一种连续生产四碳有机酸双极膜电渗析系统的制作方法

1.本实用新型涉及有机酸加工领域，特别涉及一种连续生产四碳有机酸双极膜电渗析系统，属于双极膜电渗析技术在有机酸制备种的应用。


背景技术：

2.四碳有机酸是有机化合物的重要组成部分，四碳有机酸广泛应用在医药、食品、化工领域，以四碳有机酸为基础还可以合成一系列重要基础化学品，比如四氢呋喃、1，4
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丁二醇，聚丁二酸丁二酸酯等可生物降解材料等。
3.由于石油资源日益匮乏和环境问题日益成为人们关注的重点，四碳型有机酸绿色生产工艺已成为世界各国研究热点。典型的四碳型有机酸特别是丁二酸、富马酸、l
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苹果酸、l
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酒石酸，在生产过程中的产物会使发酵液ph值降低，不利于微生物的生长，从而阻碍发酵过程的进一步进行。在发酵过程中，通常需要加入碱进行ph值调节，使得有机酸制备过程中消耗大量的酸碱的同时，也会产生大量废液污染环境，而且过程复杂，生产动强度大，产品收率低。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种连续生产四碳有机酸双极膜电渗析系统。
5.本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
6.一种连续生产四碳有机酸双极膜电渗析系统，包括用于储存待转化的四碳有机酸盐母液的储液罐，用于对四碳有机酸盐母液进行过滤的过滤装置、用于接收经过过滤后的四碳有机酸盐的酸液罐、用于对四碳有机酸盐进行转化的双极膜电渗析装置、用于接收制备四碳有机酸的副产物的碱液罐、用于储存极液的极水罐，所述储液罐、过滤装置和酸液罐依次通过输送管道相连，酸液罐、碱液罐和极水罐均与电渗析装置通过进液管和回流管形成流通回路。
7.进一步优选为：所述储液罐和过滤装置之间的输送管端上安装有提升泵，所述储液罐上连接有四碳有机酸盐母液输入管道，所述储液罐与过滤装置之间连接有过滤后浓缩液回料管道。
8.进一步优选为：所述过滤装置为卷式膜过滤系统。
9.进一步优选为：所述酸液罐和所述碱液罐均设置有两个或两个以上，两个或两个以上的酸液罐和碱液罐的出液管道和回料管道均通过汇集管道与电渗析装置相连。
10.综上所述，本实用新型对比于现有技术的有益效果为：通过卷式膜和双极膜电渗析耦合膜装置，对四碳有机酸盐进行澄清和转化处理，在不引入新组分的情况下，将有机酸盐溶液直接转化为四碳有机酸和碱，可以克服有机酸生产过程中产生大量高盐废水，减少酸、碱废水的排放量，实现四碳有机酸生产过程的绿色、环保工艺。
附图说明
11.图1为实施例的系统框架图；
12.图2为实施例的工艺流程图。
具体实施方式
13.以下结合附图对实用新型作进一步详细说明。
14.一种连续生产四碳有机酸双极膜电渗析系统，参照图1所示，包括用于储存待转化的四碳有机酸盐母液的储液罐、用于对四碳有机酸盐母液进行过滤的过滤装置、用于接收经过过滤后的四碳有机酸盐的酸液罐1和酸液罐2、用于对四碳有机酸盐进行转化的双极膜电渗析装置、用于接收制备四碳有机酸的副产物的碱液罐1和碱液罐2、用于储存极液的极水罐，储液罐、过滤装置和酸液罐依次通过输送管道相连，在此实施例中，酸液罐和碱液罐均设置有两个，但不局限于两个。
15.储液罐含有四碳有机酸的母液加料口、母液出料口、卷式膜过滤后浓缩液回料口，四碳有机酸母液加料口上安装有有机酸盐输入管道；过滤装置为卷式膜过滤系统，位于储液罐下游，具有四碳有机酸盐的发酵液入口、滤液出口和残渣料液出口，储液罐的母液出料口与过滤装置上的发酵液入口之间通过管道相连、且管道上安装有提升泵，卷式膜过滤后浓缩液回料口与过滤装置上的残渣料液出口之间通过管道相连形成回流通道。
16.酸液罐1和酸液罐2均位于卷式膜过滤装置下游，具有四碳有机酸盐的发酵液入口、发酵液滤液出口及料液回料口，酸液罐1和酸液罐2上的发酵液入口连接的管道通过汇集管与过滤装置的滤液出口相连接；双极膜电渗析装置具有四碳有机酸盐的母液滤液入口、四碳有机酸液出口、碱接收液入口、碱接收液出口、极水入口和极水出口。
17.酸液罐1和酸液罐2的发酵液滤液出口连接的管道通过汇集管与双极膜电渗析装置上的母液滤液入口相连，且汇集管上安装有提升泵，酸液罐1和酸液罐2的料液回料口连接的管道通过汇集管与双极膜电渗析装置上的四碳有机酸液出口相连。
18.碱液罐1和碱液罐2位于卷式膜过滤装置下游，具有纯水接收液入口、接收液出口及接收液回料口，纯水接收液入口通过纯水管道连接外部水源，碱液罐1和碱液罐2的接收液出口上安装的管道通过汇集管与双极膜电渗析装置的碱接收液入口相连、接收液回料口上安装的管道通过汇集管与双极膜电渗析装置的碱接收液出口相连。
19.极水罐位于卷式膜过滤装置下游，具有极水料液入口、极水料液出口和极水料液回料口，极水料液入口通过管道连接外部极水源，极水料液出口通过管道与双极膜电渗析装置上的极水入口相连，且管道上安装有提升泵，极水罐的极水出口通过管道与双极膜电渗析装置上的极水出口相连。
20.上述连续生产四碳有机酸双极膜电渗析系统的工艺流程为：将除完杂质的四碳有机酸盐母液，经过卷式膜过滤装置进行过滤，得到四碳有机酸盐母液澄清液，将四碳有机酸盐母液的澄清液通入双极膜电渗析装置中，在电场的作用下进行转化，得到四碳有机酸料液和副产物碱液。
21.上述的工艺流程，参照图2所示，具体步骤如下：
22.步骤1，将经过脱除菌体蛋白的四碳有机酸盐母发酵液通入孔径为2nm～3nm的卷式膜，操作压力为0.1mpa～0.8mpa以内，操作温度为25～30℃，得到四碳有机酸盐母发酵液
澄清液；
23.步骤2，将步骤1中的四碳有机酸盐母发酵液澄清液通入双极膜电渗析系统中，双极膜电渗析操作电压为每对膜1～5v，电流密度为400～1000a/m2，体系温度为25～40℃。双极膜电渗析淡水即为淡化的四碳有机酸盐母发酵液，双极膜电渗析浓水为含硫酸铵的稀溶液；
24.步骤3，将步骤2中得到的有机酸溶液，经过浓缩、除杂等工艺，即可得到精制的四碳有机酸。
25.现针对具体母液的处理，具体为l
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苹果酸的制备，描述如下：
26.步骤1、l
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苹果酸钠母液预处理：将除过菌体蛋白的l
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苹果酸钠母液，通入卷式膜系统进行过滤，除去l
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苹果酸钠母液中的固体悬浮物，得到l
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苹果酸钠母液澄清液，其中卷式膜的孔径为2nm，操作压力为0.5mpa，体系工作温度为30℃；
27.步骤2、l
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苹果酸制备：将步骤1中得到的经预处理后的l
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苹果酸钠母液澄清液，通入双极膜电渗析系统，双极膜电渗析操作电压每对膜1.5v，电流密度为500a/m2，操作温度为30℃；l
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苹果酸钠在电场的作用下，钠离子透过阳离子交换膜向碱水侧迁移，与双极膜阴面解离出氢氧根离子结合生成稀氢氧化钠溶液，酸室侧，l
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苹果酸根离子与双极膜阳面解离出的氢离子结合形成l
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苹果酸。
28.步骤3、将步骤2中得到的l
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苹果酸料液经过浓缩、除杂得到精制四碳有机酸。
29.以上所述仅是本实用新型的示范性实施方式，而非用于限制本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围由所附的权利要求确定。