[發(fā)明專利]一種利用丙烯腈水合酶合成丙烯酰胺的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410194527.2
• 申請日: 2014-05-09
• 公開（公告）號: CN104059948B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發(fā)明（設計）人: 王玉軍;駱廣生;李家輝
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學
• 主分類號: C12P13/02
• 分類號: C12P13/02;C12M1/00;C12R1/01
• 代理公司: 北京高沃律師事務所11569
• 代理人: 李娜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用丙烯腈水合酶合成丙烯酰胺的方法。

背景技術(shù)

丙烯酰胺作為一種重要的化工原料，其主要用途為制備聚丙烯酰胺。而聚丙烯酰胺作為一種優(yōu)良的絮凝劑可以廣泛應用于石油工業(yè)、采礦業(yè)、洗煤工業(yè)、冶金工業(yè)、水處理、制糖業(yè)、建材工業(yè)等諸多領(lǐng)域。特別是由于我國對聚丙烯酰胺的利用在造紙水處理等領(lǐng)域還處于起初階段，隨著環(huán)保意識的增強及對水處理的重視，我國聚丙烯酰胺的市場需求將會進一步擴大。

傳統(tǒng)的丙烯酰胺的制備方法一般包括硫酸水解法和銅催化水合法。其中，硫酸水解法利用丙烯腈與98%的濃硫酸進行反應，反應過程中會產(chǎn)生硫酸銨，同時整個過程工藝復雜，硫酸消耗大，對設備腐蝕嚴重污染嚴重，成本較高，因此已逐漸被淘汰。銅催化水合法包括固定床催化水合法、懸浮床催化水合法。一般采用Cu-Ni及Cu-Cr催化劑，其流程相對硫酸水合法相對簡單，但也存在在單程轉(zhuǎn)化率較低，反應時間較長的缺點。而新興的微生物法制備流程簡單，過程較為綠色，同時由于酶催化反應反應速度較快，因此生產(chǎn)效率可大幅提高。因此具有廣闊的應用前景。目前微生物法面臨的主要問題包主要為由于傳質(zhì)所帶來的酶失活問題及水合反應的移熱問題。

發(fā)明內(nèi)容

因此，為克服上述缺點，本發(fā)明提供一種新的利用丙烯腈水合酶合成丙烯酰胺的方法。

一種利用丙烯腈水合酶合成丙烯酰胺的方法，其包括以下步驟：提供一容器，該容器中盛有游離細胞液，該容器的溫度小于20攝氏度；提供一膜反應器，該膜反應器包括一微孔膜，該微孔膜將膜反應器分為第一腔室和第二腔室；將所述游離細胞液通過一第一輸送管道連續(xù)加入之膜反應器的第一腔室，并使游離細胞液在第一腔室內(nèi)沿微孔膜的表面流動；提供丙烯腈，該丙烯腈通過一第二輸送管道連續(xù)加入至膜反應器的第二腔室，丙烯腈穿過微孔膜進入第一腔室加入至流動的游離細胞液中混合后形成一混合液；所述混合液從第二腔室流出進入一反應管道，該反應管道內(nèi)的溫度小于20攝氏度，反應管道的長度大于0.5米；以及，反應管道內(nèi)的混合液循環(huán)流回所述容器，該容器中的溶液再循環(huán)流入膜反應器的第一腔室，與穿過微孔膜的丙烯腈循環(huán)反應。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明利用膜反應器，可以通過強化傳質(zhì)使兩相在大相比下仍能迅速均勻混合，避免了丙烯腈局部濃度過高的問題；由于丙烯腈穿過微孔膜之后，被分散成較小的丙烯腈液滴，大大增加了反應的比表面積，進而提高了反應的表觀反應速率，同時較快的反應可以使減少丙烯酰胺與細胞的接觸時間，因此可以在一定程度上降低產(chǎn)物對酶活的抑制作用；由于膜反應器傳熱性能優(yōu)異，因此可以將反應熱迅速移出，因此避免了反應溫度過高帶來的酶失活問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的利用膜反應器制備丙烯酰胺的方法的流程圖。

圖2為本發(fā)明提供的利用膜反應器制備丙烯酰胺的方法裝置示意圖。

圖3為本發(fā)明提供的膜反應器的放大示意圖。

主要元件符號說明