年产5000吨甘油生产工艺流程设计(3)

年产5000吨甘油生产工艺初步设计

丙烯高温氯化成氯丙烯，氯丙烯再氯化成二氯丙醇。二氯丙醇与石灰乳反应，得到环氯丙烃。经分离精制后送入水解器，用10%苛性钠或者碳酸钠水溶液进行水解，得到水解液中含有大量氯化钠和稀甘油水溶液，进入多效蒸发器，浓缩得到80%的甘油，最后经真空蒸馏、活性炭脱色、离子交换树脂处理，得到精制甘油。

CH2CHCH3CI2CH2CHCH2CI+HCI

CH2CICH2CHCH2CI+CI2H2OCHOH+HCICH2CI

CH2CI2CHOH+CaOHCH2CI22CH2OCHCH2CI+CaCI2

CH2OH

2CH2OCHCH2CI+NaOH+H2OCHOH+NaCICH2OH

该技术成熟，单耗低，产品纯度99%，收率达98%，但流程长，消耗氯与碱较高，产生氯化钠、有机氯化物等，腐蚀严重，污水量大。现在法国已将此法改为直接水解法，即不经过环氧氯丙烷步骤。丙烯氯化法生产的甘油占合成甘油产量的80%。[4]

将天然油脂水解法和环氧氯丙烷法原料消耗作一粗略的对比，不难发现天然油脂水解法的优势，天然油脂水解法用的原料是肥皂废液，没有规格要求，价格便宜”习。就生产甘油总消耗的原料来看，天然油脂水解法也比环氧氯丙烷的要少。而且，合成法制甘油的设备投资大，成本又较高。然而，随着人们生活习惯的改变，肥皂的广阔市场逐渐被洗衣粉、洗涤剂等占领，肥皂的生产随之萎缩，肥皂废液回收甘油产量也相应减少。所以，许多化学工作者又将发酵法生产甘油作为努力的方向。

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2.1.3发酵甘油的生产

发酵甘油的生产是利用淀粉类原料（谷物、玉米、红薯等）或糖蜜原料，经生物发酵而产生。

我国研究发酵法始于20世纪50年代中期，从60年代兴起的耐高渗透酵母菌种的研究和应用到70年代处于鼎盛时期，到1994年至1995年，开始进入工业生产，特别是山东、江苏、甘肃等地的企业。

为了解决当时有的工厂因发酵周期长、产甘油率低而停产的情况，采用回用酵母发酵生产甘油，以期缩短发酵周期，提高产甘油率、减低残糖含量。酿酒的发酵醪液中，经分析含有质量分数约1.8%-3.5%的甘油成分，当蒸馏出乙醇后，所剩的酒糟巾即含行甘油。但所谓的从酒糟中生产甘油，并不是指这部分甘油，而是在酒糟中还含有未完全转化为乙醇的淀粉及其中间产物(质量分8%-10%)，利用这部分淀粉经糖化、催化发酵处理，生成甘油的方法。以酒糟生产复合甘油工艺原料易得、成本低，且绿色环保，以期代替甘油。 （1）亚硫酸盐法

发酵法甘油最早的生产工艺就是亚硫酸盐法。在第一次世界大战期间，由于需要大量甘油制造炸药，缺乏油脂的德国率先发明了向酿酒酵母发酵醪中添加亚硫酸盐生产甘油的工艺，并在德国建厂，月产发酵甘油近千吨。但该工艺对环境污染严重，生产成本高，因此战争结束就停产了。后来人们尽管又作了不少改进，但都没有达到工业生产的水平。 （2）碱性法

碱性法是在碱性条件下用酿酒酵母对蔗糖和葡萄糖等己糖进行厌氧发酵，生成甘油、乙醇、乙酸和CO2。早在 20世纪初就有关于碱性法生产甘油的研究报告，但由于甘油转化率和提取效率低等原因，此法没有得到大规模的应用，仅处于实验室水平。

（3）耐高渗压酵母法

耐高渗压酵母法生产甘油的微生物学机理是：酵母菌受高糖或高盐（即高渗透压）的不利环境胁迫而分泌甘油。此法与常规产品发酵过程相似，基本不造成污染，甘油含量高、性能专一，较亚硫酸盐法有明显的优越性和先进性，因此自20世纪 50年代中期出现以来受到了高度重视，成为了投资的热点。我国对耐高

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渗压酵母法生产甘油的研究水平居世界前列，已在国际上首先建立了发酵法甘油的工业化生产厂，生产工艺目前主要有两种。 好氧发酵法

耐高渗压酵母好氧发酵甘油生产工艺是目前普遍采用的甘油生产技术。以该技术为基础，全国建成和在建的1kt/a规 模 发 酵 甘 油 厂 超 过30家。

好氧发酵法生产甘油工艺的技术难题是产品提取困难。由于酵母从高于 20%的初糖浓度下开始发酵并产生甘油，当葡萄糖浓度降至2% 左右时，酵母将减慢消耗葡萄糖，而将产品甘油作为第二碳源迅速消耗，继续发酵，使甘油发酵液中甘油含量下降。好氧发酵法工艺在生产上为避免发酵后期消耗甘油，被迫在较高的残糖浓度下终止发酵，转入后提取工序。过高浓度的残糖在蒸馏时焦化结垢，将甘油包裹其中，导致甘油提取困难，产品质量差、收率低、成本高。人们相继提出用树脂吸附、残糖氧化、溶剂抽提以及载体蒸馏等方法来改进提取工艺，但受技术和成本的限制，实际效果都不甚理想，从而制约了该法的产业化。 二步发酵法

在发酵法的基础上，根据微生物机理将甘油发酵划分为前期的好氧发酵和后期厌氧发酵两个阶段。第一阶段：以淀粉为原材料，采用耐高渗透压酵母菌株，在含糖25%左右条件下先进行好氧发酵；第二阶段：当残糖降至约2%时，停止供氧，补充营养，使耐高渗压酵母菌开始后期的厌氧发酵，进一步消耗残糖，生成酒精和少量的甘油，从而避免了将产物甘油作为碳源消耗，使发酵液中的甘油浓度达12%以上，而残糖浓度降低到0.5%左右。研究表明，发酵液中甘油/残糖浓度比越大，甘油提取效率越高。以往都是在好氧发酵后，将甘油从高浓度的残糖中分离出来，因而提取效率难以提高。二步发酵法优化发酵工艺，大大提高了发酵液中的甘油/残糖比，因此甘油的提取效率和产品质量明显提高。

本工艺特点：符合国家政策支持，工艺先进，技术成熟，操作条件相对温和，成本低，原料来源丰富、设备要求简单且绿色环保等。

[5]

2.2生产方案确定

? 以天然油质为原料的油脂皂化水解法的缺点是高温高压，一次性投资太，设

备造价高，操作难度大，生产的甘油量少，纯度较低。

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? 以丙烯为原料的丙烯醛法工艺特点：甘油产品质量较高，原料消耗低，但流

程长。国内尚无此类生产装置。

? 以丙烯为原料的过乙酸氧化法工艺特点：工艺简单，收率高。但工业化生产

时间较短,仅十余年历史，工艺技术不够成熟。

? 以丙烯为原料的丙烯氯化法工艺特点: ①工艺成熟、操作稳定。②有中间产

品氯丙烯(氯丙烯用于生产农药、树脂、粘合剂、涂料等) ,可平衡生产,增强市场销售能力。③副产品多,原材料转化率低,消耗指标高。④设备腐蚀严重,能耗高。⑤污水排放量大。

? 二步发酵法工艺特点：符合国家政策支持，工艺先进，技术成熟，操作条件

相对温和，成本低，原料来源丰富、设备要求简单且绿色环保等。见下表1和表2[6]

综合以上方法分析比较，根据本课题的设计指导思想，故选定生产方案为：“以淀粉为原料的二步发酵法”。

3.生产工艺流程设计及说明

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3.1“二步发酵法”生产工艺流程设计

本课题选取用的“二步发酵法”生产方案，其工艺流程设计见图1所示：

淀 粉 调 浆 液化酶 糖化酶 液 化 糖 化 脱色过滤 配 料 连 消 好氧发酵 玉米浆等 絮凝剂 厌氧发酵 絮 凝 过 滤 蒸发浓缩 减压蒸馏 离 交 脱 色 甘油成品 乙醛、乙醇回收 酵母泥副产淀粉渣 一级种子 无菌空气 菌 种 二级种子

图1 淀粉二步发酵法工艺流程简图

3.2生产工艺流程说明（应包括原理说明！！！）

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