一种1,3‑丙二醇发酵液脱盐除杂系统及方法技术方案

本发明专利技术一种1,3‑丙二醇发酵液脱盐除杂的方法，该方法包括以下步骤：PDO膜过滤滤液电渗析脱盐，第一脱盐液利用多效蒸发脱水，脱水得到的PDO浓缩液进行粗馏进行提纯，最后粗馏釜底物进行刮板蒸发除杂，该方法充分利用了刮板蒸发器适用于高粘度、含盐有机物的蒸发的特点，改进和完善了传统PDO发酵液电渗析脱盐工艺，解决了残留在PDO浓缩液中盐在粗馏塔中结垢，导致设备生产能力下降的问题，为PDO连续稳定生产提供了有利保障。

A 1,3 propanediol fermentation liquid purification system and method for desalination

The invention relates to a 1,3 propanediol fermentation liquid desalting method for removing impurity, the method comprises the following steps: PDO membrane filtrate electrodialysis desalination, the first liquid using multi effect evaporation dehydration, dehydration of concentrated solution of PDO was purified by distillation, distillation kettle finally substrate scraping plate evaporation impurity, the the method makes full use of the characteristics of scraper evaporator suitable for high viscosity, containing organic salt evaporation, improve and perfect the electrodialysis desalination process of fermentation of traditional PDO, solves the salt residue in the concentrated solution of PDO in crude distillation tower in scale, resulting in equipment production capacity decreased, which provides a favorable guarantee for PDO continuous and stable production.

【技术实现步骤摘要】
一种1,3-丙二醇发酵液脱盐除杂系统及方法
本专利技术属于生物化工领域，特别涉及到发酵法生产1,3-丙二醇过程的脱盐除杂的系统及方法。
技术介绍
1,3-丙二醇（PDO）是一种重要的化工原料，是合成记忆纤维聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）的关键原料。PTT纤维是一种性质优良的新型纤维，既具有棉料的柔软性又有尼龙的韧性、回弹性和抗紫外线等优点，因此成为众多化纤企业研究开发的重点。PDO的生产主要有生物法与化学法，生物法和化学法PDO生产技术长期被两个跨国公司——杜邦公司和壳牌公司垄断，使得PTT纤维一直无法大规模生产。直到近年来国内的清华大学、大连理工大学和华东理工大学经过不断努力，开发了具有自主知识产权的生物法PDO生产技术，逐渐打破了国外公司对PDO生产技术的垄断。这其中以清华大学的生物法PDO生产技术最为成熟和先进，其PDO产量高、提取收率高、产品质量稳定。我公司与清华大学合作开发PDO生产技术，实施生物法PDO技术工业化生产，以满足集团内部PTT聚合工厂的需求。生物法PDO技术利用微生物发酵发生产PDO，微生物代谢过程中产生PDO的同时，还产生丁二酸、乙酸、乳酸等有机酸，为了维持发酵液的pH值中性，通过自控系统往发酵液中自动流加30%的氢氧化钠溶液，因此发酵结束后，发酵液中盐含量达到2-3%。现有的PDO发酵液的脱盐方法主要有：电渗析法（王晓琳，龚燕，唐宇等.电渗析用于1,3-丙二醇发酵液的脱盐工艺[P].中国专利：031048714.2003-2-21）、离子交换法（王崇辉.1,3-丙二醇发酵液中菌体、蛋白及色素的脱除方法[P].中国专利：200510047504.X.2005-10-19）、纳滤脱盐法（金平、王领民、王崇辉等.微生物发酵生产1,3-丙二醇的方法[P].中国专利：200710011414.4.2008-11-19.）、醇沉法（修志龙，张代佳，高素军等.微生物发酵液中提取分离1,3-丙二醇的方法[P].中国专利：031335845.2003-6-2.）、浓缩结晶法（刘德华，杨德华，郝健等.一种发酵法生产1,3-丙二醇的提取工艺[P].中国专利：2007100655588.2007-4-16.）等。离子交换脱盐法脱盐率高，但用于PDO发酵液的脱盐存在树脂需频繁再生，产生大量酸碱废液等缺点，难以实现工业化放大。纳滤脱盐法通常用于蛋白质浓缩和反渗透的预处理过程，对于PDO发酵液中一价盐的脱除率极低，无法满足PDO发酵液脱盐工艺要求。醇沉法用于PDO发酵液的脱盐同样存在脱盐率低，乙醇用量大、能耗高等缺点。我公司采用清华大学首创技术电渗析脱盐技术进行PDO发酵液的脱盐（王晓琳，龚燕，唐宇等.电渗析用于1,3-丙二醇发酵液的脱盐工艺[P].中国专利：031048714.2003-2-21；雷跃永，罗吉安，杨德华.异相离子交换膜用于1,3-丙二醇发酵液的电渗析脱盐工艺[P].中国专利：2008100566299.2008-1-23）。然而，电渗析的脱盐率为90-95%，因此电渗析脱盐后，发酵液中依旧有0.1-0.3%的盐，经过多效蒸发脱水，PDO浓缩液中盐含量增大到0.4%-1.8%，PDO浓缩液需要进行二次脱盐除杂，PDO浓缩液在后续粗馏提纯过程中出现再沸器结垢、传热效率下降等问题。专利技术人针对这一现象，提出了电渗析、粗馏与刮板蒸发组合式脱盐除杂方法，充分利用了刮板蒸发器适用于高粘度、含盐有机物的蒸发的特点，改进和完善了传统PDO发酵液电渗析脱盐工艺，解决了残留在PDO浓缩液中盐在粗馏塔中结垢，导致设备生产能力下降等问题，为PDO连续稳定生产提供了有利保障。
技术实现思路
因而，本专利技术提供了一种高脱盐率、高收率、连续稳定运行的1,3-丙二醇发酵液脱盐除杂的方法及系统。一种1,3-丙二醇发酵液脱盐除杂的系统，所述系统包括：电渗析脱盐装置、多效蒸发装置、粗馏装置、刮板蒸发器；电渗析脱盐装置，其用于膜过滤滤液的第一次脱盐，脱出PDO发酵液中90-95%的盐；多效蒸发装置，其与所述电渗析装置相连接，用于对所述电渗析装置中得到的第一脱盐液的蒸发脱水，将第一脱盐液中的水脱除至含水量25-50%；粗馏装置，其与所述多效蒸发装置相连接，用于PDO浓缩液的粗馏提纯，将PDO浓缩液中的大部分PDO蒸馏；刮板蒸发器，其与所述粗馏装置相连接，用于PDO物料的二次脱盐。一种1,3-丙二醇发酵液脱盐除杂的方法，包括以下步骤：1）经过陶瓷膜过滤除菌除蛋白后的PDO膜过滤滤液采用电渗析脱除90～95%的盐，电渗析脱盐后PDO物料的电导率降低至2000μs/cm以下；2）对步骤1）中得到的第一脱盐液采用多效蒸发脱水，将第一脱盐液中的水含量降低至25～50%；3）采用有2～5块塔板的粗馏塔将步骤2）中得到的含水量25～50%的PDO浓缩液进行蒸馏提纯，将PDO浓缩液中的BDO、水、大部分PDO、少量甘油从塔顶蒸发得到粗馏液，PDO浓缩液中的盐、残余蛋白、少部分PDO、大部分的甘油从塔釜连续排出，得到粗馏釜底物；4）将步骤3）得到的粗馏釜底物（盐、残余蛋白和甘油）进行刮蒸发二次脱盐，PDO和甘油在刮板蒸发器内被蒸发，并与步骤3）中的粗馏液混合组成第二脱盐液，盐、残余蛋白和部分甘油从刮板蒸发器重组分出料管连续排出，送至污水处理系统集中处理。附图说明图1为本专利技术的流程图；图2为本专利技术系统的结构示意图。其中：S1为电渗析；S2为多效蒸发；S3为粗馏；S4为刮板蒸发；1为电渗析脱盐装置；2为多效蒸发装置；3为粗馏装置；4为刮板蒸发器。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进行详细地说明。本专利技术公开的PDO发酵液脱盐除杂方法的实施方案如图1所示，根据本专利技术的实施例，该PDO发酵液脱盐除杂方法包括：S1：电渗析将膜过滤除菌除蛋白的滤液进行电渗析脱盐，脱除其中90-95%的盐。由此，得到第一脱盐液，第一脱盐液的电导率低于2000μs/cm。S2：多效蒸发将所述第一脱盐液采用多效蒸发装置进行蒸发脱水，脱除其中70-90%的水，得到含水量25-50%的PDO浓缩液。S3：粗馏将所述PDO浓缩液进行粗馏，将BDO、水、大部分PDO、少量甘油从塔顶蒸发得到粗馏液，盐、残余蛋白、少部分PDO、大部分的甘油从塔釜连续排出，得到粗馏釜底物。S4：刮板蒸发将所述粗馏釜底物在更高真空度和更高温度条件下进行刮板蒸发，将粗馏釜底物中的全部PDO和部分甘油从蒸发器顶部蒸发采出，得到刮板馏分，刮板馏分与所述粗馏液混合组成第二脱盐液。粗馏釜底物中的全部蛋白、盐和部分甘油从蒸发器底部排除，得到刮板重组分，刮板重组分进入污水处理系统。另一方面，本专利技术还提供了一种PDO发酵液脱盐除杂系统。该系统如图2所示。根据本专利技术的实施例，该PDO发酵液脱盐除杂系统包括：电渗析脱盐装置1：所述电渗析脱盐装置1用于将所述滤液进行电渗析脱盐，脱除其中90-95%的盐，以便得到第一脱盐液。多效蒸发装置2：所述多效蒸发装置2与所述电渗析脱盐装置1相连，用于将所述第一脱盐液进行蒸发脱水，以便得到PDO浓缩液。由此，对第一脱盐液进行浓缩，提高PDO的浓度。根据本专利技术的具体实施例，所述PDO浓缩液的含水量为25-50%。粗馏塔装置3：所述粗馏装置3与所述多效蒸发器2相连，用于将所述PDO浓缩液进行粗馏提纯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种1,3‑丙二醇发酵液脱盐除杂系统，其特征在于所述系统包括：电渗析脱盐装置、多效蒸发装置、粗馏装置、刮板蒸发器；所述的电渗析装置与多效蒸发装置相连接；所述的多效蒸发装置与粗馏装置相连接；所述的粗馏装置与刮板蒸发器相连接。

【技术特征摘要】
1.一种1,3-丙二醇发酵液脱盐除杂系统，其特征在于所述系统包括：电渗析脱盐装置、多效蒸发装置、粗馏装置、刮板蒸发器；所述的电渗析装置与多效蒸发装置相连接；所述的多效蒸发装置与粗馏装置相连接；所述的粗馏装置与刮板蒸发器相连接。2.一种1,3-丙二醇发酵液脱盐除杂的方法，包括以下步骤：1）经过陶瓷膜过滤除菌除蛋白后的PDO膜过滤滤液采用电渗析脱除90～95%的盐，电渗析脱盐后PDO物料的电导率降低至2000μs/cm以下；2）对步骤1）中得到的第一脱盐液采用多效蒸发脱水，将第一脱盐液中的水含量降低...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨德华，石国柱，罗吉安，方建军，张赟，徐新荣，孙桂芳，
申请(专利权)人：苏州苏震生物工程有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32