[發明專利]一種分離回收發酵尾氣中低濃度異戊二烯的方法

有效

• 申請號: 201710046680.4
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106866341B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 咸漠;鄒慧斌;梁鳳兵;劉輝;劉煒
• 申請（專利權）人: 中國科學院青島生物能源與過程研究所
• 主分類號: C07C7/12
• 分類號: C07C7/12;C07C7/00;C07C11/18;B01D53/04
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 梁超

本發明提供了一種低濃度生物烯烴的分離回收方法。所述的烯烴由生物發酵法制備，具備較低的沸點。所述的分離方法適用于分離回收發酵尾氣中較低濃度的生物烯烴如生物異戊二烯；所述的分離方法通過特殊的活性碳纖維材料吸附，蒸汽解吸附，冷凝法收集生物烯烴如異戊二烯；所述的碳纖維吸附率高，穩定性好，可再生使用；所述的分離方法采用多級冷凝器回收生物烯烴如異戊二烯，回收效率高；所述的分離方法最后獲得的生物烯烴如異戊二烯純度高。本發明提供了一種通過特殊的活性碳纖維吸附，蒸汽解吸附，冷凝法分離回收發酵尾氣中低濃度，低沸點生物烯烴如異戊二烯的方法。

技術領域

本發明涉及物質分離方法，具體的涉及分離發酵尾氣中烯烴的方法。

背景技術

烯烴類化合物是化學工業的重要平臺化合物，其中C5烯烴異戊二烯是合成橡膠的重要單體。異戊二烯主要用于合成異戊橡膠、SIS﹙苯乙烯—異戊二烯—苯乙烯嵌段共聚物的簡稱﹚；其次，異戊二烯還可用作合成丁基橡膠的共聚單體，以改進丁基橡膠的硫化性能；異戊二烯還用于制造農藥、醫藥、香料及黏結劑等。

目前工業上異戊二烯的主要生產方法有：C5餾分萃取蒸餾法，異戊烷、異戊烯脫氫法，化學合成法(包括丙烯二聚法、乙炔-丙酮法、異丁烯-甲醛法)等。上述技術雖然在規模、成本、產品品質等方面具有優勢，但其所使用的原料均來自于石油基產品，原料問題將成為制約異戊二烯工業化生產的瓶頸問題。而利用微生物發酵得到單體異戊二烯，具有成本低廉，產量較高，生產周期較短，污染少等優點，已經成為近年來該領域研究學者頗為關注的生產方法。但限制其成熟工業化生產的一個瓶頸問題是生物發酵法獲得的異戊二烯產品在尾氣中的濃度較低，為下游分離回收工藝的設計制造了困難。

目前工業上已有的有機氣體的分離回收工藝主要有催化反應法、化學吸收法、吸附分離法、低溫分離法、膜分離法等。對于異戊二烯的分離來說，催化反應法會增加額外的分離過程，浪費人力、物力、財力；化學吸收法吸收劑難以選擇，而且吸收劑需要定期更換，過程復雜，費用高；直接深冷法適用于高濃度組分的冷凝回收，通常適用于高濃度(含量10％以上)的有機氣體分離；有機氣體膜分離技術適用于1％-10％濃度的有機氣體分離，彌補了傳統的炭吸附和冷凍工藝的空白區間，但是氣體膜分離技術尚未成熟。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種分離回收發酵尾氣中低濃度異戊二烯的方法，包括以下步驟：

1)發酵尾氣中的異戊二烯吸附：含異戊二烯的發酵尾氣脫水后通過碳纖維吸附床吸附；

2)異戊二烯解吸附與分級冷凝回收：吸附異戊二烯的碳纖維，用水蒸汽進行脫附，脫附出來的烯烴氣體和水蒸汽的混合物先后經過20℃、4℃兩級冷凝處理，兩級冷凝后得到的氣液混合物先經過氣液分離器使沒有完全冷凝下來的不凝氣分離，不凝氣在-40～-78℃下進行第三級冷凝處理，三次冷凝得到的液體混合后分層，收集上層為分離得到的異戊二烯。

優選的，步驟1)所述碳纖維采用燒結法制備，比表面積為1200～1800m²/g；發酵尾氣通過碳纖維吸附床的流速與所關聯的發酵罐體積相關，一般為1：0.5～1.2(VVM)；如和三升發酵罐關聯的尾氣流速為0.5-3L/min；活性碳纖維的裝填量與尾氣流速與濃度相關，裝填量能夠滿足4小時左右達到對發酵尾氣中的異戊二烯的飽和吸附,裝填量為100g-500Kg。

優選的，步驟1)所述發酵尾氣溫度30～42℃，發酵尾氣壓力為0.03-0.13MPa，尾氣含低濃度異戊二烯(0.1～50mg/L)。

優選的，步驟1)所述用水蒸氣進行脫附，具體為：將2-4Kg壓力的蒸汽通過碳纖維吸附床將異戊二烯進行解吸附，時間為20-40分鐘；蒸汽用量與飽和吸附烯烴總量相關，質量比為1：(1.5～4)。

優選的，步驟2)所述的三級冷凝中，冷凝溫度為20℃的第一級冷凝使用水循環冷凝，冷凝溫度為4℃的第二級冷凝使用制冷劑循環冷凝，冷凝溫度為-40～-78℃的第三級冷凝使用干冰冷凝。