发酵法生产丙二醇高技术产业化示范工程项目可行性研究报告

1、发酵法生产丙二醇高技术产业化示范工程项目可行性研究报告1 总论1.1 项目由来1，3-丙二醇（PDO）是一种重要的化工原料，可作为有机溶剂应用于油墨、涂料、润滑剂、抗冻剂等行业，还可用作药物合成中间体。其最主要的用途是作为聚合体单体合成性能优异的高分子材料。1，3-丙二醇可以替代乙二醇，1，4 丁二醇和新戊二醇等中间体用于生产多醇聚酯及作为碳链延伸剂。其与苯二甲酸合成的聚对苯二甲酸丙二酯（PTT） ，显示了比乙二醇、丁二醇为单体合成的聚对苯二甲酸乙二酯（PET） 、聚对苯二甲酸丁二酯（PBP）等更优良的性能，被认为是一种兼具 PET 的高性能和 PBT 的易加工性的新型聚酯材料。目前，世界范围内对聚酯的需求十分旺盛，生产及消费量逐年递增，使得对原料二元醇的需求量也持续增长。黑龙江省辰能生物工程有限公司从 2002 年 8 月开始至 2003 年 9 月止对已基本完成 1，3-丙二醇项目的工业试验，验证了清华大学的二步发酵法工艺技术。专家认为，生物发酵法生产 1，3-丙二醇，与化学合成法（环氧乙烷法、丙烯醛法）相比，具有利用可再生资源、设备装备简便、操作条件温和、环境友好、大大降低成本等

2、先进性。本项目的建设将会大大推进我国的发酵法生产 1，3-丙二醇这一领域的竞争能力，有利地促进我国发酵行业、合成纤维行业以及纺织业地发展。国家发展计划委员会于 2001 年 6 月 30 日作了关于黑龙江省电力开发公司发酵法生产 1，3-丙二醇高技术产业化示范工程项目可行性研究报告的批复，文号为计高技20011912 号。拟建项目选址于黑龙江肇东市西面高新技术开发区内。生产能力2500t/a。受黑龙江省辰能生物工程有限公司的委托,黑龙江省环境保护科学研究院承担了该项目的环境影响评价工作,在现场调查及资料调研的基础上,编制了该项目的环境影响报告书,现提交主管部门及专家审查。1.2 编制依据1.2.1 相关法律、法规中华人民共和国环境保护法中华人民共和国环境影响评价法中华人民共和国大气污染防治法中华人民共和国水污染防治法中华人民共和国噪声污染防治法中华人民共和国固体废物污染防治法中华人民共和国清洁生产促进法中华人民共和国国务院令第 253 号建设项目环境保护管理条例黑龙江省人民政府令第 23 号黑龙江省建设项目环境保护管理办法建设项目环境保护分类管理名录1.2.2 相关技术规范环境影响评价

3、技术导则 （HJ/T2.12.393）环境影响评价技术导则 （HJ/T2.41995）环境影响评价技术导则 非污染生态影响 （HJ/T191997）1.2.3 相关文件国家发展计划委员会文件关于黑龙江省电力开发公司发酵法生产1，3 丙二醇产业化示范工程项目可行性研究报告的批复1.3 编制目的按照环评工作的要求，充分分析该建设项目的基本情况（组成、功能、规模等） ，详细调查项目所在区域的环境概况和环境质量现状，确认项目建设可能产生的环境问题和环境保护目标，确定本次环评的技术路线和实施方案。本着“总量控制” “达标排放”和“清洁生产”的指导思想，在现状评价的基础上，提出切实可行的污染防治措施，进行各环境要素的预测和评价，为项目的环境管理和决策提供科学依据。1.4 控制与保护目标本评价区内无国家、省、市级自然保护区，风景游览区，名胜古迹，以及重要文化设施和水源地，鉴于项目区位于城市上风向，项目地处空旷碱地，周围 2km 以内无居民，南侧 200m 为肇东市金土地奶牛繁育治疗标准化研究中心，东侧 800m 顺达葵花养殖场，西侧 600m 为昌五奶牛高产示范区，因此确定本项目控制污染与环境保护目

4、标为：控制营运期锅炉排放的烟尘与 SO2，保护厂区周围的环境空气质量；控制营运期生产废水及生活污水的排放，保护呼兰河水质；控制施工及运营期的噪声声强，采取有效措施，严防噪声污染。具体敏感目标见表 1-4-1。表 1-4-1 敏 感 目 标序号名称方位距离保护理由1周围生态场界周围邻近在项目的施工期及营运期应注意对周围植被的保护2肇东市金土地奶牛繁育治疗标准化研究中心N200m营运期锅炉排放的烟尘与 SO2，保护厂区周围的环境空气质量3昌五奶牛高产示范区，W600m营运期锅炉排放的烟尘与 SO2，保护厂区周围的环境空气质量4顺达葵花养殖E800m营运期锅炉排放的烟尘与 SO2，保护厂区周围的环境空气质量5呼兰河N60km呼兰河为松花江一级支流，是本项目污水间接受纳水体1.5 评价标准1.5.1 环境质量标准地表水环境质量标准 （GB38382002）中的类标准黑龙江省地面水环境质量功能区划分和水环境质量补充标准（DB23/4851998）环境空气质量标准 （GB30951996）中的二级标准环发2000关于发布环境空气质量标准 （GB30951996）修改的通知城市区域环境噪声标准 （G

5、B309693）中的 2 类标准1.5.2 排放标准污水综合排放标准 （GB89781996）中的二级标准大气污染物综合排放标准 （GB162971996）中的二级标准锅炉大气污染物排放标准(GB132712001) 时段工业企业厂界噪声标准(GB1234890)建筑施工场界噪声限值(GB1252390)1.5.3 监测方法及标准水和废水监测分析方法 （国家环保局）空气和废气监测分析方法 （国家环保局）城市区域环境噪声测量方法 （GB/T1462393）1.6 评价内容及评价重点根据项目特点及所在区域的环境状况，确定本次评价的内容为：环境空气、地表水环境、声环境、场址合理性分析等，在现状评价的基础上，评价其影响程度和范围，提出污染防治措施及总量控制方案，对项目的环境经济损益进行简要分析，提出环境管理与监测计划，并开展公众参与的调查工作。评价重点：环境空气、地表水环境。1.7 评价等级1.7.1 环境空气根据环境影响评价技术导则 大气环境(HJ/2.293)中有关规定，将大气环境影响评价工作分为一、二、三级，评价工作级别的依据见表 1-7-1。表 1-7-1 环境空气影响评价工作级别Pi

6、(m3/h)地形Pi2.51092.5 109 Pi2.5108Pi2.5108复杂地形一二三平原二三三表中复杂地形指山区、丘陵、沼泽、大中城市等地区。Pi 为等标排放量，Pi=Qi/Coi109式中：Pi等标排放量(m3/h)Qi单位时间排放量(t/h)Coi选用 GB3095-96 中二级标准中的一次采样浓度允许值。本工程新建锅炉房排放的 SO2等标排放量计算结果见表 1-7-2。表 1-7-2 SO2等标排放量结果污染物PSO2等标排放量 m3/h3.52107根据 Pi 的计算结果，PSO297%。斜面菌种经摇瓶培养后，按适当接种量接入一级种子罐，经一级种子培养后，培养成二级种子，然后培养成三级种子接入发酵罐。发酵分二步进行，第一步发酵将糖化液转化为甘油，第二步发酵将甘油转化为 1，3-丙二醇。来自糖化工段的糖化液，配以玉米浆等其它成份后，经蒸汽连续消毒后进入第一步发酵罐，并加入少量的消泡剂。来自空压站的空气，经除湿、除菌过滤后计量通入种子罐或发酵罐。按种子培养成发酵要求的通风调节空气流量，种子培养和发酵全过程的温度控制在 351。发酵分二阶段进行。二阶段的通气量和工艺条件不同

7、，第一阶段发酵以葡萄糖浓度达到 2-3%，甘油浓度开始下降为终点，转入第二阶段发酵。第二阶段发酵与第一阶段在同一设备中进行，发酵至残糖浓度约 1%结束。来自第一步发酵工段的发酵液经絮凝和离心分离成浓相和稀液，稀液直接进入第二步发酵工序。浓相经板框压滤机过滤后，残渣酵母泥经干燥加工副产品酵母，滤液进入第二步发酵罐中，甘油经过厌氧发酵转化为 1，3-丙二醇。来自第二步发酵工段的发酵液经絮凝和离心分离成浓相和稀液，稀液直接进入浓缩工序。浓相经板框压滤机过滤后，残渣菌体可做为动物饲料，滤液进行浓缩工序，浓缩后 1，3-丙二醇浓度高达 90%以上。浓缩液进入真空蒸馏，得到粗 1，3-丙二醇，粗 1，3-丙二醇经活性炭脱色和离子交换即得到成品 1，3-丙二醇，然后装桶外销。生产工艺流程详见图 3-4-1。操作条件及物料平衡详见图 3-4-2。3.4.2.2 原辅材料及公用工程规格、消耗及来源见表 3-4-1表 3-4-1 原辅材料及公用工程规格、消耗及来源序号名称及规格每吨位产品消耗年消耗备 注1原辅材料(1)淀粉（含粉 1214%）5.5t13750t本市采购(2)玉米浆（固化物40%，含 P%

8、）20kg50t本市采购（3）淀粉酶（2 万单位/ml）18kg45t本市采购(4)糖化酶(10 万单位/ml)6kg15t本市采购（5）氯化钙8kg20t本市采购(6)盐酸(31%)20kg50t本市采购(7)烧碱（42%）20kg50t本市采购(8)尿素(含 N46%)30kg75t本市采购(9)活性碳18kg45t本市采购(10)阴离子交换树脂10.7kg26.7t本市采购(11)阳离子交换树脂10.7kg26.7t本市采购(12)包装桶（200kg/桶）5 个12500 个本市采购2公用工程(1)新鲜水166t415000t开发区管网(2)循环冷却水（t=16）2822.4t7056000t循环水站(3)脱盐水10.1t25200t脱盐水站(4)无菌压缩空气69120Nm31.73108Nm3空压站(5)仪表空气172.8Nm3432000Nm3空压站(6)低压蒸汽（0.6Mpa，160）38.6t96480锅炉房(7)中压蒸汽3.5t8640t锅炉房(8)电5811kw.h1.46107kw.h开发区电网(9)氮气1008m32520000Nm3空压站3.4.3 工艺设备的选

9、择本装置设备主要依据中科院化冶所和清华大学的发酵工艺技术条件设计，装置设备共约 260 台套。本装置工艺介质酸性较重，腐蚀性较强，因此装置材料大部分采用不锈钢材料、碳钢内衬、玻璃钢、PVC 等。主要设备详见表 3-4-2。表 3-4-2 主要设备一览表序号名称规格材质数量备注一甘油发酵工段1配制罐VN=5m33042搅拌加热2贮 罐VN=150m33041搅拌加热3发酵罐VN=200m33044搅拌加热4一级种子罐VN=20013042搅拌加热5二级种子罐VN=20m33042搅拌加热6尿素罐VN=3 m33041搅拌加热7玉米浆罐VN=5 m33041搅拌加热8连消系统30419蒸汽分配台Q235A1二甘油提取工段1贮罐VN=200 m330422板框过滤机300组合33板框受槽VN=5m330424清液贮槽VN=200m330415三效浓缩器5000kg/h30416中间槽VN=5m330427水喷射泵5000kg/h组合1三PDO 发酵工段1流加配制罐VN=75m33042搅拌2流加计量罐VN=10m3304103碱流加计量罐VN=6 m3304104碱配制槽VN=6 m33041搅拌5碱泵30426甘油配制槽VN=10 m33042搅拌7连消泵30428换热器FN=10030419维持罐VN=11.5m3304110连消喷射器304111发酵罐VN100m330410无级调速12排空消毒罐VN=1m33041113一级种子罐VN=0.1m33214全自动14二级种子罐VN=1m33214全自动15三级种子罐VN=10m33044无级调速16总过滤器304617分过滤器组合44预、精各一18贮罐VN=200m33041升温、计量19蒸汽分配台304120种子站3041四PDO 提取工段1絮凝罐VN100m33044搅拌、升温2酸高位槽VN=5m3塑料13酸泵组合24板框进料泵组合25板框过滤机100组合6聚丙烯6配制罐VN=1m33041搅拌7收集槽VN=10m33042板框收集8清液泵30429清液贮罐

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