一种生物质发酵-渗透汽化膜耦合生产丙酮丁醇的工艺

本发明涉及一种生物质发酵-渗透汽化膜耦合生产丙酮丁醇的工艺，具体涉及一种将渗透汽化膜耦合ABE发酵过程，在线原位分离ABE，并利用萃取塔获得无水溶剂的生产工艺。将发酵罐中发酵液抽出，通过优先透醇膜得到浓缩液，浓缩液送入萃取塔，在萃取塔中分为有机相和水相，水相泵入水相贮罐后，有机相不经过醪塔，直接进入一丁塔及后续精馏塔组，获得无水丁醇、丙酮和乙醇，水相贮罐中水相经过渗透汽化优先透醇膜组件，渗透液泵入萃取塔，如此循环。本发明将发酵过程与渗透汽化技术耦合，在渗透汽化组件后增加萃取塔，不仅降低发酵过程中丁醇的抑制作用，而且节省了分离过程中的能耗，提高生物质发酵法生产丁醇的竞争力。

1.一种生物质发酵-渗透汽化膜耦合生产丙酮丁醇的工艺，其特征在于,该工艺主要步骤包括：（1）将经过预处理的生物质作为发酵底物，接种ABE菌种进行发酵；（2）将发酵罐内发酵液通过泵输入至渗透汽化优先透醇膜分离器，渗透液经冷凝器收集得到丙酮、丁醇和乙醇的浓缩液；截留液回流至发酵罐；（3）将步骤（2）中得到的丙酮、丁醇和乙醇的浓缩液通过泵输入萃取塔中，浓缩液在萃取塔中分为有机相和水相；（4）将步骤（3）中获得的水相通过泵排入到水相贮罐中，有机相不经过醪塔，直接进入一丁塔及后续精馏塔组，实现有机相中少量水的脱除，获得无水丙酮、丁醇和乙醇；水相贮罐中的水相经过渗透汽化透醇膜组件浓缩，浓缩液进入萃取塔重新进行相分离，如此循环。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤（2）中所述发酵罐内抽出的发酵液中，丙酮、丁醇和乙醇总溶剂的浓度达18-20g/L。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤（2）中所述经冷凝器收集得到的丙酮、丁醇和乙醇浓缩液的总溶剂质量浓度达100-400g/L。
4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤（3）中所述萃取塔得到的有机相中总溶剂质量浓度达500-700g/L，水相中总溶剂质量浓度达80-280g/L。
5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤（2）中所述的渗透汽化优先透醇膜分离器由一个或一个以上的渗透汽化优先透醇膜分离器组成，各单元渗透汽化优先透醇膜分离器的渗透侧通过管路串联或并联于真空泵总管路。
6.根据权利要求1中所述的工艺，其特征在于，步骤（2）中所述渗透汽化优先透醇膜是有机膜、无机膜或有机-无机杂化膜;其膜组件形式为卷式、管式、 板框式或中空纤维式。
7.根据权利要求6中所述的工艺，其特征在于，有机-无机杂化膜的材质是PDMS-Silicalite-1、PDMS-ZSM-5和PTMSP-Silicalite-1中的一种；有机膜的材质是硅橡胶、聚三甲基硅丙炔、聚丙烯、聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯；无机膜的材质是Silicalite-1或ZSM-5。
8.根据权利要求1中所述的工艺，其特征在于，步骤（3）中所述萃取塔是喷淋萃取塔、筛板塔、转盘塔和脉冲塔中的一种。