减压精馏分离1，3—丙二醇的研究

郑 彬 刘 燕 乔建援 齐笑飞 毕生雷 杜风光

（河南天冠企业集团有限公司，河南 南阳 473000）

减压精馏分离1，3—丙二醇的研究

郑 彬 刘 燕 乔建援 齐笑飞 毕生雷 杜风光

（河南天冠企业集团有限公司，河南 南阳 473000）

本文探讨了精馏过程中的一些影响因素，通过研究我们认为在PDO精馏中，我们应当使用PDO含量在90%左右、温度在80℃左右的物料，其进料位置在第20个塔板处，出料位置在第15个塔板处，回流比为5：1。此时，得到产品的PDO浓度可以达到99.5%。

PDO；精馏

1，3一丙二醇（本文简称PDO）是一种重要的化工原料，可用于油墨、印染、涂料、药物、润滑剂、抗冻剂，还可以作聚酯和聚氨酯的单体来生产多醇聚酯以及作为碳链延伸剂[1-2]。天冠集团使用和清华大学联合开发的发酵法生产PDO技术建设了千吨线生产线，在发酵结束后，发酵液采用金属膜过滤方法除蛋白[3]、电渗析方法脱盐[4]、蒸馏脱水和分离PDO。经过上述工序处理后的发酵液，成分主要包括酒精、乙酸盐、乳酸盐、丁二酸盐、2，3-丁二醇（本文简称BD）、PDO等物质。减压精馏的效果直接决定了

PDO产品的纯度的质量。本文从生产实践出发探讨减压精馏分离PDO的工艺参数。

1 材料与方法

1.1 材料

原料（除蛋白、脱盐、脱水后的发酵液），精馏塔（依据天冠发明专利CN100355475C自行研制）。

1.2 1，3一丙二醇的测定分析方法

采用高效液相色谱仪测定色谱柱为Aminexres-in-based 87H，柱温65℃流动相为0.005 mol／L硫酸水溶液，流速0.8 mL／min，检测器为CTO-10VP折光示差检测器[5]。

1.3 操作方法

将原料通过离心泵压到精馏塔釜中，使用导热油炉对再沸器中的原料进行加热，进料采用真空自吸，在一定的操作条件下考察温度、回流比、出料量等对精馏过程以及对1，3-丙二醇产品纯度的影响。

2 结果与讨论

2.1 原料

一般在减压蒸馏前需要先将发酵液中的蛋白、盐、水分去除，否则会造成胶状物质在釜内沉积、泛塔等不良后果。正常情况下，发酵液经过上述处理后，所得到的精馏塔原料中PDO浓度为40%～70%，从图1中我们可以看出，如果原料中PDO浓度较高，那么虽然单位时间内消耗的能量较多，但是其处理时间较短，最终得到的产品中的PDO含量也比较高，接近100%。但是随着原料中PDO浓度的降低，由于BD、酒精、水、乙酸等物质的存在，使得最终产品中PDO含量也逐渐降低，达不到销售的要求，还需要返回重新进行二次精馏除杂，这无疑增加了精馏成本。所以我们认为原料的PDO浓度越高越好。

2.2 进料位置

进料相当于在精馏塔中又多了一个热交换过程。进补位置的选择同样会影响到精馏的正常运行。从图2我们可以看出，进料位置的不同对成品中PDO%影响也比较大，如果选择在塔顶进料，那么得到的成品中低沸点较多，如果在塔釜进料，那么会引起暴沸，也会造成成品中杂质增加，并且会对精馏过程产生不利的影响。相应的，如果进料位置增高相当于增加了回流量，会引起再沸器负荷增加。所以我们选择在塔中进料。

图1 不同原料浓度中PDO含量的影响

图 2 不同进料位置的影响

2.3 出料位置

在精馏体系中，在不同的塔板位置，各组分的含量是不同的。通常的，在塔顶由于温度相对较低，所以出料中低沸点物质会一直存在，PDO的含量不会达到95%以上。在塔釜位置，由于温度较高，内冷却不足，所以出料中会有一些高沸点物质存在，也会影响PDO的纯度。从图3我们可以看出，出料位置的增高，虽然会引起再沸器负荷减小，但是同样会导致成品中杂质的增加，从而导致成品中PDO含量较少。出料位置减少会引起再沸器负荷增加，而且由于内冷却不足，所以也会有部分BD出现在物料中，影响成品的PDO含量。所以我们选择在塔中出料。

2.4 进料温度

进料温度是精馏过程中的一个关键因素。进料温度较低，会引起暴沸、泛塔，进料温度较高则不会破坏精馏系统的运行。从图4我们可以看出，进料温度越高，那么再沸器负荷就越小，同样的成品中的PDO含量就越高，就越容易达到销售的要求。所以我们认为原料应当达到较高的温度再开始精馏过程。

图 3 不同出料位置的影响

图 4 不同进料温度的影响

2.5 回流比

回流起到内冷却的作用，有利于高沸点物质如BD、PDO的纯化。回流量的增加会暂时引起内冷却效果良好，但是随着时间的推移，较大的回流量会导致冷却系统负荷增加甚至越过冷却系统的能力。而较小的回流比会导致有大量未冷却的PDO、BD甚至是一些低沸点物质进入冷却器，回到塔中。回流温度的增加直接破坏整个精馏系统的稳定运行。从图5中我们可以看出，随着回流比的减少，成品中的PDO含量在降低，再沸器的负荷也增加了，所以我们认为应当选择较大的回流比。

图 5 不同回流比的影响

3 结论

在PDO精馏中，我们应当使用PDO含量在90%左右、温度在80℃左右的物料，其进料位置在第20个塔板处，出料位置在第15个塔板处，回流比为5：1。此时，得到产品的PDO浓度可以达到99.5%。

[1]Wittu，Muler R—J，Widdecke H，et a1.Syntheses，properties and biodegradability of polyesters based on 1，3-propanediol[J].Micromole Chem Phys，1994，195：793—802.

[2]毕生雷，杜玉超，银会娟，等.1，3-丙二醇的生产和市场分析[J].河南化工，2009，26（10）：26-28.

[3]毕生雷，杜平，王珂.对1，3-丙二醇发酵液用金属纳滤膜过滤的研究[J].河南化工，2010，27（7）：39-41.

[4]唐宇，刘德华，等.1，3-丙二醇发酵液电渗析脱盐的中试研究[J].化工进展，2004，23（1）：84-87.

[5]邱健，刘德华.1，3-丙二醇发酵液电渗析法膜[J].过程工程学报，2005，5（1）：36-39.

TQ028.13

A

1671-0037（2014）04-64-2

郑彬（1983.1-），男，本科，助理工程师，研究方向：1，3-丙二醇研究，参与了国家863计划“1，3-丙二醇的生物炼制”课题。