本发明专利技术涉及一种高效低成本浓缩1,3‑丙二醇发酵液的方法，其依次包括：除去菌体等固形物的清澈1,3‑丙二醇发酵液，通过MVR技术蒸去大部分水分浓缩发酵液过程中，在二次蒸汽进压缩机之前增加一个吸收塔，回收蒸发过程二次蒸汽所带出的1,3‑丙二醇。在完成发酵液的浓缩时可大幅降低1,3‑丙二醇的损失率、降低运行费用。采用本发明专利技术所述技术方案浓缩1,3‑丙二醇发酵液，1,3‑丙二醇的损失率最低可降至0.1%以下。
A High Efficiency and Low Cost Method for Concentrating 1,3-Propylene Glycol Fermentation Broth
The invention relates to a method for concentrating 1,3 propylene glycol fermentation broth with high efficiency and low cost, which in turn includes: removing clear 1,3 propylene glycol fermentation broth from solid substances such as bacteria, steaming most The loss rate of 1,3 1089 The technical scheme of the present invention is used to concentrate 1,3 propylene glycol fermentation broth, and the loss rate of 1,3
【技术实现步骤摘要】
一种高效低成本浓缩1,3-丙二醇发酵液的方法
本专利技术属于化学工程领域，涉及一种高效低成本浓缩1,3-丙二醇发酵液的方法，具体地说，涉及一种从发酵液（以甘油为底物经微生物发酵获得）中利用MVR技术浓缩1,3-丙二醇发酵液的方法。
技术介绍
1,3-丙二醇（1,3-PDO）是一种用途广泛的基础化工原料，特别是用于合成性能优良的聚酯产品PTT（聚对苯二甲酸丙二醇酯）。至今，制备1,3-丙二醇的方法主要分为两大类：其一是化学合成法（如环氧乙烷法和丙烯醛法等），由于化学合成法存在着反应条件苛刻、副反应较多及成本较高等缺陷，从而限制了1,3-丙二醇的规模化生产及应用；其二是生物转化法[以甘油或葡萄糖为底物，经克雷伯氏肺炎杆菌（Klebsiellapneumoniae），弗氏柠檬菌(Citrobacterfreundii)或丁酸梭状芽孢杆菌（Clostridiumbutyricum）等菌种发酵获得1,3-丙二醇]，生物转化法以其独具的优势（发酵条件温和对环境友好）以及原料甘油价格因生物柴油的发展而大幅度降低等，正越来越引起人们的重视。生物法合成1,3-丙二醇的发酵液有以下几个特点：(1)发酵液中1,3-丙二醇的浓度较低，现有的生物法通过甘油发酵合成1,3-丙二醇的技术中，发酵液中的1,3-丙二醇浓度一般<10%(wt)、即100g/L。(2)发酵液中有较多的有机酸盐，一般在0.5%～3%左右。(3)发酵液中的蛋白质除了菌体（固形物）外，还有可溶性蛋白质。因此如何高效、低成本地从发酵液中分离提取1,3-丙二醇成为本领域研究热点。在各种分离方法中，浓缩蒸发、精馏组合的分离技术因过程比较简单，不引入发酵液组分以外的物质，得到了重视。在CN206799473U、CN106748648A、CN101891591A、US5254467，JP2002-155000A中，为了降低能量的消耗，大都采用了多效蒸发的方法蒸发去除1,3-丙二醇发酵液中的大部分水分，达到浓缩发酵液的目的。由于1,3-丙二醇的沸点为210-211℃，不同温度下具有不同的饱和蒸汽压，在多效蒸发操作中，越往后的蒸发器二次蒸汽中1,3-丙二醇的分压越高。根据各效蒸发器操作压力的不同，1,3-丙二醇在多效蒸发浓缩过程中的损失量比较大，约7%~15%，大大降低了1,3-丙二醇的收率。综上所述，现有多效蒸发浓缩发酵液的分离工艺中，尚有不足之处，如1,3-丙二醇损失量大、蒸汽消耗量大、浓缩蒸发的运行成本高等缺点，因此1,3-丙二醇发酵液中的高效低成本的浓缩技术有待进一步提高。
技术实现思路
本专利技术目的在于，提供一种高效低成本浓缩1,3-丙二醇发酵液的方法，以大幅减少1,3-丙二醇的损失率，同时大幅降低浓缩蒸发操作的运行成本，克服现有多效蒸发技术中1,3-丙二醇损失率大、运行成本高的缺点。MVR是机械式蒸汽再压缩技术（mechanicalvaporrecompression）的简称，是利用蒸发系统自身产生的二次蒸汽及其能量，将低品位的蒸汽经压缩机的机械做功提升为高品位的蒸汽热源。如此循环向蒸发系统提供热能，从而减少对外界能源的需求的一项节能技术。MVR主要运用于蒸发浓缩物料，与传统的多效蒸发相比，具有节能优势，目前已成功运用在化工废水零排放、糖醇有机浓缩、制药中间体浓缩、精馏乏汽利用等方面。因此，MVR是可以用于1,3-丙二醇发酵液的浓缩蒸发的，但由于发酵液中的1,3-丙二醇、2,3-丁二醇等目标产物由于在不同压力、温度下有一定的饱和蒸汽压，在MVR蒸发时与多效蒸发一样，有较多的1,3-丙二醇、2,3-丁二醇被二次蒸汽所带走，造成目标产物较多的损失。专利技术者通过研究发现，MVR的二次蒸汽通过气液传质设备如吸收塔，用二次蒸汽的冷凝液或水与二次蒸汽进行汽液传质，那么二次蒸汽中夹带的1,3-丙二醇、2,3-丁二醇等就被捕集下来了，回到发酵液液相中，离开吸收塔的二次蒸汽中的1,3-丙二醇就基本上全部没有了，达到了降低1,3-丙二醇损失率大的目的，同时因为采用了MVR技术，浓缩蒸发水的运行成本大幅降低。本专利技术所说的一种高效低成本浓缩1,3-丙二醇发酵液的方法，其包括如下步骤：（1）除去菌体等固形物的清澈发酵液，通过MVR技术蒸去大部分水分，浓缩1～10倍。（2）在步骤（1）中的压缩机前面增加一个吸收塔，吸收塔内部有塔内件。（3）二次蒸汽从吸收塔的下部进入，来自二次蒸汽冷凝液或外部水的吸收液从吸收塔的上部进入，吸收液与二次蒸汽的质量比为0~1。（4）步骤（3）中的塔釜液体回到蒸发器中。（5）蒸发器中发酵液的1,3-丙二醇浓度达到一定值时部分排出至后续分离提取工序中。（6）二次蒸汽的冷凝液经过换热器与进蒸发器的发酵液进行换热，回收其中的能量，返回发酵工序中用于配料。采用上述技术方案所获的1,3-丙二醇浓缩液中1,3-丙二醇的损失率最低在0.1%以下，大大降低了原有多效蒸发工艺中1,3-丙二醇的损失率，并降低了运行成本。附图说明图1为本专利技术所说浓缩发酵液方法的流程示意图其中部分图标说明如下：1—蒸发器，2—汽液分离器，3—吸收塔，4—压缩机，5—循环泵，6—冷凝水泵，7-换热器。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术作进一步阐述，其目的仅在于更好理解本专利技术的内容而非限制本专利技术的保护范围。实施例1经除去菌体的发酵液组成：1,3-丙二醇60g/L，2,3-丁二醇17.5g/L，甘油63.6g/L，可溶性蛋白质0.5g/L，盐浓度1.7%，pH6.8，流量22644kg/h，采用MVR蒸发，蒸发器的压力为68kPa。在汽液分离器和压缩机中间增加了一个吸收塔，直径800mm，塔内装有规整填料4m，采用二次蒸汽的冷凝水作为吸收塔的吸收液，流量为600kg/h。经过MVR蒸发后，浓缩液中的水含量为30.1%，浓缩发酵液中的1,3-丙二醇损失率为0.05%。实施例2经除去菌体的发酵液组成：1,3-丙二醇60g/L，2,3-丁二醇17.5g/L，甘油63.6g/L，可溶性蛋白质0.5g/L，盐浓度1.7%，pH6.8，流量22644kg/h，采用MVR蒸发，蒸发器的压力为43kPa。在汽液分离器和压缩机中间增加了一个吸收塔，直径为1000mm，塔内装有规整填料4m，采用二次蒸汽的冷凝水作为吸收塔的吸收液，流量为800kg/h。经过MVR蒸发后，浓缩液中的水含量为28.8%，浓缩发酵液中的1,3-丙二醇损失率为0.08%。实施例3经除去菌体的发酵液组成：1,3-丙二醇60g/L，2,3-丁二醇17.5g/L，甘油63.6g/L，可溶性蛋白质0.5g/L，盐浓度1.7%，pH6.8，流量22644kg/h，采用MVR蒸发，蒸发器的压力为25kPa。在汽液分离器和压缩机中间增加了一个吸收塔，直径为1200mm，塔内装有规整填料4m，采用二次蒸汽的冷凝水作为吸收塔的吸收液，流量为1000kg/h。经过MVR蒸发后，浓缩液中的水含量为27.5%，浓缩发酵液中的1,3-丙二醇损失率为0.4%。实施例4经除去菌体的发酵液组成：1,3-丙二醇60g/L，2,3-丁二醇17.5g/L，甘油63.6g/L，可溶性蛋白质0.5g/L，盐浓度1.7%，pH6.8，流量22644kg/h，采用MVR蒸发，蒸发器的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高效低成本浓缩1,3‑丙二醇发酵液的方法，其特征在于，除去菌体等固形物的清澈1,3‑丙二醇发酵液，通过MVR(机械式二次蒸汽再压缩）方法蒸去大部分水分浓缩发酵液时，在二次蒸汽进压缩机之前增加一个吸收塔。
【技术特征摘要】
1.一种高效低成本浓缩1,3-丙二醇发酵液的方法，其特征在于，除去菌体等固形物的清澈1,3-丙二醇发酵液，通过MVR(机械式二次蒸汽再压缩）方法蒸去大部分水分浓缩发酵液时，在二次蒸汽进压缩机之前增加一个吸收塔。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的吸收塔内部装有选自散堆填料、规整填料、塔板中的一种，二种或二种以上所构成的塔内...
【专利技术属性】
技术研发人员：方云进，沈卫华，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31
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