[发明专利]一种利用渗透汽化-精馏耦合分离丙酮丁醇乙醇发酵液的方法

摘要

本发明公开了一种利用渗透汽化-精馏耦合分离丙酮丁醇乙醇发酵液的方法。通过渗透汽化透醇膜耦合丙酮丁醇乙醇发酵，利用渗透汽化透醇膜将发酵液中的丙酮、丁醇、乙醇浓度增浓，实现丙酮/丁醇/乙醇/水溶液相分离，形成高浓度的有机相和低浓度的水相。有机相直接利用多级精馏操作获得浓度大于99wt%的丙酮、丁醇、乙醇产品。水相进行二级渗透汽化透醇膜和一级渗透汽化透水膜分离后，进行多级精馏操作，最终得到浓度大于99wt%的丙酮、丁醇、乙醇产品。该工艺能降低发酵过程中丁醇的抑制作用，提高生产能力，并利用透过液出现的相分离，一级渗透汽化得到高浓度有机相，同时避免了丁醇与水形成共沸物，节省了生产和分离能耗，大大降低了丙酮、丁醇发酵过程中的生产成本。

主权项

一种利用渗透汽化‑精馏耦合分离丙酮丁醇乙醇发酵液的方法，其具体步骤如下：生物质在30℃～40℃进行丙酮(A)、丁醇(B)乙醇(E)发酵，当发酵罐（1）中生产的产物丙酮、丁醇和乙醇总质量浓度达到0.5%～3%时，启动第一输液泵（2）将发酵液送入一级膜组件（3）中，利用一级膜组件中的优先透醇膜，在温度为30℃～40℃，流速在0.5m/s～2.5m/s，下游侧真空度为200Pa～10000Pa的条件下进行分离，截留液循环到发酵罐（1）中继续发酵；透过液在第一真空泵（4）出口冷凝后送入分液罐（5）中，进行两相分离，利用第二输液泵（6）将水相和有机相分别送入水相储罐（7）和有机相储罐（8）中；水相储罐（7）利用第三输液泵（9）送入二级膜组件（10）中，利用二级膜组件优先透醇膜，在温度为30℃～70℃，流速在0.5m/s～2.5m/s，下游侧真空度为200Pa～10000Pa的条件下进行分离，截留液循环水相储罐（7）中，透过液质量浓度大于85%在第二真空泵（11）出口冷凝后送入二级浓缩罐（15）中；然后利用三级膜组件（20）中的渗透汽化优先透水膜进行分离，获得含水质量小于1.0%的有机混合物，并将其送入水相精馏塔（18）中，塔顶获得乙醇‑丙酮混合物，进入第二丙酮乙醇精馏塔（19）分离，获得质量纯度大于99%乙醇和质量纯度大于99%丙酮；水相精馏塔（18）塔釜获得质量纯度大于99%丁醇；有机相储罐（8）中的混合物进入有机相精馏塔（12）中，进行分离；塔顶获得丙酮、乙醇的混合物进入第一丙酮乙醇精馏塔（13）分离，分别在第一丙酮乙醇精馏塔（13）塔顶和塔釜获得质量浓度大于99%以上的丙酮和乙醇产品；塔釜获得丁醇、水的混合物进入丁醇水精馏塔（14）分离，在丁醇水精馏塔（14）中获得质量浓度大于99t%以上的丁醇。