/nonuof ВСБ-779 в отделении чистой культуры Анх'арского завода ББК. Эксперименты проводились на реальных средах по утверждённому на завода регламенту, рабочий объём моделей Ар и Ij сос-, тавлял 0,017, 2,15,и 0,013 w?. Необходимым условием проведения исследований било стабильное ведение процесса вы-■ равшвания в условиях максимально допустимой с короста раз-оавлення.

|. В ревиме непрерывного культивированкя дрошеей iia очг щенных хидгаас углеводородах подтворвдена пригодность данной. конструкции $«риентаторов дня эффективной работы на

■груЕНорастворимых субстратах.

Получены сонтрслянке результата на модели ашарата с мчханическия перемешваияем". При разной продуктивное, л процесса = 3,0 кгАСД/А, удельные энергозатраты на получение готового продукта ¿>г» в модели кэлоиного сетгцио--. нировапного ферментатора о ПН в 2,7 раза птае, чей в модели аппарата о механическим перемешгааплем.

Опеделён коэффициент снижения скорости сорбцяи кисг'о-рода в реалыюЯ среде по отношения к модельной системе "водный раствор сульфита натрия - воздух". В данном случае , при масштабировании необходимо принять = 1,44. : При концентрации остатотшч: УГВ равной 0.15 г/л и менее, увеличение газосодераанвл культуралмой яидпостк, по орав-нетгы с модельной системой "вода -воздух", во всём после-; дованном диапазоне изменения нагрузок по газу, составило , в среднем 30 %.

При постоянстве п!раметроз Шг я Ф , 1сак оспозных ■ определявшее параметров масштабного перехода, маситабпро-ванио моделей А-^ и Л^ не осуществляется (рис.4). Согласно

рисунка, продуктивность глодали Ад ( --=0,8 м). соответствующая продуктивности модели А1 ( £>/ -0,10м, ¿¿£=0,34 м/с) будет достигнута при ' (^гз = 0,29 м/с. Дня аналитического определения скорости• гэзз в моде,та А^, при известных параметрах О, , ¿¿/^ ±3, 05, сСОг л /^необходимо воспользоваться корректирующим нонструктивнЕгл параметром Ъз . Чгрсэ равнения (10) и (П) найти основной

А

-- кг 'МЧ

/¿Г 1 т 1_

1 { \ 1

1 1 -* ! 1

Рис.4 Зависимость X от*<£:

Д- модель Ат

определящий

О - Ад.

и?™

параметр и>п , продуктивность, равнузз достигнуто^ подели А^

обеспечивающий для модели Ас

о

_________________ . л „___...._„__ А Рассчитанное .для данного случая значение ¿¿гз соответствует 0,27и/с. В четвертой главе представлена математи „аская кодел?. 15

составляющая основу инженерного расчёта колонных оеккдо-нироЕаннах ферментаторов о ПН, построенная на оопсвзшш ■шлученних ь работе уравнений, связывающих технологическую, (лассосбмбщше, г*дродака.лическиб характеристики с режимными и конструктивными параметрами. Полученная на ооно-зашш приближённой тесрип гидродинамического моделирования математическая модель позволяет:

по дашши о процессе, полученным на лабораторной мо--рассчитать все необходимые на- стадии технического проектирования параметры промышленного ферментатора к оце~ нить его производительность;

исходя из заданной конструкции ферглеьтатора извеотпо-го объёма, определить все необходимые характеристики и оценить производительность.

В дайной главе приведён полный алгоритм расчета аппарата по заданной производительности, на основании данккх о процессе, полученных на лабораторной модели. Даны блок-схемы прямого и обратного расчётов ферментаторов. Б приложении приведены программы для соответствующих расчётов на :ЭШ н результаты, голученнкз на ЭВМ EC-I033 для ферментатора КШИ300 и ферментатора промышленной установка У=17м^.

* .•

ВЫВОДЫ

1. На основании результатов экспериментальных исследований, проведённых на моделях колонных секционированных ;ферментаторов с IIH объёмом 0,04; 1,4; 4,0 м3, определены оптимальные конструктивные и рекишше параметры, обеспечи-■ вшодве наилучшие условия для проведения гидродинамических )и ыасоооо'моншх процессов, в том числе: форма насадки, ,

; ¿. » Нет . / , Н: , $ . Ufr , tár. , tifxe н Ф .

2. Сравнительный анализ гидродинамических, массообмен-еык а энергетических характеристик моделей аппаратов о 'различными системами аэрации и перешагивания, определил ферментаторы о Щ1, при их оптимальных конструктивных к режимных параметрах, как наиболее аффективные, в том число: до Eo¿ относительно к(мгонв"х барботажных (д Ейг до 21/0, гаалифтных (аЕ Q¿ до 32%) и г, 2,7 раза по Еа<о относитедь-

но аялирахон с механическим . перемешиванием.

3. Определены к предстг.г»яекн в виде расчётных уравнений основные закономерности влияния конструктивных а рс-гамных параметров ( рн , <*„ , /Лг , 2? , / , л/ , ¿с/г -

Нет и ¿¿¡ж) ка пщроданатчаские и массообменнка харак-.--тернстики: 4' . л/1 . / . & . Гв » Г » М к М>

4. Определены основные параметры масштабного перехода, в том числе: определяемый - М , определшкцпе - '^г и

Ф ( ) и констуктквкй коррег'.тиругацлй - £) „

5. Разработана кнкенерная кетодиз-а прямого (задана производительность) и обратного (известен объём) расчётов колошшх секционированных ферментаторов с Ш, позволяющая осуществить масштабный переход от лабораторной модели о конкретным биохимически процессом, я промышленному аппарату.

6. Проведена пробацля методики на реально?» биохиш« м ■ческсм пропессе (культивирование дрожей на углеводородном, субстрате) б моделях объёмом 0,04 и 4,0 м3, нодтвервдашая

■ адекзатность 'Полученной математической, годелк для изученного биолзя/ичеекого процесса.

7. Разработана н исследована новая конструкция насад-•ки для тттепсифпсащи процессов массообмена я перемешпва- • ння в аппаратах микробиологической, химической и нефтехимической проиишенностях.

8. Результаты работы реализованы в- технических проектах на промышленные фермектатс-ры КПН-3,2; КПК-53; ,КПН-8СС я колопный секционированный ферментатор с ПН промышленной установки объёмом I? м3 дая Ангарского завода ЕВК, Сашда-ешй годовой экономический эффект от внедрения рааработан-кых аппаратов составит 8,7; 163,6; 480,2; 33,6 тысяч рублей соответственно, за счёт увеличения проЕзводатзльноста и снижения эксплуатационных затрат^ -

Основные положения диссертации ояуЗлгасованы в следующих работах:

I. С.Ю.Юрьевич, А.М.Кузнецов, А.А.Тур, и.А.Ознебшт. Опытная'установка по сценке рф^ективноотя ферментаторов с

"р'а&якчнши системами паремешшания. // Tea. докладов Всесоюзного совещания "Создание и производство пилотных установок для биотехпологических процессов" -,4., ISS7, с. II-12.

2. С.Ю.Юрьешч, А.А.Тур, С.А.Ознобкина. Исследование гидродинамических и ыассообмешых характеристик ферментаторов с влаваадей насадкой. // Тез. докладов II Всесоюзной конференции по оборудованию для микробиологических

'^цро^Ьводстз,. - Иркутск, 1938, с. 42.

3. С.Ю.Юрьевич. Влияние конструктивных особенностей . ферментаторов о плаваицэй насадкой на интенсивность мас-сообмана. // Тез. докладов II Всесоюзной конференции по

• оборудовали» для микробиологических производств. - Иркуток, 1988,0. 33.

4. С.В.Юр-евич, О,В.Иноземцев, Л.Е.Кольцова. Определение закономерностей масштабного перехода в кмопных аппаратах. // Тез. докладов У1 Всесоюзной научно-технической

' донференцсга "Роль молода конструкторов и исследователей 'химичеокого машиностроения в реализации целевых программ, 'направленных на ускорение НТО в отрасли." -М., 1988,о. 79.

5. С..0.Юрьевич, А.М.Кузнецов, А.Ю.Винаров. Сравнительны! анализ маооообменных и гидродинамических характеристик катонных ферментаторов. //Передовой опыт в хишко-

■ фармацевтической промышленности. Экспресс-информация. Был. 12. - М., 1988, с. I -12.

6. С.Ю.Юрьевич, А.М.Кузнецов. Сравнительна исследования массоотдача и энергозатрат на моделях колонных фзр-,мзктаторов, // "Гидродинамика и явления переноса в даух-'■фааних дисперсных системах". - Иркутск, 1990, с. 20 -23.

7. С.Ю.Юрьевич, А.А.Тур, А.М.Кузнецов. Влияние конструктивных особенностей ферментатора с плавающей насадкой па гщюданамшу и маооообмен. // "Гидродинамика и явле-'нея переноса в двухфазных дисперсных системах". - Иркутск, .1990, о."66 - 69. ,

'" , ' 8. А.С. 1572692 СССР, МКИ В 01 Насадка для масс'ооб-меззщ аппаратов / С.Ю.Юрьешгч, А.А.Тур (СССР). -В4493269 /23-26; Заяллсыо 18.07.88} Опубликовано 23.ОБ.90; Бюл.

Х6

/S 23. -2o; ил.

Условные обозначения: Мг-жц- высота трёхфазного взвешенного слоя, м; Пет -статическая высота слоя насадки, м; fin - высота монолитной нвдкоотн, м; fíe - высота секции, м; ltfr , ít/¡,t~^\i- > ведённая скорость газа и аядкосги, м/с; 0 - диаметр колонны, и; мкнимальнгя скорость газа, соответствующая режиму сапного взвеплаакия нападки, м/с; fr , phY ,J>n

- плотность газа, жидкости, насадки, кг/гг*; &f - Ду ~рн; <£ - пороэность слоя насадки, в статическом состоянии,

н^/м®; время перемгшнзгния в дредллах секции, с

- время поремзЕШЕатгая для аппарата без решёток, с? '¿Г ~ время перемезмвакшг для коконного секшонировашого фзр- ■ ;мвЕтатора с ПН, с; /. - нлоешф о: эбодного сечения опор; но-раепределигелвтос решбток, »"Ум2; ™ число секций;

М и М, - скорость сорбции кислорода в модельной среда и в культуролхной тадког.ти, ¡сг-Ор/ы^ч; & - суточная произ-■водительноптв ферментатора, т ДСД/суг; /К'- удельная вводимая мощность, ¡cBr/wf*; ЕОг и £,»ía-удельные энергозатрат« ': на растворение кислорода л на полутени® готового продукта,-■кВТоЧАо?Со к кВт.ч/кгАСД; 'Ж - продуктивность процесса, , кгАСД/м®0ч; Ф - фактор гадродияшячзокого состояния бар-боташтого слоя.

Заказ 15 I • Тире® 100 ssa,

Офсетная лаборатория ККТЖ им С.М.Кирова 42C0I5, Казань, Я.Маркса, 68 19