甘油發(fā)酵生產(chǎn)1,3-丙二醇的技術(shù)經(jīng)濟性分析.pdf

1、1，3-丙二醇(英文名1，3-propanediol，簡稱1，3-PD)是一種重要的化工原料，在制造聚酯和聚氨酯的單體及有機溶劑、抗凍劑和保護劑等方面應(yīng)用廣泛；此外，1，3-PD也是合成新型熱塑性聚酯產(chǎn)品——聚對苯二甲酸二醇酯(PTT)的重要單體。利用克雷伯桿菌(Klebsiellapneumoniae)發(fā)酵甘油轉(zhuǎn)化1，3-PD是一種有工業(yè)化潛力的生物法生產(chǎn)技術(shù)，目前已基本形成了完整的工藝路線。但若要使其能夠真正應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，還需要從

2、技術(shù)經(jīng)濟角度出發(fā)對整個工藝進行系統(tǒng)性的優(yōu)化分析。因此，本文以甘油連續(xù)發(fā)酵生產(chǎn)1，3-PD和醇沉分離技術(shù)為研究對象，通過對該路線的發(fā)酵反應(yīng)和分離過程的模擬，得到了不同操作條件下工藝各段的物耗與能耗計算結(jié)果，進而對各種操作條件下的生產(chǎn)成本和利潤進行了分析，為生產(chǎn)的優(yōu)化設(shè)計提供了依據(jù)。 首先，通過甘油連續(xù)生物轉(zhuǎn)化1，3-PD的反應(yīng)動力學(xué)模擬，得到了不同稀釋速率和底物甘油濃度下的最大產(chǎn)物濃度、生產(chǎn)強度、1，3-PD得率及對應(yīng)的主要副產(chǎn)物

3、濃度。結(jié)果表明，隨著稀釋速率的升高，產(chǎn)物1，3-PD的最高濃度和得率均隨之下降；最大生產(chǎn)強度先升高后略下降，當稀釋速率為0.28h-1時，生產(chǎn)強度達到最大。 其后，選定八組不同操作條件下的反應(yīng)動力學(xué)模擬結(jié)果作為發(fā)酵液組成的計算基礎(chǔ)，并利用化工穩(wěn)態(tài)流程模擬軟件PROII對這八組發(fā)酵液數(shù)據(jù)對應(yīng)的分離過程進行了模擬，之后對模擬結(jié)果進行經(jīng)濟性分析。能耗計算結(jié)果表明：隨著稀釋速率的升高，發(fā)酵液處理量逐漸升高，分離過程總能耗上升。經(jīng)濟性分析

4、表明：單純提高1，3-PD生產(chǎn)強度或者得率都未必能顯著地提高利潤，通過分析可以得到優(yōu)化的操作條件。 最后，通過經(jīng)濟效益敏感度分析發(fā)現(xiàn)利潤對甘油成本的波動較為敏感。進一步分析得到：如果利用生物柴油副產(chǎn)的粗甘油(市場價格為2000元/噸，甘油質(zhì)量純度為85％)生產(chǎn)1，3-PD，不但可以節(jié)約原料成本、提高利潤，同時也可以提高企業(yè)應(yīng)對市場波動的能力。經(jīng)濟分析結(jié)果還表明：當1，3-PD年產(chǎn)規(guī)模擴大時，由于單位設(shè)備成本下降，產(chǎn)品單位利潤會逐