一种利用丁辛醇生产装置尾气制备鼠李糖脂的系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种利用丁辛醇生产装置尾气制备鼠李糖脂的系统：生物滴滤塔包括塔体和塔釜，塔体顶设塔顶放空管线，塔体内设塔顶喷淋装置和填料层，塔体侧壁设置进气口；塔釜内设消泡喷嘴；正丁醇泵进口与正丁醇罐连接，出口与消泡喷嘴连接，生物滴滤塔进气口与丁辛醇生产装置尾气压缩机连接；塔釜液采出泵进口与生物滴滤塔的塔釜连接，塔釜液采出泵出口分别连接塔顶喷淋装置和高速离心机，高速离心机液体排出口与酸化沉淀罐连接；方法包括菌种筛选驯化、生物滴滤塔挂膜、丁辛醇生产装置尾气降解、鼠李糖脂的分离提纯。本发明专利技术以丁辛醇生产装置尾气为碳源，生物滴滤塔为反应器并辅以离心分离及酸化沉淀装置制备鼠李糖脂。

【技术实现步骤摘要】
一种利用丁辛醇生产装置尾气制备鼠李糖脂的系统及方法
本专利技术属于环保技术与微生物
，更具体地说，是涉及一种利用丁辛醇生产装置尾气制备鼠李糖脂的系统及方法。
技术介绍
生物滴滤技术是处理VOCs气体的常用技术之一。其中生物滴滤塔是生物滴滤技术处理VOCs常用设备。生物滴滤塔包括塔釜、塔体、进气分布器、填料、液体再分布器、液体喷淋器、塔釜液循环泵、进气泵。其特点是设备占地面积小，可自动化操作性强，气液接触方式灵活。生物滴滤塔处理VOCs的基本原理是：利用微生物(微球菌、假单胞菌、棒杆菌、不动杆菌等)附着在塔内填料表面上，并依靠VOCs和营养物质为碳源与能源进行生命活动，最终在填料表面上形成生物膜。VOCs在塔内进行气液传质，再进一步的通过生物膜传递，最后由微生物的代谢或酶的作用转化为CO2、H2O等其它物质。鼠李糖脂是一种无毒害、易降解的阴离子表面活性剂。鼠李糖脂能够在油-水界面降低水的表面张力，从而增加固体的表面的湿润性。目前，鼠李糖脂在土壤修复、废弃油脂降解、促进农作物养分吸收等方面应用的研究已经成为热点问题。目前鼠李糖脂的工业化生产主要依靠生物发酵，其基本流程为，将菌种接入发酵罐，再通过发酵过程，使菌种消耗植物油脂等原料，通过代谢产出鼠李糖脂。进一步将含有粗鼠李糖脂的发酵液进行菌体脱除，脱除后所得母液进行酸化沉淀得到鼠李糖脂。该工艺目存在两个缺点：1.发酵过程中需要进行搅拌，但鼠李糖脂作为表面活性剂在发酵罐中产生大量泡沫，泡沫会挤占反应空间影响产品收率。2.多数企业使用的原料为植物油，而植物油的采购成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术缺点，提供一种利用丁辛醇生产装置尾气制备鼠李糖脂的系统及方法，通过丁辛醇生产装置尾气为碳源，生物滴滤塔为反应器，将铜绿假单胞菌接入生物滴滤塔，经过240h-480h后在填料表面形成生物膜，通过铜绿假单胞菌的代谢作用降解丁辛醇生产装置尾气同时产生鼠李糖脂。得到的含鼠李糖脂釜液经过离心分离脱除菌体，最后送至酸化沉淀罐调节pH，固液分离后得到鼠李糖脂。本专利技术的目的可通过以下技术方案实现。本专利技术利用丁辛醇生产装置尾气制备鼠李糖脂的系统，包括生物滴滤塔、正丁醇罐、正丁醇泵、塔釜液采出泵、高速离心机、酸化沉淀罐；所述生物滴滤塔包括上下布置的塔体和塔釜，所述塔体顶部设置有塔顶放空管线，所述塔体内设置有塔顶喷淋装置和填料层，且所述塔顶喷淋装置设置于填料层上方，所述塔体侧壁设置有进气口，且所述进气口位于填料层下方；所述塔釜内设置有消泡喷嘴，且所述消泡喷嘴位于塔釜内液面上方；所述生物滴滤塔的塔釜设置有加料阀；所述正丁醇泵进口通过管线与正丁醇罐连接，所述正丁醇泵出口通过管线与消泡喷嘴连接，所述生物滴滤塔的进气口通过管线与丁辛醇生产装置尾气压缩机连接；所述塔釜液采出泵进口通过管线与生物滴滤塔的塔釜连接，所述塔釜液采出泵出口分别通过管线连接塔顶喷淋装置和高速离心机，所述高速离心机液体排出口与酸化沉淀罐连接。所述填料层为多面空心球或矩鞍环，所述填料层填装形式为乱堆填装。所述正丁醇泵采用带有计量功能的蠕动泵。所述塔釜液采出泵的出口连接三通阀，所述三通阀一端口与高速离心机连接，另一端口与塔顶喷淋装置连接。所述酸化沉淀罐带有搅拌装置，所述酸化沉淀罐底部设有出料口。本专利技术的目的还可通过以下技术方案实现。本专利技术利用丁辛醇生产装置尾气制备鼠李糖脂的方法，包括以下过程：步骤一：菌种筛选驯化在水浴摇床中以正丁醛、异丁醛、正丁醇、异丁醇的混合液为碳源，无菌的筛选驯化培养液为营养物质，并添加活性污泥，筛选驯化铜绿假单胞菌，筛选驯化一定时间后得到铜绿假单胞菌种子液。步骤二：生物滴滤塔挂膜将无菌的筛选驯化培养液通过加料阀加入生物滴滤塔中，开启塔釜液采出泵，并将出口处的三通阀调节至与塔顶喷淋装置相连，开启塔釜液循环；将丁辛醇生产装置尾气通入生物滴滤塔，并将步骤一中所得铜绿假单胞菌种子液通过加料阀加入生物滴滤塔中，完成生物滴滤塔挂膜；步骤三：丁辛醇生产装置尾气降解在步骤二完成生物滴滤塔挂膜后，丁辛醇生产装置尾气降解能力进入稳定时期，鼠李糖脂生产能力进入稳定增加阶段；生物滴滤塔内产生泡沫，向生物滴滤塔内加入塔内总液体体积0.01％-0.1％的正丁醇，消除泡沫；步骤四：鼠李糖脂的分离提纯将塔釜液采出泵出口处的三通阀调节至与高速离心机相连，每隔一定时间使用塔釜液采出泵采出生物滴滤塔塔釜液，采出体积为塔釜液的30-60％，采出结束后补充等量的无菌的筛选驯化培养液保持塔釜液体积；将采出的塔釜液离心分离除去菌体及杂质并得到去菌体塔釜液；所得去菌体塔釜液进入酸化沉淀罐，酸化沉淀后得到80％-85％含量的鼠李糖脂。步骤一中所述正丁醛、异丁醛、正丁醇、异丁醇混合碳源四种物质所占体积比例为：正丁醛：10％-30％；异丁醛：60％-80％；正丁醇：0％-10％；异丁醇：0％-10％。步骤一中无菌的筛选驯化培养液的成分为：K2HPO4：2-15g/L；KH2PO4：1-6g/L；(NH4)2SO4：0.8-3g/L；MgSO4：0.5-2g/L；异丁醛：2mL；微量元素溶液：2-4mL/L；其余为除盐水；其中，所述微量元素溶液组成为：H3BO4：0.3g/L；ZnSO4·7H2O：0.2g/L；FeSO4(NH4)2SO4·6H2O：0.1g/L；CoSO4·7H2O：0.1g/L；(NH4)6Mo·4H2O：0.08g/L；CuSO4·5H2O：0.01g/L；MnSO4·4H2O：0.01g/L；其余为除盐水。步骤四中加酸调节所述去菌体塔釜液pH至3.5-4.0，静置沉淀4-10h，将静置后沉淀与清液分离，检测沉淀物鼠李糖脂含量在80％-85％。步骤二中加入生物滴滤塔中的铜绿假单胞菌种子液与无菌的筛选驯化培养液体积比为0.05～0.1:1。与现有技术相比，本专利技术的技术方案所带来的有益效果是：(1)本专利技术在制备鼠李糖脂时不需要发酵工序，鼠李糖脂的合成在生物滴滤塔内完成。(2)本专利技术中消泡喷嘴可以将正丁醇喷撒于塔釜液面上部，塔釜因鼠李糖脂的形成与液体循环造成的泡沫会大量堆积在塔釜液上表面，以喷射形式加入少量正丁醇，即可达到均匀快速消泡的目的。(3)本专利技术利用丁辛醇生产装置尾气为碳源，在除去丁辛醇生产装置尾气的同时，通过串联离心、酸化沉淀设备充分利用装置所需的微生物液，制备有价值产品。(4)本专利技术使用丁辛醇生产装置尾气作为碳源，利用铜绿假单胞菌降解丁辛醇尾气；在水浴摇床中筛选驯化出铜绿假单胞菌，并将铜绿假单胞菌种子液接入生物滴滤塔；在生物滴滤塔中降解丁辛醇尾气的同时，生产出含有鼠李糖脂的塔釜液，再将塔釜液分离提纯得到鼠李糖脂。(5)本专利技术处理丁辛醇装置尾气的同时附带产出有附加值的产品，鼠李糖脂作为生物表面活性剂能够应用在土壤治理、地沟油降解、农药合成等其他方面。(6)本专利技术节约鼠李糖脂生产成本，生产本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用丁辛醇生产装置尾气制备鼠李糖脂的系统，其特征在于，包括生物滴滤塔(3)、正丁醇罐(1)、正丁醇泵(2)、塔釜液采出泵(11)、高速离心机(13)、酸化沉淀罐(14)；/n所述生物滴滤塔(3)包括上下布置的塔体(15)和塔釜(6)，所述塔体(15)顶部设置有塔顶放空管线(10)，所述塔体(15)内设置有塔顶喷淋装置(9)和填料层(8)，且所述塔顶喷淋装置(9)设置于填料层(8)上方，所述塔体(15)侧壁设置有进气口(4)，且所述进气口(4)位于填料层(8)下方；所述塔釜(6)内设置有消泡喷嘴(5)，且所述消泡喷嘴(5)位于塔釜(6)内液面上方；所述生物滴滤塔(3)的塔釜(6)设置有加料阀(7)；/n所述正丁醇泵(2)进口通过管线与正丁醇罐(1)连接，所述正丁醇泵(2)出口通过管线与消泡喷嘴(5)连接，所述生物滴滤塔(3)的进气口(4)通过管线与丁辛醇生产装置尾气压缩机连接；所述塔釜液采出泵(11)进口通过管线与生物滴滤塔(3)的塔釜(6)连接，所述塔釜液采出泵(11)出口分别通过管线连接塔顶喷淋装置(9)和高速离心机(13)，所述高速离心机(13)液体排出口与酸化沉淀罐(14)连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种利用丁辛醇生产装置尾气制备鼠李糖脂的系统，其特征在于，包括生物滴滤塔(3)、正丁醇罐(1)、正丁醇泵(2)、塔釜液采出泵(11)、高速离心机(13)、酸化沉淀罐(14)；
所述生物滴滤塔(3)包括上下布置的塔体(15)和塔釜(6)，所述塔体(15)顶部设置有塔顶放空管线(10)，所述塔体(15)内设置有塔顶喷淋装置(9)和填料层(8)，且所述塔顶喷淋装置(9)设置于填料层(8)上方，所述塔体(15)侧壁设置有进气口(4)，且所述进气口(4)位于填料层(8)下方；所述塔釜(6)内设置有消泡喷嘴(5)，且所述消泡喷嘴(5)位于塔釜(6)内液面上方；所述生物滴滤塔(3)的塔釜(6)设置有加料阀(7)；
所述正丁醇泵(2)进口通过管线与正丁醇罐(1)连接，所述正丁醇泵(2)出口通过管线与消泡喷嘴(5)连接，所述生物滴滤塔(3)的进气口(4)通过管线与丁辛醇生产装置尾气压缩机连接；所述塔釜液采出泵(11)进口通过管线与生物滴滤塔(3)的塔釜(6)连接，所述塔釜液采出泵(11)出口分别通过管线连接塔顶喷淋装置(9)和高速离心机(13)，所述高速离心机(13)液体排出口与酸化沉淀罐(14)连接。


2.根据权利要求1所述的利用丁辛醇生产装置尾气制备鼠李糖脂的系统，其特征在于，所述填料层(8)为多面空心球或矩鞍环，所述填料层(8)填装形式为乱堆填装。


3.根据权利要求1所述的利用丁辛醇生产装置尾气制备鼠李糖脂的系统，其特征在于，所述正丁醇泵(2)采用带有计量功能的蠕动泵。


4.根据权利要求1所述的利用丁辛醇生产装置尾气制备鼠李糖脂的系统，其特征在于，所述塔釜液采出泵(11)的出口连接三通阀(12)，所述三通阀(12)一端口与高速离心机(13)连接，另一端口与塔顶喷淋装置(9)连接。


5.根据权利要求1所述的利用丁辛醇生产装置尾气制备鼠李糖脂的系统，其特征在于，所述酸化沉淀罐(14)带有搅拌装置，所述酸化沉淀罐(14)底部设有出料口。


6.一种基于上述1至5中任一项所述的利用丁辛醇生产装置尾气制备鼠李糖脂的系统的方法，其特征在于，包括以下过程：
步骤一：菌种筛选驯化
在水浴摇床中以正丁醛、异丁醛、正丁醇、异丁醇的混合液为碳源，无菌的筛选驯化培养液为营养物质，并添加活性污泥，筛选驯化铜绿假单胞菌，筛选驯化一定时间后得到铜绿假单胞菌种子液。
步骤二：生物滴滤塔挂膜
将无菌的筛选驯化培养液通过加料阀加入生物...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗淳，张波，李越，杨志波，李亚斌，谢智勇，
申请(专利权)人：天津渤化永利化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12