年产1000吨1,2,4-丁三醇发酵车间设计开题报告

1. 研究目的与意义

1,2,4-丁三醇 (1,2,4-butanetriol，简称 bt)是非无色无味、透明、粘稠的天然四碳多元醇，广泛应用于医药、农业、化妆品、造纸、高分子材料、烟草、军工等领域。其下游硝化物1,2,4-丁三醇三硝酸酯（bttn）具良好的可塑性、稳定性以及低冲击敏感性，具有高能量水平、高热稳定性、低温不脆变、高反应安全性等优点。是导弹等装备的推进剂；也可用于肿瘤和皮肤病等药物的合成，以及作为药物缓释剂增加患者的适应性、降低药物副作用等；还能在烟草行业中，减轻硝基化合物对人体肝肾、血液、神经中枢等方面的危害，降低毒性。此外，bt 能抑制微生物，是抗抗微生物制剂的组成部分，还可用于合成聚氨酯泡沫、卷烟添加剂和彩色显影剂等。有巨大的市场潜力。

由于化学法存在转换率低、合成条件高、成本高、污染环境等的缺点，目前，bt采用生物合成法利用重组大肠杆菌以木糖为底物，经木糖脱氢酶氧化生成木糖酸，再经脱水、脱羧和醛还原三步生物合成。具有反应条件温和、安全性高、原料来源广泛等优点，而且提高了反应速率，同时微生物参与的合成更为便捷，还能有效减少环境污染。

因此，本研究对大规模生产1,2,4-丁三醇的工厂车间进行设计，以大肠杆菌为生产菌株，设计年产1000吨唾液酸发酵生产车间。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

1）制定设计任务、原则，选择生产菌。

2）选择生产方法，制定工艺路线，绘制工艺流程简图。

3. 研究的方法与步骤

研究方法：

本论文设计1,2,4-丁三醇发酵工厂年产量为1000吨，以大肠杆菌（escherichia coli）为生产菌株，以葡萄糖为碳源，以酵母粉和蛋白胨为氮源，以氯化钠、碳酸钙和硫酸铵等为无机盐，在30℃，200rmp的情况下，发酵周期为72h，采用分批补料发酵，以此为基础进行工艺设计，确定1,2,4-丁三醇的生产工艺流程，进行了物料衡算和热量衡算，并计算了主要设备尺寸。产物的提取率以90%计，其他发酵液的物化常数可参考其他设计。发酵罐公称体积一般按100 m³计，一年生产天数按300天计，发酵罐的数量要与发酵周期（多少天）相关。

4. 参考文献

[1] 杨帆,孙雷,朱泰承等.大肠杆菌合成1,2,4－丁三醇的途径构建和优化[c].2015中国酶工程与糖生物工程学术研讨会,江苏,2015.

[2] 孙雷,杨帆,朱泰承等.大肠杆菌合成 1,2,4-丁三醇的途径优化[j].生物工程学报,2016,32(1):51-63.

[3] 郭超,冯奥,陆信曜等.重组大肠杆菌1,2,4-丁三醇合成途径的平衡优化[j].化工进展,2022,41(12):6531-6539.

5. 计划与进度安排

1)2024-12-26～2024-03-26：查阅资料撰写开题报告；

2)2024-03-27～2024-04-07：对厂址进行选择，分析物流交通、人力资源等条件；

3)2024-04-08～2024-04-15：对厂区总面积进行设计；