生物发酵法生产长碳链二元酸的生产装置

摘要

本发明属于生物发酵法生产长碳链二元酸技术领域，尤其涉及一种生物发酵法生产长碳链二元酸的生产装置。本发明的技术方案为：生物发酵法生产长碳链二元酸的生产装置，该生产装置包括通过管道依次连接的种子罐、发酵罐、蒸汽加热器、发酵液储罐、预过滤器、脱色罐Ⅰ、过滤器Ⅰ、酸化罐、过滤器Ⅱ和闪蒸干燥器Ⅰ，所述过滤器Ⅱ和闪蒸干燥器Ⅰ之间有绞龙连接。具有产酸水平高，生产成本低，产品质量好，品种全等特点，得到的长碳链二元酸产品具有单酸含量高、透光好、热稳定性高，可以满足不同客户的需求。

说明书

技术领域

本发明属于生物发酵法生产长碳链二元酸技术领域，尤其涉及一种生物发酵法生产长碳链二元酸的生产装置。

背景技术

长碳链二元酸(Long chain dicarboxy acids)是指碳链中含有10个以上碳原子的脂肪族二羧酸(简称DC_n)，包括饱和及不饱和二羧酸，是一类有着重要和广泛工业用途的精细化工产品，是化学工业中合成高级香料、高性能工程塑料、高温电介质、高档热熔胶、耐寒增塑剂、高级润滑油、高级油漆和涂料等重要原料。

长碳链二元酸的生产方法有化学合成和生物发酵法，生物发酵法生产长碳链二元酸是七十年代兴起的微生物发酵技术在石油化工领域的应用，以石油副产物蜡油为原料，具有原料来源广，生产工艺简单，生产条件温和等优点，在国内外受到广泛关注。如在28-30℃的常温、一个大气压下即可生产。长期以来国际市场上只有化学合成法生产十二碳二元酸和半合成法生产九碳和十一碳长碳链二元酸单体，在工业规模上的应用只限于以上产品中。生物法可以提供从十碳以上的系列长碳链二元酸单体，这些新型的长碳链二元酸单体可以以更加优良的性能与化学化合成法已有的长碳链二元酸市场竞争。同时，不同碳链的长碳链二元酸单体可以衍生出一系列具有不同性质的新功能材料。

国际上以长链二元酸为生产原料的公司主要有：杜邦、DeGussa(德固赛)、Ube(日本)、Elf Atochem(法国阿托)、Cognis(德国科宁)、拜耳(德国)等十几个世界500强企业，部分公司自产自用，除去自用外，市场供应不足15万吨。况且，对长链二元酸的需求量在逐年增长，无法满足未来市场的需求。

目前，国内已实现了以烷烃为底物发酵法生产长碳链二元酸的产业化，但是，生产技术和设备落后，规模小，能耗高，生产成本较高，生产品品种少，产品档次低，只能生产碳十一到碳十四的二元酸，没能形成长链二元酸系列化产品生产，使得长碳链二元酸下游产品的应用领域有所局限，不能满足市场需要。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供了一种生物发酵法生产长碳链二元酸的生产装置。利用该装置生产长碳链二元酸，可大大降低了长碳链二元酸的生产成本，提高了长碳链二元酸的收率和产品质量，解决了制约长碳链二元酸快速发展的瓶颈问题，形成了产业化规模和技术优势。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：生物发酵法生产长碳链二元酸的生产装置，该生产装置包括通过管道依次连接的种子罐、发酵罐、蒸汽加热器、发酵液储罐、预过滤器、脱色罐I、过滤器I、酸化罐、过滤器II和闪蒸干燥器I，所述过滤器II和闪蒸干燥器I之间有搅龙连接。

本发明所述的种子罐包括通过管道连接的一级种子罐和二级种子罐，所述的二级种子罐与发酵罐连接。

本发明还包括精制生产装置，所述精制生产装置包括与闪蒸干燥器I通过管道依次连接的脱色罐II、过滤器III、一次结晶罐、离心分离机I、高温水结晶罐、离心分离机II和干燥器II，所述离心分离机I与高温水结晶罐之间有搅龙，所述离心分离机II与干燥器II之间有搅龙。

本发明所述的发酵罐的内下部有气流喷射器，所述气流喷射器包括进气管、环形空气分布管、空竹形喷射管，所述的进气管与环形空气分布管连接，在环形空气分布管上均匀分布有喷嘴，所述喷射管的下部有进料孔，喷射管与喷嘴为活动连接。空气经进气管进入环形空气分布管内，从喷嘴进入喷射管内部，与由进料孔进入的物料混合，经过喷射管中间的细部而产生的压力高速喷出，使气流喷射与机械搅拌相结合，物料和空气在发酵液中分布更均匀，单位体积的发酵液搅拌能耗降低。

所述的喷射管与喷嘴为螺纹连接或卡接。

本发明的有益效果是：生物发酵法生产长碳链二元酸的生产装置，该生产装置包括通过管道依次连接的种子罐、发酵罐、蒸汽预热器、发酵罐储罐、预过滤器、脱色罐I、过滤器I、酸化罐、过滤器II和闪蒸干燥器I，所述过滤器II和闪蒸干燥器I之间有搅龙。通过技术创新和工艺创新，研制了长碳链二元酸的生产装置，大大降低了长碳链二元酸的生产成本，提高了长碳链二元酸的收率和产品质量，可以生产十一碳以上的长碳链二元酸，最终解决了制约长碳链二元酸快速发展的瓶颈问题，形成了产业化规模和技术优势。本发明的生物法生产长碳链二元酸具有产酸水平高，生产成本低，产品质量好，品种全等特点，得到的长碳链二元酸产品具有单酸含量高、透光好、热稳定性高，可以满足不同客户的需求，可用于生产高级香料、高性能工程塑料、高温电介质、高档热熔胶、耐寒增塑剂、高级润滑油、高级油漆和涂料等。极大的拓展了长碳链二元酸下游产品发展空间。

本发明与国内同行业优势比较见下表：

本发明与国内同行业生产成本比较表5：

附图说明

图1为本发明的结构示意图，

图2为发酵罐内部气流喷射器结构示意图，

图3为图2中A部放大图，

图4为气流喷射器的俯视示意图。

图中：1-一级种子罐，2-二级种子罐，3-发酵罐，4-蒸汽加热器，5-发酵液储罐，6-预过滤器，7-脱色罐I，8-过滤器I，9-酸化罐，10-过滤器II，11-闪蒸干燥器I，12-脱色罐II，13-过滤器III，14-一次结晶罐，15-离心分离机I，16-高温水结晶罐，17-离心分离机II，18-干燥器II，19-搅龙，20-进气管，21-喷射管，22-空气分布管，23-喷嘴，24-进料孔。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

具体实施方式

根据图1所示，生物发酵法生产长碳链二元酸的生产装置，该生产装置包括通过管道依次连接的种子罐、发酵罐3、蒸汽加热器4、发酵液储罐5、预过滤器6、脱色罐I 7、过滤器I 8、酸化罐9、过滤器II 10和闪蒸干燥器I11，所述过滤器II和闪蒸干燥器I 11之间有搅龙19。种子罐包括通过管道连接的一级种子罐1和二级种子罐2，所述的二级种子罐2与发酵罐3连接。

本发明还包括精制生产装置，所述精制生产装置包括与闪蒸干燥器I通过管道依次连接的脱色罐II 12、过滤器III 13、一次结晶罐14、离心分离机I 15、高温水结晶罐16、离心分离机II 17和闪蒸干燥器II 18，所述离心分离机I 15与高温水结晶罐16之间有搅龙19，所述离心分离机II 17与闪蒸干燥器II 18之间有搅龙19。

根据图2、3和4所示，发酵罐的内下部有气流喷射器，所述气流喷射器包括进气管20、环形空气分布管22、空竹形喷射管21，所述的进气管20与环形空气分布管22连接，在环形空气分布管22上均匀分布有喷嘴23，所述喷射管21的下部有进料孔24，喷射管21与喷嘴23为螺纹连接。

本发明所述装置中的各种设置结构均为公知结构。

本发明工作时，将菌株为热带假丝酵母(Candida tropicalis)，是以uH-2-48菌株为母株，经过反复诱变筛选，培育出来的生产DC11以上的优良高产突变株，通过一级种子罐1和二级种子罐2的培养，按接种量8～20％放入发酵罐3内，再培养到菌体生长浓度大于(OD₆₂₀)0.8，开始补加碳十一以上的烷烃，发酵液中烷烃控制浓度为3～10％，发酵结束前20小时停止补料，残烃为0％停止发酵，将发酵结束的发酵液经蒸汽加热器4加热至70～90℃后，通过风压压至发酵液储罐5，加液碱调发酵液PH至8.5～10.5，通过有机膜或无机膜预过滤器6分离菌体，分离后的二元酸清液进入脱色罐I7，加入0.1～1.0％的活性碳，经过50～80℃脱色40～120min，再经过滤器I8过滤得到脱色清液进入酸化罐9中，用浓硫酸经连续酸化至PH2.5～5.0，80～95℃保温2～4小时，酸化结晶液经过滤器II 10板框压滤得到长碳链二元酸湿品，经闪蒸干燥器I11干燥后得到长碳链二元酸粗品(称P级产品)。

长碳链二元酸粗品的精制生产装置：得到的二元酸粗品进入脱色罐II 12内，控制水份5～12％，加入0.05～0.2％的活性炭，溶剂∶二元酸＝3.0～2.0∶1，温度85～100℃，脱色20～90min，再经过滤器III 13板框压滤得到清液至一次结晶罐14内，降温至75～85℃保温1～2小时，再降温至25～35℃，结晶物料经离心分离机I15离心后用进入高温水结罐16结晶，控制温度70～100℃，时间120min，再降温结晶至30～50℃，经离心分离机II17离心得到二元酸湿品，干燥后得到产品。