[发明专利]一种利用丙烯腈水合酶合成丙烯酰胺的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用丙烯腈水合酶合成丙烯酰胺的方法。

背景技术

丙烯酰胺作为一种重要的化工原料，其主要用途为制备聚丙烯酰胺。而聚丙烯酰胺作为一种优良的絮凝剂可以广泛应用于石油工业、采矿业、洗煤工业、冶金工业、水处理、制糖业、建材工业等诸多领域。特别是由于我国对聚丙烯酰胺的利用在造纸水处理等领域还处于起初阶段，随着环保意识的增强及对水处理的重视，我国聚丙烯酰胺的市场需求将会进一步扩大。

传统的丙烯酰胺的制备方法一般包括硫酸水解法和铜催化水合法。其中，硫酸水解法利用丙烯腈与98%的浓硫酸进行反应，反应过程中会产生硫酸铵，同时整个过程工艺复杂，硫酸消耗大，对设备腐蚀严重污染严重，成本较高，因此已逐渐被淘汰。铜催化水合法包括固定床催化水合法、悬浮床催化水合法。一般采用Cu-Ni及Cu-Cr催化剂，其流程相对硫酸水合法相对简单，但也存在在单程转化率较低，反应时间较长的缺点。而新兴的微生物法制备流程简单，过程较为绿色，同时由于酶催化反应反应速度较快，因此生产效率可大幅提高。因此具有广阔的应用前景。目前微生物法面临的主要问题包主要为由于传质所带来的酶失活问题及水合反应的移热问题。

发明内容

因此，为克服上述缺点，本发明提供一种新的利用丙烯腈水合酶合成丙烯酰胺的方法。

一种利用丙烯腈水合酶合成丙烯酰胺的方法，其包括以下步骤：提供一容器，该容器中盛有游离细胞液，该容器的温度小于20摄氏度；提供一膜反应器，该膜反应器包括一微孔膜，该微孔膜将膜反应器分为第一腔室和第二腔室；将所述游离细胞液通过一第一输送管道连续加入之膜反应器的第一腔室，并使游离细胞液在第一腔室内沿微孔膜的表面流动；提供丙烯腈，该丙烯腈通过一第二输送管道连续加入至膜反应器的第二腔室，丙烯腈穿过微孔膜进入第一腔室加入至流动的游离细胞液中混合后形成一混合液；所述混合液从第二腔室流出进入一反应管道，该反应管道内的温度小于20摄氏度，反应管道的长度大于0.5米；以及，反应管道内的混合液循环流回所述容器，该容器中的溶液再循环流入膜反应器的第一腔室，与穿过微孔膜的丙烯腈循环反应。

相较于现有技术，本发明利用膜反应器，可以通过强化传质使两相在大相比下仍能迅速均匀混合，避免了丙烯腈局部浓度过高的问题；由于丙烯腈穿过微孔膜之后，被分散成较小的丙烯腈液滴，大大增加了反应的比表面积，进而提高了反应的表观反应速率，同时较快的反应可以使减少丙烯酰胺与细胞的接触时间，因此可以在一定程度上降低产物对酶活的抑制作用；由于膜反应器传热性能优异，因此可以将反应热迅速移出，因此避免了反应温度过高带来的酶失活问题。

附图说明

图1为本发明提供的利用膜反应器制备丙烯酰胺的方法的流程图。

图2为本发明提供的利用膜反应器制备丙烯酰胺的方法装置示意图。

图3为本发明提供的膜反应器的放大示意图。

主要元件符号说明