2,3-丁二醇分离纯化中反应精馏的实验和模拟

对反应萃取-水解精馏法分离发酵液中2,3-丁二醇工艺中的水解精馏进行了实验和模拟研究。实验验证了4,5-二甲基-2-丙基-1,3-二氧戊环(DPD)水解精馏得到2,3-丁二醇的可行性。采用Aspen Plus建立反应精馏模型,以UNIFAC为热力学方程,RadFrac为反应精馏模块,对常压下DPD的水解精馏进行模拟,模拟结果与实验结果吻合较好。以2,3-丁二醇的收率为主要优化目标,考察最佳塔板数、进料位置、进料比、回流比和塔顶馏出比。模拟结果表明,在最佳操作条件下,塔釜2,3-丁二醇的收率为0.981,摩尔分率为0.150。     

2,3-丁二醇萃取-精馏耦合工艺开发研究

在前期液-液相平衡研究的基础上,得出正丁醇、乙酸乙酯及乙酸丁酯在萃取2,3-丁二醇时的不同特点.并根据其特点,分别设计了2条创新的间歇-循环的萃取-精馏耦合工艺.根据乙酸乙酯、乙酸丁酯分配系数小、相比(质量比)要求较大的特点,设计萃取-精馏耦合工艺一(即溶剂循环、料液间歇进料),该工艺具有相比逐渐增大、溶剂循环萃取的特...     

2,3-丁二醇液相脱水制备甲乙酮反应研究

研究了2,3-丁二醇液相脱水生成甲乙酮(MEK)的反应,对浓硫酸、对甲苯磺酸、ZSM-5分子筛以及自制固体酸的催化活性进行比较,发现对甲苯磺酸对2,3-丁二醇脱水制备甲乙酮的催化性能较好。以对甲苯磺酸做催化剂,优化实验装置,通过对实验结果进行分析得到最佳的反应条件为:采用反应精馏装置,催化剂用量为2,3-丁二醇质量的3%,塔顶温度控制在70～80℃,反应时间为5.5h,产品收率可达到78.9%。此外,还考察了脱水副反应生成的高沸点缩合物的水解反应,硫酸用量为缩合物质量的1%,反应时间为100min,MEK收率为93.3%。     

1,4-丁二醇的精馏

对 PBT 树脂生产中的副产物1,4-丁二醇的精馏回收进行了工艺试验,并论述了在 PBT 树脂生产中副产物1,4-丁二醇精馏的工艺计算及生产控制,着重从理论上对精馏中的塔顶温度、塔釜温度、回流比、物料衡算等作了研讨说明。将试验回收产品用于 PBT 工业生产后证明,精馏回收后的1,4-丁二醇对生产 PBT 树脂的内在质量不产生任何影响。     

2,3-丁二醇分离提取工艺研究进展

2,3-丁二醇应用广泛,是一种潜在的平台化合物,可以用于替代传统平台化合物——四碳烃。基于能源安全及绿色环保的需求,生物炼制制备2,3-丁二醇受到人们的青睐。与化学法相比,生物炼制制备2,3-丁二醇具有明显的优势。然而,2,3-丁二醇的高沸点及强极性的特点使它难以从发酵液中分离。这成为了生物炼制2,3-丁二醇工艺工业化的瓶颈。因此,开发高效价廉的2,3-丁二醇分离工艺成为研究的重点。本文综述了从发酵液中分离2,3-丁二醇工艺的研究进展。2,3-丁二醇的分离主要包括固液分离、发酵液深处理及2,3-丁二醇精制3个方面,涉及的分离技术包括离心、絮凝、膜过滤、离子交换、电渗析、萃取、精馏等以及相关技术的优化和耦合。提出今后的研究重点在于现有分离工艺的高效整合及新型分离工艺的有效突破。     

2,3-丁二醇的絮凝预处理研究

为使生物法制备2,3-丁二醇的后续分离纯化过程顺利进行,研究了絮凝法预处理2,3-丁二醇发酵液。选用10种絮凝剂,以絮凝率和蛋白去除率为指标,分别考察了絮凝剂、质量浓度、pH值、温度和搅拌时间等条件对2,3-丁二醇发酵液的絮凝效果、浓度及后续萃取过程的影响,得出较优絮凝条件:以氯化铁为絮凝剂,质量浓度为23 g/L,pH值5.1,温度为20—50℃,搅拌时间15 m in,静置20 m in。在此工艺条件下,2,3-丁二醇的絮凝率和蛋白去除率均可高达98%以上,为后续的分离纯化过程奠定基础。     

生物基化学品2,3-丁二醇的研究进展

从2,3-丁二醇的发酵研究(菌株、非粮碳源、发酵工艺)和下游处理技术两方面对生物法生产2,3-丁二醇的研究进展进行了概述,并对不同的分离方法进行了比较,指出降低2,3-丁二醇的生产成本应从菌种选育、发酵工艺优化及高效廉价节能的分离工艺研究出发,并在此基础上进行系统优化、展开2,3-丁二醇的应用研究是今后生物法生产2,3-丁二醇研究应关注的问题.     

2,3-丁二醇的发酵生产

能源危机和环境污染使得化工行业的发展举步维艰,亟待开发新的发展模式,以可再生能源为原料的生物炼制技术成为可行的途径之一。2,3-丁二醇的发酵生产是现代生物炼制的重要课题之一。2,3-丁二醇作为一种大宗的化学产品具有广泛的应用价值,尤其在化工、食品、燃料、医药等领域。本文简要描述了2,3-丁二醇在微生物体内的代谢途径,着重讨论了2,3-丁二醇的发酵生产,对发酵的菌种种类、菌种诱变和定向改造、各种发酵影响因素（包括底物、pH值、溶氧、温度以及发酵方式）进行了详细的归纳总结,同时展望了2,3-丁二醇发酵生产的研究发展方向。     

微生物发酵法生产2,3-丁二醇的研究进展

从发酵菌株、发酵底物、发酵工艺以及分离提取方法等方面概述了微生物发酵法生产2,3-丁二醇的研究进展,并讨论了2,3-丁二醇发酵过程中存在的问题,同时指出,选育理想菌株并进一步对2,3-丁二醇的生化代谢途径中不同酶的动力学行为展开针对性的研究、应用数学工具优化发酵工艺并在此基础上对2,3-丁二醇的系列衍生物进行开发应用是今后研究的重点。     

吡啶-2,3-二羧酸二乙酯的合成

以阳离子交换树脂为催化剂、吡啶-2,3-二羧酸和乙醇为原料,合成吡啶-2,3-二羧酸二乙酯的新方法,收率85.7%,含量93.7%,产品结构经核磁共振氢谱及红外验证,含量由液相色谱分析得到.该合成路线的突出优点为产品收率及含量均较高,合成方法安全环保,几乎可以达到"三废"零排放,符合绿色化工和清洁生产的要求,适合工业化生产.     

Reactive extraction of 2,3-butanediol from fermentation broth

Biochemical 2,3-butanediol is a renewable material, but the lack of an effective separation process limits its industrial application. We developed an effective separation process to recover 2,3-butanediol from fermentation broth by reactive-extraction with ion-exchange resin HZ732 as catalyst. n-Butylaldehyde was used as both reactant and extractant. Feasible operation conditions were obtained as follows: room temperature, C _cat =200 g·L^?1, three-stage cross-current extraction, with reactant ratio (V _{Butylaldehyde} : V _{fermentation broth} ) 0.05 for each stage. Reactive-extraction can recover over 98% of 2,3-butanediol in the form of 2-propyl-4,5-dimethyl-1,3-dioxolane from fermentation broth. Then 2,3-butanediol was obtained by hydrolyzing 2-propyl-4,5-dimethyl-1,3-dioxolane and purified by vacuum distillation. The total yield rate of 2,3-butanediol through the process was over 94% and purity of final product reached 99%.     

Production of 2,3-butanediol from diverse saccharides via fermentation

The present study aimed to evaluate the potential use of whey to produce 2,3-BD via the fermentation of lactose and its monosaccharides, glucose and galactose, in a synthetic culture medium (medium 9, M9) using a modified strain of Escherichia coli K12 MG1655 (E. coli JFR12) at a 0.1 L/L (10 vol%) inoculum ratio, 37 °C, atmospheric pressure, an initial pH 7.4, and 100 rpm for 72 h varying the saccharide concentration from 12.5, 25, and 50 g/L. The 2,3-BD yield was ∼80 % of the theoretical yield using 25 g/L of glucose and lactose, corresponding to 0.38 g/g saccharides at a fermentation time of 48 h (glucose) and 72 h (lactose). However, the 2,3-BD yield was halved (0.19 g/g galactose), fermenting 25 g/L of galactose at 48 h. Taking into account these results, two important conclusions were determined: i) E. coli JFR12 could transform galactose into 2,3-BD although its yield was half of the yield observed with glucose at 48 h; and ii) E. coli JFR12 was as efficient as other natural 2,3-BD producers such as Klebsiella species fermenting lactose. However, the E. coli strain has the advantage of being an innocuous strain. To the best of our knowledge, there is no other study presenting the production of 2,3-BD from galactose and lactose with a genetically modified E. coli strain.     

分子蒸馏法分离发酵液中的乳酸

以预处理后乳酸发酵液为对象,用分子蒸馏法来进行乳酸的分离提纯,在pH值为2、温度为80℃、进料速率为150～180 mL/h、真空度在20～80 Pa下得到了纯度为96%、耐热15 min的乳酸,同时分析了乳酸的其它几项指标并做了乳酸产品及标准品的质谱图对比。分析的指标中,完全达到GB 2023—80对乳酸的质量规定,并且乳酸产品与标准品的质谱图吻合很好。     

枯草芽孢杆菌发酵甘草渣产2,3-丁二醇和乙偶姻的初步研究

甘草渣是甘草提取完活性成分后的剩余物，富含木质纤维素。以甘草渣为研究对象，以2种稀碱（Na2CO3水溶液和NaOH水溶液）以及稀碱（Na2CO3水溶液或NaOH水溶液）和醋酸乙醇胺离子液体混合液为溶剂对甘草渣进行预处理，研究不同碱浓度和预处理温度对甘草渣组成及酶解效果的影响。结果表明，质量分数2%的NaOH水溶液在固液比（w/v）1:10（即每克甘草渣加入10毫升溶剂）、100 ℃条件下预处理甘草渣1.5 h，木质素去除率达54.1%、纤维素回收率为77.2%；样品酶解24 h，葡萄糖得率可达53.5%，较预处理前甘草渣（10.6%）提高了4.0倍。最后，对预处理后的甘草渣进行高固酶解，在固液比3:10、酶用量45 FPU/g生物质条件下酶解72 h，葡萄糖产量达到86.2 g/L、木糖18.9 g/L。以此酶解液为碳源进行发酵，96 h后发酵液中2,3-丁二醇和乙偶姻总产量为43.9 g/L，还原糖转化率为0.42 g/g；与对照组相比，酶解液更有利于菌体生长，生产强度提高，但转化率略低。