乙醇催化转化到丁醇研究进展

乙醇的规模化生产和其在汽油中有限的添加量推动了乙醇的高值化利用。由于丁醇具有独特的物化性能，将乙醇一步催化转化为丁醇受到人们的普遍关注。本文主要综述了乙醇催化转化到丁醇的最新研究进展，阐述了不同均相催化剂、羟基磷灰石、氧化物和金属促进氧化物催化剂对乙醇转化率和丁醇选择性的影响，探讨了典型催化剂上乙醇催化转化到丁醇中的双分子机理和Guerbet机理，总结了乙醇催化转化到丁醇中存在的问题、机遇和挑战。提出未来乙醇催化转化的研究重点应该放在高乙醇转化率下丁醇的选择性控制上，即利用均相催化剂研究策略，借助近原位条件下反应机理研究的结果，设计合成新型催化剂体系，实现乙醇到丁醇的高效转化。     

BDO装置丁醇废液三塔耦合分离工艺研究

1,4-丁二醇(BDO)装置副产了大量丁醇废液,其主要成分为甲醇、正丙醇、正丁醇和水。为了降低生产成本,提高企业经济效益,同时减少环境污染,采用精馏与膜分离相结合的技术回收废液中的醇类物质。使用Aspen Plus软件对工艺流程进行模拟计算,得到了3种纯度合格的醇类产品。为进一步降低能耗,采用三塔热耦合精馏技术对工艺进行节能优化,优化后的蒸汽消耗降低了25.5%,循环水消耗降低了21.6%,计算结果可为工程设计提供依据。     

聚偏氟乙烯/聚二甲基硅氧烷渗透气化膜在丁醇分离中的应用

通过相转化法制备PVDF多孔支撑膜,在其上涂覆致密的PDMS分离层制备得到PVDF/PDMS复合膜,用于丁醇的分离纯化。以丁醇水溶液为原料液,流速为1.6 L·min-1,丁醇浓度为15 g·L-1,温度为37℃时,PVDF/PDMS复合膜的总通量为158.2 g·m-2·h-1,分离因子为17.3。向丁醇水溶液中按丁醇:丙酮:乙醇比例为6:3:1添加丙酮和乙醇模拟发酵液,PVDF/PDMS复合膜的总通量升高到189.5 g·m-2·h-1,分离因子降低到14.8。进一步考察了以丙酮-丁醇-乙醇(ABE)发酵液为原料液的渗透气化膜分离性能,发酵液中不存在菌体时,PVDF/PDMS复合膜的总通量和分离因子分别为120.2 g·m-2·h-1和19.7,而菌体存在时,复合膜的总通量和分离因子分别为122.1 g·m-2·h-1和16.7。与PDMS均质膜相比,PVDF/PDMS复合膜在丁醇分离过程中的分离性能有了显著的提升,具有潜在的应用价值。     

ORP调控对葡萄糖和果糖混合底物丁醇发酵的影响

采用氧化还原电位(oxidoreduction potential,ORP)调控以模拟菊芋块茎酸解液(葡萄糖和果糖混合糖)为底物进行的丙酮丁醇发酵过程,能够有效控制"酸崩溃"现象的发生。已通过实验确定最佳调控策略为控制整个发酵过程的ORP不低于-460mV。本研究在最佳调控策略下,发酵终点丁醇浓度从3.39g/L提高到11.65g/L,残糖浓度从30.82g/L降低到1.38g/L。对比ORP调控组和对照组发现,ORP调控能够改变发酵过程中细胞内还原力水平,能量状态和代谢流向,因此ORP调控能有效防止"酸崩溃"现象发生,调节菌体生长和溶剂产量。ORP调控策略应用于以葡萄糖和果糖混合糖为底物的丁醇发酵具有操作可行性,是一种简便而有效的工艺优化手段。     

氧化还原电位调控混合糖为底物的丁醇发酵

控制丁醇发酵过程中的氧化还原电位（oxidoreduction potential, ORP）能够大幅提高丁醇产量和果糖利用率,并降低终点有机酸浓度。实验考察了以葡萄糖和果糖混合糖为底物,通过泵入无菌空气控制ORP分别不低于-490、-460、-430及-400 mV丁醇发酵情况。其中,控制ORP不低于-460 mV时,丁醇和总溶剂产量分别达到13.19 g·L^-1及19.71 g·L^-1,相对于不控制ORP的丁醇自然发酵分别提高了139.38%及117.07%,残糖浓度降低至3.20 g·L^-1,糖利用率高达94.18%。该调控策略有效地解决了以葡萄糖和果糖混合糖为底物的丁醇发酵过程中存在的残糖浓度高、丁醇产量低的问题。     

提高丁醇产品纯度的研究

在我国丁醇有着较好的市场,目前国内丁醇厂家20余家,随着生产厂家的每年增加,对丁醇纯度的要求也逐渐提高。本文结合化工实际生产对影响丁醇纯度的要素进行阐述,并针对如何提高正丁醇纯度提出了一些建议。     

盐酸及丁醇加量对林可霉素盐酸结晶的影响及其最佳控制方案确定

为了提高盐酸林可霉素生产中林可霉素盐酸结晶的结晶收率和结晶质量,对林可霉素盐酸结晶中盐酸加量与丁醇加量进行分析和验证,得出理论结果,并通过实验确定它们的最佳控制方案,并在实践中进行检验。     

丁醇发酵工业前景展望

美国Le Mans Series(ALMS)学会于2010年3月17日宣布,将异丁醇作为其第五能源。丁醇具有高能量、可混合性、低挥发性、污染少等优点,展示了良好的发展前景。针对丁醇发酵工艺中存在的问题,人们提出纤维素原料的选择、生产菌种的改良和发酵工艺的改进等高产策略。     

丁醇产生菌育种研究进展

生物丁醇产业因发酵法的产量、产率和比例低等原因受到限制。菌种改良是解决问题的一个重要和根本的策略。诱变育种仍然是工业育种的主要方法,复合诱变和理性化筛选更有效。基因工程育种对丙酮丁醇梭菌和大肠杆菌丁醇合成途径进行改造和构建优化,还可改造途径外影响合成的其它基因,以获得高产菌株,发展最为迅猛,但效果仍低于诱变育种。今后的菌种改良方向仍为提高产量和比例。