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生物转化法生产1,3-丙二醇(联产2,3-丁二醇)技术
 

1,3-丙二醇(1,3-Propandiol)是一种重要的化工原料,可用于油墨、印染、涂料、药物、润滑剂、抗冻剂等,可以替代1,4-丁二醇和新戊二醇等中间体用于生产多醇聚酯以及作为碳链延伸剂。以1,3-丙二醇和对苯二甲酸合成的聚酯PTT(对苯二甲酸丙二醇酯)是一种高性能、易加工的新型热塑性聚酯材料,1,3-丙二醇的三个亚甲基所具有的“奇碳效应”使得PTT分子形成了天然螺旋状的纤维结构,从而具有良好的回弹性,PTT还具有优良的染色性能和膨松性能,能够满足高弹力且手感柔软的纺织品市场需要;PTT纤维可常压印染并具有良好的抗污垢性能、抗磨损性能和抗静电性能,可以代替尼龙作为制造地毯的新型材料;PTT具有很好的抗冲击强度和尺寸稳定性,比PBT(对苯二甲酸丁二醇酯)具有更好的使用性能,比PET(对苯二甲酸乙二醇酯)具有更好的成型加工性能,在工程塑料领域也有巨大的应用潜力。PTT的优良性能决定了其广阔的市场前景,它的诸多优良特性使它被评为美国1998年六大石化新产品之一。尽管PTT1941年就在实验室制备出来了,但直到1995年才由荷兰Shell公司首先公开发表PTT的商品化,商品名为“Corterra”。此前,1,3-丙二醇生产技术难度大,成本高是限制PTT大规模生产的主要因素。近年来PTT的应用发展迅速,大大促进了1,3-丙二醇生产方法的开发研究。因此,低成本1,3-丙二醇的开发成为各国关注的热点问题。



目前,世界上只有Degussa公司和Shell公司能工业化生产1,3-丙二醇。Shell公司首先实现了PTT的商品化并在Geismar建有一套年产40001,3-丙二醇的工业装置,并于1999年计划再建一套年产8万吨的装置。1999年,德国Degussa公司也宣称要在Wesseling 设计一套年产1万吨的装置。1998年,美国DuPont公司从德国Degussa公司获得了化学法生产技术,但其并不把化学法作为生产1,3-丙二醇的主要方向,而倾向于用经济可行的微生物发酵法进行生产。DuPont公司与世界第二大工业酶生产商Genencor国际有限公司申请了许多以可发酵碳源为底物,用基因工程菌直接生产1,3-丙二醇的专利并取得了一些进展。根据美国咨询公司CONDUX的一项规划,近几年内PTT年产将达到百万吨,1,3-丙二醇的需求量也会因此大大增加。为了垄断市场,他们并不对外销售1,3-丙二醇,而只向客户销售PTT切片及其下游产品。



我国是聚酯生产大国,但聚酯原料约1/2依靠进口。1,3-丙二醇产量非常少,仅有少数几家化学试剂厂(如北京化工厂,上海试剂一厂等)用缩水甘油酸乙酯经氢化铝锂还原制得试剂产品,而大宗工业用1,3-丙二醇仍需进口。随着PTT的研制开发,1,3-丙二醇的需求量会不断增加,供需矛盾将更加尖锐,因此国内有些化工企业正考虑开发或引进该产品的生产技术。



微生物发酵法生产1,3-丙二醇工艺目前已经成熟,与化学合成法相比具有显著的优点:1.可以利用成本较低的可再生资源;2.生产条件温和,节约能源,不需贵重金属催化剂;3.转化率高,选择性好,副产物少,易于分离纯化;4.无环境污染。生物转化法是以生物技术为特征的“绿色工业”向传统石油化工提出的强有力的挑战,具有重要的现实意义,因而越来越受到重视。



本技术具有自主知识产权,有强大的科研力量作为技术后盾,已经过5年中试,在50吨发酵罐上成功进行了生产,产品送往国内外30多家化纤公司与国外进口产品进行聚合生产PTT的对比实验,结果表明:由我们的产品聚合得到的PTT在特性粘度、色相等关键技术指标上均超过由进口产品制得的PTT,我们的产品完全可以满足聚酯合成及纺丝等用途的需要。目前原料甘油价格的大大降低使得本项目相对于化学法及用糖或玉米为原料生产1,3-丙二醇的优势更加明显。



本项目技术特点:



l        产物浓度高(1,3-丙二醇85g/l,2,3-丁二醇65g/l),底物转化率高(甘油转化为1,3-丙二醇的摩尔转化率大于60%),生产强度高(1.2-1.4g/lh),使得原料成本大大降低;



l        高价值副产物2,3-丁二醇浓度高,



l        低价值副产物降低90%以上,提取成本大大降低;



l        发酵时间缩短10%以上,能耗大大降低;



l        微氧法发酵可减少制氮机等设备投入并减少能耗;



l        所用培养基成分简单,可降低部分原料成本及提取成本。



 

发表时间:2008-6-16
 
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