[发明专利]一种发酵生产1,3-丙二醇的固定化纤维床反应器

说明书

技术领域

本发明涉及1,3-丙二醇的生产设备，尤其涉及一种发酵生产1,3-丙二醇的固定化纤维床反应器。

背景技术

1,3-丙二醇(1,3-propanediol，简写：1,3-PD)是一种重要的化工原料。由于它含有双功能基团，可参与多种化学合成反应，例如，作为单体可生产特殊场合使用的聚酯、聚醚、聚氨酯等缩聚物；作为有机合成中间体的原料，可用于多种药物及新型抗氧化剂的合成；作为溶剂，能提高黏合剂、树脂、洗涤剂、化妆品等产品的优良性能(Kaur G,Srivastava A K,Chand S.Advances in biotechnological production of 1,3-propanediol[J].Biochemical Engineering Journal,2012,64:106-118)。此外，以1,3-丙二醇代替1,4-丁二醇，还可用于生产热塑性聚氨酯、共聚聚酯、工程塑料等。1,3-丙二醇脱水和脱氢可以生产与四氢呋喃和γ-丁内酯化学性质类似的产品，如氧杂环丁烷，并通过开环聚合反应生产类似于聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)的新型聚合物，或作为涂料中的反应溶剂。1,3-丙二醇和对苯二甲酸能够合成聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)，使得1,3-丙二醇倍受世人关注(Deckwer W D.Microbial conversion of glycerol to 1,3-propanediol[J].FEMS Microbiology Reviews,1995,16:143-149)。这是由于PTT既有聚酯的耐化学性又有聚酰胺纤维的良好回弹性、抗污性、抗褶皱性，且易于染色、手感柔软、富有弹性、易干、低静电性、生物降解性等特性，可用于地毯、工程塑料、膜及服装材料等行业，被视为继聚对苯二甲酸乙二酯(PET)和聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)之后的又一新型聚酯纤维，具有广阔的市场前景。

用化学法合成1,3-丙二醇不仅生产成本高而且污染环境，目前国内尚无化学法工业化报道。生物柴油作为可再生的清洁能源，在其生产过程中，最高可得到约10％的副产物甘油；作为重要化工原料的1,3-丙二醇已引起人们的广泛关注；所以如以生物柴油副产物甘油为原料生产1,3-丙二醇，不仅解决了生物柴油副产物甘油的出路问题，而且降低了1,3-丙二醇的生产成本。因而采用微生物法生产1,3-丙二醇具有巨大的潜力。

固定化细胞生物反应器具有细胞密度高、催化效率高、耐毒害能力强、产物分离容易、能实现连续操作、易于放大及控制反应过程，下游处理简便等优势，是目前连续化大生产中应用最多的一种生物反应器。建立成本低、安全性高的1,3-丙二醇生产工艺，为综合利用生物柴油副产物甘油提供有效的参考依据，以期获得较高的经济价值和社会价值。