CN101451153B

CN101451153B - 生物丁醇生产过程的排杂方法

Info

Publication number: CN101451153B
Application number: CN2008101546347A
Authority: CN
Inventors: 董秀芹; 陶敏莉; 姜浩锡; 钱胜华; 欧阳胜利; 吕惠生; 刘福双; 张敏华
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 2008-12-29
Filing date: 2008-12-29
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2028-12-29
Also published as: CN101451153A

Abstract

本发明提出一种用于生物丁醇生产过程的高效排杂方法，在于对整个装置的重组分杂质及轻组分杂质进行定点排放，排放点为重组分杂质及轻组分杂质富集区域。该方法能够减少产品的损失，提高目标产品丙酮丁醇收率，减少洗涤水的用量，降低装置能耗物耗。采用本发明的生物丁醇生产过程的排杂方法，精馏单元的总溶剂收率达到99％以上，大幅度降低生物丁醇生产成本，提高丁醇产品市场竞争。

Description

生物丁醇生产过程的排杂方法

技术领域

本发明涉及一种用于生物丁醇生产过程的的排杂方法，特别涉及生物丁醇生产过程的重组分杂质和轻组分杂质的排除方法。

背景技术

丁醇是重要的有机溶剂和化工原料，广泛应用于化工、塑料、有机合成、油漆、制药等领域。丁醇可以以石油为原料通过化学法生产，也可以采用生物发酵法生产。

发酵法生产丁醇，联产丙酮、乙醇(Acetone-butanol-ethanol，ABE)，曾是丁醇丙酮的主要生产方法，到上世纪90年代初期逐渐被日益成熟、成本低廉的化学法取代。近年来随着石油资源的日趋减少和环境问题的不断恶化，利用可再生资源通过发酵法生产ABE再次引起了世界各国的普遍关注，生物丁醇生产重新显示出竞争优势。

生物丁醇的生产是以玉米、小麦、高粱、红薯、木薯等淀粉质为原料，或以甘蔗、糖蜜、菊芋等糖质为原料，经发酵基质制备、发酵、溶剂蒸馏和废醪液处理四个工段而得成品。精馏单元目的是将成熟醪中的丙酮、丁醇及乙醇产品蒸出并提纯，即排除影响产品质量的各种重组分杂质及轻组分杂质得到成品。

生物丁醇的成熟醪主要成分有：

(1)水 94～96％；

(2)丙酮、丁醇及乙醇 1.8～2.1％；

(3)固形物 2.5～3.8％；

(4)有机化合物 0.15～0.2％。

大部分水和固形物将在醪塔中除去；而有机化合物即总溶剂中的杂质是随着不同原料和菌种产生而混杂在溶剂中的，需要在精馏中除去，否则会影响产品纯度，造成产品质量指标不合格。这些杂质包括醛、酸、醇、酮及酯等。

传统的生物丁醇生产精馏单元的轻组分杂质的排出依靠多点洗涤、多点放空来实现，整个装置包括多个洗涤塔及多个放空口，不仅造成洗涤水的大量使用，而且由于放空口不是轻组分富集区域，造成目标产品损失大，产品收率低。传统的生物丁醇生产精馏单元重组分杂质的排出点为一丁醇塔塔底丁醇油流股，该排出口只能排出比丁醇重的重组分杂质，无法有效排出沸点略低于丁醇的较重组分杂质，造成产品纯度低。

因此，用现代化工技术和装备，开发新的高效的排杂方法，减少产品的损失，提高目标产品丁醇丙酮及乙醇收率，降低装置能耗物耗，是降低生物丁醇生产成本，提高生物丁醇产品的市场竞争力的关键。

发明内容

本发明提出一种用于生物丁醇生产过程的排杂方法，即分别在精馏单元的重组分杂质富集区域及轻组分杂质富集区域进行定点排杂。

本发明的生物丁醇生产过程的排杂方法，其精馏单元的工艺流程为成熟醪在醪塔系统中进行粗分离后进乙丙塔，物料经乙丙塔得粗丁醇及丙酮、乙醇、水的混合物。粗丁醇经一丁醇塔、二丁醇塔精制，在二丁醇塔侧线采出丁醇成品。丙酮、乙醇、水的混合物经丙酮塔得粗丙酮及粗乙醇。粗丙酮经一醛塔、二醛塔精制，在二醛塔侧线采出丙酮成品。粗乙醇经乙醇塔精制，侧向采出乙醇成品。

本发明的生物丁醇生产过程的排杂方法，是在重组分杂质富集区域进行定点排杂，所述的重组分杂质富集区域依据成熟醪组成不同分别为一丁醇塔塔釜流股或一丁醇塔塔釜流股与二丁醇塔塔顶流股、塔釜流股的组合。当成熟醪中仅含有沸点高于丁醇的重组分杂质时，重组分排杂点为一丁醇塔塔釜流股；当成熟醪中重组分杂质质量百分含量高于0.05％时，排杂点为一丁醇塔塔釜流股与二丁醇塔塔釜流股的组合；当成熟醪即含有沸点高于丁醇的重组分杂质，又含有沸点略低于丁醇的较重组分杂质时，排杂点为一丁醇塔塔釜流股与二丁醇塔塔顶流股的组合；当成熟醪中较重组分杂质质量百分含量高于0.1％时，排杂点为一丁醇塔塔釜流股与二丁醇塔塔顶流股和二丁醇塔塔釜流股的组合。

本发明的生物丁醇生产过程的排杂方法，在轻组分杂质富集区域进行定点排杂，所述的轻组分杂质富集区域依据成熟醪组成的不同分别为一醛塔塔顶流股或一醛塔塔顶流股与二醛塔塔顶流股或一醛塔塔顶流股与二醛塔塔顶流股及丙酮塔顶流股的组合。当成熟醪中仅含有醛类轻组分杂质时，排杂点为一醛塔塔顶流股；当成熟醪中还含有醇类轻组分杂质时，排杂点为一醛塔塔顶流股与二醛塔塔顶流股的组合；当成熟醪中还含有其他轻组分杂质时，排杂点为一醛塔塔顶流股与二醛塔塔顶流股和丙酮塔顶流股的组合。

传统的生物丁醇生产溶剂精馏单元重组分杂质的排出点为一丁醇塔塔底丁醇油流股，该排出口只能排出比丁醇重的重组分杂质，无法有效排出沸点略低于丁醇的较重组分杂质。

所述的重组分杂质富集区域能够高效的排出整个装置中的各种重组分杂质，包括沸点高于丁醇的重组分杂质和沸点略低于丁醇的的较重组分杂质。

传统的生物丁醇生产精馏单元轻组分杂质的排出依靠多点洗涤、多点放空来实现，整个装置包括多个洗涤塔及多个放空口，不仅造成洗涤水的大量使用，而且由于放空口不是轻组分富集区域，造成目标产品损失大，产品收率低。

本发明的生物丁醇生产过程的排杂方法，所述的轻组分杂质富集区域能够高效的排出整个装置中的各种轻组分杂质；同时由于排放点为轻组分杂质富集区域，减少了目标产物损失，大幅度提高产品收率，减少了洗涤水的用量，降低装置能耗物耗。

本发明的生物丁醇生产过程的排杂方法，其优点在于对整个装置的重组分杂质及轻组分杂质进行定点排放，排放点为重组分杂质和轻组分杂质富集区域。该方法能够减少产品的损失，提高目标产品丙酮丁醇收率，减少洗涤水的用量，降低装置能耗物耗。

采用本发明的生物丁醇生产过程的排杂方法，精馏单元的总溶剂收率达到99％以上，大幅度降低生物丁醇生产成本，提高丁醇产品市场竞争。

附图说明

图1：排杂工艺流程示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例进一步说明本发明的实施过程。

实施例1：

来自发酵单元的成熟醪中的重组分杂质为沸点高于丁醇的重组分杂质，轻组分杂质中仅含有醛类轻组分杂质。成熟醪在醪塔系统中进行粗分离后进乙丙塔，物料经乙丙塔得粗丁醇及丙酮、乙醇、水的混合物。粗丁醇经一丁醇塔、二丁醇塔精制，在二丁醇塔侧线采出丁醇成品；丙酮、乙醇、水的混合物经丙酮塔得粗丙酮及粗乙醇，粗丙酮经一醛塔、二醛塔精制，在二醛塔侧线采出丙酮成品，粗乙醇经乙醇塔精制，侧线采出乙醇成品。整个装置的重组分杂质富集区域为一丁醇塔塔釜流股，重组分杂质排杂点为一丁醇塔塔釜流股；整个装置的轻组分杂质富集区域为一醛塔塔顶流股，轻组分杂质排杂点为一醛塔塔顶流股。

实施例2：

生物丁醇的生产过程如实施例1所述，其不同点为：来自发酵单元的成熟醪中的重组分杂质为沸点高于丁醇的重组分杂质并且重组分杂质质量百分含量高于0.05％时，轻组分杂质中除醛类轻组分杂质外还含有醇类轻组分杂质。整个装置的重组分杂质富集区域为一丁醇塔塔釜流股及二丁醇塔塔釜流股，重组分杂质排杂点为一丁醇塔塔釜流股及二丁醇塔塔釜流股的组合；整个装置的轻组分杂质富集区域为一醛塔塔顶流股及二醛塔塔顶流股，轻组分杂质排杂点为一醛塔塔顶流股及二醛塔塔顶流股的组合。

实施例3：

生物丁醇的生产过程如实施例1所述，其不同点为：来自发酵单元的成熟醪中的重组分杂质即包括沸点高于丁醇的重组分杂质也包括沸点略低于丁醇的较重组分杂质，轻组分杂质中除醛、醇外还含有其他轻组分杂质。整个装置的重组分杂质富集区域为一丁醇塔塔釜流股及二丁醇塔塔顶流股，重组分杂质排杂点为一丁醇塔塔釜流股及二丁醇塔塔顶流股的组合；整个装置的轻组分杂质富集区域为一醛塔塔顶流股与二醛塔塔顶流股及丙酮塔塔顶流股，轻组分杂质排杂点为一醛塔塔顶流股及二醛塔塔顶流股及丙酮塔塔顶流股的组合。

实施例4：

生物丁醇的生产过程如实施例1所述，其不同点为：来自发酵单元的成熟醪中的重组分杂质即包括沸点高于丁醇的重组分杂质也包括沸点略低于丁醇的较重组分杂质，并且较重组分杂质质量百分含量高于0.1％时，轻组分杂质中仅含有醛类轻组分杂质。整个装置的重组分杂质富集区域为一丁醇塔塔釜流股及二丁醇塔塔顶流股及二丁醇塔塔塔釜流股，重组分杂质排杂点为一丁醇塔塔釜流股与二丁醇塔塔顶流股及二丁醇塔塔塔釜流股的组合；整个装置的轻组分杂质富集区域为一醛塔塔顶流股，轻组分杂质排杂点为一醛塔塔顶流股。

实施例5：

生物丁醇的生产过程如实施例1所述，其不同点为：来自发酵单元的成熟醪中的重组分杂质即包括沸点高于丁醇的重组分杂质也包括沸点略低于丁醇的较重组分杂质，并且此时仅考虑重组分杂质的排杂，不考虑轻组分杂质的排杂。整个装置的重组分杂质富集区域为一丁醇塔塔釜流股及二丁醇塔塔顶流股，重组分杂质排杂点为一丁醇塔塔釜流股及二丁醇塔塔顶流股的组合。

实施例6：

生物丁醇的生产过程如实施例1所述，其不同点为：来自发酵单元的成熟醪中的轻组分杂质中除醛类轻组分杂质外还含有醇类轻组分杂质，并且此时仅考虑轻组分杂质的排杂，不考虑重组分杂质的排杂。整个装置的轻组分杂质富集区域为一醛塔塔顶流股及二醛塔塔顶流股，轻组分杂质排杂点为一醛塔塔顶流股及二醛塔塔顶流股的组合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化及改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims

1.一种发酵法生产丁醇联产丙酮、乙醇过程中的重组分杂质排杂方法，其特征是在重组分杂质富集区域进行定点排杂，当成熟醪中仅含有沸点高于丁醇的重组分杂质时，重组分排杂点为一丁醇塔塔釜流股；成熟醪中重组分杂质为沸点高于丁醇的重组分杂质并且重组分杂质质量百分含量高于0.05％时，排杂点为一丁醇塔塔釜流股与二丁醇塔塔釜流股的组合；当成熟醪中的重组分杂质既包括沸点高于丁醇的重组分杂质也包括沸点略低于丁醇的较重组分杂质时，排杂点为一丁醇塔塔釜流股与二丁醇塔塔顶流股的组合；当成熟醪中重组分杂质既包括沸点高于丁醇的重组分杂质也包括沸点略低于丁醇的较重组分杂质，并且较重组分杂质质量百分含量高于0.1％时，排杂点为一丁醇塔塔釜流股与二丁醇塔塔顶流股和二丁醇塔塔釜流股的组合。

2.一种发酵法生产丁醇联产丙酮、乙醇过程中的轻组分杂质排杂方法，其特征是在轻组分杂质富集区域进行定点排杂，当成熟醪中仅含有醛类轻组分杂质时，排杂点为一醛塔塔顶流股；当成熟醪中的轻组分杂质中除醛类轻组分杂质外还含有醇类轻组分杂质时，排杂点为一醛塔塔顶流股与二醛塔塔顶流股的组合；当成熟醪中的轻组分杂质中除醛、醇外还含有其他轻组分杂质时，排杂点为一醛塔塔顶流股与二醛塔塔顶流股和丙酮塔顶流股的组合。