EA024224B1 - Способ и система для производства спиртов и/или кислот - Google Patents

Способ и система для производства спиртов и/или кислот Download PDF

Info

Publication number
EA024224B1
EA024224B1 EA201390593A EA201390593A EA024224B1 EA 024224 B1 EA024224 B1 EA 024224B1 EA 201390593 A EA201390593 A EA 201390593A EA 201390593 A EA201390593 A EA 201390593A EA 024224 B1 EA024224 B1 EA 024224B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
bioreactor
fermentation
substrate
products
methanol
Prior art date
Application number
EA201390593A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201390593A1 (ru
Inventor
Михель Шульц
Original Assignee
Ланцатек Нью Зилэнд Лимитед
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ланцатек Нью Зилэнд Лимитед filed Critical Ланцатек Нью Зилэнд Лимитед
Publication of EA201390593A1 publication Critical patent/EA201390593A1/ru
Publication of EA024224B1 publication Critical patent/EA024224B1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • C12P7/54—Acetic acid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D81/00—Containers, packaging elements, or packages, for contents presenting particular transport or storage problems, or adapted to be used for non-packaging purposes after removal of contents
    • B65D81/32—Containers, packaging elements, or packages, for contents presenting particular transport or storage problems, or adapted to be used for non-packaging purposes after removal of contents for packaging two or more different materials which must be maintained separate prior to use in admixture
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
    • C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
    • C07C29/1516—Multisteps
    • C07C29/1518—Multisteps one step being the formation of initial mixture of carbon oxides and hydrogen for synthesis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/10—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reaction with carbon monoxide
    • C07C51/12—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reaction with carbon monoxide on an oxygen-containing group in organic compounds, e.g. alcohols
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/04—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/12—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing fuels or solvents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M43/00—Combinations of bioreactors or fermenters with other apparatus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
    • C12P7/065—Ethanol, i.e. non-beverage with microorganisms other than yeasts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
    • C12P7/08—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/18—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic polyhydric
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Apparatus For Making Beverages (AREA)

Abstract

В изобретении представлены способы и системы для производства одного или более продуктов из потока газа, полученного в процессе производства метанола. Способ включает преобразование по меньшей мере части метанового сырья в субстрат, содержащий СО и Н. Субстрат, содержащий СО и Н, подвергается анаэробной ферментации в биореакторе с получением одного или более спиртов. Способ и система могут дополнительно включать процесс обработки продуктов производства метанола для производства уксусной кислоты.

Description

Область изобретения
Данное изобретение относится к системам и способам улучшения общего улавливания углерода и/или повышения общей эффективности в процессах, включающих микробиологическую ферментацию. В частности, изобретение относится к улучшению общего улавливания углерода и/или повышению общей эффективности в процессах, включающих микробиологическую ферментацию риформированного потока субстрата, содержащего СО и Н2.
Предшествующий уровень техники
Во всем мире этанол быстро становится основным богатым водородом жидким моторным топливом. Потребление этанола во всем мире в 2005 г. по оценкам составляло 12,2 млрд галлонов. По прогнозам производство этанольного топлива также продолжит расти в будущем благодаря повышенной заинтересованности в этаноле в Европе, Японии, США и в нескольких развивающихся странах.
Например, в США этанол применяют для производства смесей Е10, представляющих собой 10% смесь этанола в бензине. В смесях Е10 этанольный компонент действует как обогащающий кислородом агент, улучшающий эффективность сгорания и уменьшающий выделение атмосферных загрязняющих веществ. В Бразилии этанол на 30% удовлетворяет потребности в моторном топливе как в качестве обогащающего кислородом агента в смеси с бензином, так и в качестве чистого топлива сам по себе. В Европе экологические проблемы вокруг последствий выбросов газов, вызывающих парниковый эффект (СНС, Отееи Ноике Оакек), также стали стимулом для постановки Европейским Союзом (ЕС) для странчленов санкционированных целей потребления экологически рациональных видов моторного топлива, таких как этанол, полученный на основе биомассы.
Подавляющее большинство топливного этанола получают посредством традиционных способов ферментации на основе дрожжей, которые в качестве единственного источника углерода используют углеводы, полученные из культурных растений, такие как сахароза, экстрагированная из сахарного тростника, или крахмал, экстрагированный из зерновых культур. Тем не менее, на стоимость этого исходного углеводного сырья влияет его ценность в качестве продуктов питания для людей и кормов для животных, и выращивание культур, дающих крахмал или сахарозу, для производства этанола экономически нерационально во всех географических зонах. Поэтому представляет интерес развитие технологий преобразования более дешевых и/или более обильных источников углерода в топливный этанол.
СО является основным дешевым богатым энергией побочным продуктом неполного сгорания органических материалов, таких как уголь или нефть и нефтепродукты. Например, сообщают, что сталеплавильное производство в Австралии производит и выделяет в атмосферу свыше 500000 т СО ежегодно. Дополнительно или альтернативно потоки газа, обогащенные СО (синтетический газ), можно получать посредством газификации углеродистых материалов, таких как уголь, нефть и биомасса. Углеродистые материалы могут быть преобразованы в газообразные продукты, включающие СО, СО2, Н2 и меньшие количества СН4 путем газификации с использованием разнообразных способов, включающих пиролиз, крекирование дегтя и газификацию полукокса. Синтетический газ может быть также получен в процессе парового риформинга, такого как паровой риформинг метана или природного газа. Метан может быть преобразован в водород и монооксид углерода и/или диоксид углерода путем риформинга метана в присутствии металлического катализатора. Например, паровой риформинг метана происходит, как показано ниже
СН, + Н2О СО + ЗН2 (1)
СО + Н2О -> СО2 + Н2 (2)
В настоящее время во всем мире существенную долю водорода производят посредством данного процесса. Попытки применять водород, полученный в приведенных выше реакциях, в технологии с использованием топливных элементов в основном безуспешны в связи с присутствием монооксида углерода, который в характерном случае ядовит для катализаторов топливных элементов. Для преобразования газов, состоящих в основном из СО и/или СО и водорода (Н2), в разнообразные виды топлива и химические вещества можно применять другие каталитические процессы. Микроорганизмы можно также применять для преобразования этих газов в топливо и химические вещества. Для преобразования этих газов в топливо и химические вещества можно также использовать микроорганизмы. Эти биологические процессы, хотя они в целом медленнее, чем химические реакции, обладают несколькими преимуществами по сравнению с каталитическими процессами, включающими высокую специфичность, более высокие выходы, более низкие затраты энергии и более высокую устойчивость к отравлению.
Способность микроорганизмов расти на СО в качестве единственного источника углерода была впервые открыта в 1903 г. Позже определили, что эта способность является свойством организмов, использующих для автотрофного роста биохимический путь ацетилкоэнзима А (ацетил СоА) (также известный как биохимический путь Вуда-Льюнгдаля и биохимический путь дегидрогеназы монооксида углерода/синтазы ацетил СоА (СОЭН/АС8)). Показано, что большое число анаэробных микроорганизмов, включающих карбоксидотрофные, фотосинтезирующие, метаногенные и ацетогенные организмы, метаболизируют СО до различных конечных продуктов, а именно СО2, Н2, метана, н-бутанола, ацетата и этанола. Все такие организмы, используя СО в качестве единственного источника углерода, продуциру- 1 024224 ют по меньшей мере два из этих конечных продуктов.
Показано, что анаэробные бактерии, такие как бактерии рода С1окйтбшт, продуцируют этанол из СО, СО2 и Н2 посредством биохимического пути ацетил СоА. Например, различные штаммы С1окОтбшт ЦипдбаЫи, продуцирующие этанол из газов, описаны в следующих документах: АО 00/68407, ЕР 117309, патентах И8 5173429, И8 5593886 и И8 6368819, АО 98/00558 и АО 02/08438. Также известно, что бактерия С1окШбшт аиФеШаподепит кр продуцирует этанол из газов (АЬпш с1 а1., АтсЪАек οί МютоЪю1оду 161, рр 345-351 (1994)).
Тем не менее, продуцирование этанола микроорганизмами посредством ферментации газов в характерном случае сопровождается совместным продуцированием ацетата и/или уксусной кислоты. Поскольку некоторая часть доступного углерода в характерном случае вероятнее преобразуется в ацетат/уксусную кислоту, чем в этанол, эффективность производства этанола с применением таких процессов ферментации может быть меньшей, чем нужно. Несмотря на то что побочный продукт, представляющий собой ацетат/уксусную кислоту, можно применять для некоторых других целей, может также возникнуть проблема утилизации отходов. Ацетат/уксусная кислота преобразуется микроорганизмами в метан, и, следовательно, существует возможность его участия в выбросах газов, вызывающих парниковый эффект (ОНО, Отееп Ноике Оакек).
В документах АО 2007/117157 и АО 2008/115080, описание которых включено в данную работу посредством ссылки, описаны способы получения спиртов, в частности этанола, посредством анаэробной ферментации газов, содержащих монооксид углерода. Ацетат, полученный в качестве побочного продукта процесса ферментации, описанного в документе АО 2007/117157, преобразуется в газ водород и газ диоксид углерода, где оба этих газа можно применять в процессе анаэробной ферментации.
Ферментация газообразных субстратов, содержащих СО, с получением продуктов, таких как кислоты и спирты, в характерном случае идет в пользу кислоты. Продуктивность спирта можно повысить способами, известными в данной области техники, которые описаны, например, в следующих документах: АО 2007/117157, АО 2008/115080, АО 2009/022925 и АО 2009/064200, полностью включенных в настоящую работу посредством ссылки.
В документах И8 7078201 и АО 02/08438 также описаны способы ферментации для производства этанола путем варьирования условий (например, рН и окислительно-восстановительного потенциала) жидкой питательной среды, в которой проводят ферментацию. Как описано в данных публикациях, подобные способы можно применять для производства других спиртов, таких как бутанол.
Микробиологическая ферментация СО в присутствии Н2 может приводить, по существу, к полному преобразованию углерода в спирт. Тем не менее, в отсутствие достаточного количества Н2 некоторая доля СО преобразуется в спирт, тогда как значительная доля преобразуется в СО2, как показано в следующих уравнениях:
6СО + ЗН2О -> С2Н5ОН + 4СО2
12Н2 + 4СОг => 2СгН5ОН + 6Н2О
Получение СО2 снижает эффективность общего улавливания углерода, и при его высвобождении также существует возможность его участия в выбросах газов, обладающих парниковым эффектом. Кроме того, диоксид углерода и другие содержащие содержание углерода соединения, такие как метан, образующиеся в процессе газификации, могут также высвобождаться в атмосферу, если они не потребляются в объединенной ферментативной реакции.
Задача настоящего изобретения состоит в разработке системы (систем) и/или способа (способов), преодолевающих недостатки, известные на уровне техники, и в обеспечении общества новыми способами оптимального производства ряда полезных продуктов.
Сущность изобретения
Согласно первому аспекту в изобретении предложен способ производства продуктов из потока газа, полученного в процессе производства метанола, включающий следующие стадии:
1) преобразование по меньшей мере части потока газа, содержащего метан, в поток субстрата, содержащий СО и Н2;
2) анаэробную ферментацию по меньшей мере части СО и необязательно Н2 из стадии (1) с получением жидких продуктов.
В конкретных формах осуществления изобретения газ преобразуется в поток субстрата, содержащий СО и Н2, посредством каталитического окисления. В конкретных формах осуществления по меньшей мере части таких компонентов, как Н2§, СО2, О2 и/или Ν2, удаляют из газа перед каталитическим окислением. Специалистам в данной области техники известны способы удаления одного или более компонентов из потока газа. Дополнительно или альтернативно метановый компонент потока газа обогащают перед каталитическим окислением.
В конкретных формах осуществления способ включает направление потока газа, содержащего СО и Н2, в реактор синтеза метанола, где по меньшей мере часть газа преобразуется в метанол. В конкретных формах осуществления по меньшей мере часть потока газа, содержащего СО и Н2, направляют в биореактор для производства одного или более жидких продуктов путем микробиологической ферментации. В
- 2 024224 конкретных формах осуществления поток газа, содержащий СО и Н2, направляют в биореактор, после чего направляют его в реактор для синтеза метанола. В другой форме осуществления потока газа, содержащего СО и Н2, направляют в биореактор после его выхода из реактора для синтеза метанола.
В конкретных формах осуществления различных описанных выше аспектов в результате анаэробной ферментации получают продукты, включающие кислоту (кислоты) и спирт (спирты) из СО и необязательно Н2. В конкретных формах осуществления анаэробную ферментацию проводят в биореакторе, где одна или более культур микроорганизмов преобразует СО и необязательно Н2 в продукты, включающие кислоту (кислоты) и/или спирт (спирты). В некоторых формах осуществления продукт представляет собой этанол. В конкретных формах осуществления кислота представляет собой ацетат.
В конкретных формах осуществления культура микроорганизмов представляет собой культуру карбоксидотрофных бактерий. В некоторых формах осуществления бактерии выбраны из следующих родов: С1о8Огбшт, Мооге11а и СагЪохубоШегтик. В конкретных формах осуществления бактерия представляет собой ОоЧпбшт аиФеШаиодеиит.
Согласно различным формам осуществления изобретения поток субстрата и/или смешанный поток, подаваемый на ферментацию, в характерном случае содержит основную долю СО, например по меньшей мере приблизительно от 20 до приблизительно 95 об.% СО, от 40 до 95 об.% СО, от 40 до 60 об.% СО и от 45 до 55 об.% СО. В конкретных формах осуществления субстрат содержит приблизительно 25 об.% СО, либо приблизительно 30 об.% СО, либо приблизительно 35 об.% СО, либо приблизительно 40 об.% СО, либо приблизительно 45 об.% СО, либо приблизительно 50 об.% СО, либо приблизительно 55 об.% СО, либо приблизительно 60 об.% СО. Субстраты, имеющие более низкие концентрации СО, такие как 6%, могут также подходить, в частности, когда также присутствуют Н2 и СО2.
В конкретных формах осуществления описанных выше аспектов в результате анаэробной ферментации, кроме описанных выше продуктов, получают газ, обогащенный водородом. В некоторых формах осуществления газ, обогащенный водородом, содержащий Н2 и необязательно СО2, направляют во второй биореактор. В некоторых формах осуществления анаэробную ферментацию проводят во втором биореакторе, где одна или более культур микроорганизмов преобразует Н2 и СО2 в продукты, включающие кислоту (кислоты) и/или спирт (спирты).
В конкретных формах осуществления культура микроорганизмов второго биореактора представляет собой бактерии, выбранные из следующих родов: АсеЮЪасЮгшт и Мооге11а. В конкретных формах осуществления бактерия представляет собой Асе1оЪас1егшт \\ообп.
Согласно второму аспекту в изобретении предложена система для производства продуктов путем микробиологической ферментации, включающая следующие элементы:
1) установку каталитического окисления, где метан преобразуется в поток субстрата, содержащий СО и Н2;
2) реактор синтеза метанола, сконструированный для преобразования по меньшей мере части потока субстрата, содержащего СО и Н2, в метанол;
3) средства для направления потока субстрата, содержащего СО и Н2, в биореактор перед и/или после направления этого потока в реактор синтеза метанола;
4) биореактор, сконструированный для преобразования по меньшей мере части потока субстрата в продукты путем микробиологической ферментации.
На этапе разделения газов можно необязательно удалять по меньшей мере части одного или более компонентов из потока газа перед каталитическим окислением.
В конкретных формах осуществления система включает средства определения, имеет ли поток субстрата, содержащего СО и Н2, нужный состав. Для данной цели можно применять любые известные средства.
В конкретных формах осуществления система дополнительно включает средства смешивания, сконструированные для смешивания СО и/или Н2 с потоком субстрата перед его направлением в биореактор. В конкретных формах осуществления система включает средства отвода газа из биореактора, если средства определения определяют, что газ не обладает нужным составом.
В конкретных формах осуществления изобретения система включает средства нагревания и/или охлаждения различных потоков, пропускаемых между различными установками системы. Дополнительно или альтернативно система включает средства сжатия по меньшей мере частей различных потоков, пропускаемых между различными установками системы.
Согласно третьему аспекту в изобретении предложена система для производства продуктов, включающая следующие элементы:
1) установку каталитического окисления, где метан преобразуется в поток субстрата, содержащий СО и Н2;
2) реактор синтеза метанола, сконструированный для преобразования по меньшей мере части потока субстрата, содержащего СО и Н2, в метанол;
3) средства для направления потока субстрата, содержащего СО и Н2, в биореактор перед и/или после направления этого потока в реактор синтеза метанола;
4) первый биореактор, содержащий культуру одного или более микроорганизмов, сконструирован- 3 024224 ный для преобразования по меньшей мере части потока субстрата в один или более спиртов путем микробиологической ферментации;
5) средства для направления потока субстрата, обогащенного водородом, выходящего из первого биореактора стадии (4), во второй биореактор;
6) второй биореактор, содержащий культуру одного или более микроорганизмов, сконструированный для преобразования по меньшей мере части потока субстрата стадии (5) в одну или более кислот путем микробиологической ферментации.
В конкретных формах осуществления субстрат, обогащенный водородом, стадии (5) дополнительно содержит диоксид углерода. В некоторых формах осуществления субстрат, обогащенный водородом, стадии (5) смешивают с диоксидом углерода из альтернативного источника перед направлением субстрата во второй биореактор стадии (6).
В одной форме осуществления один или более спиртов стадии (4) представляет собой этанол. В одной форме осуществления один или более спиртов представляет собой 2,3-бутандиол.
В одной форме осуществления одна или более кислот стадии (6) представляет собой уксусную кислоту или ацетат.
В конкретных формах осуществления культура первого биореактора представляет собой культуру карбоксидотрофных бактерий. В некоторых формах осуществления бактерии выбраны из следующих родов: ΟοδΙπύίιιιη. Мооге11а и СагЪохубоИегтик. В конкретных формах осуществления бактерия представляет собой ОоЧпбшт аикеИаподепит.
В одной форме осуществления культура второго биореактора представляет собой культуру одного или более микроорганизмов, выбранных из группы, включающей следующие микроорганизмы: ЛсеЮЪас1егшт, Мооге11а, ОоЧпбцищ Киттососсик, ЛсеГОЪасЮпит ЕиЪасЮпипт Ви1упЪас1егшт, ОхоЪас1ег, МеИапокагсша, МеИапокагапа и ОещНоЮтасийип. В одной форме осуществления один или более микроорганизмов представляет собой Лсе1оЪас1е1шт \уоо4и. В одной форме осуществления один или более микроорганизмов представляет собой Мооге11а Иегтоасейсит.
Согласно четвертому аспекту в изобретении предложен способ получения одного или более спиртов, включающий следующие стадии:
1) прием одного или более продуктов, и/или побочных продуктов, и/или отходов первого процесса, и/или одного или более производных этих продуктов, и/или побочных продуктов, и/или отходов в биореакторе, содержащем культуру одного или более микроорганизмов; и
2) ферментацию культуры в биореакторе с получением одного или более спиртов, где первый процесс представляет собой процесс производства уксусной кислоты.
В одной форме осуществления первый процесс представляет собой карбонилирование метанола, посредством которого метанол взаимодействует с монооксидом углерода с получением уксусной кислоты, хотя можно использовать другие способы производства уксусной кислоты.
В одной форме осуществления по меньшей мере часть метанола и/или монооксида углерода, применяемого в производстве уксусной кислоты согласно стадии (1) первого процесса, получают из реакции синтеза метанола.
В одной форме осуществления монооксид углерода получают в виде содержимого промышленного газа.
В одной форме осуществления по меньшей мере часть продуктов первого процесса подают непосредственно в биореактор. Продукты первого процесса, подаваемые в биореактор, могут включать любое одно или более из следующих веществ: СО, Ν2, СО2, СН4, метанол, уксусную кислоту, а также другое.
В некоторых формах осуществления один или более других видов сырья подают в биореактор. Согласно некоторым формам осуществления один или более других видов сырья включает отработанный промышленный газ. В некоторых формах осуществления один или более других видов сырья включает потоки отработанного газа из других процессов.
Предпочтительно один или более видов сырья, подаваемого в биореактор, включает, по меньшей мере, СО и/или Н2.
Предпочтительно спирты включают любой один или более из следующих спиртов: этанол, либо пропанол, либо бутанол, хотя рассмотрены и другие спирты, такие как диолы, в частности 2,3-бутандиол.
В результате ферментации можно дополнительно или альтернативно получать любое одно или более из следующих веществ: бутират, пропионат, капроат, пропилен, бутадиен, изобутилен или этилен.
Предпочтительно продукт биомассы применяют для получения дополнительной теплоты, направляющей одну или более реакций, предпочтительно по меньшей мере одну из реакций, определенных в данном изобретении.
Предпочтительно способ включает подачу одного или более продуктов, и/или побочных продуктов, и/или отходов ферментации, и/или одного или более производных этих продуктов, и/или побочных продуктов, и/или отходов для применения в первом процессе.
Согласно пятому аспекту в изобретении предложена система для производства одного или более продуктов, включающая следующие элементы:
1) установку каталитического окисления, где метан преобразуется в поток субстрата, содержащий
- 4 024224
СО и Н2;
2) реактор синтеза метанола, сконструированный для преобразования по меньшей мере части потока субстрата, содержащего СО и Н2, в метанол;
3) средства для направления по меньшей мере части потока субстрата, содержащего СО и/или Н2, из реактора (2) в реактор синтеза метанола, и средства для направления по меньшей мере части потока субстрата, содержащего СО и/или Н2, из реактора (2) в биореактор перед и/или после направления потока в реактор синтеза метанола;
4) первый биореактор, содержащий культуру одного или более микроорганизмов, сконструированный для преобразования по меньшей мере части потока субстрата в один или более спиртов путем микробиологической ферментации;
5) реактор карбонилирования метанола, сконструированный для преобразования метанола и СО в один или более продуктов, и/или побочных продуктов, и/или отходов, где реактор карбонилирования метанола сконструирован для приема по меньшей мере части метанола и/или СО из реактора синтеза метанола;
6) средства для направления по меньшей мере части метанола и/или СО стадии (2) из реактора синтеза метанола в реактор карбонилирования метанола и
7) средства для направления по меньшей мере части одного или более продуктов, и/или побочных продуктов, и/или отходов (5) в биореактор (4) для применения в качестве совместного субстрата (субстратов) при микробиологической ферментации.
В конкретных формах осуществления система дополнительно включает второй биореактор, содержащий культуру одного или более микроорганизмов, сконструированный для преобразования по меньшей мере части потока субстрата, обогащенного водородом, в одну или более кислот путем микробиологической ферментации; и средства направления потока субстрата, обогащенного водородом, выходящего из первого биореактора стадии (4) во второй биореактор; где поток субстрата, обогащенный водородом, является побочным продуктом реакции ферментации стадии (4).
В некоторых формах осуществления одним или более продуктов стадии (5) является уксусная кислота. В некоторых формах осуществления уксусную кислоту производят путем карбонилирования метанола, посредством которого метанол взаимодействует с монооксидом углерода с получением уксусной кислоты, хотя можно использовать другие способы производства уксусной кислоты.
В одной форме осуществления по меньшей мере часть метанола и/или монооксида углерода, используемого для производства уксусной кислоты согласно стадии (5), получают из реактции синтеза метанола. В одной форме осуществления по меньшей мере часть метанола и/или монооксида углерода, используемого на стадии (5), получают из других источников.
В одной форме осуществления монооксид углерода получают в виде содержимого промышленного газа.
В одной форме осуществления по меньшей мере часть продуктов реакции карбонилирования метанола на стадии (5) подают непосредственно в биореактор. Продукты первого процесса, подаваемые в биореактор, могут включать любое одно или более из следующих веществ: СО, Ν2, СО2, СН4, метанол, уксусную кислоту, а также другое.
В некоторых формах осуществления один или более других видов сырья подают в биореактор. Согласно некоторым формам осуществления один или более других видов сырья включает отработанный промышленный газ. В некоторых формах осуществления один или более других видов сырья включает потоки отработанного газа из других процессов.
Предпочтительно один или более видов сырья, подаваемого в биореактор, включает по меньшей мере СО и/или Н2.
Предпочтительно спирты включают любой один или более из следующих спиртов: этанол, либо пропанол, либо бутанол, хотя рассмотрены и другие спирты, такие как диолы, в частности 2,3-бутандиол.
В результате ферментации можно дополнительно или альтернативно получать любое одно или более из следующих веществ: бутират, пропионат, капроат, пропилен, бутадиен, изобутилен или этилен.
Способы и системы описанного выше аспекта обладают значительным потенциалом снижения выброса газа, обладающего парниковым эффектом. В соответствии с общепринятым способом карбонилирования метанола СО является отходом, который можно направлять в факел или сжигать после выделения уксусной кислоты. Из потока отходов карбонилирования метанола приблизительно 65-70% может содержать СО. Посредством согласования общепринятых способов производства уксусной кислоты с одной или более реакций ферментации отходы процесса производства уксусной кислоты можно применять для производства ценных и/или полезных продуктов.
Хотя в широком смысле изобретение состоит в том, что описано выше, оно не ограничено данным описанием и включает формы осуществления, примеры которых приведены в нижеследующем описании.
Краткое описание графических материалов
Далее изобретение подробно описано со ссылкой на сопроводительные графические материалы, в которых
- 5 024224 на фиг. 1 представлена система и способ согласно пятому аспекту изобретения, на фиг. 2 показан паровой риформинг метана с получением потока газа, содержащего СО и Н2, который можно преобразовать в метанол, где по меньшей мере часть потока газа, содержащего СО и Н2, отводят на ферментацию для производства продуктов, таких как этанол, 2,3-бутандиол и уксусная кислота, на фиг. 3 представлена система и способ согласно конкретной форме осуществления изобретения, где по меньшей мере часть потока газа, содержащего СО и Н2, направляют в реактор синтеза метанола, и где по меньшей мере часть потока газа, содержащего СО и Н2, направляют в биореактор, на фиг. 4 представлена система и способ согласно конкретной форме осуществления изобретения, где поток газа, содержащий СО и Н2, подвергают рециркуляции через реактор синтеза метанола, где по меньшей мере часть потока газа, содержащего СО и Н2, выходящего из реактора синтеза метанола, отводят в процесс ферментации для производства продуктов, таких как этанол, 2,3-бутандиол и уксусная кислота, на фиг. 5 представлена система и способ согласно конкретной форме осуществления изобретения, где газ, обогащенный водородом, выходящий из первого биореактора, направляют во второй биореактор.
Следует отметить, что блоками на фиг. 1-5 представлены как стадии способа, так и компоненты/модули физической системы.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Определения.
Если не определено иное, описанные ниже термины, используемые на протяжении всего данного описания, определены, как описано ниже.
Термины улавливание углерода и общее улавливание углерода относятся к эффективности преобразования источника углерода, такого как сырье, в продукты. Например, количество углерода в сырье, представляющем собой древесную биомассу, преобразуется в полезные продукты, такие как спирт.
Термин синтетический газ относится к газовой смеси, содержащей по меньшей мере часть монооксида углерода и водорода, образующихся в результате газификации и/или риформинга углеродистого сырья.
Термин субстрат, содержащий монооксид углерода и подобные термины следует понимать как включающие любой субстрат, в котором монооксид углерода доступен для роста и/или ферментации, например, одного или более штаммов бактерий.
Газообразный субстрат, содержащий монооксид углерода включает любой газ, содержащий монооксид углерода. Газообразный субстрат в характерном случае содержит значительную долю СО, предпочтительно по меньшей мере приблизительно от 5 до приблизительно 95 об.% СО.
Термин биореактор включает устройство ферментации, состоящее из одного или более сосудов и/или колонок или трубопроводных систем, причем это устройство включает химический проточный реактор с мешалкой (С8ТК, Сопбпиоик 8бтгеб Тапк РсасЮг). реактор с иммобилизованными клетками, газлифтный ферментер, барботирующий ферментер (ВСК, ЬиЬЫе со1итп теасЮт), мембранный реактор, такой как мембранный биореактор с системой полых волокон (НРМВК, Но11о\у ИЬте МетЬгапе Вютеас£ог) или реактор с орошаемым слоем (ТВК, Тпск1е Веб КеасЮг), либо другой реактор или другое устройство, подходящее для газожидкостного контакта.
В контексте продуктов ферментации термин кислота, используемый в настоящем описании, включает как карбоновые кислоты, так и ассоциированный карбоксилатный анион, например смесь свободной уксусной кислоты и ацетата, находящихся в ферментативном бульоне, как описано в данной работе. Отношение молекулярной кислоты к карбоксилату в ферментативном бульоне зависит от рН системы. Термин ацетат включает как исключительно соль ацетат, так и смесь молекулярной или свободной уксусной кислоты и соли ацетат, такую как смесь соли ацетат и свободной уксусной кислоты, находящуюся в ферментативном бульоне, как может быть описано в данной работе. Отношение молекулярной уксусной кислоты к ацетату в ферментативном бульоне зависит от рН системы.
Термин нужная композиция используют как относящийся к нужному уровню и типам компонентов в веществе, например в потоке газа. Более конкретно, газ считают имеющим нужную композицию, если он содержит определенный компонент (например, СО и/или Н2), и/или содержит определенный компонент на определенном уровне, и/или не содержит определенный компонент (например, загрязняющее вещество, вредное для микроорганизмов), и/или не содержит определенный компонент на определенном уровне. Более чем один компонент можно учитывать при определении, имеет ли поток газа нужную композицию.
Термин поток используют по отношению к току материала в одну или более стадий процесса, через одну или более стадий процесса или из одной или более стадий процесса, например материала, который подают в биореактор и/или необязательный удалитель СО2. Композиция потока может варьировать по мере того, как он проходит через различные стадии. Например, когда поток проходит через биореактор, содержание СО потока может снижаться, тогда как содержание СО2 может возрастать. Также по мере прохождения потока через стадию удаления СО2, содержание СО2 снизится.
Если контекст не требует иного, выражения ферментация, процесс ферментации или реакция
- 6 024224 ферментации и тому подобное, как используют в данной работе, подразумевают как включающие как фазу роста, так и фазу биосинтеза продукта данного процесса.
Ферментативный бульон определяют как культуральную среду, в которой происходит ферментация.
Термины повышение эффективности, повышенная эффективность и тому подобное при использовании по отношению к процессу ферментации включает, но не ограничен ими, повышение одного или более следующих показателей: скорости роста микроорганизмов при ферментации, объема или массы нужного продукта (такого как спирты), полученного на объем или массу потребленного субстрата (такого как монооксид углерода), скорости производства или уровню производства нужного продукта и относительной доли произведенного нужного продукта по сравнению с другими побочными продуктами ферментации, и, кроме того, может отражать ценность (которая может быть положительной или отрицательной) любых побочных продуктов, образующихся в процессе.
Термин процесс производства уксусной кислоты и тому подобное или соответствующий аппарат относится к любому процессу или аппарату, который можно применять для производства уксусной кислоты, включая карбонилирование метанола, но не ограничиваясь им.
Хотя некоторые формы осуществления изобретения, а именно включающие производство этанола путем анаэробной ферментации, использующей СО и Н2 в качестве основного субстрата, с готовностью признаны ценными усовершенствованиями технологии, представляющей в настоящее время огромный интерес, понятно, что изобретение применимо к производству альтернативных продуктов, таких как другие спирты, и к применению альтернативных субстратов, особенно газообразных субстратов, как известно обычным специалистам в области техники, к которой относится изобретение, при рассмотрении настоящего описания. Например, газообразные субстраты, содержащие диоксид углерода и водород, можно применять в конкретных формах осуществления изобретения. Кроме того, изобретение может быть применимо к ферментациям с получением ацетата, бутирата, пропионата, капроата, этанола, пропанола и бутанола, а также водорода. В качестве примера эти продукты могут быть получены посредством ферментации с использованием микроорганизмов, принадлежащим к роду Мооге11а, С1о51пШа. Китшососсик, Лсе1оЬас1ег1ит, ЕиЪаОегшт, Ви1уг|Ьас1ег1ит, ОхоЬас1ег, МеФапокагсша, МеШапокагаиа и Эе5и1£о1отаси1ит.
Производство метанола.
В процессе производства метанола поток газа, содержащий СО, восстанавливают при высокой температуре и давлении, используя Н2 над металлическим катализатором в газофазном реакторе синтеза метанола. Восстановление СО является высоко экзотермическим, и в характерном случае избыточную теплоту отводят из процесса путем рециркуляции потока газа, содержащего СО, через реактор. Неожиданно обнаружено, что по меньшей мере часть потока газа, содержащего СО и Н2, используемого в процессе производства метанола, можно преобразовать в этанол или другие жидкие продукты путем микробиологической ферментации. В конкретных формах осуществления изобретение включает отведение по меньшей мере части потока газа, содержащего СО и Н2, в биореактор, содержащий один или более микроорганизмов, для производства этанола и/или других жидких продуктов. В конкретной форме осуществления поток газа, содержащий СО и Н2, отводят в биореактор перед направлением в реактор синтеза метанола. В другой форме осуществления поток газа, содержащий СО и Н2, отводят в биореактор после пропускания через реактор синтеза метанола.
Традиционный способ производства метанола включает восстановление СО с использованием Н2 в присутствии металлического катализатора. Это восстановление в характерном случае выполняют при повышенной температуре и давлении в газофазном реакторе. В характерном случае восстановление не является количественным, и из газофазного реактора выходит поток, содержащий СО и необязательно Н2, где этот выходящий поток газа можно подвергать рециркуляции или выпускать. Этот процесс является высоко экзотермическим, и по меньшей мере часть экзотермии можно удалять из процесса путем рециркуляции потока газа через реактор синтеза метанола. Дополнительно или альтернативно по меньшей мере часть экзотермии можно удалять путем внешнего охлаждения реактора синтеза метанола, например водяного охлаждения. СО, используемый при восстановлении, в характерном случае является компонентом потока синтетического газа, образующегося в результате риформинга метана. Согласно способам по изобретению метан преобразуют в поток риформированного субстрата, содержащий СО и Н2, путем каталитического окисления. В конкретных формах осуществления метан преобразуют в СО и Н2 в присутствии металлического катализатора при повышенной температуре. Наиболее распространенным процессом каталитического окисления является паровой риформинг, где метан и пар преобразуются в СО и Н2 при температуре, составляющей 700-1100°С, в присутствии никелевого катализатора. Стехиометрия этого преобразования приведена ниже
СН, + Н2О — со + зн2
Дополнительно или альтернативно для частичного окисления метана можно применять автотермический риформинг в присутствии кислорода при повышенной температуре и давлении, как показано ниже
- 7 024224
2СН4 + О2 + СО2 -> ЗН2 + ЗСО + Н2О 2СН„ + О2 + Н2О 5Н2 + 2С0
Преимущество сухого риформинга состоит в том, что значительная доля СО2, присутствующего в биогазе, образует монооксид углерода и водород, как показано ниже
СН4 + СО2 2СО + 2Н2
Согласно способам по изобретению в производстве метанола используют СО и Н2, полученные при каталитическом окислении, путем направления потока газа, содержащего СО, в реактор синтеза метанола. Согласно конкретным формам осуществления по меньшей мере часть потока газа, содержащего СО, направляют в биореактор для преобразования в жидкие продукты путем микробиологической ферментации. В конкретных формах осуществления по меньшей мере часть потока газа, содержащего СО, выходящего из реактора синтеза метанола, направляют в биореактор для преобразования в жидкие продукты путем микробиологической ферментации.
Поток газа, выходящий из реактора синтеза метанола, в характерном случае обогащен компонентом Н2 относительно СО. Таким образом, в конкретных формах осуществления обогащенный Н2 поток газа можно объединять с СО2 и направлять в биореактор для преобразования в кислотные продукты, такие как ацетат. В конкретных формах осуществления СО2 включают в поток газа.
Преимущество конкретных форм осуществления изобретения состоит в повышении эффективности в результате уменьшенной рециркуляции потока, содержащего СО и Н2, через реактор синтеза метанола. В конкретных формах осуществления нагрузка на рециркуляционный компрессор уменьшается. В другой форме осуществления данный способ снижает накопление инертных компонентов в потоке газа, подвергаемого рециркуляции.
Смешивание потоков.
Как отмечено выше, поток риформированного субстрата, содержащий СО и Н2, может быть желательно смешивать с одним или более дополнительных потоков с целью повышения эффективности, производства спирта и/или общего улавливания углерода реакции ферментации. Не желая быть связанными какой-либо теорией, в некоторых формах осуществления настоящего изобретения карбоксидотрофные бактерии преобразуют СО в этанол, как показано ниже
Тем не менее, в присутствии Н2 общее преобразование может быть следующим:
6СО + 12Н2 — ЗС2Н5ОН + ЗН2О
Соответственно потоки с высоким содержанием СО можно смешивать с потоками риформированного субстрата, содержащими СО и Н2, чтобы повысить соотношение СО:Н2 для оптимизации эффективности ферментации. В качестве примера, потоки промышленных отходов, такие как выходящий газ из сталелитейного завода, имеет высокое содержание СО, но включает минимальное количество или не включает Н2. Таким образом, может быть желательным смешивать один или более потоков, содержащих СО и Н2, с выходящим потоком, содержащим СО, перед подачей смешанного потока субстрата в ферментер. Общая эффективность, производительность спирта и/или общее улавливание углерода ферментации зависят от стехиометрии СО и Н2 в смешанном потоке. Тем не менее, в конкретных формах осуществления смешанный поток может, по существу, содержать СО и Н2 в следующих молярных отношениях: 20:1, 10:1, 5:1, 3:1, 2:1, 1:1 или 1:2.
Кроме того, может быть желательным подавать СО и Н2 в определенных отношениях на различных стадиях ферментации. Например, потоки субстрата с относительно высоким содержанием Н2 (таким как 1:2 СО:Н2) можно подавать на стадию ферментации в начале и/или в фазах быстрого роста микроорганизмов. Тем не менее, когда фаза роста замедляется, как например, при поддержании культуры, по существу, при стабильной плотности микроорганизмов, содержание СО можно повысить (например, по меньшей мере до 1:1 или 2:1 или выше, где концентрация Н2 может быть большей или равной нулю).
Смешивание потоков может также обладать дополнительными преимуществами, в частности, в тех случаях, когда поток отходов, содержащий СО, является периодическим по природе. Например, периодический поток отходов, содержащий СО, можно смешивать, по существу, с непрерывным потоком риформированного субстрата, содержащим СО и Н2, и подавать в ферментер. В конкретных формах осуществления изобретения композиция и скорость, по существу, непрерывного смешанного потока можно варьировать в соответствии с периодическим потоком, чтобы поддерживать подачу в ферментер потока субстрата, имеющего, по существу, постоянную композицию и скорость тока.
Смешивание двух или более потоков для достижения желаемой композиции может включать варьирующиеся скорости тока всех потоков либо один или более из потоков можно поддерживать постоянным, тогда как другой поток (потоки) варьировать, чтобы подогнать или оптимизировать смешанный поток до желаемой композиции. Потоки, обрабатываемые непрерывно, могут не требовать или требовать лишь небольшой дополнительной обработки (такой как забуферивание), и этот поток можно подавать в ферментер непосредственно. Тем не менее, может быть необходимым обеспечивать промежуточный накопитель для потоков, где один или более потоков доступен периодически, и/или где потоки доступны непрерывно, но используются и/или производятся с варьирующимися скоростями.
- 8 024224
Специалистам в данной области техники понятно, что необходимо осуществлять мониторинг композиции и скоростей тока потоков перед смешиванием. Контроль композиции смешанного потока может быть достигнут путем варьирования соотношений составляющих потоков до получения целевой или желаемой композиции. Например, газ нормативной загрузки может составлять преимущественно СО и Н2 определенного соотношения, а вторичный газ, содержащий высокую концентрацию СО, можно смешивать до достижения определенного отношения Н2:СО. Мониторинг композиции и скорости тока смешанного потока можно осуществлять любыми средствами, известными в данной области техники. Скорость тока смешанного потока можно контролировать независимо от операции смешивания; Тем не менее, скорости, при которых можно направлять отдельные составляющие, необходимо контролировать в определенных пределах. Например, поток, подаваемый периодически, который непрерывно выводят из промежуточного накопителя, должен направляться с такой скоростью, чтобы емкость буферного накопителя на истощалась и не переполнялась до предельной емкости.
В момент смешивания отдельные составляющие газы поступают в смесительную камеру, которая в характерном случае представляет собой небольшой сосуд или секцию трубы. В таких случаях сосуд или трубу можно оборудовать статическими смесительными устройствами, такими как турбулизаторы, устроенные таким образом, чтобы обеспечивать турбулентность и быструю гомогенизацию отдельных компонентов.
При необходимости можно также оборудовать промежуточный накопитель смешанного потока с целью поддержания подачи, по существу, непрерывного потока субстрата в биореактор.
В систему можно необязательно включать процессор, приспособленный для мониторинга композиции и скоростей тока составляющих потоков и контроля смешивания потоков в соответствующих соотношениях, чтобы получить необходимую или желаемую смесь. Например, определенные компоненты можно подавать по потребности или по наличию с целью оптимизации эффективности производительности спирта и/или общего улавливания углерода.
Подача СО и Н2 в определенном соотношении все время может быть невозможной или нерациональной. Таким образом, систему, приспособленную для смешивания двух или более потоков, как описано выше, можно приспособить к оптимизации соотношения с доступными ресурсами. Например, если доступна неадекватная подача Н2, система может включать средства отведения избытка СО из системы, чтобы обеспечить оптимизированный поток и достичь улучшенной эффективности производства спирта и/или общего улавливания углерода. В некоторых формах осуществления изобретения система приспособлена к непрерывному мониторингу скоростей тока и композиций по меньшей мере двух потоков и к их объединению с получением единого смешанного потока субстрата оптимальной композиции и включает средства направления оптимизированного потока субстрата в ферментер. В конкретных формах осуществления применения карбоксидотрофных бактерий для производства спирта оптимальная композиция потока субстрата включает по меньшей мере 1% Н2 и вплоть до приблизительно 1:2 СО:Н2.
В качестве неограничивающего примера конкретные формы осуществления изобретения включают утилизацию конвертерного газа из обезуглероживания стали в качестве источника СО. В характерном случае такие потоки содержат малое количество или не содержат Н2, следовательно, может быть желательным объединение потока, содержащего СО, с потоком риформированного субстрата, содержащим СО и Н2, для достижения более желательного соотношения СО:Н2.
Дополнительно или альтернативно можно обеспечить газификатор для получения СО и Н2 из различных источников. Поток, подаваемый газификатором, можно смешивать с потоком риформированного субстрата, содержащим СО и Н2, для получения желаемой композиции. Специалистам в данной области техники понятно, что условия газификатора можно контролировать, чтобы получить определенное соотношение СО:Н2. Кроме того, газификатор можно наклонять вверх и вниз, чтобы повышать и снижать скорость тока потока риформированного субстрата, содержащего СО и Н2, подаваемого газификатором. Соответственно поток из газификатора можно смешивать с потоком субстрата, содержащим СО и Н2, чтобы оптимизировать соотношение СО:Н2 с целью повышения производительности спирта и/или общего улавливания углерода. Кроме того, газификатор можно наклонять вверх и вниз для получения потока варьирующей скорости тока и/или композиции, который можно смешивать с периодическим потоком, содержащим СО и Н2, для получения, по существу, непрерывного потока нужной композиции.
Производство уксусной кислоты.
Аспекты настоящего изобретения включают способы производства уксусной кислоты. Ряд способов производства уксусной кислоты известен. Способы производства уксусной кислоты включают способы, описанные ниже. Специалистам в данной области техники понятно, что способы производства уксусной кислоты не ограничены способами, описанными в данной работе, и могут включать другие известные способы.
Карбонилирование метанола.
При данном способе метанол взаимодействует с монооксидом углерода с получением уксусной кислоты в соответствии со следующим уравнением:
СНзОН + СО - СНзСООН
- 9 024224
Данное уравнение представляет собой упрощение действительного процесса, образующего и потребляющего йодометан в качестве промежуточного соединения, обычно в присутствии катализатора, представляющего собой комплекс металла. Данный процесс более полно описан ниже
СН3ОН + Н1 — СН.1 + Н2О
I
СН31 + СО — СН3СО1
СН3СО1 + Н2О -» СНзСООН + ΗΙ
В данном способе можно применять различные катализаторы. С более недавнего времени применяют катализатор Сайта ([1г(СО)212]-), активируемый рутением. Этот катализатор обеспечивает более экологически благоприятный и более эффективный процесс, чем прежние катализаторы.
Окисление ацетальдегида.
Ацетальдегид может быть получен путем окисления бутана или легкой нафты либо путем гидратации этилена. При нагревании бутана или легкой нафты воздухом в присутствии ионов различных металлов (например, марганца, кобальта, хрома) образуются пероксиды, которые затем разлагаются с образованием уксусной кислоты согласно уравнению
2С4Н,„ + 5О2 — 4СН.СООН + 2Н2О
Чтобы улучшить взаимодействие, можно использовать повышенные температуры и давления (например, 150°С и 55 атм).
В качестве альтернативы окислению бутана ацетальдегид можно окислять кислородом воздуха в аналогичных условиях и с использованием аналогичных катализаторов согласно уравнению
2СН3СНО + О2 — 2СН3СООН
Окисление этилена.
Ацетальдегид может быть альтернативно получен из этилена, используя процесс Вакера, а затем окислен, как описано выше. В коммерческое производство также введено одностадийное преобразование этилена в уксусную кислоту, посредством которого этилен окисляется в присутствии катализатора, представляющего собой металлический палладий, нанесенный на подложку, представляющую собой гетерополикислоту, такую как вольфрамокремниевая кислота.
Окислительная ферментация.
Уксусную кислоту в форме уксуса исторически получали с помощью уксусно-кислых бактерий, принадлежащих к роду ЛсеЮЬасЮг. Получая достаточное количество кислорода, эти бактерии могут продуцировать уксус из ряда пищевых продуктов, таких как яблочный сидр, вино или сброженное зерно, солод, рис или картофель. Реакция является следующей:
С2Н5ОН + О2 ->· СНзСООН + Н2О
В настоящее время большую часть уксуса получают в культуре в погружном реакторе, ферментацией спирта до уксуса в реакторе с непрерывным перемешиванием с кислородом, подаваемым путем барботирования воздуха через ферментативный бульон.
Анаэробная ферментация.
Как описано в данной работе выше, анаэробные бактерии, такие как С1о$1пбшт. могут преобразовывать сахара в уксусную кислоту согласно уравнению
СвН120в -> ЗСНзСООН
Эти ацетогенные бактерии могут также продуцировать уксусную кислоту из одноуглеродных соединений, включающих метанол, монооксид углерода или смесь диоксида углерода и водорода согласно уравнению
2СО2 + 4Н2 СНзСООН + 2НгО
Способность бактерий рода ОоЧпбшш использовать сахара или другие виды сырья для непосредственного продуцирования уксусной кислоты означает, что эти бактерии могут продуцировать уксусную кислоту более эффективно, чем окислители этанола, такие как ЛсеЮЬасЮг. Однако, бактерии рода С1о8Ιπάίιιιη в целом менее кислотоустойчивы, чем ЛсеЮЬасЮг исторически ограничивая концентрацию кислоты до нескольких процентов, по сравнению с концентрацией, составляющей приблизительно вплоть до 20% при использовании Лсе1оЬас1ег. Следовательно, применение Лсе1оЬас1ег в целом предпочтительнее благодаря сниженным затратам на сбор полученной уксусной кислоты.
В свете объемов производимой уксусной кислоты понятно, что небольшие изменения эффективности процесса могут обладать ценностью. Кроме того, желательна способность адаптироваться к изменяющимся условиям в процессе производства и/или применения уксусной кислоты.
Реакция ферментации.
Конкретные формы осуществления изобретения включают ферментацию потока субстрата, представляющего собой синтетический газ, с получением продуктов, включающих спирт (спирты) и необязательно кислоту (кислоты). Способы производства этанола и других спиртов из газообразных субстратов известны. Иллюстративные способы включают способы, описанные, например, в следующих докумен- 10 024224 тах: АО 2007/117157, АО 2008/115080, υδ 6340581, υδ 6136577, υδ 5593886, υδ 5807722 и υδ 5821111, каждый из которых включен в данную работу посредством ссылки.
Известно, что большое число анаэробных бактерий способно осуществлять ферментацию СО до спиртов, включающих н-бутанол и этанол, и уксусной кислоты, и эти бактерии подходят для применения в способе по настоящему изобретению. Примеры таких бактерий, которые подходят для применения в изобретении, включают бактерии рода ОоЧпбшт. такие как штаммы С1оз!пйшт ЦипдйаЫп, включающие штаммы, описанные в следующих документах: АО 00/68407, ЕР 117309, патенты υδ 5173429, υδ 5593886 и И8 6368819, АО 98/00558 и АО 02/08438, С1озйтйшт сатЪохуйтуотапз (Ьюи е! а1., 1п!етпайопа1 1оита1 о! δуз!етаί^с апй Еуо1ийоиагу МюгоЪю1оду 33: рр 2085-2091) и С1оз!пйшт аи!ое!Ьаподепит (АЪДш е! а1, ЛгсЫуек о! МюгоЪю1оду 161: рр 345-351). Другие подходящие бактерии включают бактерии рода Мооге11а, включающего Мооге11а зр ИИС22-1 (δηΚηί е! а1, Вю!есНпо1оду Ье!!етз 29: рр 1607-1612), и бактерии рода СатЪохуйо!Ьеттиз ^уеШсЬиу, У.А., δоко1оνа, Т.О. е! а1 (1991), δуз!ета!^с апй Лррйей М1стоЪю1оду 14: 254-260). Дополнительные примеры включают Моге11а !кеттоасейса, Мооге11а ФегтоанЮ!горЫса, Киттососсиз ргойис!из, Асе!оЪас!егшт теоойп, ЕиЪас!етшт йтозит, ВШупЬасЮгшт те!Ну1о!горНюит, ОхоЪас!ег р!ептди, МеШапозагапа Ъагкег!, МеШапозагапа асеДуогапз, Иези1!о!отаси1ит ки/тЛзоуп (Ытра е!. а1. С’пОса1 Ке\ае\уз ш Вю!ескпо1оду, 2006, уо1. 26, рр 41-65). Кроме того, понятно, что в настоящем изобретении могут быть применимы другие ацетогенные анаэробные бактерии, известные специалистам в данной области техники. Также понятно, что данное изобретение можно применять к смешанной культуре двух или более бактерий.
Одним из иллюстративных микроорганизмов, подходящих для применения в настоящем изобретении, является бактерия С1озйтйшт аи!ое!Ьаподепит. В одной форме осуществления С1озйтйшт аи!ое!каподепит представляет собой бактерию С1озйтйшт аи!ое!Наподепит, обладающую идентификационными характеристиками штамма, депонированного в Немецкой коллекции микроорганизмов и клеточных культур (ΌδΙΠΣ) под идентификационным депозитным номером 19630. В одной форме осуществления С1оз1г1Й1ит аи!ое!Ьаподепит представляет собой бактерию С1оз!пйшт аи!ое!Наподепит, обладающую идентификационными характеристиками штамма, депонированного в Немецкой коллекции микроорганизмов и клеточных культур (ΌδΙΠΣ) под идентификационным депозитным номером 23693. В другой форме осуществления С1оз!пйшт аи!ое!Наподепит представляет собой бактерию С1оз!Мшт аи!ое!Наподепит, обладающую идентификационными характеристиками штамма, депонированного в ΌδΙΠΣ под идентификационным депозитным номером 10061. Примеры ферментации субстрата, содержащего СО, бактерией С1озйтйшт аи!ое!Наподепит с получением продуктов, включающих спирты, приведены в следующих документах: АО 2007/117157, АО 2008/115080, АО 2009/022925, АО 2009/058028, АО 2009/064200, АО 2009/064201, АО 2009/113878 и АО 2009/151342, все из которых включены в данную работу посредством ссылки.
Культивирование бактерий, применяемое в способах по изобретению, можно выполнять, используя разнообразные способы, известные в данной области техники для культивирования и ферментации субстратов с использованием анаэробных бактерий. Иллюстративные методы приведены ниже в разделе Примеры. В качестве дополнительного примера можно использовать способы с применением газообразных субстратов для ферментации, в общем описанные в следующих статьях: (ί) К.Т. К1аззоп, е! а1. (1991). Вютеас!отз Гог зуп!кез13 даз ГегтеШаЦопз гезоигсез. Сопзетуайоп апй КесусНпд, 5; 145-165; (ίί) К.Т. К1аззоп, е! а1. (1991). Вютеас!от йез1дп Гог зуп!Нез1з даз ГеттеШаДопз. Рие1. 70. 605-614; (ίίί) К.Т. К1аззоп, е! а1. (1992). Вюсопуегзюп о! зуп!Нез1з даз ш!о Псций ог дазеоиз Гие1з. Еп/уте апй МюгоЫа1 ТесНпо1оду. 14; 602-608; (ίν) ТЬ. Уеда, е! а1. (1989). δ!ийу о! Оазеоиз δиЪз!^а!е РегтеШаОоп: СагЪоп Мопох1Йе Сопуегзюп !о Асе!а!е. 2. СопНпиоиз Си1!иге. Вю!есН. Вюепд. 34. 6. 785-793; (νί) ТЬ. Уеда, е! а1. (1989). δ!ийу о! дазеоиз зиЪз!га!е !еттеп1аНопз: СагЪоп топох1Йе сопуегзюп !о асе!а!е. 1. Ва!сН си1!иге. Вю!есНпо1оду апй Вюепдшееттд. 34. 6. 774-784; (νίί) ТЬ. Уеда, е! а1. (1990). Иез1дп о! Вюгеас!огз !ог Соа1 δуп!Ьез^з Оаз Регтеп!аНопз. Кезоигсез, С'опзегуаОоп апй КесусНпд. 3. 149-160; все из которых включены в данную работу посредством ссылки.
Ферментацию можно выполнять в любом подходящем биореакторе, сконструированном для контакта между газом и жидкостью, где субстрат может быть приведен в контакт с одним или более микроорганизмом, например химический проточный реактор с мешалкой (С'ЪТК). реактор с иммобилизованными клетками, газлифтный ферментер, барботирующий ферментер (ВСК), мембранный реактор, такой как мембранный биореактор с системой полых волокон (НРМВК) или реактор с орошаемым слоем (ТВК), монолитный биореактор или петлевые реакторы. В некоторых формах осуществления изобретения биореактор может также включать первый реактор для выращивания, в котором культивируют микроорганизмы, и второй реактор ферментации, в который можно подавать ферментативный бульон из реактора для выращивания, и в котором можно получить большую часть продукта ферментации (например, этанола и ацетата).
Согласно различным формам осуществления изобретения источником углерода для реакции ферментации является синтетический газ, полученный в результате газификации. Субстрат, представляющий собой синтетический газ, в характерном случае содержит основную долю СО, например по меньшей мере приблизительно от 15 до приблизительно 75 об.% СО, от 20 до 70 об.% СО, от 20 до 65 об.% СО, от
- 11 024224 до 60 об.% СО и от 20 до 55 об.% СО. В конкретных формах осуществления субстрат содержит приблизительно 25 об.% СО, либо приблизительно 30 об.% СО, либо приблизительно 35 об.% СО, либо приблизительно 40 об.% СО, либо приблизительно 45 об.% СО, либо приблизительно 50 об.% СО, либо приблизительно 55 об.% СО, либо приблизительно 60 об.% СО. Субстраты, имеющие более низкие концентрации СО, такие как 6%, могут также подходить, в частности, когда также присутствуют Н2 и СО2. В конкретных формах осуществления результатом присутствия водорода является улучшенная общая эффективность производства спирта. Г азообразный субстрат может также содержать некоторое количество СО2, например, составляющее приблизительно от 1% до приблизительно 80 об.% СО2 либо от 1% до приблизительно 30 об.% СО2.
Согласно конкретным формам осуществления изобретения содержание СО и/или содержание Н2 потока риформированного субстрата можно обогатить перед направлением потока в биореактор. Например, водород можно обогащать, используя технологии, хорошо известные в данной области техники, такие как короткоцикловая адсорбция, криогенное разделение и мембранное разделение. Также можно обогатить СО, используя технологии, хорошо известные в данной области техники, такие как очистка газа в скруббере с использованием медно-аммиачного волокна, криогенное разделение, технология СО§ОКВ™ (абсорбция в дихлориде меди и алюминия в толуоле), вакуумная короткоцикловая адсорбция и мембранное разделение. Другие способы, применяемые для разделения и обогащения газов, подробно описаны в документе Ρί'.'Τ/ΝΖ2008/000275. полностью включенном в данную работу посредством ссылки.
В характерном случае СО добавляют в реакцию ферментации в газообразном состоянии. Тем не менее, способы по изобретению не ограничены добавлением субстрата в данном состоянии. Например, монооксид углерода может быть получен в виде жидкости. Например, жидкость можно насыщать газом, содержащим монооксид углерода, и добавлять эту жидкость в биореактор. Данное действие может быть выполнено с использованием стандартной методологии. В качестве примера, для этой цели можно применять генератор дисперсии микропузырьков (Непкшкак с1. а1. 8са1е-ир оГ шютоЪиЪЫе б^регЧоп депега1ог Гог аетоЪю ГегтеШаОоп: ЛррПеб ВюсйетШгу апб Вю1ес1то1оду Уо1ите 101, ШтЪег 3 / ОсЮЪег 2002).
Понятно, что для выращивания бактерий для проведения ферментации от СО до углеводорода в дополнение к СО-содержащему субстрату в биореактор нужно подавать подходящую жидкую питательную среду. Питательная среда содержит достаточное количество витаминов и минералов, чтобы дать возможность для роста применяемого микроорганизма. Анаэробные среды, подходящие для производства углеводородных продуктов посредством ферментации, используя СО в качестве единственного источника углерода, известны в данной области техники. Например, подходящие среды описаны в патентах И8 5173429 и И8 5593886, а также в следующих документах: АО 02/08438, АО 2007/117157, АО 2008/115080, АО 2009/022925, АО 2009/058028, АО 2009/064200, АО 2009/064201,АО 2009/113878 и АО 2009/151342, на которые ссылаются выше. В настоящем изобретении предложена новая среда, обладающая повышенной эффективностью при поддержании роста микроорганизмов и/или при производстве спирта в процессе ферментации. Данная среда более подробно описана ниже.
Ферментацию желательно выполнять в соответствующих условиях для прохождения желаемой ферментации (например, от СО до этанола). Условия реакции, которые следует учитывать, включают следующие условия: давление, температуру, скорость потока газа, скорость потока жидкости, рН среды, окислительно-восстановительный потенциал среды, скорость перемешивания (при использовании химического проточного реактора с мешалкой), уровень инокулума, максимальные концентрации газообразного субстрата, чтобы гарантировать, что концентрация СО в жидкой фазе не станет ограничивающей, и максимальные концентрации продукта, чтобы избежать ингибирования продуктом. Подходящие условия описаны в следующих документах: АО 02/08438, АО 2007/117157, АО 2008/115080, АО 2009/022925, АО 2009/058028, АО 2009/064200, АО 2009/064201, АО 2009/113878 и АО 2009/151342, все из которых включены в данную работу посредством ссылки.
Оптимальные условия реакции отчасти зависят от конкретного применяемого микроорганизма. Тем не менее, в целом предпочтительно проводить ферментацию при давлении, превышающем давление окружающей среды. Работа при повышенных давлениях дает возможность значительно повысить скорость переноса СО из газовой фазы в жидкую фазу, где он может поглощаться микроорганизмом в качестве источника углерода для продуцирования этанола. Это, в свою очередь, означает, что время пребывания (определяемое как объем жидкости в биореакторе, деленный на скорость входящего потока газа) можно уменьшить, если поддерживать биореакторы при повышенном давлении вероятнее, чем при атмосферном давлении.
Преимущества проведения ферментации газа до этанола при повышенных давлениях также описаны в других документах. Например, в документе АО 02/08438 описаны ферментации газа до этанола, проводимые при давлениях, составляющих 30 и 75 р81д, с получением производительности, составляющей 150 и 369 г/л/сутки этанола соответственно. Тем не менее, было обнаружено, что примерные ферментации, проведенные с использованием такой же среды и таких же композиций входящего газа при атмосферном давлении, производят в 10-20 раз меньше этанола на литр в сутки.
Также желательно, чтобы скорость введения газообразного субстрата, содержащего СО и Н2, имела
- 12 024224 такое значение, чтобы гарантировать, что концентрация СО в жидкой фазе не станет ограничивающей. Это связано с тем, что вследствие СО-ограничивающих условий продукт этанол потребляется культурой.
Ферментация СО2 и Н2.
Известно, что большое число анаэробных бактерий способно осуществлять ферментацию СО2 и Н2 до спиртов, включающих этанол, и уксусной кислоты, и эти бактерии подходят для применения в способе по настоящему изобретению. Ацетогены обладают способностью к преобразованию газообразных субстратов, таких как Н2, СО2 и СО, в продукты, включающие уксусную кислоту, этанол и другие продукты ферментации, посредством биохимического пути Вуда-Льюнгдаля. Примеры таких бактерий, которые подходят для применения в изобретении, включают бактерии рода Асе1оЪас1егшт, такие как штаммы АсеЮЪасЮгшт теооби ((Эеттет, М., АеикФг-ВоФ, Кеасбои Еидтеебид Аиа1у818 о£ Нубгодеио1гор1бс Ртобисбои о£ Асебс Ааб Ъу АсеЮЪасЮгит Аообб, Вю1есЬио1оду аиб Вюеидшеебид, Уо1. 108, Ио. 2, РеЪтиату 2011).
Показано, что АсеЮЪасЮпит теооби продуцирует ацетат посредством ферментации газообразных субстратов, включающих СО2 и Н2. Авторами ВиксЫоти е1 а1. продемонстрирована способность А теооби к продуцированию этанола при ферментации глюкозы при ограничении фосфатов.
Другие подходящие бактерии включают бактерии рода Мооге11а, включающего Мооге11а кр НИС221 (8ака1 е1 а1, Вю1есЬио1оду Ьейетк 29: рр 1607-1612), и бактерии рода СагЪохубо1йегти8 (8уебюЬиу, У.А., 8око1оуа, Т.С. е1 а1 (1991), §ук1етабс апб Аррбеб МютоЪю1оду 14: 254-260). Дополнительные примеры включают Моге11а Феттоасебса, Мооге11а ФегтоаиФборЫса, Киттососсик ргобисФк, АсеЮЪасЮпит теооби, ЕиЪасЮпит бтокит, ВШупЪасЮпит теФу1оборЫсит, О.хоЪасЮг рГептди, МеФапокатста Ъагкеб, МеФаиокатста асебуотаик, ЭещНоЮтасикип ки/пейоуи (Еатра е1. а1. Сббса1 Ре\ае\У5 ίη Вю1есйпо1оду, 2006 Уо1. 26. Рр 41-65). Кроме того, понятно, что в настоящем изобретении могут быть применимы другие ацетогенные анаэробные бактерии, известные специалистам в данной области техники. Также понятно, что данное изобретение можно применять к смешанной культуре двух или более бактерий.
Одним из иллюстративных микроорганизмов, подходящих для применения в настоящем изобретении, является бактерия Асс1оЪас1спит теооби, обладающая идентификационными характеристиками штамма, депонированного в Немецкой коллекции микроорганизмов и клеточных культур (Э§М2) под идентификационным депозитным номером Э8М 1030.
Субстрат, содержащий СО2 и Н2.
Предпочтительно источник углерода для ферментации может представлять собой газообразный субстрат, содержащий диоксид углерода в комбинации с водородом. Этот газообразный субстрат также может представлять собой отработанный газ, содержащий СО2 и Н2, полученный в качестве побочного продукта промышленного процесса, или из какого-либо другого источника. Самым обширным источником выбросов СО2 во всем мире является сжигание ископаемых видов топлива, таких как уголь, нефть и газ, в энергетических установках, промышленном оборудовании и других источниках.
Газообразный субстрат может представлять собой отработанный газ, содержащий СО2 и Н2, полученный в качестве побочного продукта промышленного процесса, или из какого-либо другого источника, например, из автомобильных выхлопных газов. В некоторых формах осуществления промышленный процесс выбран из группы, состоящей из следующих процессов: производства водорода, производства аммиака, сжигания топлива, газификации угля и производства известняка и цемента. Газообразный субстрат может быть получен в результате смешивания одного или более газообразных субстратов с получением смешанного потока. Специалистам в данной области техники понятно, что потоки отработанного газа, либо обогащенного Н2, либо обогащенного СО2, более многочисленны, чем потоки отработанного газа, обогащенного и Н2, и СО2. Специалистам в данной области техники понятно, что смешивание одного или более потоков газа, включающего один из нужных компонентов СО2 и Н2, находится в пределах объема настоящего изобретения.
Потоки газа, обогащенные водородом, образуются посредством ряда процессов, включающих паровой риформинг углеводородов, и, в частности, паровой риформинг природного газа. Частичное окисление угля или углеводородов также является источником газа, обогащенного водородом. Другие источники газа, обогащенного водородом, включают электролиз воды, побочные продукты электролитических элементов, применяемых для производства хлора, и различные потоки нефтеочистительных и химических процессов.
Потоки газа, в характерном случае обогащенные диоксидом углерода, включают отработанные газы от сжигания углеводородов, таких как природный газ или нефть. Диоксид углерода также образуется в виде побочного продукта производства аммиака, извести или фосфата, а также из природных скважин, в продукции которых содержится углекислый газ.
Выделение продукта.
Продукты реакции ферментации можно выделить, используя известные способы. Иллюстративные способы включают способы, описанные в следующих документах: АО 2007/117157, АО 2008/115080, АО 2009/022925, И8 6340581, И8 6136577, И8 5593886, И8 5807722 и И8 5821111. Тем не менее, в кратком изложении и в качестве примера этанол можно выделить из ферментативного бульона такими способами, как фракционная перегонка или выпаривание, а также экстрактивная ферментация.
- 13 024224
В результате перегонки этанола из ферментационного бульона получают азеотропную смесь этанола и воды (то есть 95% этанола и 5% воды). Затем можно получить безводный этанол посредством применения технологии дегидратации этанола с помощью молекулярных сит, что также хорошо известно в данной области техники.
Методы экстрактивной ферментации включают применение для выделения этанола из разбавленного ферментативного бульона смешиваемого с водой растворителя, представляющего низкий риск токсичности для ферментирующего организма. Например, олеиловый спирт является растворителем, который можно применять в процессе экстракции данного типа. Олеиловый спирт непрерывно вводят в ферментер, где данный растворитель вызывает образование слоя в верхней части ферментера, который непрерывно экстрагируют и подают через центрифугу. Затем воду и клетки легко отделяют от олеилового спирта и возвращают в ферментер, при этом растворитель со слоем этанола подают в устройство мгновенного испарения. Большая часть этанола испаряется и конденсируется, тогда как олеиловый спирт является нелетучим, и его выделяют для повторного использования в ферментации.
Ацетат, который может быть получен в качестве побочного продукта реакции ферментации, можно также выделить из ферментативного бульона, используя способы, известные в данной области техники.
Например, можно использовать адсорбционную систему, включающую активированный угольный фильтр. В данном случае предпочтительно сначала удалить бактериальные клетки из ферментативного бульона, используя подходящее разделительное устройство. В данной области техники известны многочисленные способы получения бесклеточного ферментативного бульона для выделения продукта, основанные на фильтрации. Затем бесклеточный пермеат (фильтрат), содержащий этанол и ацетат, пропускают через колонну, содержащую активированный уголь, для адсорбции ацетата. Ацетат в форме кислоты (уксусная кислота) легче адсорбируется активированным углем, чем солевая форма (ацетат). Поэтому перед пропусканием ферментационного бульона через колонну с активированным углем предпочтительно снижать его рН до значения, составляющего менее чем приблизительно 3, чтобы преобразовать основную часть ацетата в форму уксусной кислоты.
Уксусную кислоту, адсорбированную на активированном угле, можно выделить путем элюирования, используя способы, известные в данной области техники. Например, для элюирования связанного ацетата можно использовать этанол. В некоторых формах осуществления для элюирования ацетата можно использовать сам этанол, полученный посредством процесса ферментации.
Поскольку точка кипения этанола составляет 78,8°С, а точка кипения уксусной кислоты составляет 107°С, этанол и ацетат можно легко отделить друг от друга, используя способ, основанный на летучести, такой как перегонка.
Другие способы выделения ацетата из ферментативного бульона также известны в данной области техники и могут быть использованы. Например, в патентах И8 6368819 и И8 6753170 описана система растворителя и сорастворителя, которую можно использовать для экстракции уксусной кислоты из ферментативных бульонов. Аналогично системе на основе олеилового спирта, описанной для экстрактивной ферментации этанола, в системах, описанных в патентах И8 6368819 и И8 6753170, описан не смешиваемый с водой растворитель/сорастворитель, который можно смешивать с ферментативным бульоном либо в присутствии, либо в отсутствие ферментирующих микроорганизмов с целью экстракции продукта, представляющего собой уксусную кислоту. Затем растворитель/сорастворитель, содержащий продукт, представляющий собой уксусную кислоту, отделяют от бульона путем перегонки. Затем можно использовать вторую стадию перегонки, чтобы очистить уксусную кислоту от системы растворителя/сорастворителя.
Продукты реакции ферментации (например, этанол и ацетат) можно выделять из ферментативного бульона путем непрерывного извлечения части бульона из биореактора ферментации, отделения бактериальных клеток от бульона (удобно с помощью фильтрования) и выделения одного или более продуктов из бульона одновременно или последовательно. В случае этанола его можно удобно выделять путем перегонки, а ацетат можно выделять путем адсорбции на активированном угле, используя описанные выше способы. Отделенные бактериальные клетки предпочтительно возвращают в биореактор ферментации. Бесклеточный пермеат, остающийся после выделения этанола и ацетата, также предпочтительно возвращают в биореактор ферментации. Чтобы пополнить питательную среду, перед возвращением в биореактор в клеточный пермеат можно добавлять дополнительные питательные вещества (такие как витамины В). Также, если рН бульона был доведен, как описано выше, для усиления адсорбции уксусной кислоты на активированном угле, перед возвращением в биореактор рН следует снова доводить до значения рН бульона в биореакторе ферментации.
Общие сведения.
Формы осуществления изобретения описаны в качестве примера. Тем не менее, понятно, что конкретные стадии или установки, обязательные в одной форме осуществления, могут не быть обязательны в другой. Напротив, стадии или установки, включенные в описание конкретной формы осуществления, можно необязательно предпочтительно применять в формах осуществления, где они специально не указаны.
Хотя изобретение в широком смысле описано со ссылкой на какой-либо тип потока, который может
- 14 024224 перемещаться по системе или вокруг системы (систем) посредством любых известных средств перемещения, в некоторых формах осуществления биогаз и риформированные и/или смешанные потоки субстрата являются газообразными. Специалистам в данной области техники понятно, что конкретные установки могут быть связаны подходящими трубопроводными средствами или тому подобным, которые могут быть сконструированы для приема или пропускания потоков через систему. Можно обеспечить насос или компрессор, чтобы способствовать доставке потоков в конкретные установки. Кроме того, компрессор можно применять для повышения давления газа, подаваемого в одну или более установок, например в биореактор. Как обсуждалось в данной работе выше, давление газов внутри биореактора может влиять на эффективность выполняемых в них реакций ферментации. Таким образом, давление можно регулировать для повышения эффективности ферментации. Подходящие давления для общепринятых реакций известны в данной области техники.
Кроме того, системы или способы по изобретению могут необязательно включать средства регулирования и/или контроля других параметров, чтобы повысить общую эффективность способа. Например, конкретные формы осуществления могут включать средства определения, осуществляющие мониторинг композиции субстрата и/или отработанного потока (потоков). Дополнительно конкретные формы осуществления могут включать средства контроля доставки потока (потоков) субстрата в конкретные установки или элементы в пределах конкретной системы, если средства определения определяют, что композиция потока подходит для конкретной установки. Например, в случаях, где поток газообразного субстрата содержит низкие уровни СО или высокие уровни О2, что может быть вредно для реакции ферментации, поток субстрата можно отводить от биореактора. В конкретных формах осуществления изобретения система включает средства для мониторинга и контроля целевого состояния потока субстрата и/или скорости тока, чтобы поток, имеющий желаемую или подходящую композицию, мог быть доставлен в конкретную установку.
Кроме того, может быть необходимо нагревать или охлаждать конкретные компоненты системы или поток(и) субстрата перед поступлением или во время нахождения в одной или более установок в процессе. В таких случаях можно применять известные средства нагревания или охлаждения.
Различные формы осуществления систем по изобретению описаны в сопроводительных графических материалах.
Альтернативные формы осуществления, описанные на фиг. 1-5, включают общие друг с другом признаки, и для обозначения одного и того же или сходных признаков в различных графических материалах использованы одинаковые позиции. Описаны только новые признаки (относительно предшествующих графических материалов), и, следовательно, графические материалы должны рассматриваться в сочетании с описанием фиг. 1.
Как показано на фиг. 1, в одной форме осуществления изобретения предложены система и способ производства одного или более продуктов, где система включает следующие элементы:
a. установку (2) каталитического окисления, где метан преобразуется в поток субстрата, содержащий СО и Н2;
b. реактор (6) синтеза метанола, сконструированный для преобразования по меньшей мере части потока субстрата, содержащего СО и Н2, в метанол;
c. средства для направления по меньшей мере части потока субстрата, содержащего СО и/или Н2 стадии (а), в реактор (6) синтеза метанола и средства для направления по меньшей мере части потока субстрата, содержащего СО и/или Н2 стадии (а), в биореактор (4) перед и/или после направления потока в реактор (6) синтеза метанола;
6. первый биореактор (4), содержащий культуру одного или более микроорганизмов, где биореактор (4) сконструирован для преобразования по меньшей мере части потока субстрата в один или более спиртов путем микробиологической ферментации;
е. реактор (10) карбонилирования метанола, сконструированный для преобразования метанола и СО в один или более продуктов и/или побочных продуктов и/или отходов, где реактор (10) карбонилирования метанола сконструирован для приема по меньшей мере части метанола и/или СО из реактора (6) синтеза метанола;
£. средства для направления по меньшей мере части метанола и/или СО стадии (Ь) из реактора (6) синтеза метанола в реактор (10) карбонилирования метанола;
д. средства для направления по меньшей мере части одного или более продуктов и/или побочных продуктов и/или отходов из реактора (10) карбонилирования метанола в биореактор (4) для использования в качестве совместного субстрата (субстратов) при микробиологической ферментации;
Ь. разделительный сосуд для удаления по меньшей мере части одного или более продуктов и/или побочных продуктов и/или отходов из потока, выходящего из реактора (10) карбонилирования метанола, перед направлением этого потока в биореактор (4);
ΐ. второй биореактор (8), содержащий культуру одного или более микроорганизмов, где биореактор (8) сконструирован для преобразования по меньшей мере части потока субстрата, обогащенного водородом, в одну или более кислот путем микробиологической ферментации; и р средства для направления потока субстрата, обогащенного водородом, выходящего из первого
- 15 024224 биореактора (4) во второй биореактор (8); где поток субстрата, обогащенный водородом, является побочным продуктом реакции ферментации стадии (ά).
Согласно представленной форме осуществления реактор карбонилирования метанола принимает метанол и монооксид углерода. Уксусную кислоту можно производить, применяя карбонилирование метанола, с использованием общепринятой методологии и аппарата, как описано в данной работе выше. Специалисту в данной области техники понятно, что в альтернативных формах осуществления системы можно применять альтернативные способы производства уксусной кислоты, как описано в настоящем описании выше.
Согласно изобретению по меньшей мере часть продуктов реактора карбонилирования метанола подают в биореактор. Как показано, можно необязательно использовать стадию разделения для удаления по меньшей мере части продуктов реактора. Например, по меньшей мере, некоторое количество уксусной кислоты можно собирать и отводить из биореактора. Стадию разделения можно, таким образом, использовать для сбора ценных или полезных продуктов реактора. Разделительное устройство можно также использовать для удаления каких-либо компонентов потока, выходящего из реактора, которые могут быть вредными для реакции ферментации. Например, может быть желательным удаление по меньшей мере части метанола, производимого в реакторе. При желании можно дополнительно или альтернативно использовать другие промежуточные стадии обработки.
Монооксид углерода и/или метанол, подаваемый в реактор карбонилирования метанола, может быть получен в виде потока отработанного газа промышленного процесса. Тот же или другой поток отработанного газа можно использовать, по меньшей мере, частично для подачи на ферментацию в биореактор. Использование потоков отработанного газа улавливает углерод из отработанных потоков, которые в противном случае обычно сжигались бы в факеле или иным путем выбрасывались в воздух. Таким образом, изобретение обеспечивает улавливание углерода, который в противном случае вносил бы вклад в проблемы, создаваемые газами, вызывающими парниковый эффект.
Такие устройства могут обеспечить улучшенную ферментацию путем обеспечения ее дополнительным или альтернативным сырьем. Дополнительно или альтернативно результатом может также быть улучшенное производство уксусной кислоты. Например, уксусную кислоту можно дополнительно собирать из биореактора и/или один или более отходов биореактора можно использовать для подачи в процесс производства уксусной кислоты в реакторе.
По меньшей мере, поток отработанного газа, подаваемый в биореактор, может включать СО и/или Н2. Биореактор содержит культуру одного или более микроорганизмов, способных к ферментации СО и/или Н2, а также любых продуктов, получаемых из реактора, для производства одного или более спиртов.
Первый аспект изобретения представлен на фиг. 2. Согласно первому аспекту в изобретении предложен способ производства продуктов из потока газа, используемого в процессе производства метанола. На фиг. 2 показана установка (2) каталитического окисления для преобразования потока газа, содержащего метан, в поток субстрата, содержащий СО и Н2. Поток субстрата, содержащий СО и Н2, направляют в биореактор (4) для преобразования в один или более продуктов путем анаэробной ферментации.
На фиг. 3 представлена система согласно следующему аспекту изобретения, где система включает установку (2) каталитического окисления для получения потока субстрата, содержащего СО и Н2; биореактор (4) для преобразования по меньшей мере части потока субстрата, содержащего СО и Н2; и реактор (6) синтеза метанола для преобразования по меньшей мере части потока субстрата, содержащего СО и Н2, в метанол. Как показано на фиг. 3, поток субстрата, содержащий СО и Н2, можно направлять в биореактор (4) перед и/или после направления субстрата в реактор (6) синтеза метанола.
На фиг. 4 представлена альтернативная форма осуществления системы фиг. 3, где поток субстрата, содержащий СО и Н2, направляют в реактор (6) синтеза метанола перед направлением в биореактор (4).
На фиг. 5 представлена дополнительная форма осуществления системы фиг. 3, дополнительно включающая второй биореактор (8). Второй биореактор (8) сконструирован для приема потока газа, обогащенного водородом, выходящего из первого биореактора (4). Этот поток газа, обогащенный водородом, содержит Н2 и необязательно СО2. На фиг. 5 изображено необязательное выделение водорода из потока газа, обогащенного водородом, перед поступлением этого потока во второй биореактор (8). На фиг. 5 дополнительно показано необязательное направление СО2 из другого источника во второй биореактор (8). Биореактор (8) предпочтительно сконструирован для производства уксусной кислоты.
В настоящем описании изобретение описано со ссылкой на некоторые предпочтительные формы осуществления, чтобы дать возможность читателю осуществлять изобретение на практике без лишнего экспериментирования. Специалистам в данной области техники понятно, что изобретение может быть выполнено на практике в большом числе вариантов и модификаций, отличающихся от конкретно описанных. Понятно, что изобретение включает все такие варианты и модификации. Кроме того, заголовки, заглавие или тому подобное представлены, чтобы обеспечить читателю понимание данного документа, и их не следует считать ограничивающими объем данного изобретения. Полные описания всех заявок на патенты, патентов и публикаций, цитируемых в данной работе, включены в данную работу посредством ссылки.
- 16 024224
Более конкретно, как понятно специалистам в данной области техники, применения форм осуществления изобретения могут включать один или более дополнительных элементов. В конкретном примере или в описании могут быть показаны только элементы, необходимые для понимания изобретения в его различных аспектах. Тем не менее, объем изобретения не ограничен описанными формами осуществления и включает системы и/или способы, включающие одну или более дополнительных стадий и/или одну или более заменяющих стадий, и/или системы, и/или способы, исключающие одну или более стадий.
В данном описании ссылка на какой-либо предшествующий уровень техники не является подтверждением или какой-либо формой предположения, что предшествующий уровень техники составляет часть общих знаний в области науки в любой стране мира, и не должна истолковываться таким образом.
На протяжении всего данного описания и любого пункта нижеследующей формулы изобретения, если контекст не требует иного, слова включает, включающий и тому подобное следует истолковывать в смысле включительно, противоположном смыслу исключения, то есть в смысле включающий, но не ограниченный.

Claims (12)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ производства одного или более продуктов из газа, включающий следующие стадии:
    a) преобразование по меньшей мере части метанового сырья в субстрат, содержащий СО и Н2, путем каталитического окисления;
    b) подачу по меньшей мере части субстрата в реактор синтеза метанола, работающий при условиях, обеспечивающих преобразование по меньшей мере части СО и Н2 в метанол; и
    c) подачу выходящего потока газа, содержащего СО и Н2, из реактора синтеза метанола его в биореактор, содержащий культуру по меньшей мере одного микроорганизма, и анаэробную ферментацию по меньшей мере части субстрата, содержащего СО и Н2, с получением по меньшей мере одного продукта, выбранного из группы, состоящей из спиртов и кислот.
  2. 2. Способ по п.1, дополнительно включающий направление второй части субстрата со стадии (а) в биореактор для использования в качестве субстрата ферментации.
  3. 3. Способ по любому из пп.1 или 2, где один или более продуктов выбран из группы, состоящей из этанола; 2,3-бутандиола и уксусной кислоты.
  4. 4. Способ по любому из пп.1-3, где поток газа, обогащенный водородом, образуется в качестве побочного продукта ферментации, причем поток газа, обогащенный водородом, содержит водород и диоксид углерода.
  5. 5. Способ по п.4, дополнительно включающий стадию направления потока газа, обогащенного водородом, во второй биореактор, содержащий культуру одного или более микроорганизмов; и анаэробную ферментацию по меньшей мере части потока газа, обогащенного водородом, с получением одного или более продуктов.
  6. 6. Способ по п.5, где один или более продуктов включает один или более спиртов и/или кислот.
  7. 7. Способ по п.6, где кислота представляет собой уксусную кислоту.
  8. 8. Способ по п.1, дополнительно включающий направление по меньшей мере части выходящего потока, содержащего метанол и СО, в реактор карбонилирования метанола, работающий при условиях, обеспечивающих преобразование метанола и СО в уксусную кислоту.
  9. 9. Способ по п.8, дополнительно включающий направление потока, выходящего из реактора карбонилирования, включающего уксусную кислоту, побочные продукты и отходы, в разделительный сосуд, работающий при условиях, обеспечивающих получение потока продукта уксусной кислоты и газового потока, содержащего СО.
  10. 10. Способ по п.9, в котором газовый поток направляют в биореактор.
  11. 11. Система для производства продуктов путем микробиологической ферментации, включающая следующие элементы:
    a) установку каталитического окисления, где метановое сырье преобразуется в субстрат, содержащий СО и Н2;
    b) реактор синтеза метанола, сконструированный для преобразования по меньшей мере части субстрата, содержащего СО и Н2, в метанол;
    c) средства для подачи по меньшей мере части субстрата, содержащего СО и Н2, в биореактор перед и/или после направления субстрата в реактор синтеза метанола стадии (Ь);
    ά) биореактор, содержащий микробиологическую культуру одного или более микроорганизмов, где биореактор сконструирован для преобразования по меньшей мере части субстрата, содержащего СО и Н2, в продукты, выбранные из группы, включающей спирты и кислоты, путем микробиологической ферментации; и
    е) второй биореактор, соединенный с первым биореактором, где второй биореактор содержит культуру одного или более микроорганизмов, способных к преобразованию субстрата, содержащего Н2 и СО2, в продукты, выбранные из группы, включающей спирты и кислоты, путем микробиологической ферментации.
    - 17 024224
  12. 12. Система по п.11, где субстрат, содержащий Н2 и СО2, является побочным продуктом ферментации СО и Н2 из первого биореактора; причем система дополнительно включает средства подачи субстрата, содержащего Н2 и СО2, из первого биореактора во второй биореактор.
EA201390593A 2010-10-22 2011-10-21 Способ и система для производства спиртов и/или кислот EA024224B1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US40590410P 2010-10-22 2010-10-22
NZ58900310 2010-11-04
PCT/US2011/057220 WO2012054806A2 (en) 2010-10-22 2011-10-21 Methods and systems for the production of alcohols and/or acids

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201390593A1 EA201390593A1 (ru) 2013-10-30
EA024224B1 true EA024224B1 (ru) 2016-08-31

Family

ID=45975904

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201390593A EA024224B1 (ru) 2010-10-22 2011-10-21 Способ и система для производства спиртов и/или кислот

Country Status (8)

Country Link
US (3) US20130112576A1 (ru)
CN (1) CN103270164B (ru)
AU (1) AU2011316899B2 (ru)
CA (2) CA2789333C (ru)
EA (1) EA024224B1 (ru)
MY (1) MY159783A (ru)
TW (1) TWI576434B (ru)
WO (1) WO2012054806A2 (ru)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11832755B2 (en) * 2007-07-13 2023-12-05 Adrian Rivera Brewing material container for a beverage brewer
ES2622298T3 (es) * 2009-06-17 2017-07-06 Koninklijke Douwe Egberts B.V. Sistema, cápsula y procedimiento para la preparación de una cantidad predeterminada de bebida
CH709302A1 (de) * 2014-02-25 2015-08-28 Mühlemann Ip Gmbh Abgabevorrichtung mit einer umlaufenden Mantelwand.
US9617566B2 (en) 2014-07-11 2017-04-11 Lanzatech New Zealand Limited Control of bioreactor processes
US10196655B2 (en) 2014-07-30 2019-02-05 Sekisui Chemical Co., Ltd. Apparatus for producing organic substance from waste and method for producing organic substance from waste
CA2954614A1 (en) * 2014-07-30 2016-02-04 Sekisui Chemical Co., Ltd. Apparatus for producing organic substance and method for producing organic substance
US11214789B2 (en) 2016-05-03 2022-01-04 Flodesign Sonics, Inc. Concentration and washing of particles with acoustics
US11085035B2 (en) 2016-05-03 2021-08-10 Flodesign Sonics, Inc. Therapeutic cell washing, concentration, and separation utilizing acoustophoresis
JP7326252B2 (ja) * 2017-09-08 2023-08-15 ランザテク，インコーポレイテッド 水素に富むｃ１含有基質を使用した代謝物生成方法およびシステム
EP3778854A4 (en) * 2018-03-26 2021-12-22 Sekisui Chemical Co., Ltd. PROCESS FOR MANUFACTURING AN ORGANIC SUBSTANCE
US11805934B1 (en) * 2020-10-21 2023-11-07 Adrian Rivera Brewing material lid and container for a beverage brewer
US20220369852A1 (en) * 2021-05-18 2022-11-24 Haier Us Appliance Solutions, Inc. Beverage dispensing assembly for an appliance

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6340581B1 (en) * 1992-10-30 2002-01-22 Bioengineering Resources, Inc. Biological production of products from waste gases
US20080220489A1 (en) * 2007-03-05 2008-09-11 Novus Engergy, Llc Efficient use of biogas carbon dioxide in liquid fuel synthesis
WO2009064200A2 (en) * 2007-11-13 2009-05-22 Lanzatech New Zealand Limited Novel bacteria and methods of use thereof
WO2009151342A1 (en) * 2008-06-09 2009-12-17 Lanzatech New Zealand Limited Production of butanediol by anaerobic microbial fermentation

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU8431391A (en) * 1990-08-31 1992-03-30 Governors Of The University Of Alberta, The Carbonylation of methanol using a novel transition metal catalyst precursor
US5070016A (en) * 1991-03-28 1991-12-03 Revolution Fuels Of America, Inc. Integrated process for producing ethanol, methanol and butyl ethers
US5807722A (en) * 1992-10-30 1998-09-15 Bioengineering Resources, Inc. Biological production of acetic acid from waste gases with Clostridium ljungdahlii
JP4187851B2 (ja) * 1998-03-13 2008-11-26 株式会社島津製作所 バイオマス利用炭素製造装置
UA72220C2 (ru) * 1998-09-08 2005-02-15 Байоенджініерінг Рісорсиз, Інк. Translated By PlajНЕСМЕШИВАЕМАЯ С ВОДОЙ СМЕСЬ РАСТВОРИТЕЛЬ/СОРАСТВОРИТЕЛЬ ДЛЯ ЭКСТРАГИРОВАНИЯ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ (ВАРИАНТЫ), СПОСОБ АНАЭРОБНОГО МИКРОБНОГО БРОЖЕНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ (ВАРИАНТЫ), МОДИФИЦИРОВАННЫЙ РАСТВОРИТЕЛЬ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
DE60121335T2 (de) * 2000-07-25 2007-08-02 Emmaus Foundation, Inc., Fayetteville Verfahren zur steigerung der ethanolproduktion bei der mikrobiellen fermentation
US6596781B1 (en) * 2002-05-02 2003-07-22 Chevron U.S.A. Inc. Integrated process for preparing Fischer-Tropsch products and acetic acid from synthesis gas
ITMI20030302A1 (it) * 2003-02-20 2004-08-21 Adriana Brizio Lattine per la conservazione e la distribuzione di bevande utilizzabile anche per la preparazione estemporanea di bevande per estrazione e/o infusione.
EP1751294A1 (en) * 2004-05-26 2007-02-14 Novus Energy, LLC Ethanol production from biological wastes
NZ546496A (en) * 2006-04-07 2008-09-26 Lanzatech New Zealand Ltd Gas treatment process
CN101113127B (zh) * 2006-07-26 2010-05-12 李莉 一种以炼厂气为原料制取甲醇的方法
EP2245137B1 (en) * 2008-01-22 2017-08-16 Genomatica, Inc. Methods and organisms for utilizing synthesis gas or other gaseous carbon sources and methanol
TW201005089A (en) * 2008-03-13 2010-02-01 Evolution Energy Production Inc Methods and systems for producing biofuels and bioenergy products from xenobiotic compounds
US8471075B2 (en) * 2008-07-31 2013-06-25 Celanese International Corporation Processes for making ethanol from acetic acid
CN101575540B (zh) * 2009-06-01 2013-10-09 中国科学院理化技术研究所 一种同时生产液化天然气和甲醇的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6340581B1 (en) * 1992-10-30 2002-01-22 Bioengineering Resources, Inc. Biological production of products from waste gases
US20080220489A1 (en) * 2007-03-05 2008-09-11 Novus Engergy, Llc Efficient use of biogas carbon dioxide in liquid fuel synthesis
WO2009064200A2 (en) * 2007-11-13 2009-05-22 Lanzatech New Zealand Limited Novel bacteria and methods of use thereof
WO2009151342A1 (en) * 2008-06-09 2009-12-17 Lanzatech New Zealand Limited Production of butanediol by anaerobic microbial fermentation

Also Published As

Publication number Publication date
EA201390593A1 (ru) 2013-10-30
US20130112576A1 (en) 2013-05-09
TW201231669A (en) 2012-08-01
MY159783A (en) 2017-01-31
CA2789333A1 (en) 2012-04-26
CA2836686C (en) 2015-11-17
AU2011316899B2 (en) 2014-07-17
CA2789333C (en) 2014-02-25
WO2012054806A2 (en) 2012-04-26
US20130316411A1 (en) 2013-11-28
TWI576434B (zh) 2017-04-01
AU2011316899A1 (en) 2013-05-02
CN103270164B (zh) 2016-06-29
US20190203235A1 (en) 2019-07-04
CN103270164A (zh) 2013-08-28
US11618910B2 (en) 2023-04-04
WO2012054806A3 (en) 2012-07-12
CA2836686A1 (en) 2012-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103270164B (zh) 用于生产醇和/或酸的方法和系统
AU2011320544B2 (en) Methods and systems for the production of hydrocarbon products
KR102004583B1 (ko) 가스 발효를 통한 바이오매스 액화
CA2862554C (en) Improved carbon capture in fermentation
EA021007B1 (ru) Способ ферментативного превращения углеродсодержащего сырья
EA025587B1 (ru) Способ и система для производства углеводородных продуктов
CN103038353A (zh) 改良的废气发酵
CN105492614B (zh) 用于连续气体发酵的多反应器系统和方法
EA023403B1 (ru) Способ ферментации
CN105051178A (zh) 用于在微生物发酵中控制代谢物产生的系统和方法
EA026402B1 (ru) Способ производства спирта

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): KZ RU

NF4A Restoration of lapsed right to a eurasian patent

Designated state(s): KZ RU