[00148176]1,3-丙二醇生物炼制技术

1、课题来源与背景：山东省科技发展计划鲁科计字【2009】100号 项目编号：2008GG30003016,1,3-丙二醇（1,3-PDO）是一种重要的化工原料,在医药、聚酯、抗冻剂、溶剂、保护剂的合成领域有很好的应用前景。1,3-PDO的生产方法主要有化学法和微生物发酵法,鉴于微生物发酵法选择性,转化率高,已引起了广泛的重视。但存在终产物浓度低,生产周期长和甘油转化率低等问题,导致缺乏市场竞争力而无法实现工业化。 2、技术原理及性能指标： 技术原理：应用基因工程的原理和方法,重组肺炎杆菌和大肠杆菌质粒,构建了K·pneumoniae基因工程菌,在甘油、葡萄糖溶液中发酵合成1,3-丙二醇,再经絮凝、过滤、除盐、浓缩、精馏等过程得到精制1,3-丙二醇产品。 技术性能指标： 蒸汽压（100℃）/Pa 979.1 闪点/℃ 80 自燃点/℃ 400 熔点/℃ -27 密度（20℃/gcm-1） 1.053 沸点℃ 211 折光率 1.4398 1,3-PDO纯度 （%） ≥99 CO含量 （%） ﹤0.1 pH 6.5-7.5 H2O（%） ﹤0.3 3、技术的创造性与先进性： （1）应用基因工程的原理和方法,提取大肠杆菌和肺炎杆菌的基因,重组质粒构建出基因工程菌,强化了目标代谢途径,使得1,3-丙二醇生产强度增大,产量增加,生产强度3g/L.h,产量90g/L。（2）优化工艺条件,增强了基因工程菌的适应性和耐受性。选择了适当的底物浓度、溶氧量、pH、温度和发酵时间,提高了产量,而且降低了原料消耗,摩尔转化率超过65%,总收率达到83.1%,产品纯度99.7%,属国内领先水平。 4、技术的成熟程度,适用范围和安全性： 目前1,3-PDO的生产方法较多,具有工业应用前景的生产工艺有3种,环氧乙烷羟基化法、丙烯醛水合法和微生物发酵法。因其工艺复杂,污染环境,发展受到限制。相比化学合成法,微生物发酵法生产1,3-PDO具有条件温和,操作方便,选择性好,转化率高,副产物少,节约能源。国外生物法生产1,3-丙二醇,只有美国杜邦公司实现了工业化,年产45万吨,发酵能力120g/L,处世界领先水平。国内清华大学、北京化工大学等都处在小试和中试阶段,关键技术的研究都有了重大突破,目前发酵水平一般在68g/L左右,相比而言本项中试技术采用了北京化工大学构建的基因工程菌,发酵水平达到90g/L。 其产品应用于溶剂、润滑剂、聚酯材料等领域,该项技术可在具有甘油、葡萄糖资源进行生物发酵生产化学品领域内推广应用,安全性高。 该项技术应用于合成氨、甲醇、发电等煤炭气化技术领域,安全性高。 5、应用情况及存在的问题：中试装置的研发成功为实现大规模工业化奠定了基础,提供了可靠的技术数据,必将带动国内生物法生产1,3-丙二醇的研究。我国有丰富的甘油、葡萄糖资源,可利用该项技术大规模生产生物质1,3-丙二醇替代石油化学品、乙二醇、生产聚酯材料和纺织纤维,对促进国民经济的发展具有十分重要的意义。 该项技术中分离过程采用超微滤去除蛋白,投资费用偏高,今后研究高效分离技术。