丙酮-丁醇发酵分离耦合技术的研究进展

介绍了近年来采用吸附、气提、液液萃取和渗透汽化从丙酮-丁醇发酵体系中分离丙酮,丁醇、乙醇的研究进展及最新的应用动态,评述了上述几种方法在分离丙酮.丁醇发酵产物(丙酮、丁醇、乙醇等)方面的优点和不足,并对各类方法做了比较,最后对丙酮.丁醇发酵分离耦合的发展方向进行了展望.     

生物技术在化学工业中的应用

现代生物技术通常是泛指以基因工程为先导,以发酵工程为基础,加上细胞工程和酶工程的四大技术体系。也有学者认为,还应把生物反应器作为独立技术体系包括在内。这一新兴的技术业已在近代社会生活领域中显示出巨大的经济潜力和社会效益,已引起许多工业发达国家的重视,竞相作为新兴产业加以培植。现在将生物技术有关在化学工业中的一些主要应用领域,可供我国借鉴的实例加以介绍。一、应用生物技术的化工工艺 1.发酵工程制造总溶剂与乙醇生产总溶剂指乙醇、丙酮、丁醇等有机溶剂。目前由于石油资源危机,用发酵法制取乙醇的数量重新超过了化学合成法。我国的酒精仍以生物发酵法为主,发酵法生产的丁醇约占总产     

影响丙酮丁醇发酵的主要因素及 解决方案的研究进展

制约丙酮丁醇发酵工业化生产的主要问题是丙酮丁醇梭菌在发酵过程中孢子的形成、溶剂产量低、副产物的生成以及丁醇对菌株的毒性等因素。此外,使用木质纤维素等廉价、环保的原料作为发酵底物生产生物丁醇也是目前研究的热点之一。本文就以上问题综述了近年来的研究进展,如孢子形成的分子机制及解除孢子形成与溶剂生成之间联系的途径,丁醇抑制梭菌细胞生长的机制及降低丁醇毒性的方法,通过基因工程改造减少副产物的生成,增加丁醇产量等,并讨论了进一步改造菌种及降低生物丁醇成本的策略。     

严格厌氧发酵体系在线尾气监测系统的设计及在梭菌生产生物能源丁醇的应用

目前关于有氧或微氧的乙醇发酵的尾气检测系统已经建立,但是对于丙酮丁醇梭菌等严格厌氧菌发酵尾气的在线监测鲜见文献报道。因此,本研究以丙酮丁醇梭菌生产丁醇的严格厌氧发酵体系为研究对象,研究了传统有氧或微氧尾气检测方法在丙酮丁醇梭菌厌氧发酵体系中的检测结果,设计并建立了适合厌氧菌发酵的尾气在线监测系统,对丙酮丁醇梭菌的发酵过程实时监测。在建立有效的厌氧发酵尾气分析系统的条件下,比较了丙酮丁醇梭菌在游离细胞条件下和高细胞密度条件下的发酵性能。相比较于游离发酵,高细胞密度发酵的发酵周期明显缩短,丁醇生产强度显著提高。丁醇最高产量为15.4g/L,生产强度0.64g/（L·h）,分别比对照组提高了12.4%和106%,CO₂和H₂最高产气速率分别提高60%和9%,产气量分别提高了20.7%和41.3%。尾气分析系统采集的气体数据为丙酮丁醇梭菌的代谢分析提供了重要依据。     

石灰法制取盐酸羟胺

一、前言盐酸羟胺是一种重要的化工原料。在国内,盐酸羟胺的生产多采用肟化法。此法使用的重亚硫酸钠是一种用量较大的原料之一,每制取一吨盐酸羟胺,需要消耗5.613吨重亚硫酸钠;每制取一吨重亚硫酸钠,又需要0.772吨纯碱。若用价格便宜、原料易得的石灰来代替重亚硫酸钠制取盐酸羟胺,每吨盐酸羟胺可节约纯碱4.34吨。肟化法生产盐酸羟胺使用的丙酮,是目前供应比较紧张、而且价格较高的原料,因此影响产品成本。石灰法不用丙酮,提纯盐酸羟胺时用乙醇萃取,萃取后的乙醇可蒸馏回收循环使用,而且乙醇比丙酮便宜,来源比较容易解决。二氧化硫与石灰一步法生产盐酸羟胺,比肟化法经济,这对节约化工原料,降低成本,     

丙酮丁醇发酵的研究进展及其高产策略

从代谢机理的阐明、生产菌种的改良和发酵工艺的改进3个方面综述了丙酮丁醇发酵近年来的研究进展。针对丙酮丁醇发酵工艺中存在的问题,提出高丁醇耐受性菌种的选育、高丁醇比例菌种的选育、发酵细胞的高效利用、发酵与高效低能耗分离工艺的耦合等高产策略。     

生物丁醇项目安全设施设计中报警设计

某单位新上一套年产4万t生物丁醇系统，其工艺技术是采用生物发酵法生产生物丁醇，以玉米和木薯为原料，将玉米中的胚芽分离出来制成附加值较高的玉米胚芽。分离后的玉米和木薯经粉碎配料，经水解得到发酵液，然后在丙酮一丁醇菌作用下，经发酵制得丁醇、丙酮及乙醇的混合物，最后经过蒸馏制得成品，成品通常的比例为6：3：1。     

PDMS膜生物反应器封闭循环连续发酵生产ABE

采用PDMS膜生物反应器和丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum,CICC8012),通过发酵反应与产物渗透汽化原位分离的耦合,实现了丙酮、丁醇和乙醇混合物(ABE)的连续发酵生产。进行了2轮操作持续时间分别为274 h和300 h的发酵实验,分别为间断耦合和连续耦合的操作方式。以连续耦合发酵为例,细胞平均干重为1.68 g L 1,丁醇产量为61.43 g L 1,葡萄糖消耗率为1.12 g L 1 h 1,丁醇的体积产率为0.205 g L 1 h 1,比产率为0.122 h 1,转化率为0.183 g g 1。第二轮连续封闭循环发酵的平均葡萄糖消耗率和丁醇产率,都几乎是第一轮的2倍。两轮发酵的细胞生长、产物浓度、葡萄糖消耗和丁醇生成曲线都出现至少2个峰值,表明丙酮丁醇梭菌能适应这种长期发酵模式并且出现再生长。结果表明,PDMS膜生物反应器封闭循环连续发酵生产ABE(特别是丁醇)的操作模式具有可行性和优越性。     

木质纤维素的生物转化综述

随着不可再生资源的石油的不断消耗,人们把目光转到许多再生能源甚至粮食来产生燃料。纤维素是全球产量最多的可再生有机物,如何使它转化成有用的资源如乙醇、丁醇等化工产品日益受到人们的重视。文章就是从此出发,探讨如何使用生物转化的方法把木质纤维素等原料通过预处理、酶水解和发酵等方法变成乙醇、丁醇等物质的过程。通过对SHF、SSF、SSCF、CBP等热点方法进行探讨其优缺点和国内外的最新研究成果,试图找出成本低、效率高的最佳生产途径。     

汽爆秸秆膜循环酶解耦合丙酮丁醇发酵

利用新型的汽爆玉米秸秆膜循环酶解耦合发酵系统进行了丙酮丁醇发酵的研究,并对使用该系统所导致的丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum AS1.132)代谢的变化进行了讨论. 在稀释率为0.075 h-1的条件下,丁醇的产量为0.14 g/g (纤维素+半纤维素),最大丁醇产率达到0.31 g/(L×h),溶剂组成为丁醇:丙酮:乙醇65.3:24.3:10.4(体积比),纤维素和半纤维素的转化率分别为72%和80%,使用单位纤维素酶所产生的丁醇量为3.9 mg/IU,是分步水解批次发酵的1.5倍. 利用该系统使酶解和发酵分别在各自最适的条件下同时连续进行,减少了纤维素酶的用量,有效地解除了酶解产物对纤维素酶的抑制作用,并减轻了溶剂产物尤其是丁醇对微生物活性的影响,延长了发酵周期.     

外添少量电子受体强化丙丁梭菌丙酮-丁醇-乙醇发酵的丁醇合成

强化利用丙丁梭菌发酵生产丁醇的主要方法有：添加电子载体强化NADH再生速率、通CO气体抑制氢化酶活性、外添少量丁酸等。但是,上述方法存在着总溶剂产量低、精制成本高、辅料价格昂贵等缺点。本研究通过向丙酮-丁醇-乙醇（ABE）发酵液添加少量电子受体（Na₂SO₄/CaSO₄,2g/L）,使得梭菌胞内的电子穿梭传递系统的电子流和质子流发生改变,较多电子e^-和质子H⁺走向NADH合成途径,有利于丁醇合成;电子受体添加还可以促进对梭菌生存/丁醇合成的“有益”氨基酸、特别是缬氨酸的胞内积累/分泌,进一步强化了丁醇生产。在7L罐规模的发酵条件下、添加2g/L的电子受体Na₂SO₄,ABE发酵的丁醇浓度达到12.96g/L的最高水平,丁醇/丙酮比也有提高,分别比对照组提高35%和10%。添加Na₂SO₄等廉价电子受体提高了ABE发酵中的丁醇浓度,虽然提高幅度有限,但却可为利用发酵工程技术提高丁醇浓度和丁醇/丙酮比提供一种新的途径。     

发酵丁醇蒸馏的能耗分析和改进

发酵法生产的有机溶剂丙酮和丁醇的提取及提纯采用蒸馏方法。发酵成熟的醪液中除了主要产品丙酮、丁醇和乙醇等溶剂(占总量的1.9%)外,还有一定数量的固体杂质和挥发性杂质,以及大量的水分。因此,蒸馏过程首先用直接蒸汽加热初馏塔,将全部固体杂质以及大部分挥发性杂质和水先分离掉,从初馏塔顶     

木质纤维素水解液中丙酮丁醇发酵抑制剂的去除方法

正发明涉及水解工业,特别是从木质纤维素原料水解液中去除丙酮丁醇发酵抑制剂的方法,可用于制备生产双乙醇、生物丁醇和丙酮的培养基。该方法包括用一组微生物处理水解物,其中所使用的微生物群是来自污水处理设施的活性污泥,该活性污泥基于抑制丙酮-丁醇发酵的物质预先适应于生长基质。该方法采用城市污水处理设施中的活性污泥,其细菌组成为假单胞菌(64%)、芽孢杆菌(18%)、动物胶菌(7%)、微球菌(5%)、显色菌(3%)、不动杆菌(2%)和柠檬酸杆菌(1%)。该方法还利用养猪场污     

丙酮、乙醇对丁醇渗透汽化性能的影响

考察了全硅沸石silicalite-1对丁醇-水、丙酮-水、乙醇-水、丙酮-丁醇-水、乙醇-丁醇-水5种体系中各溶剂的吸附作用。采用自制的silicalite-1/硅橡胶杂化渗透汽化透醇膜,研究了温度对丙酮、丁醇、乙醇分离性能的影响以及不同分离温度下丙酮、乙醇的浓度对丁醇、水渗透汽化性能的影响,结果表明丙酮和乙醇的存在会促进丁醇的透膜性。     

生物化工产品

１主要生物化工产品国内外概况（１）总溶剂及生化试剂日本已可用淀粉直接发酵生产乙醇,分解纤维素生产乙醇的工艺技术即将工业化。美国普渡大学已实现利用半纤维素制乙醇,可与石油生产的乙醇竞争。为降低成本,国外对丙酮—丁醇用纤维原料发酵生产。法国实现了酶法生产...     

自产气气提与纤维床反应器耦合发酵生产丁醇

采用发酵产物中的二氧化碳(CO2)和氢气(H2)作为循环气提气源,对丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum CGMCC 5234)发酵产物进行原位气提,实现丙酮、丁醇和乙醇混合物(ABE)的连续纤维床固定化发酵生产。连续发酵实验进行了12批次共309 h,总溶剂ABE当量浓度为133.3 g·L-1(其中丁醇83.5 g·L-1,丙酮38.4g·L-1,乙醇11.4 g·L-1),葡萄糖消耗率为1.29 g·(L·h)-1,总溶剂ABE产率为0.431 g·(L·h)-1,转化率为0.333 g·g-1,其中丁醇产率为0.270 g·(L·h)-1,转化率为0.209 g·g-1,发酵液中丁醇浓度控制在8~12 g·L-1,显著优于游离发酵的结果。气提提取之后冷凝的ABE溶液出现分层现象,其中丁醇相丁醇浓度高达603.7 g·L-1,极大地减缓后续分离提纯的负担。结果表明,自产气循环气提与纤维床固定化耦合连续发酵生产ABE(特别是丁醇)的工艺具有可行性和竞争力。     

中国化工学会2010年年会暨第二届石油补充与替代能源开发利用技术论坛征文通知

<正>一、主办单位:中国化工学会承办单位:《化工进展》编辑部二、会议地点:四川成都(待定)会议时间:2010年8月中下旬三、会议及征文内容1.生物质开发利用技术?生物质气化合成化工产品技术?生物质发酵制乙醇、丙醇、丁醇等?生物柴油制备及生物甘油合成化工产品     

法国拟建的生物质加工厂

法国Technip工程公司和IEP(法国石油研究所)协作,计划投资810万美元,在法国西南部朗德地区的Soustons新建一座生物质加工厂,以创造一种更经济的丙酮、丁醇和乙醇生产技术。该厂将对IEP发明的几种丙酮、丁醇和乙醇生产技术和Technip     

生物丁醇分离技术的研究进展及发展趋势

生物基（正）丁醇是一种重要的化学品和替代燃料,其主要制备途径为糖质底物的丙酮-丁醇-乙醇（ABE）发酵。受制于发酵副产物多、溶剂浓度低、产物共沸等因素,传统的生物丁醇分离过程存在分离能耗大、成本高等问题,制约其产业化制备。为解决生物丁醇分离的技术瓶颈,近年来,应用新型分离技术实现与ABE发酵过程的耦合成为研究的热点。本文综述了生物丁醇分离技术的最新研究进展,讨论了基于汽液平衡、相转移、膜分离技术等新型分离方式的技术特点;并针对多级分离级联系统开发、面向终产物的精馏技术的新趋势、新特点进行剖析和讨论。随着分离技术的发展和进步、生物炼制工艺开发和集成,生物丁醇的制备成本可望进一步降低,提升市场竞争力。     

丙酮-丁醇发酵过程软测量系统

在丙酮-丁醇发酵过程动力学模型的基础上,通过动态数据交换技术,结合组态王和VB软件开发了丙酮-丁醇发酵过程在线软测量系统.仿真结果表明,该系统能够对丙酮～丁醇发酵过程中的关键生物参数实现在线软测量,测量精度为0.221 8.