[發明專利]一種從發酵液中鹽析萃取二元醇耦合回收二氧化碳的方法

有效

• 申請號: 201010301297.7
• 申請日: 2010-02-07
• 公開（公告）號: CN101830777A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 修志龍;李志剛
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C07C31/20
• 分類號: C07C31/20;C07C29/76;C01B31/20
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

技術領域

本發明屬于生物工程技術領域，涉及到微生物發酵液的分離技術及二氧化碳的固定技術，特別涉及到從發酵液中分離二元醇的方法及其發酵和分離所釋放的二氧化碳的固定技術。

背景技術

二元醇在工業上具有廣泛而美好的應用前景，如1，3-丙二醇與對苯二甲酸合成的新型聚酯材料枛聚對苯二甲酸丙二酯(PTT)具有許多聚酯材料所不具備的優良特性，如尼龍樣的彈性恢復、抗紫外、臭氧及氮氧化物的著色性、低靜電、低水吸附、全色范圍內無需添加任何特殊化學品而呈現出的良好的連續印染性及可生物降解性等。2，3-丁二醇是一種極具價值的液體燃料，2，3-丁二醇可以用來制造重要的工業有機溶劑甲乙酮；還可以用來生產2丁烯和1，3-丁二烯等生產人造橡膠的單體物質；酯化形式的2，3-丁二醇是合成聚亞胺的前體，可應用于藥物、化妝品、洗液等；通過催化脫氫得到的二乙酰化形式的2，3-丁二醇可以用來作為具有高價值香料的食品添加劑；左旋形式的2，3-丁二醇由于其較低的凝固點可用來作為抗凍劑；此外，二元醇還在染料、炸藥、香水、藥物載體等領域顯示出潛在的應用價值，但其昂貴的價格卻阻礙了其廣泛應用。發酵法生產二元醇一直被寄予厚望，其工業化的瓶頸是高效廉價的分離技術開發。近來二氧化碳的排放問題越來越受到關注，也將成為制約發酵法生產二元醇產業化的重要因素。

由于二元醇本身的一些性質，如高沸點、高親水性以及發酵液中溶解的其它雜質使得該提純過程非常困難。目前從微生物發酵液中提取分離二元醇，多采用帶菌發酵液經高速離心或經膜(如纖維膜)過濾分離細胞，然后通過萃取、離子交換樹脂或分子篩吸附、減壓蒸餾等方法加以提取。精餾是利用混合物中各組分揮發能力的差異，使混合物得到不斷分離，但由于發酵液中成分非常復雜，在達到蒸餾溫度之前，發酵液中的一些可溶部分就會濃縮成較厚的油狀積塊，從而減慢二元醇的蒸發速率，因此不宜采用直接精餾的方法來提取。Mi-HaeCho等用有機萃取法(Process?Biochemistry，2006，41：739至744)對1，3-丙二醇進行分離研究，所用萃取劑為乙酸乙酯，分離對象為模擬發酵液。向波濤等研究了萃取法(清華大學學報(自然科學版)，2001，41(12)：53-55)自稀溶液中分離1，3丙二醇的過程，結果表明普通有機萃取(用氯仿作萃取劑)和絡合萃取法(用磷酸三丁酯(TBP)、辛酸、己酸等作絡合劑)均不能有效地分離1，3-丙二醇。Tsao等(Conversion?of?biomass?from?agricultureinto?useful?product?s.Final?report，USDDE，Contract?No，EG-77-S-02-4298，1978-07-31)發現使用二乙基乙醚可回收發酵液中75％的2，3丁二醇，但這種方法因溶劑使用量較大且成本較高等原因而只限于實驗室規模，不適合于大規模工業化生產。劉德華等(CN1634823A)用丁醛等非水溶性醛通過縮醛反應萃取發酵液中的1，3-丙二醇。反應萃取需要多步操作，工藝復雜，操作條件不易控制，分離效率較低。另外由于反應萃取使用大量醛類物質，其殘余的醛會對1，3-丙二醇參與的聚合反應產生不利影響，因此其工業化前景不容樂觀。Qureshi等(Recovery?of?2，3butanediol?by?vacuum?membrane?distillation.Sep?SciTechnol，1994，29：1733～1748)曾在真空膜蒸餾過程中使用一種具有微孔結構的聚四氟乙烯膜，這種膜可以允許水蒸氣順利通過，卻能夠阻止2，3-丁二醇通過，采用這種方法，2，3-丁二醇的最終質量濃度可高達430g/L，但后續分離存在較大困難。另外，過蒸發、膜蒸餾、真空膜蒸餾對設備的要求比較高，膜成本高，而且存在膜污染、難以清洗等問題，所以很難在工業上得到應用。