一种1,3-丙二醇发酵液脱盐提纯方法技术

本发明专利技术公开了一种1,3

【技术实现步骤摘要】
一种1,3
‑
丙二醇发酵液脱盐提纯方法


[0001]本专利技术涉及生物基新材料制备
，具体涉及一种1,3
‑
丙二醇发酵液脱盐提纯方法。

技术介绍

[0002]1,3
‑
丙二醇(1,3
‑
propanediol，1,3
‑
PDO)为无色、无臭、具有咸味、吸湿性的黏稠液体，它是生产不饱和聚酯、增塑剂、表面活性剂、乳化剂和破乳剂的原料；在聚氨酯行业中，其常用作聚酯多元醇的原料、聚醚多元醇的起始剂和聚氨酯的扩链剂等；在有机化工行业中，其也是重要的单体和中间体，主要的用途是作为聚合物单体，例如合成聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)等。
[0003]在微生物发酵法生产PDO的过程中，菌体代谢产生PDO的同时，还产生副产物2,3
‑
丁二醇(BDO)以及丁二酸、乙酸、乳酸等有机酸，此外作为发酵氮源用的硫酸铵中的铵根离子被消耗后，发酵液的pH值也降低，为了维持发酵液的pH值呈中性，需要往发酵液中添加碱液例如30％的氢氧化钠溶液，因此发酵结束后，发酵液中会含有大量的盐分，盐的含量可达到3％左右，若不将该些盐分除去，会造成后续精馏等工序难以进行，进而对1,3
‑
丙二醇的提取造成阻碍。
[0004]目前用于PDO发酵液脱盐的方法有多种，如离子交换法、纳滤脱盐法、电渗析法、醇沉法等等，但该些方法仍然存在着分离效率低、不适于工业化、环境污染大、成本高等问题，随着异相膜性能的改进，其逐渐替代价格昂贵的均相膜，使得电渗析设备投资大大降低，促进了电渗析在1,3
‑
丙二醇发酵液脱盐领域的工业应用；但是，一方面，发酵法生产的PDO发酵液，发酵液通常先后经过超滤膜过滤除菌及纳滤膜除蛋白，再采用电渗析工艺进行脱盐，电渗析是利用PDO发酵液中的阴离子和阳离子在电场作用下，分别向电场的两级迁移从而透过阴离子交换膜和阳离子交换膜，从而实现将阴阳离子从PDO发酵液中脱除的过程，PDO发酵液中的盐主要以有机酸酸盐丁二酸钠和乙酸钠为主，两者在水溶液中并不能完全解离，尤其是在电渗析脱盐的后期，有机盐浓度极低情况下，水解离现象严重，导致发酵液电流效率降低，发酵液pH值下降；此外在电渗析脱盐过程中发酵液中残留的蛋白质会污染离子交换膜导致电渗析脱盐效率下降；另一方面，PDO发酵液在电渗析脱盐过程中，不仅阴阳离子会透过离子交换膜外，而且PDO、BDO等产品也会因浓差扩散由淡室液透过交换膜进入浓室液，造成产品损失，根据公司目前生产数据显示，PDO发酵液脱盐过程中PDO、BDO等产品的损失率约为5％左右，即年产2万吨的PDO工厂，电渗析脱盐过程中每年PDO的损失达1000吨，按照当前价格3万元/吨的价格计算，该部分PDO价值高达3000万元，并且电渗析脱盐的脱盐率也不甚理想，脱盐液经后续浓缩后，盐浓度被提高，在后续提纯过程中物料中残留的盐还会影响蒸馏工序产品收率，使得蒸馏工序产生大量蒸馏釜残，蒸馏釜残中残留的PDO产品需采用刮板蒸发工艺进一步回收，造成工序较为复杂，虽然在不考虑能耗的前提下能够反复多次的进行电渗析脱盐进而提高脱盐率，但显然不利于工业化应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种改进的1,3
‑
丙二醇发酵液脱盐提纯方法，该方法能够兼具较高的PDO产品收率、较低的釜残量和更少的工艺步骤。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种1,3
‑
丙二醇发酵液脱盐提纯方法，以微生物发酵法生产1,3
‑
丙二醇，获得1,3
‑
丙二醇发酵液，所述提纯方法包括如下步骤：
[0007](1)将1,3
‑
丙二醇发酵液依次进行过滤除菌、浓缩，获得一次浓缩液；
[0008](2)采用色谱分离系统对步骤(1)获得的一次浓缩液进行色谱分离脱盐，所述色谱分离系统包括n个依次循环连通的色谱分离柱，n为大于等于3的整数；
[0009]所述色谱分离脱盐包括m个连续的重复周期，m和n相同；其中，在每个重复周期中依次进行如下工序：
[0010]进料循环：将部分一次浓缩液通入所述色谱分离系统中进行循环流动，直至出现一个色谱分离柱富集组分A，一个色谱分离柱富集组分B，所述组分A包含1,3
‑
丙二醇，所述组分B包含盐分；
[0011]第一次出料：从富集组分A的色谱分离柱的进口通入洗脱液将组分A从该富集组分A的色谱分离柱中推出，收集；
[0012]从富集组分B的色谱分离柱的前一个色谱分离柱的进口通入部分一次浓缩液，将组分B从该富集组分B的色谱分离柱中推出，收集；该前一个色谱分离柱为该富集组分B的色谱分离柱的沿循环流动方向的反方向上的前一个；
[0013]第二次出料：从第一次出料中通入洗脱液的进口再次通入洗脱液，将第一次出料中富集组分B的色谱分离柱中的剩余组分B推出，收集；
[0014]控制相邻两个重复周期中，后一个重复周期相对前一个重复周期具有如下变化：
[0015]第一次出料中，收集组分A和组分B的色谱分离柱均分别沿循环流动方向切换向下一个；
[0016]第二次出料中，收集剩余组分B的色谱分离柱均分别沿循环流动方向切换向下一个；
[0017]完成m个重复周期之后，将多次收集的组分A混合，获得脱盐液；
[0018](3)将步骤(2)获得的脱盐液进行浓缩，获得二次浓缩液，然后将获得的二次浓缩液进行提纯，获得1,3
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丙二醇。
[0019]本专利技术中，色谱分离柱中的树脂始终处于色谱分离柱中，通入的一次浓缩液和洗脱液相对树脂发生移动。
[0020]根据本专利技术的一些优选方面，步骤(2)中，n为大于等于6的整数。
[0021]根据本专利技术的一些优选方面，步骤(2)中，所述色谱分离柱采用的树脂为钠型均粒凝胶阳离子色谱树脂，该树脂相比其他树脂可以在色谱柱中将组分A和组分B更容易的分离。
[0022]根据本专利技术的一些优选方面，步骤(2)中，所述进料循环的工序中，循环流速为1
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6BV/h。进一步优选为2
‑
4BV/h。
[0023]本专利技术中，“BV”即指一个分离柱的体积。
[0024]根据本专利技术的一些优选方面，步骤(2)中，所述进料循环的工序中，通入的一次浓
缩液的进料体积为0.05
‑
0.3BV，进一步优选为0.08
‑
0.22BV；
[0025]所述第一次出料的工序中，用于将组分A推出的洗脱液的进料体积为0.1
‑
0.42BV，进一步优选为0.08
‑
0.24BV；用于将组分B推出的一次浓缩液的进料体积为0.05
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0.3BV，进一步优选为0.08
‑
0.22BV；
[0026]所述第二次出料的工序中，用于将剩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种1,3
‑
丙二醇发酵液脱盐提纯方法，以微生物发酵法生产1,3
‑
丙二醇，获得1,3
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丙二醇发酵液，其特征在于，所述提纯方法包括如下步骤：（1）将1,3
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丙二醇发酵液依次进行过滤除菌、浓缩，获得一次浓缩液；（2）采用色谱分离系统对步骤（1）获得的一次浓缩液进行色谱分离脱盐，所述色谱分离系统包括n个依次循环连通的色谱分离柱，n为大于等于3的整数；所述色谱分离脱盐包括m个连续的重复周期，m和n相同；其中，在每个重复周期中依次进行如下工序：进料循环：将部分一次浓缩液通入所述色谱分离系统中进行循环流动，直至出现一个色谱分离柱富集组分A，一个色谱分离柱富集组分B，所述组分A包含1,3
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丙二醇，所述组分B包含盐分；第一次出料：从富集组分A的色谱分离柱的进口通入洗脱液将组分A从该富集组分A的色谱分离柱中推出，收集；从富集组分B的色谱分离柱的前一个色谱分离柱的进口通入部分一次浓缩液，将组分B从该富集组分B的色谱分离柱中推出，收集；该前一个色谱分离柱为该富集组分B的色谱分离柱的沿循环流动方向的反方向上的前一个；第二次出料：从第一次出料中通入洗脱液的进口再次通入洗脱液，将第一次出料中富集组分B的色谱分离柱中的剩余组分B推出，收集；控制相邻两个重复周期中，后一个重复周期相对前一个重复周期具有如下变化：第一次出料中，收集组分A和组分B的色谱分离柱均分别沿循环流动方向切换向下一个；第二次出料中，收集剩余组分B的色谱分离柱均分别沿循环流动方向切换向下一个；完成m个重复周期之后，将多次收集的组分A混合，获得脱盐液；（3）将步骤（2）获得的脱盐液进行浓缩，获得二次浓缩液，然后将获得的二次浓缩液进行提纯，获得1,3
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丙二醇。2.根据权利要求1所述的1,3
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丙二醇发酵液脱盐提纯方法，其特征在于，步骤（2）中，n为大于等于6的整数。3.根据权利要求1所述的1,3
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丙二醇发酵液脱盐提纯方法，其特征在于，步骤（2）中，所述色谱分离柱采用的树脂为钠型均粒凝胶阳离子色谱树脂。4.根据权利要求1所述的1,3
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丙二醇发酵液脱盐提纯方法，其特征在于，步骤（2）中，所述进料循环的工序中，循环流速为1
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6BV/h。5.根据权利要求1所述的1,3
‑
丙二醇发酵液...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗吉安，谢轶昆，刘宾，张叶兴，石国柱，张赟，廖进涛，朱晓飞，夏德万，吴文学，
申请(专利权)人：上海谱键科技有限公司，
类型：发明
国别省市：