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產品與服務

  公司產品“新工藝生物煉制醋酸乙酯”、“木薯發酵法生產丁醇”“酒精氣相脫水一步法生成無水酒精”和“逆流高效新工藝淀粉質生物煉制乙醛”被省科技廳認定為高新技術產品,“非糧原料生物煉制丁醇”獲江蘇省優秀新產品獎,“集成法生物煉制的乙酸乙酯”獲國家重點新產品。目前公司共擁有專利21項,其中發明專利7項,實用新型專利14項。
  一、集成法醋酸酯類節能技術研發(國家火炬計劃項目)
  本著國家提倡的資源持續利用,發展循環經濟的指導思想,以國家推廣的節能技術為基礎,結合公司的實際情況,工程中心經過大量試驗探索工作,整合乙酸乙酯及配套原料乙醇兩套裝置為一套高效低能耗的集成法醋酸乙酯生產裝置,主要完成了以下方面的研究:
  ①改造醋酸乙酯原料裝置,充分利用蒸煮醪余熱;
  ②改造酯化反應系統,采用兩相多段酯化工藝,同規格設備可相應提高產能,降低蒸汽單耗;
  ③改造酯化分餾工藝,采用助劑夾帶工藝,使得回流比大大降低;
  ④粗酯精制前采用萃取工藝,提高產品質量,降低精制過程中的能耗,粗酯中含有較多的水、醇等雜質,脫水精制過程中能耗高,處理能力低。通過萃取工藝,可將其中大部分雜質預先分離出來,從而降低了精制中的負荷,除去回收萃取劑消耗的能量,可使單位產品蒸汽消耗降低0.3噸左右;
  ⑤采用差壓精餾工藝,使得精制過程的能耗進一步降低;
  ⑥建設冷凝水回收系統,充分利用冷凝水及其含有的余熱。
  項目以生產系統為依托進行集成優化的新工藝醋酸酯裝置建設,引入“酯化法合成乙酸乙酯高效節能酯化塔裝置”、“酯化法合成乙酸乙酯再沸加熱裝置”、“淀粉質原料大罐、無載體固定化酵母連續發酵生產酒精的方法”等專利技術,利用蒸煮醪余熱利用、汽液兩相多段酯化反應、助劑帶水、萃取及差壓蒸餾等新工藝,實現降低生產能耗的目的。
  本項目為節能技術改造項目,是國家重點鼓勵發展的項目,現已完成20萬噸/年醋酸乙酯裝置配套10萬噸/年乙醇原料裝置建設。按公司目前實際乙酯產能480噸,配套酒精270噸測算,年可節約蒸汽可折標煤18597.15噸,回收熱能折節煤1704噸,本項目消耗電力折標煤129.19噸,累計年節約標煤20171.96噸,有著較好的經濟效益和社會效益。
  項目的研發對當地的環境質量改善,起到積極而有效的作用。項目不僅可減輕企業一次水用量,降低生產成本,還可以減少煤等一次能源用量,降低環境污染,造福當地人民,有著較好的經濟效益和社會效益。
  二、木薯發酵生產丁醇綠色工藝與關鍵設備產業化開發(江蘇省成果轉化項目)
  本項目的關鍵技術內容包括滲透汽化透醇膜制備關鍵技術、發酵-滲透汽化耦合過程優化和控制技術以及發酵-滲透汽化耦合過程中膜污染控制技術,相關技術研究和突破已成為丁醇發酵-膜分離耦合技術國際競爭中競相爭奪的技術制高點。
  木薯原料經粉碎,高溫蒸煮后,在丙酮丁醇梭狀芽孢桿菌的作用下進行發酵,得到含總溶劑量為2-3%的粗醪,將此醪進入滲透汽化膜分離單元分離濃縮,得到含總溶劑量為30-40%的混合物,然后依次送入各塔中進行分餾,得到乙醇、丙酮等副產品及成品正丁醇。將剩余發酵液(包括菌體、鹽、原料等)循環回發酵體系,進行再利用,剩余廢水經厭氧發酵生產沼氣用于作燃料進行發電,實現高效資源化利用,過程中產生的污泥做為有機肥進行銷售。
  在技術中心與中科院的共同努力下,該項目關鍵技術均完成所有的應用基礎和產業化研究,開發出新型的滲透汽化膜材料和低成本、高通量、高選擇性、抗污染的新型滲透汽化透醇膜和膜制備的關鍵技術,完成了發酵-滲透汽化耦合工藝的數學模擬與工藝控制、優化研究。聯合開發了醪液回用技術,同時開發成功了厭氧-好氧集成耦合處理技術,處理的丁醇發酵廢水達到國家一級排放標準,并實現污水資源化利用。項目已獲得江蘇省科技成果轉化專項資金項目的支持資助。
  本項目以木薯為原料,利用高新技術進行丁醇丙酮等化工產品的工業化生產,建設萬噸級木薯生物煉制丁醇丙酮的綠色示范裝置,對于檢驗與優化形成的工業生產技術,最終達到木薯生物煉制丁醇丙酮低成本規模利用,對行業技術進步具有極其重要的意義和作用。
  三、木薯乙醇沼氣雙發酵耦聯循環新工藝的產業化
  水資源短缺已成為我國經濟社會可持續發展的制約因素,而工業用水需求呈增長趨勢將進一步凸顯水資源短缺的矛盾。目前,我國工業取水量占總取水量的四分之一左右,其中高用水行業取水量占工業總取水量60%左右。隨著工業化、城鎮化進程的加快,工業用水量還將繼續增長,水資源供需矛盾將更加突出,節約用水、高效用水是緩解水資源供需矛盾的根本途徑。
  公司重點生產以木薯、玉米為原料的深加工系列產品,為了進一步提高全廠水資源利用率,減少污水排放量,提高污水接管排放標準,公司提出對現有廢水處理裝置進行改造,與江南大學生聯合進行木薯乙醇沼氣雙發酵耦聯循環新工藝的工藝研發,實現解決高濃度發酵廢水的污染問題。本研發能夠對高濃度有機廢水進行提標排放并實現中水回用,有利于減少我國工業廢水的排放,促進水污染的防治。
  公司現有酒精生產線采用無載體連續發酵生產工藝,以木薯為原料通過粉碎、蒸煮液化、糖化、加入高效活性酵母進行發酵得到成品。現有的酒精生產工藝采用自來水配料,消耗大量的水資源,并且發酵產生的沼液經過厭氧處理產生沼氣后不能二次利用,造成極大的浪費。目前采用的處理工藝(“固液分離-厭氧消化-好氧消化-深度處理-排放”)存在投資大、運行成本高、難以達到國家排放標準、浪費水資源等問題,嚴重影響了公司的經濟效益。為此,我公司擬采用“酒精-沼氣雙發酵耦聯工藝”(圖1)這一新的工藝代替目前的酒精廢水處理工藝。在該工藝中,利用厭氧消化工藝處理酒精生產廢水(酒糟),將酒糟中含有的酵母代謝副產物、原料中未被酵母利用的果膠、纖維素等有機物降解,一方面可產生能源物質沼氣,另一方面可顯著降低廢水的COD。沼氣供給高壓鍋爐替代煤炭,通過“熱電聯產”技術獲得的蒸汽和電力又可回供于生產中的各個工序,從而減少能源的消耗。而經過厭氧消化處理的廢水(沼液)經過水資源化技術處理,可回用為酒精發酵工藝用水,實現廢水零排放目標,并減少淡水資源的消耗。該技術自主獨立研發,屬國際首創。技術路線如圖1所示。由于厭氧消化是由水解發酵菌、產氫產乙酸菌以及產甲烷菌等多種屬微生物協同參與的發酵系統,具有良好的穩定性、自我調節能力及對底物廣泛的適應性,而且它能以廢水中的各種有機物為營養生成沼氣,可將酒糟廢水的COD降低至較低水平(1500 mg/L左右),從而使沼液具備回用于酒精發酵過程的潛力。但是研究發現沼液中存在的氨氮超過一定濃度會降低酒精發酵的出酒率,另外,沼液中的微生物會增加酒精發酵染菌的可能性。因此,需要在將沼液回用前,采取一定的措施對其進行脫氨和脫除微生物處理(深度處理),這是該創新工作的重點也是難點。需要注意的是,目前工業上最常見的脫氨方法有生物脫氨法、吹脫法、折點加氯和化學沉淀法。生物法一般適用于低濃度氨氮廢水的處理。吹脫法、折點加氯和化學沉淀法共同的缺點是需要添加藥劑。藥劑的添加一方面會增加成本;另一方面,在循環利用工藝中,添加的藥劑會對工藝產生負面影響。因此,這兩種方法都不適應于本工藝。因此還要開發合適的、無需添加藥劑的脫氨方法以適應該工藝的需要。研究發現厭氧消化出水具有較高的碳酸氫鹽堿度,通過對厭氧消化出水進行加熱吹脫而無需加入氫氧化鈉,即可將厭氧消化出水的pH提高至9.0以上,再經過吹脫塔吹脫就可將氨去除。利用到的反應如(1)至(3)所示。對于沼液中的微生物,擬采用膜技術處理。該創新工作的完成將會產生新型的針對沼液的脫氨和脫除微生物的技術,使得耦聯工藝能夠在生產中穩定運行。
  項目實施后,減少了企業一次能源消耗,使生產中產生的沼液得到充分利用,發酵性廢水厭氧處理后全部回用,節約了生產成本,減少了環境污染,為企業創造了可觀的經濟效益和社會效益,有利于企業的長遠發展。
  四、非糧原料厭氧發酵高產丁酸的關鍵技術和新工藝(國家863計劃項目)
  隨著能源和資源的短缺,生物煉制工程是當今世界生物產業的重要發展趨勢。在生物煉制中,目標產品丁酸目前只能從石油裂解產品經過多步化學合成進行工業化生產,而隨著石油的短缺和價格大幅上漲,采用非糧原料和廢棄生物量通過生物方法進行大規模生產顯得非常重要。因此本課題成果對非糧原料生產大宗化學品這一相關的研發工作開展具有顯著的推動作用。而且對本學科的生物煉制工程發展具有重要的推動作用,能夠促進從非糧和廢棄生物量到大宗平臺化合物的生物煉制新途徑的發展,而且通過本項目的多項技術創新和集成,將形成一個示范性的從非糧生物量出發通過生物過程生產大宗平臺化合物的煉制途徑,從而極大推進大宗化學品的生物煉制工程的產業化開發。丁酸發酵達到實驗室理想水平,對底物的轉化率達到0.48克/克。并發展了多種分離技術包括非接觸萃取技術,制備成功高純度的丁酸產品和較低純度的丁酸鈉產品,總回收率大于75%,并成功地實行了中試放大。
  五、集成法醋酸酯類節能技術研究實現的先進工藝技術
  ①蒸煮醪余熱利用工藝
  蒸煮過程控制溫度100-102℃,蒸煮末柱工作壓力0.05Mpa。而拌漿罐生料的溫度僅55℃,因此蒸煮過程需耗取大量的熱量,而采用生熟料換熱器進行能量回收,而在合適的位置配合料泵加壓,可以解決醪液粘度大,阻力大輸送困難的問題,工藝改造后,生料的溫度可以提高至85℃。
  ②汽液兩相多段酯化工藝
  改造前江蘇金茂源公司乙醇和乙酯是孤立的兩套裝置,乙醇采用液相進料,乙醇與乙酸的酯化反應也是液相反應。采用液相進料,乙醇的汽化潛熱不能被利用,單釜液相反應,反應速度慢且由于反應是在酸過量的環境下進行,酯化釜的利用率小,改造后乙醇采用氣相進料,使汽化潛熱得到了有效利用。而采用兩相兩段酯化工藝,在預酯化釜中采用高的醇酸比例進行汽液兩相反應,可以大大提高反應速率,并有助于降低粗酯中的醇含量和水含量。
  ③助劑帶水工藝
  助劑帶水流程中為酯化塔改造工藝。通過酯化塔中間增加收集分離器,使水與助劑、乙酯的混合物分層,自收集分離器下層配管采出水相,進入油盅,油盅設降溫盤管,降溫后再次分相,水自油盅下層采出去回收塔。上層的酯自然或強制進塔參與塔中的回流。
  ④水洗工藝流程
  塔頂采出的頭酯與水通過靜態混合器混合后去水洗塔,酯、水在水洗塔分層,水洗后的料醇含量降低直接回脫水塔進料,洗水去回收塔回收醇、酯。
  ⑤差壓蒸餾工藝
  傳統的精制工藝流程中,脫水塔和精制塔都需要消耗生蒸汽,改造為差壓精餾工藝后,只需一臺脫水塔需要消耗生蒸汽,而精制塔不需要再耗生蒸汽。
  六、木薯發酵生產丁醇綠色工藝與關鍵設備產業化開發項目實現的技術創新:
  ①高性能滲透汽化優先透醇膜的研制
  開發了具有國際先進水平和自主知識產權的新型共聚物膜材料和制膜技術,解決了常規無機-有機雜化膜相容性差的難題,顯著提高了膜的通量和對丁醇的分離選擇性,具有良好的抗污染性,能夠防止發酵液中的物質在膜上附積,長期運行中性能穩定, 綜合性能明顯優于現有滲透汽化透醇膜,丁醇/水分離選擇性>100,透過液通量每小時>800 g/㎡。
②發酵-滲透汽化膜分離耦合技術與裝備
  首次開發了針對丁醇發酵特點的發酵-滲透汽化膜分離耦合優化技術和膜污染控制技術。在膜組件設計和放大方面,開發了新型旋轉式膜組件和放大技術,可有效控制膜污染,提高膜分離效率;通過發酵液及膜表面污染物分析,開發了發酵-滲透汽化耦合過程中膜污染控制技術和膜清洗技術。通過實驗和數學模型相結合的方法,優化了發酵-膜分離耦合工藝,實現了連續發酵,濃縮液中丁醇濃度大于40%,發酵產率達2g/L/h以上,過程能耗降低50%上,同時減少廢水排放50%以上,綜合指標高于國內外報道的水平。
  ③膜過程優化、膜污染控制及清洗技術
  完成研究和優化發酵-膜分離耦合工藝條件(稀釋率、糖濃度、系統水力學等),通過過程模擬優化整體工藝參數,實現丁醇發酵與膜分離的高效集成。中國科學院過程工程研究所近年來在膜過程優化、膜過程自控和檢測以及膜過程污染與清洗等關鍵性技術領域取得突破,顯著提高了膜過濾效率和膜過程的技術經濟性。
  ④醪液回用與廢水處理技術
  完成根據耦合過程中的膜污染情況以及對發酵液污染膜的主要組成成分分析,研究工程規模的膜清洗操作方式和工藝條件及高效膜清洗劑。開發了專利性質的醪液回用技術,且不影響丁醇發酵;開發了厭氧-好氧集成耦合處理技術,顯著提高了廢水處理效率,降低了能耗,處理后的丁醇發酵廢水達到國家一級排放標準。其中厭氧處理關鍵技術和設備取得突破,處理效率、產氣量均顯著提高,產生的沼氣送自備熱電廠沼氣爐燃燒,實現了發酵廢水高效資源化利用。
  七、非糧原料厭氧發酵高產丁酸的關鍵技術和新工藝取得的研究成果項目合同簽訂后,合作雙方(浙江大學、江蘇金茂源生物化工有限責任公司)進行了相關工作任務分解。取得的研究成果:
  ①酪丁酸梭菌發酵木薯淀粉及木薯渣水解液生產丁酸研究
  對木薯淀粉和木薯渣的稀酸水解工藝進行了探索,初步優化了發酵培養基中的碳源和氮源,開展了纖維床生物反應器固定化發酵葡萄糖、木糖、混合糖以及木薯淀粉水解液和木薯渣水解生產丁酸的動力學研究。
  ②酪丁酸梭菌發酵甘蔗廢糖蜜生產丁酸研究
  首次成功運用纖維床生物反應器固定化酪丁酸梭菌進行微生物發酵甘蔗廢糖蜜這一糖蜜類生物質資源合成丁酸研究,并對批次、反復批次和補料流加不同發酵模式的發酵性能進行了探討。
  ③酪丁酸梭菌發酵菊芋水解液生產丁酸研究
  對菊芋稀酸水解工藝進行了較為詳細的探索,并進行了纖維床生物反應器(FBB)固定化發酵葡萄糖、果糖、混合糖以及菊芋水解液生產丁酸的動力學研究。
  ④纖維床固定化酪丁酸梭菌條件控制和優化
  FBB固定化發酵優越的性能依賴于細胞在載體上的高密度和高活力吸附,主要考察影響酪丁酸梭菌吸附在纖維質載體上的各個因素,并提出固定化細胞的優化策略。

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