一種高濃度丙烯酰胺的生產(chǎn)工藝制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種高濃度丙烯酰胺的生產(chǎn)工藝，將一級膜生物反應器、二級膜生物反應器、三級膜生物反應器……N級膜生物反應器通過串聯(lián)方式連接，其中N為大于1的自然數(shù)，二級膜生物反應器、三級膜生物反應器……N級膜生物反應器根據(jù)需要設(shè)立不同個數(shù)的并聯(lián)方式(N?1、N?2、……N?X)，N級膜生物反應器與N?1級膜生物反應器的任何一個(N?1)?1、(N?1)?2、……(N?1)?X以串聯(lián)方式連接,其中N和X均為大于1的自然數(shù)。高效、穩(wěn)定、連續(xù)化生產(chǎn)，充分利用了生物催化劑的效率，丙烯酰胺終止AM濃度顯著提升，設(shè)備利用率、單位體積設(shè)備產(chǎn)能大幅提升，降低了生產(chǎn)成本和單位產(chǎn)品能耗，單位產(chǎn)品污水排放量大幅降低。

Production process of a high concentration of Acrylamide

The invention relates to a production process of high concentration of acrylamide, which includes a first stage membrane bioreactor, a two stage membrane bioreactor, and a three stage membrane bioreactor... The N membrane bioreactor is connected in series, in which N is a natural number of greater than 1, the two stage membrane bioreactor, and the three stage membrane bioreactor... A number of different parallel N membrane bioreactor is set up according to the needs of the (N 1, N 2,...... N X,) any N membrane bioreactor and N 1 membrane bioreactor (N 1), 1 (N 1) 2,...... (N 1) X connected in series, wherein N and X are natural numbers greater than 1. Efficient, stable and continuous production, make full use of the efficiency of biological catalysts, the concentration of AM significantly enhance the acrylamide terminated, equipment utilization rate, equipment capacity per unit volume increased dramatically, reducing production cost and energy consumption per unit of product, reduce sewage emissions per unit of product.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種高濃度丙烯酰胺的生產(chǎn)工藝
本專利技術(shù)屬于生物催化反應工藝
，具體涉及一種高濃度丙烯酰胺的生產(chǎn)工藝。
技術(shù)介紹
丙烯酰胺(AM)是一種用途廣泛的有機化工中間體，主要生產(chǎn)工藝是以產(chǎn)腈水合酶菌體為生物催化劑，將底物丙烯腈(AN)和水在單個反應釜中催化進行水合反應，生成產(chǎn)物丙烯酰胺(AM)溶液。運用生物膜技術(shù)將產(chǎn)物丙烯酰胺水溶液(小分子)與含菌體反應體系(大分子)分離，得到粗丙烯酰胺溶液，粗丙烯酰胺溶液經(jīng)過一系列精制手段后得到精丙烯酰胺溶液。腈水合酶為丙烯酰胺生產(chǎn)菌株的主導酶，但是菌株中同時存在少量的酰胺酶，能夠?qū)⒈０樊a(chǎn)物催化生產(chǎn)丙烯酸副產(chǎn)物，如果出現(xiàn)體系內(nèi)沒有丙烯腈而活性還富裕的情況，就能夠?qū)⒁呀?jīng)生成的丙烯酰胺繼續(xù)催化生成丙烯酸副產(chǎn)物，導致整體生產(chǎn)效率下降，后期精制成本增高。腈水合酶同時有顯著的產(chǎn)物(即丙烯酰胺AM)抑制作用，酶活性隨產(chǎn)物濃度的升高抑制作用加強，所以隨著在反應體系中催化周期的延長和同時存在的逐步升高的AM水溶液的雙重壓力之下，催化活性下降較快。目前，生物法丙烯酰胺生產(chǎn)工藝主要有游離細胞間歇式水合反應工藝和連續(xù)水合反應工藝。根據(jù)目前生產(chǎn)實際的需求，這兩種生產(chǎn)工藝存在一些技術(shù)缺陷：1、游離細胞間歇式水合反應工藝的技術(shù)缺陷：游離細胞間歇式水合反應工藝，生產(chǎn)丙烯酰胺的過程是間歇式的，產(chǎn)物生成過程與產(chǎn)物分離過程不同步進行，隨反應溶液中產(chǎn)物濃度逐漸的提高以及反應周期的延長，催化劑催化效率在高濃產(chǎn)品溶液中的長時間浸泡后發(fā)生質(zhì)量變化，很難生產(chǎn)出較高濃度的丙烯酰胺溶液且產(chǎn)品質(zhì)量波動較大，生產(chǎn)效率降低，產(chǎn)品濃度單一。2、連續(xù)化水合反應生產(chǎn)丙烯酰胺工藝的技術(shù)缺點：目前連續(xù)化水合反應工藝為單釜連續(xù)或者多釜串聯(lián)生產(chǎn)工藝，雖然能連續(xù)產(chǎn)出丙烯酰胺，尤其是多釜串聯(lián)隨著反應級數(shù)的增加，產(chǎn)出丙烯酰胺濃度也逐漸的增加，由不同的產(chǎn)物濃度抑制作用引起的不同反應級數(shù)內(nèi)的生物催化劑的催化反應效率的高低不同，為了達到整體反應體系液位濃度的平衡，較低級的反應體系的丙烯腈加量不足會出現(xiàn)催化活性顯著過剩，從而催化已經(jīng)生成的丙烯酰胺生成丙烯酸副產(chǎn)物。最大加腈量由最后一級的高濃丙烯酰胺溶液強抑制作用下的生物催化劑效率決定，整體反應底物丙烯腈添加速度不高，反應時間長，生物催化劑長期受到產(chǎn)物抑制作用影響，導致副產(chǎn)物丙烯酸的生成增多，產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率下降。
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)的目的在于提供一種新的尤其對于反應周期較長情況下的高濃度丙烯酰胺水溶液的生產(chǎn)工藝，充分利用不同級數(shù)生物反應體系內(nèi)的生物催化劑效率，提高生產(chǎn)速度；提高產(chǎn)品最終終止水溶液濃度，減少副產(chǎn)物的生成，降低生產(chǎn)成本。本專利技術(shù)解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種高濃度丙烯酰胺的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟：1)將一級膜生物反應器、二級膜生物反應器、三級膜生物反應器……N級膜生物反應器通過串聯(lián)方式連接，其中N為大于1的自然數(shù)；二級膜生物反應器、三級膜生物反應器……N級膜生物反應器根據(jù)生產(chǎn)需求以及催化劑活性設(shè)立不同個數(shù)的并聯(lián)方式(N-1、N-2、……N-X)，N級膜生物反應器與N-1級膜生物反應器的任何一個(N-1)-1、(N-1)-2、……(N-1)-X以串聯(lián)方式連接,其中N和X均為大于1的自然數(shù)；2)將生物催化劑按反應前反應液總體積的10％-20％打入經(jīng)過清洗的一級膜生物反應器1反應釜中，開啟攪拌，控制水合反應溫度17-20℃，開始向一級膜生物反應器1反應釜中流加底物丙烯腈和水，經(jīng)過腈水合酶的催化作用，生成產(chǎn)物丙烯酰胺；當一級膜生物反應器1反應釜液中丙烯酰胺溶液濃度達到工藝要求后，經(jīng)過一級膜生物反應器膜組件系統(tǒng)的分離操作連續(xù)得到丙烯酰胺透過液和含生物催化劑的回流液，回流液經(jīng)過回流管線返回一級膜生物反應器反應釜中，丙烯酰胺透過液分別進入二級膜生物反應器2的多個并聯(lián)的反應釜中；3)當二級膜生物反應器2反應釜液位至規(guī)定刻度時，將經(jīng)過清洗的生物催化劑按反應前反應液總體積的20％-30％分別加入二級膜生物反應器2的多個并聯(lián)的反應釜中，控制溫度20-23℃，然后開始向二級膜生物反應器2的多個反應釜中流加底物丙烯腈，丙烯腈和一級膜生物反應器丙烯酰胺透過液中的水進行水合反應生成丙烯酰胺；當二級膜生物反應器2中丙烯酰胺溶液濃度達到工藝要求后，經(jīng)過膜組件系統(tǒng)進行分離操作，連續(xù)不斷得到高濃度丙烯酰胺透過液和含生物催化劑的回流液，回流液經(jīng)過回流管線返回二級膜生物反應器2反應釜中，丙烯酰胺透過液進入三級膜生物反應器3的多個并聯(lián)的反應釜中；4)各級膜生物反應器在產(chǎn)物濃度達到工藝標準要求后，含產(chǎn)物丙烯酰胺的水溶液透過膜組件進入下一級膜生物反應器，含生物催化劑的回流液返回本級反應體系內(nèi)，直至丙烯酰胺透過液進入N級膜生物反應器；5)N級膜生物反應器在產(chǎn)物濃度達到工藝標準要求后，含產(chǎn)物丙烯酰胺的水溶液透過膜組件進入產(chǎn)品儲罐，含生物催化劑回流液返回本級反應體系內(nèi)。具體地，根據(jù)生產(chǎn)需求產(chǎn)品儲罐可以設(shè)置在高濃環(huán)節(jié)即N級膜生物反應器，也能設(shè)置在任一級膜生物反應器后；產(chǎn)物丙烯酰胺、水可以透過膜組件在高濃環(huán)節(jié)分流進入產(chǎn)品儲罐，也可以根據(jù)公司自行生產(chǎn)需求在低濃環(huán)節(jié)設(shè)立分流產(chǎn)品罐。具體地，所述步驟2)中的生物催化劑選用能產(chǎn)生腈水合酶的諾卡氏菌或紅球菌及其誘變菌株。本專利技術(shù)具有以下有益效果：本專利技術(shù)的高濃度的丙烯酰胺的生產(chǎn)工藝，高效、穩(wěn)定、連續(xù)化生產(chǎn)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)充分利用了生物催化劑的效率，丙烯酰胺終止AM濃度顯著提升，設(shè)備利用率、單位體積設(shè)備產(chǎn)能大幅提升，降低了生產(chǎn)成本和單位產(chǎn)品能耗，單位產(chǎn)品污水排放量大幅降低。附圖說明圖1是本專利技術(shù)高濃度丙烯酰胺的生產(chǎn)工藝流程圖。圖2是本專利技術(shù)實施例1的丙烯酰胺的生產(chǎn)工藝流程圖。具體實施方式以下是本專利技術(shù)的具體實施例，對本專利技術(shù)的技術(shù)方案做進一步描述，但是本專利技術(shù)的保護范圍并不限于這些實施例。凡是不背離本專利技術(shù)構(gòu)思的改變或等同替代均包括在本專利技術(shù)的保護范圍之內(nèi)。如圖1所示，一種高濃度丙烯酰胺的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟：1)將一級膜生物反應器、二級膜生物反應器、三級膜生物反應器……N級膜生物反應器通過串聯(lián)方式連接，其中N為大于1的自然數(shù)；二級膜生物反應器、三級膜生物反應器……N級膜生物反應器根據(jù)生產(chǎn)需求以及催化劑活性設(shè)立不同個數(shù)的并聯(lián)方式(N-1、N-2、……N-X)，N級膜生物反應器與N-1級膜生物反應器的任何一個(N-1)-1、(N-1)-2、……(N-1)-X以串聯(lián)方式連接,其中N和X均為大于1的自然數(shù)；2)將生物催化劑按反應前反應液總體積的10％-20％打入經(jīng)過清洗的一級膜生物反應器反應釜中，開啟攪拌，控制水合反應溫度17-20℃，開始向一級膜生物反應器反應釜中流加底物丙烯腈和水，經(jīng)過腈水合酶的催化作用，生成產(chǎn)物丙烯酰胺；當一級膜生物反應器反應釜液中丙烯酰胺溶液濃度達到工藝要求后，經(jīng)過一級膜生物反應器膜組件系統(tǒng)的分離操作連續(xù)得到丙烯酰胺透過液和含生物催化劑的回流液，回流液經(jīng)過回流管線返回一級膜生物反應器反應釜中，丙烯酰胺透過液分別進入二級膜生物反應器的多個并聯(lián)的反應釜中；3)當二級膜生物反應器反應釜液位至規(guī)定刻度時，將經(jīng)過清洗的生物催化劑按反應前反應液總體積的20％-30％分別加入二級膜生物反應器的多個并聯(lián)的反應釜中，控制溫度20-23℃，然后開始向二級膜生物反應器的多個反應釜中本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種高濃度丙烯酰胺的生產(chǎn)工藝，其特征在于，包括以下步驟：1)將一級膜生物反應器、二級膜生物反應器、三級膜生物反應器……N級膜生物反應器通過串聯(lián)方式連接，其中N為大于1的自然數(shù)；二級膜生物反應器、三級膜生物反應器……N級膜生物反應器根據(jù)生產(chǎn)需求以及催化劑活性設(shè)立不同個數(shù)的并聯(lián)方式(N?1、N?2、……N?X)，N級膜生物反應器與N?1級膜生物反應器的任何一個(N?1)?1、(N?1)?2、……(N?1)?X以串聯(lián)方式連接,其中N和X均為大于1的自然數(shù)；2)將生物催化劑按反應前反應液總體積的10％?20％打入經(jīng)過清洗的一級膜生物反應器反應釜中，開啟攪拌，控制水合反應溫度17?20℃，開始向一級膜生物反應器反應釜中流加底物丙烯腈和水，經(jīng)過腈水合酶的催化作用，生成產(chǎn)物丙烯酰胺；當一級膜生物反應器反應釜液中丙烯酰胺溶液濃度達到工藝要求后，經(jīng)過一級膜生物反應器膜組件系統(tǒng)的分離操作連續(xù)得到丙烯酰胺透過液和含生物催化劑的回流液，回流液經(jīng)過回流管線返回一級膜生物反應器反應釜中，丙烯酰胺透過液分別進入二級膜生物反應器的多個并聯(lián)的反應釜中；3)當二級膜生物反應器反應釜液位至規(guī)定刻度時，將經(jīng)過清洗的生物催化劑按反應前反應液總體積的20％?30％分別加入二級膜生物反應器的多個并聯(lián)的反應釜中，控制溫度20?23℃，然后開始向二級膜生物反應器的多個反應釜中流加底物丙烯腈，丙烯腈和一級膜生物反應器丙烯酰胺透過液中的水進行水合反應生成丙烯酰胺；當二級膜生物反應器中丙烯酰胺溶液濃度達到工藝要求后，經(jīng)過膜組件系統(tǒng)進行分離操作，連續(xù)不斷得到高濃度丙烯酰胺透過液和含生物催化劑的回流液，回流液經(jīng)過回流管線返回二級膜生物反應器反應釜中，丙烯酰胺透過液進入三級膜生物反應器的多個并聯(lián)的反應釜中；4)各級膜生物反應器在產(chǎn)物濃度達到工藝標準要求后，含產(chǎn)物丙烯酰胺的水溶液透過膜組件進入下一級膜生物反應器，含生物催化劑的回流液返回本級反應體系內(nèi)，直至丙烯酰胺透過液進入N級膜生物反應器；5)N級膜生物反應器在產(chǎn)物濃度達到工藝標準要求后，含產(chǎn)物丙烯酰胺的水溶液透過膜組件進入產(chǎn)品儲罐，含生物催化劑回流液返回本級反應體系內(nèi)。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種高濃度丙烯酰胺的生產(chǎn)工藝，其特征在于，包括以下步驟：1)將一級膜生物反應器、二級膜生物反應器、三級膜生物反應器……N級膜生物反應器通過串聯(lián)方式連接，其中N為大于1的自然數(shù)；二級膜生物反應器、三級膜生物反應器……N級膜生物反應器根據(jù)生產(chǎn)需求以及催化劑活性設(shè)立不同個數(shù)的并聯(lián)方式(N-1、N-2、……N-X)，N級膜生物反應器與N-1級膜生物反應器的任何一個(N-1)-1、(N-1)-2、……(N-1)-X以串聯(lián)方式連接,其中N和X均為大于1的自然數(shù)；2)將生物催化劑按反應前反應液總體積的10％-20％打入經(jīng)過清洗的一級膜生物反應器反應釜中，開啟攪拌，控制水合反應溫度17-20℃，開始向一級膜生物反應器反應釜中流加底物丙烯腈和水，經(jīng)過腈水合酶的催化作用，生成產(chǎn)物丙烯酰胺；當一級膜生物反應器反應釜液中丙烯酰胺溶液濃度達到工藝要求后，經(jīng)過一級膜生物反應器膜組件系統(tǒng)的分離操作連續(xù)得到丙烯酰胺透過液和含生物催化劑的回流液，回流液經(jīng)過回流管線返回一級膜生物反應器反應釜中，丙烯酰胺透過液分別進入二級膜生物反應器的多個并聯(lián)的反應釜中；3)當二級膜生物反應器反應釜液位至規(guī)定刻度時，將經(jīng)過清洗的生物催化劑按反應前反應液總...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：梁歡，杜斌，陳宗令，李寧，王義民，
申請(專利權(quán))人：山東寶莫生物化工股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：山東,37