本發(fā)明屬于生物化工領域，具體涉及到一種發(fā)酵法生產1,3-丙二醇過程的電滲析脫鹽系統。
背景技術：
：1,3-丙二醇（PDO）是一種重要的化工原料，其最主要的用途是與對苯二甲酸聚合生產對聚苯二甲酸丙二醇酯（PTT），PTT是20實際90年代逐漸實現工業(yè)化生產的一種新型生物基聚酯纖維材料，它具有良好的染色性、生物可降解性、抗污性、具有和尼龍相同的韌性、回彈性及抗紫外線等諸多優(yōu)點，成為當今化纖領域研究開發(fā)的焦點。作為生產PTT纖維的關鍵原料PDO，目前全世界僅有幾家公司生產，產量遠遠滿足不了日益增長的市場需求。PDO的生產主要有微生物發(fā)酵法與化學法，與化學法合成相比，微生物發(fā)酵法生產1,3-丙二醇的優(yōu)點是選擇性高，操作條件溫和，原料可再生等，近年來已成為國內外研究者關注的熱點。微生物發(fā)酵法生產PDO過程中，菌體代謝產生PDO的同時，還產生丁二酸、乙酸、乳酸等有機酸，此外作為發(fā)酵氮源用的硫酸銨中的銨根離子被消耗后，發(fā)酵液的pH至也降低，為了維持發(fā)酵液的pH值中性，通過自控系統往發(fā)酵液中自動流加30%的氫氧化鈉溶液，因此發(fā)酵結束后，發(fā)酵液中鹽含量達到2～3%。目前用于PDO發(fā)酵液脫鹽的方法有多種，如電滲析法（王曉琳，龔燕，唐宇等.電滲析用于1,3-丙二醇發(fā)酵液的脫鹽工藝[P].中國專利：031048714.2003-2-21）、離子交換法、納濾脫鹽法、醇沉法（修志龍，張代佳，高素軍等.微生物發(fā)酵液中提取分離1,3-丙二醇的方法[P].中國專利：031335845.2003-6-2.）、濃縮結晶法（劉德華，楊德華，郝健等.一種發(fā)酵法生產1,3-丙二醇的提取工藝[P].中國專利：2007100655588.2007-4-16.）等，然而隨著異相膜性能的改進，其逐漸替代價格昂貴的均相膜，使得電滲析設備投資大大降低，促進了電滲析在1,3-丙二醇發(fā)酵液脫鹽領域的工業(yè)應用（雷躍勇，羅吉安，楊德華.異相離子交換膜用于1,3-丙二醇發(fā)酵液的電滲析脫鹽工藝[P].中國專利：2008100566299.2008-1-23）。在1,3-丙二醇發(fā)酵液電滲析脫鹽過程中，會出現濃度差極化現象，影響脫鹽效果，為避免出現濃度差極化現象及減少濃水量，節(jié)約成本，提高效率，本公司技術人員發(fā)明了用于1,3-丙二醇發(fā)酵液連續(xù)電滲析脫鹽系統，保證脫鹽效果，提高效率，降低成本。技術實現要素：本實用新型是在電滲析脫鹽工藝的基礎上，提出了一種用于1,3-丙二醇發(fā)酵液連續(xù)電滲析脫鹽系統，該系統采用多個膜堆串聯的方式，實現電滲析連續(xù)脫鹽，提高效率，避免電滲析過程濃差極化現象出現，并且能減少濃水量，減少濃水濃縮結晶過程的蒸汽消耗，節(jié)約成本。為實現上述目的提供一種1,3-丙二醇發(fā)酵液連續(xù)電滲析脫鹽系統，所述系統由12個電滲析膜堆1-12串聯組成，其中12個膜堆分成4級串聯構成，每級由3個膜堆串聯而成，每級的膜堆之間由淡水管路、濃水管路和極水管路連接；各級電滲析之間有淡水罐18-21和濃水罐22-26，12個電滲析膜堆共用一個極水罐27。所述系統的淡水流動方向為一級電滲析→二級電滲析→三級電滲析→四級電滲析，濃水流動方向為四級電滲析→三級電滲析→二級電滲析→一級電滲析，各級電滲析淡水流向下一級的流量為8-9m3/h，濃水大部分在各級內部循環(huán)，各級電滲析濃水流向下一級的流量為0.72-1m3/h。本實用新型的進步效果是：1.本系統采用多個膜堆串聯的方式，實現電滲析連續(xù)脫鹽，提高效率；2.本系統根據電滲析脫鹽過程中淡水鹽濃度降低和濃水鹽濃度增加的特點，采用濃水總體流向與淡水總體流向相反的方法，以避免電滲析過程濃差極化現象出現，并且通過本系統能減少濃水量，減少濃水濃縮結晶過程的蒸汽消耗，節(jié)約成本。附圖說明圖1為本實用新型系統電滲析淡水和濃水的物料流動方向；圖2本實用新型系統電滲析極水的物料流動方向。其中：1-12為電滲析膜堆；13為一級電滲析；14為二級電滲析；15為三級電滲析；16為四級電滲析；17為電滲析原液罐；18為一級淡水罐；19為二級淡水罐；20為三級淡水罐；21為四級淡水罐；22為四級濃水罐；23為三級濃水罐；24為二級濃水罐；25為一級濃水罐；26為濃水受槽；27為極水罐。具體實施方式下面結合實施例對本本實用新型進行詳細地說明。下面通過實施例對本實用新型進行具體的描述，需要指出的是，以下實施例只是用于對本實用新型進行進一步說明，不能理解為對本實用新型保護范圍的限制，該領域的技術熟練人員可以根據上述本
發(fā)明內容對本發(fā)明做出一些非本質的改進和調整。本實用新型的系統對1,3-丙二醇發(fā)酵液進行脫鹽時，先將經膜過濾除菌后的PDO發(fā)酵液儲存在電滲析原液罐17中，原液罐17中的PDO發(fā)酵液經泵輸送至一級電滲析13中，PDO發(fā)酵液經一級電滲析脫鹽后進入一級淡水罐18中，一級淡水罐中的一級淡水再經泵輸送至二級電滲析14中，一級淡水經二級電滲析脫鹽后進入二級淡水罐19中，二級淡水罐中的二級淡水再經泵輸送至三級電滲析15中，二級淡水經三級電滲析脫鹽后進入三級淡水罐20中，三級淡水罐中的三級淡水再經泵輸送至四級電滲析16中，三級淡水經四級電滲析脫鹽達標后進入四級淡水罐21中。各級電滲析內部的濃水流動方向與淡水流動方向相同，但各級電滲析之間的濃水流動方向與淡水流動方向相反，四級濃水儲存在四級濃水罐22中，四級濃水經泵輸送至四級電滲析16中，流出的四級濃水鹽濃度增加，大部分四級濃水返回四級濃水罐22中，少部分四級濃水分流到三級濃水罐23中，三級濃水罐中的三級濃水經泵輸送至三級電滲析15中，流出后大部分三級濃水返回三級濃水罐23中，少部分三級濃水分流到二級濃水罐24中，二級濃水罐中的二級濃水經泵輸送至二級電滲析14中，流出后大部分二級濃水返回二級濃水罐24中，少部分二級濃水進入一級濃水罐25中，一級濃水罐中的一級濃水經泵輸送至一級電滲析13中，流出一級濃水的全部返回至一級濃水罐25中，一級濃水罐中高濃度的一級濃水采用溢流的方式流至濃水受槽26。一至四級電滲析共用一個極水罐27，極水經泵分別輸送一至四級電滲析13-16后，分別流出后全部返回至極水罐27中。實施例1-3經膜過濾除菌后的PDO發(fā)酵液電導率17000μs/cm，儲存在電滲析原液罐17中，由泵泵出，采用閥門調節(jié)流量至8-10m3/h，先后經過一級、二級、三級、四級電滲析脫鹽后，電導率降低至2000μs/cm以下，輸出至四級淡水罐21中，經泵泵至下游工序；濃水由泵輸送，采用閥門調節(jié)流量至8.8-11m3/h，先后經過四級、三級、二級、一級電滲析，電導率由初始值20000-30000μs/cm增加至60000-70000μs/cm，其中四級濃水向三級濃水罐分流的流量、三級濃水罐向二級濃水罐分流流量、二級濃水罐向一級濃水罐分流流量和一級濃水罐往濃水受槽中溢流的流量為0.8-1m3/h。實施例1-3的數據整理如表1-3所示。表1實施例1的操作數據膜堆電壓（V）膜堆電流（A）一級淡水進料流量（m3/h）一級濃水溢流流量（m3/h）淡水電導（μs/cm）濃水電導（μs/cm）一級電滲析2102558.30.92894062500二級電滲析214106624052800三級電滲析21487328046300四級電滲析20162165036800表2實施例2的操作數據膜堆電壓（V）膜堆電流（A）一級淡水進料流量（m3/h）一級濃水溢流流量（m3/h）淡水電導（μs/cm）濃水電導（μs/cm）一級電滲析222212.78.40.95808062600二級電滲析220104.5516050300三級電滲析22452.5308037400四級電滲析22234.5192020700表3實施例3的操作數據膜堆電壓（V）膜堆電流（A）一級淡水進料流量（m3/h）一級濃水溢流流量（m3/h）淡水電導（μs/cm）濃水電導（μs/cm）一級電滲析201268.88.60.85850066000二級電滲析20099.9562054200三級電滲析213102290047900四級電滲析20156.5146037900由表1-3可知，濃水流量僅為淡水流量的1/9～1/10。本實用新型的脫鹽系統采用多個膜堆串聯的方式，實現電滲析連續(xù)脫鹽，提高效率；并根據電滲析脫鹽過程中淡水鹽濃度降低和濃水鹽濃度增加的特點，采用濃水總體流向與淡水總體流向相反的方法，以避免電滲析過程濃差極化現象出現，并且通過本系統能減少濃水量，減少濃水濃縮結晶過程的蒸汽消耗，節(jié)約成本。當前第1頁1 2 3