EA041920B1 - INTEGRATION OF FERMENTATION AND GASIFICATION - Google Patents

INTEGRATION OF FERMENTATION AND GASIFICATION Download PDF

Info

Publication number
EA041920B1
EA041920B1 EA202191054 EA041920B1 EA 041920 B1 EA041920 B1 EA 041920B1 EA 202191054 EA202191054 EA 202191054 EA 041920 B1 EA041920 B1 EA 041920B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
fermentation
gasification
stream
synthesis gas
microbial biomass
Prior art date
Application number
EA202191054
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Роберт Джон Конрадо
Аллан Хейминг Гао
Original Assignee
Ланцатек, Инк.
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, Инк. filed Critical Ланцатек, Инк.
Publication of EA041920B1 publication Critical patent/EA041920B1/en

Links

Description

Область техникиTechnical field

Данное изобретение относится к способам улучшения интеграции ферментации газа с газификацией. В частности, данное изобретение относится к рециркуляции одного или более выходящих потоков после процесса ферментации газа в процесс газификации.This invention relates to methods for improving the integration of gas fermentation with gasification. In particular, this invention relates to the recycling of one or more effluents from a gas fermentation process to a gasification process.

Уровень техникиState of the art

По мере увеличения мирового населения отходы, производимые этим населением, становятся все более серьезной проблемой. Одним из решений утилизации отходов является газификация. Газификация представляет собой процесс преобразования органических или ископаемых топливных углеродистых материалов в синтез-газ, содержащий монооксид углерода, диоксид углерода и водород. Газификация выгодно снижает количество отходов, которые попадают на свалку, и производит продукт, синтез-газ, который можно преобразовать в полезные продукты с помощью одного или более последующих процессов.As the world's population increases, the waste generated by that population becomes an increasing problem. One solution for waste disposal is gasification. Gasification is the process of converting organic or fossil fuel carbonaceous materials into synthesis gas containing carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen. Gasification beneficially reduces the amount of waste that ends up in landfill and produces a product, syngas, that can be converted into useful products by one or more downstream processes.

Синтез-газ, полученный путем газификации, можно использовать в ряде процессов, включая синтез Фишера-Тропша. Синтез Фишера-Тропша обеспечивает каталитическое гидрирование монооксида углерода для получения различных продуктов, включая углеводороды, спирты или другие кислородсодержащие углеводороды. Однако каталитические слои в синтезе Фишера-Тропша особенно чувствительны к различным компонентам, которые могут находиться в потоке синтез-газа, в зависимости от исходного сырья для газификации. Одним из таких компонентов является сера. Если серу не удалить из потока синтез-газа перед введением в синтез Фишера-Тропша, сера может дезактивировать катализаторы, необходимые для реакции Фишера-Тропша. Таким образом, чтобы получить подходящий газ для синтеза Фишера-Тропша, часто требуется технология масштабной очистки газа.The synthesis gas produced by gasification can be used in a number of processes, including Fischer-Tropsch synthesis. The Fischer-Tropsch synthesis provides for the catalytic hydrogenation of carbon monoxide to produce a variety of products, including hydrocarbons, alcohols, or other oxygenated hydrocarbons. However, Fischer-Tropsch catalyst beds are particularly sensitive to various components that may be present in the synthesis gas stream, depending on the gasification feedstock. One of these components is sulfur. If sulfur is not removed from the synthesis gas stream before being introduced into the Fischer-Tropsch synthesis, sulfur can deactivate the catalysts required for the Fischer-Tropsch reaction. Thus, in order to obtain a suitable gas for Fischer-Tropsch synthesis, large-scale gas purification technology is often required.

Одной из альтернатив синтезу Фишера-Тропша является ферментация газа. Ферментация газа обеспечивает биологическую фиксацию газов, включая синтез-газ, в один или более продуктов. Ферментация газа обладает рядом преимуществ по сравнению с синтезом Фишера-Тропша. Во-первых, в синтезе Фишера-Тропша используются высокие температуры (150-350°C), повышенные давления (30 бар) и гетерогенные катализаторы, такие как кобальт, рутений и железо. Для сравнения, ферментация газа происходит при температуре около 37°C и часто проводится при атмосферном давлении, что дает значительную экономию энергии и затрат по сравнению с синтезом Фишера-Тропша. Кроме того, синтез Фишера-Тропша требует относительно фиксированного соотношения Н2:СО в синтез-газе около 2:1, тогда как ферментация газа способна получать и использовать широкий диапазон субстратов с различными соотношениями Н2:СО.One alternative to Fischer-Tropsch synthesis is gas fermentation. Gas fermentation provides biological fixation of gases, including synthesis gas, into one or more products. Gas fermentation has a number of advantages over Fischer-Tropsch synthesis. First, the Fischer-Tropsch synthesis uses high temperatures (150-350°C), elevated pressures (30 bar) and heterogeneous catalysts such as cobalt, ruthenium and iron. In comparison, gas fermentation occurs at about 37°C and is often carried out at atmospheric pressure, which results in significant energy and cost savings compared to Fischer-Tropsch synthesis. In addition, Fischer-Tropsch synthesis requires a relatively fixed H 2 :CO ratio in the synthesis gas of about 2:1, while gas fermentation is able to produce and use a wide range of substrates with different H 2 :CO ratios.

Процесс очистки сточных вод часто сочетается как с синтезом Фишера-Тропша, так и с процессом ферментации газа. Типичный процесс очистки сточных вод может включать в себя несколько отдельных этапов очистки, таких как удаление продукта, анаэробное сбраживание и биологическое окисление. Такие этапы очистки предназначены для удаления различных компонентов и получения потока очищенной воды. Удаление этих компонентов часто приводит к образованию значительного количества твердых отходов. При очистке сточных вод необходимо учитывать, что делать с твердыми отходами, образующимися в результате процесса.The wastewater treatment process is often combined with both a Fischer-Tropsch synthesis and a gas fermentation process. A typical wastewater treatment process may include several distinct treatment steps such as product removal, anaerobic digestion, and biological oxidation. Such purification steps are designed to remove various components and obtain a purified water stream. The removal of these components often results in the formation of significant amounts of solid waste. When treating wastewater, consideration must be given to what to do with the solid waste generated from the process.

Помимо образования твердых отходов, в процессе очистки сточных вод, в частности на этапе анаэробного сбраживания, образуется биогаз. Биогаз обычно содержит около 60% метана и 40% диоксида углерода. Комбинированное производство тепловой и электрической энергии, или когенерация биогаза, (СНР; combined heat and power) представляет собой распространенный способ использования биогаза, обычно это происходит в работающем на биогазе двигателе, где биогаз сжигается для получения электроэнергии и полезного тепла. Однако биогаз содержит различные компоненты, которые необходимо удалить перед его использованием в работающем на биогазе двигателе. Один из таких компонентов представляет собой водяной пар. Биогаз содержит водяной пар, вырабатываемый с помощью способа получения сырья. Перед использованием биогаза в работающем на биогазе двигателе содержание водяного пара должно быть снижено до допустимого уровня, чтобы избежать проблем со сгоранием. Биогаз также содержит различные соединения серы, такие как сероводород, который при сгорании в двигателе может конденсироваться с водой с образованием серной кислоты. Серная кислота имеет высокую коррозионную активность и может повредить работающий на биогазе двигатель. Чтобы избежать образования серной кислоты, может быть необходимым удаление сероводорода. Затраты, связанные с этими процессами удаления, необходимо учитывать при принятии решений о способах обработки биогаза, образующегося в процессе очистки сточных вод.In addition to the generation of solid waste, the wastewater treatment process, in particular the anaerobic digestion stage, generates biogas. Biogas typically contains about 60% methane and 40% carbon dioxide. Combined heat and power or biogas cogeneration (CHP) is a common way to use biogas, usually in a biogas engine where the biogas is burned to generate electricity and useful heat. However, biogas contains various components that must be removed before it can be used in a biogas engine. One of these components is water vapor. Biogas contains water vapor generated by the raw material production process. Before using biogas in a biogas engine, the water vapor content must be reduced to an acceptable level to avoid combustion problems. Biogas also contains various sulfur compounds, such as hydrogen sulfide, which, when burned in an engine, can condense with water to form sulfuric acid. Sulfuric acid is highly corrosive and can damage a biogas engine. To avoid the formation of sulfuric acid, it may be necessary to remove hydrogen sulfide. The costs associated with these removal processes need to be considered when making decisions about how to treat the biogas generated from the wastewater treatment process.

Соответственно, остается потребность в интегрированной системе, которая эффективно объединяет газификацию, ферментацию газа и очистку сточных вод эффективным способом таким образом, чтобы эффективно обращаться с выходящими потоками, образующимися в ходе процесса.Accordingly, there remains a need for an integrated system that effectively integrates gasification, gas fermentation and wastewater treatment in an efficient manner so as to efficiently handle the effluents generated during the process.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Изобретение обеспечивает способ улучшения интеграции процесса ферментации газа с процессом газификации, посредством которого по меньшей мере часть одного или более выходящих потоков в результате процесса ферментации газа выделяют и направляют в процесс газификации. В конкретных вариантах реализации выходящий поток выбран из группы, состоящей из биогаза, образующегося в про- 1 041920 цессе очистки сточных вод, остаточного газа, образующегося в процессе ферментации, неиспользованного синтез-газа, образующегося в процессе газификации, микробной биомассы, образующейся в процессе ферментации, микробной биомассы, образующейся в процессе очистки сточных вод, неочищенного этанола, получаемого в процессе выделения продукта, сивушного масла, получаемого в процессе выделения продукта, воды, обедненной микробной биомассой, сточных вод, образующихся в процессе ферментации, и осветленной воды, получаемой в процессе очистки сточных вод.The invention provides a method for improving the integration of a gas fermentation process with a gasification process, whereby at least a portion of one or more effluent streams from the gas fermentation process is recovered and sent to the gasification process. In particular embodiments, the effluent is selected from the group consisting of biogas from a wastewater treatment process, tail gas from a fermentation process, unused synthesis gas from a gasification process, microbial biomass from a fermentation process. , microbial biomass from the wastewater treatment process, crude ethanol from the product isolation process, fusel oil from the product isolation process, water depleted of microbial biomass, wastewater from the fermentation process, and clarified water from the process wastewater treatment.

В одном или более предпочтительных вариантах реализации в процессе ферментации используют один или более С1-фиксирующих микроорганизмов, подходящих для ферментации С1-содержащего газообразного субстрата, такого как синтез-газ, полученный посредством газификации. В тех вариантах реализации, в которых С1-фиксирующий микроорганизм выбран из группы, состоящей из Moorella, Clostridium, Ruminococcus, Aceto bacterium, Eubacterium, Butyribacterium, Oxobacter, Methanosarcina и Desulfotomaculum. Предпочтительно микроорганизм является представителем рода Clostridium. В определенных случаях микроорганизм представляет собой Clostridium autoethanogenum.In one or more preferred embodiments, the fermentation process uses one or more C1-fixing microorganisms suitable for the fermentation of a C1-containing gaseous substrate, such as synthesis gas produced by gasification. In those embodiments in which the C1 fixing microorganism is selected from the group consisting of Moorella, Clostridium, Ruminococcus, Acetobacterium, Eubacterium, Butyribacterium, Oxobacter, Methanosarcina, and Desulfotomaculum. Preferably the microorganism is a member of the genus Clostridium. In certain instances, the microorganism is Clostridium autoethanogenum.

В различных вариантах реализации по меньшей мере часть по меньшей мере одного выходящего потока подвергают газификации для получения потока синтез-газа. В определенных случаях множество выходящих потоков газифицируют для получения потока синтез-газа. Предпочтительно по меньшей мере два выходящих потока газифицируют для получения потока синтез-газа. Предпочтительно по меньшей мере один выходящий поток из процесса ферментации и по меньшей мере один выходящий поток из процесса очистки сточных вод газифицируют для получения потока синтез-газа. По меньшей мере часть потока синтез-газа предпочтительно направляют в процесс ферментации для получения одного или более продуктов и/или побочных продуктов.In various embodiments, at least a portion of the at least one effluent is subjected to gasification to produce a synthesis gas stream. In certain instances, multiple effluent streams are gasified to produce a synthesis gas stream. Preferably, at least two effluent streams are gasified to produce a synthesis gas stream. Preferably, at least one effluent from the fermentation process and at least one effluent from the wastewater treatment process are gasified to produce a synthesis gas stream. At least a portion of the synthesis gas stream is preferably sent to a fermentation process to produce one or more products and/or by-products.

В конкретных вариантах реализации микробную биомассу, полученную в процессе ферментации, направляют в процесс газификации. В различных случаях по меньшей мере часть микробной биомассы, полученной в процессе ферментации, сушат перед подачей в процесс газификации. В определенных случаях по существу всю микробную биомассу, полученную в процессе ферментации, сушат перед подачей в процесс газификации.In specific embodiments, the microbial biomass obtained from the fermentation process is sent to the gasification process. In various cases, at least a portion of the microbial biomass obtained from the fermentation process is dried before being fed into the gasification process. In certain instances, substantially all of the microbial biomass produced in the fermentation process is dried prior to being fed into the gasification process.

В конкретных случаях по существу всю микробную биомассу, полученную в процессе ферментации, либо повторно используют в процессе ферментации после получения продукта, либо обрабатывают с помощью процесса очистки сточных вод, и/или направляют в процесс газификации для получения синтез-газа. В определенных случаях в процесс газификации поступает по меньшей мере мере 20%, по меньшей мере 30%, по меньшей мере 40%, по меньшей мере 50%, по меньшей мере 60%, по меньшей мере 70%, по меньшей мере 80%, по меньшей мере 90% микробной биомассы или по существу вся микробная биомасса из процесса ферментации.In specific cases, substantially all of the microbial biomass produced from the fermentation process is either reused in the fermentation process after product production, or treated with a wastewater treatment process, and/or sent to a gasification process to produce synthesis gas. In certain cases, the gasification process receives at least 20%, at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80%, at least 90% of the microbial biomass or substantially all of the microbial biomass from the fermentation process.

В конкретных вариантах реализации микробную биомассу, полученную в процессе очистки сточных вод, направляют в процесс газификации. Микробную биомассу, образующуюся в процессе очистки сточных вод, могут, по меньшей мере частично, получать в результате процесса с использованием анаэробного биореактора в процессе очистки сточных вод. В различных случаях по меньшей мере часть микробной биомассы, полученную в процессе очистки сточных вод, сушат перед подачей в процесс газификации. В определенных случаях по существу всю микробную биомассу, полученную в процессе очистки сточных вод, сушат перед подачей в процесс газификации.In specific embodiments, the microbial biomass obtained from the wastewater treatment process is sent to the gasification process. The microbial biomass generated from the wastewater treatment process may, at least in part, be obtained from a process using an anaerobic bioreactor in the wastewater treatment process. In various cases, at least a portion of the microbial biomass obtained from the wastewater treatment process is dried before being fed into the gasification process. In certain instances, substantially all of the microbial biomass from the wastewater treatment process is dried prior to being fed into the gasification process.

В определенных вариантах реализации по меньшей мере часть воды, обедненной микробной биомассой в процессе ферментации, направляют в процесс газификации. В различных случаях воду, обедненную микробной биомассой, направляют в процесс газификации для увеличения соотношения Н2:СО в потоке синтез-газа. Предпочтительно по меньшей мере часть воды, обедненной микробной биомассой, направляют в процесс газификации для увеличения соотношения Н2:СО в потоке синтез-газа по меньшей мере до 2:1, по меньшей мере 3:1 или по меньшей мере 4:1. Направление воды, обедненной микробной биомассой, в процесс газификации, в котором соотношение Н2:СО в потоке синтез-газа увеличивается, может привести к увеличению селективности по этанолу, полученному в процессе ферментации газа, снижению селективности по получению микробной биомассы, снижению потребления воды в результате реакции ферментации и/или уменьшению отводимого потока в процессе очистки сточных вод.In certain embodiments, at least a portion of the water depleted in microbial biomass during the fermentation process is sent to the gasification process. In various cases, water depleted of microbial biomass is sent to the gasification process to increase the H 2 :CO ratio in the synthesis gas stream. Preferably, at least a portion of the microbial biomass depleted water is sent to the gasification process to increase the H 2 :CO ratio in the synthesis gas stream to at least 2:1, at least 3:1, or at least 4:1. The direction of water depleted in microbial biomass into the gasification process, in which the ratio of H2:CO in the synthesis gas stream increases, can lead to an increase in selectivity to ethanol produced in the gas fermentation process, a decrease in selectivity to obtain microbial biomass, a decrease in water consumption as a result fermentation reactions and/or reduction of effluent in the wastewater treatment process.

В определенных вариантах реализации по меньшей мере часть сточных вод, образующихся в процессе ферментации, направляют в процесс газификации. Эти сточные воды могут содержать один или более продуктов и/или побочных продуктов, включая, без ограничений, микробную биомассу. В различных случаях сточные воды, образующиеся в процессе ферментации, направляют в процесс газификации для повышения соотношения Н2:СО в потоке синтез-газа. Предпочтительно по меньшей мере часть сточных вод, образующихся в процессе ферментации, направляют в процесс газификации для увеличения соотношения Н2:СО в потоке синтез-газа до по меньшей мере 2:1, по меньшей мере 3:1 или по меньшей мере 4:1. Направление сточных вод, образующихся в процессе ферментации, в процесс газификации, в котором соотношение Н2:СО в потоке синтез-газа увеличивается, может привести к увеличению селективности по этанолу, полученному в процессе ферментации газа, снижению селективности по получению микробной биомассы, снижению потребления воды в результате реакции ферментации и/или уменьшению отводимого потока в процессе очистки сточных вод.In certain embodiments, at least a portion of the wastewater generated from the fermentation process is sent to the gasification process. This wastewater may contain one or more products and/or by-products, including, without limitation, microbial biomass. In various cases, the wastewater generated during the fermentation process is sent to the gasification process to increase the H2:CO ratio in the synthesis gas stream. Preferably, at least a portion of the wastewater generated from the fermentation process is sent to the gasification process to increase the H 2 :CO ratio in the synthesis gas stream to at least 2:1, at least 3:1, or at least 4:1 . The direction of wastewater generated during the fermentation process into the gasification process, in which the ratio of H2:CO in the synthesis gas stream increases, can lead to an increase in selectivity for ethanol produced in the gas fermentation process, a decrease in selectivity for obtaining microbial biomass, and a decrease in water consumption. as a result of a fermentation reaction and/or a reduction in effluent during the wastewater treatment process.

- 2 041920- 2 041920

В определенных вариантах реализации по меньшей мере часть осветленной воды, получаемой в процессе очистки сточных вод, направляют в процесс газификации. В различных случаях осветленную воду, получаемую в процессе очистки сточных вод, направляют в процесс газификации для повышения соотношения Н2:СО в потоке синтез-газа. Предпочтительно по меньшей мере часть осветленной воды, получаемой в процессе очистки сточных вод, направляют в процесс газификации для увеличения соотношения Н2:СО в потоке синтез-газа по меньшей мере до 2:1, по меньшей мере 3:1 или по меньшей мере 4:1. Направление осветленной воды, получаемой в процессе очистки сточных вод, в процесс газификации, в котором соотношение Н2:СО в потоке синтез-газа увеличивается, может привести к увеличению селективности по этанолу, полученному в процессе ферментации газа, снижению селективности по получению микробной биомассы, снижению потребления воды в результате реакции ферментации и/или уменьшению отводимого потока в процессе очистки сточных вод.In certain embodiments, at least a portion of the clarified water from the wastewater treatment process is sent to the gasification process. In various cases, the clarified water obtained from the wastewater treatment process is sent to the gasification process to increase the H 2 :CO ratio in the synthesis gas stream. Preferably, at least a portion of the clarified water from the wastewater treatment process is sent to the gasification process to increase the H 2 :CO ratio in the synthesis gas stream to at least 2:1, at least 3:1, or at least 4 :1. The direction of the clarified water obtained in the wastewater treatment process into the gasification process, in which the ratio of H 2 :CO in the synthesis gas stream increases, can lead to an increase in selectivity for ethanol produced in the gas fermentation process, a decrease in selectivity for obtaining microbial biomass, reducing water consumption as a result of the fermentation reaction and/or reducing the discharge flow in the wastewater treatment process.

Предпочтительно по меньшей мере часть по меньшей мере одного выходящего потока из процесса ферментации и/или процесса очистки сточных вод, заменяют по меньшей мере частью технологической воды, необходимой для процесса газификации. В определенных случаях количество технологической воды, необходимой для процесса газификации, снижают по меньшей мере на 45%. По меньшей мере в одном варианте количество технологической воды, необходимой для процесса газификации, снижают на 45-100%. В определенных вариантах реализации количество технологической воды, необходимой для процесса газификации, снижают на 45-75%, 55-75%, 65-75%, 55-100%, 65-100% или 75-100%.Preferably, at least a portion of the at least one effluent from the fermentation process and/or the wastewater treatment process is replaced with at least a portion of the process water required for the gasification process. In certain cases, the amount of process water required for the gasification process is reduced by at least 45%. In at least one embodiment, the amount of process water required for the gasification process is reduced by 45-100%. In certain embodiments, the amount of process water required for the gasification process is reduced by 45-75%, 55-75%, 65-75%, 55-100%, 65-100%, or 75-100%.

В определенных случаях по меньшей мере часть по меньшей мере одного выходящего потока вводят в поток синтез-газа, полученный в процессе газификации, для снижения температуры потока синтезгаза. Предпочтительно выходящий поток, вводимый в поток синтез-газа, полученный в процессе газификации, выбирают из группы, состоящей из: воды, обедненной микробной биомассой, сточных вод, образующихся в процессе ферментации, и осветленной воды из установки для очистки сточных вод.In certain instances, at least a portion of the at least one effluent stream is introduced into the synthesis gas stream resulting from the gasification process to reduce the temperature of the synthesis gas stream. Preferably, the effluent injected into the synthesis gas stream from the gasification process is selected from the group consisting of microbial biomass-depleted water, wastewater from the fermentation process, and clarified water from the wastewater treatment plant.

Предпочтительно температуру потока синтез-газа снижают по меньшей мере на 100°C. По меньшей мере в одном варианте реализации температура потока синтез-газа, выходящего из процесса газификации, составляет от 800 до 1200°C. Предпочтительно температуру потока синтез-газа снижают в диапазоне температур, подходящем для дальнейшей очистки газа и/или ферментации. В различных случаях введение по меньшей мере одного выходящего потока в поток синтез-газа выполняют для удаления по меньшей мере одной частицы из потока синтез-газа.Preferably, the temperature of the synthesis gas stream is reduced by at least 100°C. In at least one embodiment, the temperature of the synthesis gas stream leaving the gasification process is between 800 and 1200°C. Preferably, the temperature of the synthesis gas stream is reduced in a temperature range suitable for further gas purification and/or fermentation. In various cases, the introduction of at least one effluent stream into the synthesis gas stream is performed to remove at least one particle from the synthesis gas stream.

В определенных случаях поток синтез-газа частично подавляют. Предпочтительно поток синтезгаза частично подавляют путем введения одного или более выходящих потоков в поток синтез-газа, причем один или более выходящих потоков выбирают из группы, состоящей из воды, обедненной микробной биомассой, сточных вод, образующихся в процессе ферментации, и осветленной воды из установки для очистки сточных вод. В различных вариантах реализации частичное подавление потока синтез-газа снижает температуру потока синтез-газа до 700-800°C. В различных вариантах реализации для этого снижения температуры требуется приблизительно 1,2 т технологической воды на 10000 Н-м3 подавленного синтез-газа, начиная с 1000°C. Предпочтительно по меньшей мере 20%, по меньшей мере 30%, по меньшей мере 40%, по меньшей мере 50%, по меньшей мере 60%, по меньшей мере 70%, по меньшей мере 80%, по меньшей мере 90% технологической воды или по существу всю эту технологическую воду заменяют путем введения одного или более выходящих потоков в поток синтез-газа.In certain cases, the synthesis gas flow is partially suppressed. Preferably, the syngas stream is partially suppressed by introducing one or more effluent streams into the synthesis gas stream, the one or more effluent streams being selected from the group consisting of microbial biomass-depleted water, fermentation wastewater, and clarified water from a plant for wastewater treatment. In various embodiments, partial suppression of the synthesis gas stream reduces the temperature of the synthesis gas stream to 700-800°C. In various embodiments, this temperature reduction requires approximately 1.2 tons of process water per 10,000 Nm 3 of suppressed synthesis gas starting at 1000°C. Preferably at least 20%, at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80%, at least 90% process water or substantially all of that process water is replaced by introducing one or more effluent streams into the synthesis gas stream.

В определенных случаях поток синтез-газа полностью подавляют. Предпочтительно поток синтезгаза полностью подавляют путем введения одного или более выходящих потоков в поток синтез-газа, причем один или более выходящих потоков выбирают из группы, состоящей из воды, обедненной микробной биомассой, сточных вод, образующихся в процессе ферментации, и осветленной воды из установки для очистки сточных вод. В различных вариантах реализации полное подавление потока синтезгаза снижает температуру потока синтез-газа менее чем до 300°C. В различных вариантах реализации для этого снижения температуры требуется приблизительно 4 т технологической воды на 10000 Н-м3 подавленного синтез-газа, начиная с 1000°C. Предпочтительно по меньшей мере 20%, по меньшей мере 30%, по меньшей мере 40%, по меньшей мере 50%, по меньшей мере 60%, по меньшей мере 70%, по меньшей мере 80%, по меньшей мере 90% технологической воды или по существу всю эту технологическую воду заменяют путем введения одного или более выходящих потоков в поток синтез-газа.In certain cases, the synthesis gas flow is completely suppressed. Preferably, the syngas stream is completely suppressed by introducing one or more effluent streams into the synthesis gas stream, the one or more effluent streams being selected from the group consisting of microbial biomass-depleted water, fermentation wastewater, and clarified water from a plant for wastewater treatment. In various embodiments, complete suppression of the syngas stream reduces the temperature of the syngas stream to less than 300°C. In various embodiments, this temperature reduction requires approximately 4 tons of process water per 10,000 Nm 3 of suppressed synthesis gas starting at 1000°C. Preferably at least 20%, at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80%, at least 90% process water or substantially all of that process water is replaced by introducing one or more effluent streams into the synthesis gas stream.

В конкретных вариантах реализации по меньшей мере часть биогаза, образующегося в процессе очистки сточных вод, направляют в процесс газификации. Этот биогаз может содержать один или более компонентов, выбранных из группы, состоящей из метана, диоксида углерода, монооксида углерода, аммиака и соединения серы. В различных случаях это соединение серы представляет собой сероводород. По меньшей мере в одном варианте реализации биогаз содержит около 60% метана и около 40% диоксида углерода. По меньшей мере в одном варианте реализации биогаз содержит около 65% метана и около 35% диоксида углерода.In particular embodiments, at least a portion of the biogas generated from the wastewater treatment process is sent to the gasification process. This biogas may contain one or more components selected from the group consisting of methane, carbon dioxide, carbon monoxide, ammonia and a sulfur compound. In various instances, this sulfur compound is hydrogen sulfide. In at least one embodiment, the biogas contains about 60% methane and about 40% carbon dioxide. In at least one embodiment, the biogas contains about 65% methane and about 35% carbon dioxide.

В конкретных вариантах реализации по меньшей мере часть биогаза, образующегося в процессе очистки сточных вод, используется в качестве источника тепла. Предпочтительно по меньшей мере часть биогаза, образующегося в процессе очистки сточных вод, используют в качестве источника нагрева вIn particular embodiments, at least a portion of the biogas generated from the wastewater treatment process is used as a heat source. Preferably, at least a portion of the biogas generated from the wastewater treatment process is used as a heating source in

- 3 041920 процессе газификации. В различных случаях по меньшей мере часть биогаза, направляемого в процесс газификации, используют в качестве источника нагрева для плавления по меньшей мере части шлака, образующегося в процессе газификации. В одном или более вариантах реализации биогаз, получаемый в процессе очистки сточных вод, направляют в процесс удаления определенных веществ перед отправкой в процесс газификации. В различных случаях процесс удаления включает один или более модулей удаления, способных удалять, преобразовывать и/или снижать количество по меньшей мере одного компонента в потоке биогаза. Предпочтительно в процессе удаления удаляют по меньшей мере часть по меньшей мере одного соединения серы из потока биогаза перед направлением потока биогаза в процесс газификации.- 3 041920 gasification process. In various cases, at least a portion of the biogas sent to the gasification process is used as a heat source to melt at least a portion of the slag generated in the gasification process. In one or more embodiments, the biogas from the wastewater treatment process is sent to a process for removing certain substances before being sent to the gasification process. In various cases, the removal process includes one or more removal modules capable of removing, converting and/or reducing the amount of at least one component in the biogas stream. Preferably, the removal process removes at least a portion of the at least one sulfur compound from the biogas stream before directing the biogas stream to the gasification process.

В конкретных вариантах реализации по меньшей мере часть метана в биогазе подвергается риформингу с получением СО и Н2 после прохождения газификации в процессе газификации. В различных случаях метан вступает в реакцию с влагой, содержащейся в синтез-газе, с получением монооксида углерода и водорода.In particular embodiments, at least a portion of the methane in the biogas is reformed to produce CO and H 2 after undergoing gasification in the gasification process. In various cases, methane reacts with the moisture contained in the synthesis gas to produce carbon monoxide and hydrogen.

В конкретных вариантах реализации по меньшей мере часть остаточного газа, образующегося в процессе ферментации, неиспользованного синтез-газа, получаемого в процессе газификации, неочищенного этанола, получаемого в процессе выделения продукта и/или сивушного масла, получаемого в процессе выделения продукта, используют в качестве источника нагрева. Предпочтительно по меньшей мере часть по меньшей мере одного из этих выходящих потоков используют в качестве источника нагрева в процессе газификации. В различных случаях по меньшей мере часть по меньшей мере одного из этих выходящих потоков направляют в процесс газификации для использования в качестве источника нагрева для плавления по меньшей мере части шлака, образующегося в процессе газификации. В одном или более вариантах реализации эти выходящие потоки обрабатывают в процессе удаления перед отправкой на процесс газификации. В различных случаях процесс удаления включает один или более модулей удаления, способных удалять, преобразовывать и/или снижать количество по меньшей мере одного компонента в выходящем потоке.In specific embodiments, at least a portion of the tail gas generated from the fermentation process, unused synthesis gas from the gasification process, crude ethanol from the product recovery process, and/or fusel oil from the product recovery process is used as the source. heating. Preferably, at least a portion of at least one of these effluent streams is used as a heat source in the gasification process. In various cases, at least a portion of at least one of these effluent streams is sent to the gasification process for use as a heat source for melting at least a portion of the slag generated in the gasification process. In one or more embodiments, these effluents are treated in a removal process before being sent to the gasification process. In various cases, the removal process includes one or more removal modules capable of removing, converting and/or reducing the amount of at least one component in the output stream.

Помимо направления по меньшей мере части осветленной воды из процесса очистки сточных вод в процесс газификации, по меньшей мере часть осветленной воды, образующейся в процессе очистки сточных вод, может быть направлена в процесс ферментации. В конкретных случаях по существу всю осветленную воду, образующуюся в процессе очистки сточных вод, рециркулируют или в процесс газификации, и/или в процесс ферментации. В определенных случаях в процесс газификации поступает по меньшей мере 10%, по меньшей мере 20%, по меньшей мере 30%, по меньшей мере 40%, по меньшей мере 50%, по меньшей мере 60%, по меньшей мере 70%, по меньшей мере 80%, по меньшей мере 90% осветленной воды или по существу вся осветленная вода, получаемая в процессе очистки сточных вод. В определенных случаях в процесс ферментации поступает по меньшей мере 10%, по меньшей мере 20%, по меньшей мере 30%, по меньшей мере 40%, по меньшей мере 50%, по меньшей мере 60%, по меньшей мере 70%, по меньшей мере 80%, по меньшей мере 90% осветленной воды или по существу вся осветленная вода, получаемая в процессе очистки сточных вод.In addition to directing at least a portion of the clarified water from the wastewater treatment process to the gasification process, at least a portion of the clarified water generated from the wastewater treatment process may be directed to the fermentation process. In specific cases, substantially all of the clarified water generated from the wastewater treatment process is recycled to either the gasification process and/or the fermentation process. In certain cases, at least 10%, at least 20%, at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70%, according to at least 80%, at least 90% of the clarified water, or essentially all of the clarified water obtained from the wastewater treatment process. In certain cases, at least 10%, at least 20%, at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 70%, according to at least 80%, at least 90% of the clarified water, or essentially all of the clarified water obtained from the wastewater treatment process.

Предпочтительно в процессе ферментации используют по меньшей мере часть синтез-газа, получаемого в процессе газификации, для получения одного или более видов топлива или химических веществ. По меньшей мере один из продуктов, получаемых в процессе ферментации, может быть выбран из группы, включающей этанол, ацетат, бутанол, бутират, 2,3-бутандиол, 1,3-бутандиол, лактат, бутен, бутадиен, метилэтилкетон, этилен, ацетон, изопропанол, липиды, 3-гидропропионат, терпены (включая, без ограничения, изопрен), жирные кислоты, 2-бутанол, изобутилен, изобутанол, 1,2-пропандиол, 1-пропанол и С612-спирты.Preferably, the fermentation process uses at least a portion of the synthesis gas produced in the gasification process to produce one or more fuels or chemicals. At least one of the fermentation products may be selected from the group consisting of ethanol, acetate, butanol, butyrate, 2,3-butanediol, 1,3-butanediol, lactate, butene, butadiene, methyl ethyl ketone, ethylene, acetone , isopropanol, lipids, 3-hydropropionate, terpenes (including but not limited to isoprene), fatty acids, 2-butanol, isobutylene, isobutanol, 1,2-propanediol, 1-propanol, and C 6 -C 12 alcohols.

В одном или более вариантах реализации по меньшей мере часть микробной биомассы, получаемой в процессе ферментации, может быть преобразована в белок одноклеточных (SCP; single cell protein).In one or more embodiments, at least a portion of the microbial biomass resulting from the fermentation process can be converted to a single cell protein (SCP; single cell protein).

В различных случаях по меньшей мере часть одного или более видов топлива или химических веществ отправляют в процесс вторичного преобразования. Предпочтительно в процессе вторичного преобразования дополнительно преобразуют по меньшей мере один или более видов топлива или химических веществ по меньшей мере в один компонент дизельного топлива, топлива для реактивных двигателей, бензина, пропилена, нейлона 6-6, резины и/или смол.In various cases, at least a portion of one or more fuels or chemicals are sent to a secondary conversion process. Preferably, the secondary conversion process further converts at least one or more fuels or chemicals into at least one component of diesel, jet fuel, gasoline, propylene, nylon 6-6, rubber and/or resins.

В одном или более вариантах реализации синтез-газ, получаемый в процессе газификации, направляют в процесс удаления перед направлением в процесс ферментации. В различных случаях процесс удаления включает один или более модулей удаления, способных удалять, преобразовывать и/или снижать количество ингибиторов микробов и/или ингибиторов катализаторов, содержащихся в потоке синтез-газа.In one or more embodiments, the synthesis gas produced from the gasification process is sent to a removal process prior to being sent to the fermentation process. In various cases, the removal process includes one or more removal modules capable of removing, converting and/or reducing the amount of microbial inhibitors and/or catalyst inhibitors contained in the synthesis gas stream.

Предпочтительно по меньшей мере один компонент, удаленный, преобразованный или сниженный в потоке синтез-газа в процессе удаления, выбран из группы, включающей соединения серы, ароматические соединения, алкины, алкены, алканы, олефины, соединения азота, фосфорсодержащие соединения, твердые примеси, твердые частицы, кислород, галогенированные соединения, кремнийсодержащие соединения, карбонилы, металлы, спирты, сложные эфиры, кетоны, пероксиды, альдегиды, эфиры и смолы.Preferably, at least one component removed, converted, or reduced in the synthesis gas stream during the removal process is selected from the group consisting of sulfur compounds, aromatics, alkynes, alkenes, alkanes, olefins, nitrogen compounds, phosphorus compounds, solid impurities, solid particles, oxygen, halogenated compounds, silicon compounds, carbonyls, metals, alcohols, esters, ketones, peroxides, aldehydes, esters and resins.

Предпочтительно по меньшей мере один модуль удаления может быть выбран из группы, вклю- 4 041920 чающей модуль гидролиза, модуль удаления кислого газа, модуль дезоксигенирования, модуль каталитического гидрирования, модуль удаления частиц, модуль удаления хлорида, модуль удаления смол и модуль очистки от цианистого водорода. В различных случаях процесс удаления включает по меньшей мере два модуля удаления.Preferably, at least one removal module may be selected from the group consisting of a hydrolysis module, an acid gas removal module, a deoxygenation module, a catalytic hydrogenation module, a particle removal module, a chloride removal module, a tar removal module, and a hydrogen cyanide purification module. . In various cases, the removal process includes at least two removal modules.

Данное изобретение может дополнительно обеспечивать увеличение и/или снижение давления потока синтез-газа в одной или более точках осуществления процесса.The invention may further provide for increasing and/or decreasing the pressure of the synthesis gas stream at one or more points in the process.

Краткое описание графических материаловBrief description of graphic materials

На фиг. 1 показана схема интеграции процесса, изображающая интеграцию процесса газификации, процесса ферментации газа, процесса выделения продукта и процесса очистки сточных вод в соответствии с одним аспектом данного изобретения.In FIG. 1 is a process integration diagram depicting the integration of a gasification process, a gas fermentation process, a product recovery process, and a wastewater treatment process in accordance with one aspect of the present invention.

На фиг. 2 показана схема интеграции процесса, представленная на фиг. 1, дополнительно включающая процесс удаления между процессом газификации и процессом ферментации газа, в соответствии с одним аспектом данного изобретения.In FIG. 2 shows the process integration diagram shown in FIG. 1 further comprising a removal process between the gasification process and the gas fermentation process, in accordance with one aspect of the present invention.

На фиг. 3 показана схема интеграции процесса, представленная на фиг. 2, дополнительно включающая процесс удаления после процесса очистки сточных вод, в соответствии с одним аспектом данного изобретения.In FIG. 3 shows the process integration diagram shown in FIG. 2 further comprising a removal process after the wastewater treatment process, in accordance with one aspect of the present invention.

Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention

Авторы изобретения определили, что интеграция процесса ферментации и процесса очистки сточных вод с процессом газификации, посредством которой выходящий поток ниже по потоку от процесса ферментации, рециркулируется в процесс газификации и способен обеспечить существенные преимущества для эффективности одного или более процессов.The inventors have determined that the integration of the fermentation process and the wastewater treatment process with the gasification process, whereby the effluent stream downstream of the fermentation process is recycled to the gasification process, can provide significant benefits to the efficiency of one or more processes.

ОпределенияDefinitions

Если не указано иное, следующие термины, используемые в данном описании, имеют приведенные ниже значения.Unless otherwise indicated, the following terms used in this specification have the following meanings.

Термины повышение эффективности, повышенная эффективность и т.п., когда они используются в отношении процесса ферментации, включают, без ограничений, увеличение одной или более скоростей роста микроорганизмов, катализирующих ферментацию, роста и/или скорости получения продукта при повышенных концентрациях продукта, увеличение объема требуемого продукта, полученного на объем потребляемого субстрата, увеличение скорости получения или уровня получения требуемого продукта и относительного содержания требуемого полученного продукта по сравнению с другими побочными продуктами ферментации, снижение количества воды, потребляемой в процессе, и снижение количества энергии, используемой в процессе.The terms increased efficiency, increased efficiency, and the like, when used in relation to a fermentation process, include, without limitation, an increase in one or more growth rates of fermentation catalysing microorganisms, growth and/or production rate at higher product concentrations, an increase in volume of the desired product produced per volume of substrate consumed, an increase in the rate of production or level of production of the desired product and the relative content of the desired product obtained compared to other fermentation by-products, a decrease in the amount of water consumed in the process, and a decrease in the amount of energy used in the process.

Термины повышение эффективности, повышенная эффективность и т.п., когда они используются в отношении процесса газификации, включают, без ограничений, увеличение количества синтез-газа, получаемого в процессе, снижение количества подаваемой воды, используемой в процессе, оптимизацию потока синтез-газа для ферментации газа, снижение выбросов парниковых газов и снижение количества энергии, включая, без ограничений, внешнее топливо, используемое в процессе.The terms efficiency improvement, efficiency improvement, and the like, when used in relation to a gasification process, include, but are not limited to, increasing the amount of synthesis gas produced in the process, reducing the amount of feed water used in the process, optimizing the synthesis gas flow for gas fermentation, reducing greenhouse gas emissions and reducing the amount of energy, including, without limitation, external fuel used in the process.

Термины повышение эффективности, повышенная эффективность и т.п., когда они используются в отношении процесса очистки сточных вод, включают, без ограничений, сокращение времени удержания воды в процессе, увеличение использования биогаза, образующегося в процессе, снижение количества выходящего потока, направляемого в процесс очистки сточных вод, снижение объема, необходимого для процесса, снижение потребности в отделении аммиака в процессе и снижение количества энергии, используемой в процессе.The terms improved efficiency, improved efficiency, and the like, when used in relation to a wastewater treatment process, include, but are not limited to, reducing the retention time of water in the process, increasing the use of biogas generated in the process, reducing the amount of effluent sent to the process wastewater treatment, reducing the volume required for the process, reducing the need for separation of ammonia in the process and reducing the amount of energy used in the process.

Термины ферментация, ферментация газа и т.п. следует интерпретировать как процесс, при котором вводят один или более субстратов, таких как синтез-газ, получаемый посредством газификации, и получают один или более продуктов путем использования одного или более С1-фиксирующих микроорганизмов. Предпочтительно процесс ферментации включает в себя использование одного или более биореакторов. Процесс ферментации можно описать либо как периодический, либо как непрерывный. Периодическую ферментацию используют для описания процесса ферментации, при котором биореактор заполняют сырьем, например источником углерода, вместе с микроорганизмами, причем продукты остаются в биореакторе до завершения ферментации. В периодическом процессе после завершения ферментации продукты извлекают, а биореактор очищают перед запуском следующей порции. Непрерывную ферментацию используют для описания процесса ферментации, причем процесс ферментации продлевается на более длительные периоды времени, а продукт и/или метаболит извлекают во время ферментации. Предпочтительно процесс ферментации является непрерывным.The terms fermentation, gas fermentation, etc. should be interpreted as a process in which one or more substrates are introduced, such as synthesis gas obtained through gasification, and one or more products are obtained by using one or more C1-fixing microorganisms. Preferably, the fermentation process includes the use of one or more bioreactors. The fermentation process can be described as either batch or continuous. Batch fermentation is used to describe a fermentation process in which a bioreactor is filled with a feedstock, such as a carbon source, along with microorganisms, with the products remaining in the bioreactor until the fermentation is completed. In a batch process, after the fermentation is complete, the products are removed and the bioreactor is cleaned before starting the next batch. Continuous fermentation is used to describe a fermentation process where the fermentation process is extended for longer periods of time and the product and/or metabolite is recovered during the fermentation. Preferably the fermentation process is continuous.

Термин очистка сточных вод и т.п. следует толковать как процесс, который отделяет компоненты от выходящего потока из процесса ферментации с получением осветленной воды. Процесс очистки сточных вод может включать, без ограничения, один или более анаэробных биореакторов с различными периодами пребывания и один или более процессов отгонки аммиака.The term wastewater treatment, etc. should be interpreted as a process that separates components from the effluent from the fermentation process to produce clarified water. The wastewater treatment process may include, without limitation, one or more anaerobic bioreactors with different residence times and one or more ammonia stripping processes.

Термин газификация и т.п. следует толковать как процесс, который преобразует углеродистые материалы на основе органических или ископаемых видов топлива в монооксид углерода (СО), водород (Н2) и диоксид углерода (СО2). Процесс газификации может включать в себя различные технологии,The term gasification, etc. should be interpreted as a process that converts carbonaceous materials based on organic or fossil fuels into carbon monoxide (CO), hydrogen (H 2 ) and carbon dioxide (CO 2 ). The gasification process may include various technologies,

- 5 041920 включая, без ограничений, противоточные газогенераторы с неподвижным слоем, прямоточные газогенераторы с неподвижным слоем, реакторы с псевдоожиженным слоем, газогенераторы с газификацией в потоке и плазменные газогенераторы. В процессе газификации могут использовать любое сырье, из которого можно получить поток синтез-газа. Термин процесс газификации охватывает сам газогенератор вместе с отдельными операциями, связанными с газификацией, включая источник нагрева для газогенератора и процессы подавления синтез-газа.- 5 041920 including, without limitation, counterflow fixed bed gasifiers, cocurrent fixed bed gasifiers, fluidized bed reactors, gasifiers with gasification in the stream and plasma gasifiers. The gasification process can use any feedstock from which a synthesis gas stream can be obtained. The term gasification process encompasses the gasifier itself, along with the individual gasification-related operations, including the heat source for the gasifier and the synthesis gas suppression processes.

Термины поток синтез-газа, поток синтеза и т.п. относятся к газообразному субстрату, получаемому в результате процесса газификации. Поток синтез-газа должен в первую очередь состоять из монооксида углерода (СО), водорода (Н2) и диоксида углерода (СО2). Состав потока синтез-газа может значительно варьироваться в зависимости от исходного сырья и задействованного процесса газификации; однако типичный состав синтез-газа включает от 30 до 60% монооксида углерода (СО), от 25 до 30% водорода (Н2), от 0 до 5% метана (СН4), от 5 до 15% диоксида углерода (СО2), а также большее или меньшее количество водяного пара, меньшие количества соединений серы, сероводорода (H2S), карбонилсульфида (COS), аммиака (NH3) и других микропримесей.The terms synthesis gas stream, synthesis stream, etc. refers to the gaseous substrate resulting from the gasification process. The synthesis gas stream should primarily consist of carbon monoxide (CO), hydrogen (H 2 ) and carbon dioxide (CO 2 ). The composition of the syngas stream can vary considerably depending on the feedstock and the gasification process involved; however, a typical syngas composition is 30 to 60% carbon monoxide (CO), 25 to 30% hydrogen ( H2 ), 0 to 5% methane (CH4), 5 to 15% carbon dioxide ( CO2 ) , as well as more or less water vapor, smaller amounts of sulfur compounds, hydrogen sulfide (H2S), carbonyl sulfide (COS), ammonia (NH 3 ) and other trace impurities.

В конкретных вариантах реализации наличие водорода приводит к улучшению общей эффективности получения спирта в процессе ферментации.In specific embodiments, the presence of hydrogen leads to an improvement in the overall efficiency of obtaining alcohol in the fermentation process.

Состав синтез-газа может быть улучшен для обеспечения требуемого или оптимального соотношения Н2:СО:СО2. Состав синтез-газа можно улучшить, регулируя исходное сырье, подаваемое в процесс газификации. Требуемое соотношение Н2:СО:СО2 зависит от требуемого продукта ферментации, получаемого в процессе ферментации. Для этанола оптимальное соотношение Н2:СО:СО2 является следующим:The composition of the synthesis gas can be improved to provide the required or optimal ratio of H 2 :CO:CO 2 . The composition of the synthesis gas can be improved by adjusting the feedstock fed into the gasification process. The required ratio of H 2 :CO:CO 2 depends on the desired fermentation product obtained in the fermentation process. For ethanol, the optimal ratio of H 2 :CO:CO 2 is as follows:

где х>2у, для соответствия стехиометрии для получения этанола (х)Я2 + (у)СО + (^) СО2 -> (^) C2HSOH + (^) Н2О.where x>2y, to match the stoichiometry for obtaining ethanol (x) R 2 + (y) CO + (^) CO 2 -> (^) C 2 H S OH + (^) H 2 O.

Осуществление процесса ферментации в присутствии водорода имеет дополнительное преимущество, заключающееся в уменьшении количества СО2, получаемого в процессе ферментации. Например, газообразный субстрат, содержащий минимальное количество Н2, обычно превращается в этанол и СО2 со следующей стехиометрией: [6СО + Н2О ^ С2Н5ОН + СО2]. По мере увеличения количества водорода, используемого С1-фиксирующими бактериями, количество получаемого СО2 уменьшается [например, СО + Н2 ^ С2Н5ОН + Н2О].The implementation of the fermentation process in the presence of hydrogen has the additional advantage of reducing the amount of CO 2 produced in the fermentation process. For example, a gaseous substrate containing a minimal amount of H2 usually turns into ethanol and CO2 with the following stoichiometry: [6CO + H 2 O ^ C 2 H 5 OH + CO 2 ]. As the amount of hydrogen used by C1-fixing bacteria increases, the amount of CO 2 produced decreases [eg CO + H2 ^ C2H5OH + H2O].

Когда СО является единственным источником углерода и энергии для производства этанола, часть углерода теряется на образование СО2 согласно уравнению:When CO is the only source of carbon and energy for ethanol production, some of the carbon is lost to the formation of CO 2 according to the equation:

СО + 3 Н2О С2Н5ОН + 4 СО2 (ΔΟ0 = -224,90 кДж/моль этанола)CO + 3 H 2 O C2H5OH + 4 CO 2 (ΔΟ 0 \u003d -224.90 kJ / mol of ethanol)

При увеличении количества Н2, доступного в субстрате, количество образующегося СО2 уменьшается. При стехиометрическом соотношении 2:1 (Н2:СО), образование СО2 полностью исключено.With an increase in the amount of H 2 available in the substrate, the amount of CO 2 formed decreases. With a stoichiometric ratio of 2:1 (H 2 :CO), the formation of CO 2 is completely excluded.

СО + 1 Н2 + 2 Н2О 1 С2Н5ОН + 3 СО2(ДС° = -204,80 кДж/моль этанола)CO + 1 H 2 + 2 H 2 O 1 C 2 H 5 OH + 3 CO 2 (DS ° = -204.80 kJ / mol of ethanol)

СО + 2 Н2 + 1 Н2О 1 С2Н5ОН + 2 СО2(ДС° = -184,70 кДж/моль этанола)CO + 2 H 2 + 1 H 2 O 1 C 2 H 5 OH + 2 CO 2 (DS ° = -184.70 kJ / mol of ethanol)

СО + 3 Н2 1 С2Н5ОН + 1 СО2 (ΔΟ0 = -164,60 кДж/моль этанола)CO + 3 H 2 1 C 2 H 5 OH + 1 CO 2 (ΔΟ 0 \u003d -164.60 kJ / mol of ethanol)

Поток относится к любому субстрату, который можно направлять, например, из одного процесса в другой, из одного модуля в другой и/или из одного процесса в устройство улавливания углерода.Flow refers to any substrate that can be directed, for example, from one process to another, from one module to another, and/or from one process to a carbon capture device.

Используемый в данном документе термин реагенты относится к веществу, которое принимает участие и подвергается изменению во время химической реакции. В конкретных вариантах реализации изобретения реагенты включают, без ограничений, СО и/или Н2.As used herein, the term reactants refers to a substance that takes part and undergoes change during a chemical reaction. In specific embodiments of the invention, the reagents include, without limitation, CO and/or H2.

Используемый в данном документе термин ингибиторы микробов относится к одному или более компонентам, которые замедляют или препятствуют конкретной химической реакции или иному процессу с участием микроорганизмов. В конкретных вариантах реализации ингибиторы микроорганизмов включают, без ограничений, кислород (О2), цианистый водород (HCN), ацетилен (С2Н2) и БТЭК (бензол, толуол, этилбензол, ксилол).As used herein, the term microbial inhibitors refers to one or more components that slow or interfere with a particular chemical reaction or other process involving microorganisms. In particular embodiments, microbial inhibitors include, without limitation, oxygen (O 2 ), hydrogen cyanide (HCN), acetylene (C 2 H 2 ), and BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene, xylene).

Используемые в данном документе ингибитор катализатора, ингибитор адсорбента и т.п. относятся к одному или более веществам, которые снижают скорость или препятствуют химической реакции. В конкретных вариантах реализации изобретения ингибиторы катализаторов и/или адсорбентов могут включать, без ограничений, сероводород (H2S) и карбонилсульфид (COS).As used herein, a catalyst inhibitor, an adsorbent inhibitor, and the like. refers to one or more substances that slow down or interfere with a chemical reaction. In particular embodiments, catalyst and/or adsorbent inhibitors may include, without limitation, hydrogen sulfide (H2S) and carbonyl sulfide (COS).

Термины процесс удаления, модуль удаления, модуль очистки и т.п. включают технологии, которые способны преобразовывать и/или удалять ингибиторы микроорганизмов и/или ингибиторы катализатора из газового потока. В конкретных вариантах реализации ингибиторы катализатора должны удаляться расположенным выше по потоку модулем удаления, чтобы предотвратить ингибирование одного или более катализаторов в находящемся ниже по потоку модуле удаления.Terms removal process, removal module, cleaning module, etc. include technologies that are capable of converting and/or removing microbial inhibitors and/or catalyst inhibitors from a gas stream. In particular embodiments, catalyst inhibitors must be removed by the upstream removal module to prevent inhibition of one or more catalysts in the downstream removal module.

Используемые в данном документе термины компоненты, примеси и т.п. относятся к ингибитоAs used in this document, the terms components, impurities, etc. belong to inhibito

- 6 041920 рам микроорганизмов и/или ингибиторам катализаторов, которые могут находиться в газовом потоке. В конкретных вариантах реализации компоненты включают, без ограничения, соединения серы, ароматические соединения, алкины, алкены, алканы, олефины, соединения азота, фосфорсодержащие соединения, мелкие частицы, твердые примеси, твердые частицы, кислород, галогенированные соединения, кремнийсодержащие соединения, карбонилы, металлы, спирты, сложные эфиры, кетоны, пероксиды, альдегиды, эфиры и смолы.- 6 041920 frames of microorganisms and/or inhibitors of catalysts, which may be present in the gas stream. In specific embodiments, the components include, without limitation, sulfur compounds, aromatics, alkynes, alkenes, alkanes, olefins, nitrogen compounds, phosphorus compounds, fine particles, particulate matter, particulate matter, oxygen, halogenated compounds, silicon compounds, carbonyls, metals , alcohols, esters, ketones, peroxides, aldehydes, esters and resins.

Термины очищенный газ, очищенный поток и т.п. относятся к потоку газа, который был пропущен по меньшей мере через один модуль удаления и в котором один или более компонентов были удалены и/или преобразованы.The terms purified gas, purified stream, etc. refer to a gas stream that has been passed through at least one removal module and in which one or more components have been removed and/or converted.

Используемый в данном документе термин улавливание углерода относится к удалению соединений углерода, включая СО2 и/или СО, из потока, содержащего СО2 и/или СО, и либо:As used herein, the term carbon capture refers to the removal of carbon compounds, including CO2 and/or CO, from a stream containing CO2 and/or CO, and either:

преобразованию СО2 и/или СО в продукты; либо преобразованию СО2 и/или СО в вещества, подходящие для долгосрочного хранения; либо улавливанию СО2 и/или СО в веществах, подходящих для долгосрочного хранения; либо комбинации этих процессов.converting CO2 and/or CO into products; or converting CO2 and/or CO into substances suitable for long-term storage; or capturing CO2 and/or CO in substances suitable for long-term storage; or a combination of these processes.

Термин биореактор, реактор и т.п. включает устройство для ферментации, состоящее из одной или более емкостей и/или конструкций башенного типа или трубопроводов, которое включает в себя реактор непрерывного действия с перемешиванием (CSTR; Continuous Stirred Tank Reactor), реактор с иммобилизованными клетками (ICR; Immobilized Cell Reactor), реактор с орошаемым слоем (TBR; Immobilized Cell Reactor), барботажную колонну, газлифтный ферментер, статический смеситель, циркуляционный петлевой реактор, мембранный реактор, такой как мембранный биореактор с системой полых волокон (HFM BR; Hollow Fibre Membrane Bioreactor), или другую емкость или другое устройство, подходящее для контакта газ-жидкость. Биореактор предпочтительно выполнен с возможностью получения газообразного субстрата, содержащего СО или СО2 или Н2 или их смесей. Реактор может содержать совокупность реакторов (ступеней), расположенных параллельно или последовательно. Например, реактор может содержать первый реактор выращивания, в котором культивируются бактерии, и второй реактор ферментации, в который можно подать ферментационный бульон из реактора выращивания и в котором можно получать большинство продуктов ферментации.The term bioreactor, reactor, etc. includes a fermentation device consisting of one or more tanks and / or tower-type structures or pipelines, which includes a continuous stirred tank reactor (CSTR; Continuous Stirred Tank Reactor), an immobilized cell reactor (ICR; Immobilized Cell Reactor), trickled bed reactor (TBR; Immobilized Cell Reactor), bubble column, gas lift fermenter, static mixer, circulating loop reactor, membrane reactor such as Hollow Fiber Membrane Bioreactor (HFM BR), or other vessel or other device suitable for gas-liquid contact. The bioreactor is preferably configured to produce a gaseous substrate containing CO or CO 2 or H 2 or mixtures thereof. The reactor may contain a plurality of reactors (stages) arranged in parallel or in series. For example, the reactor may comprise a first growth reactor in which bacteria are cultured and a second fermentation reactor into which fermentation broth can be fed from the growth reactor and in which most of the fermentation products can be produced.

Питательные среды или питательную среду используют для описания среды бактериального роста. Предпочтительно в процессе ферментации используют питательную среду внутри биореактора. Как правило, этот термин относится к среде, содержащей питательные вещества и другие компоненты, подходящие для роста микробной культуры. Термин питательное вещество включает в себя любое вещество, которое может быть использовано в метаболическом пути микроорганизма. Типичные питательные вещества включают в себя калий, витамины группы В, следы металлов и аминокислоты.Culture media or growth media are used to describe a bacterial growth medium. Preferably, the nutrient medium inside the bioreactor is used in the fermentation process. Typically, this term refers to a medium containing nutrients and other components suitable for the growth of a microbial culture. The term nutrient includes any substance that can be used in the metabolic pathway of a microorganism. Typical nutrients include potassium, B vitamins, trace metals and amino acids.

Термин ферментационный бульон или бульон охватывает смесь компонентов, включая питательную среду и культуру, или один или более микроорганизмов. Предпочтительно в процессе ферментации используют ферментационный бульон для ферментации потока синтез-газа с образованием одного или более продуктов.The term fermentation broth or broth encompasses a mixture of components, including a growth medium and a culture, or one or more microorganisms. Preferably, the fermentation process uses a fermentation broth to ferment the synthesis gas stream into one or more products.

Используемый в данном документе термин кислота включает в себя как карбоновые кислоты, так и связанный с ними карбоксилат-анион, такой как смесь свободной уксусной кислоты и ацетата, присутствующая в ферментационном бульоне, как описано в данном документе. Соотношение молекулярной кислоты и карбоксилата в ферментационном бульоне зависит от рН системы. Кроме того, термин ацетат включает как соль уксусной кислоты, так и смесь молекулярной или свободной уксусной кислоты и соли уксусной кислоты, такую как смесь соли уксусной кислоты и свободной уксусной кислоты, присутствующую в ферментационном бульоне, как описано в этом документе.As used herein, the term acid includes both carboxylic acids and their associated carboxylate anion, such as a mixture of free acetic acid and acetate present in a fermentation broth as described herein. The ratio of molecular acid and carboxylate in the fermentation broth depends on the pH of the system. In addition, the term acetate includes both an acetic acid salt and a mixture of molecular or free acetic acid and an acetic acid salt, such as a mixture of an acetic acid salt and free acetic acid present in a fermentation broth as described herein.

Термин требуемый состав используют для обозначения требуемого уровня и типов компонентов в веществе, таком как, например, газовый поток, включая, без ограничений, синтез-газ. В частности, считается, что газ имеет требуемый состав, если он содержит конкретный компонент (например, СО, Н2 и/или СО2) и/или содержит конкретный компонент в конкретной пропорции и/или не содержит конкретный компонент (например, компонент, вредный для микроорганизмов) и/или не содержит конкретный компонент в конкретной пропорции. Можно учитывать более одного компонента при определении того, имеет ли газовый поток требуемый состав.The term required composition is used to refer to the required level and types of components in a substance, such as, for example, a gas stream, including, without limitation, synthesis gas. In particular, a gas is considered to have the required composition if it contains a specific component (for example, CO, H 2 and/or CO 2 ) and/or contains a specific component in a specific proportion and/or does not contain a specific component (for example, a component, harmful to microorganisms) and/or does not contain a specific component in a specific proportion. More than one component may be considered in determining whether a gas stream has the desired composition.

Если из контекста не следует иное, выражения ферментация, процесс ферментации или реакция ферментации и т.п. в данном документе включают как фазу выращивания, так и фазу биосинтеза газообразного субстрата.Unless the context implies otherwise, the expressions fermentation, fermentation process or fermentation reaction, and the like. herein include both a growth phase and a gaseous substrate biosynthesis phase.

Микроорганизм представляет собой микроскопический организм, в частности бактерию, архею, вирус или грибок. Микроорганизм согласно данному изобретению обычно представляет собой бактерию. Подразумевается, что используемый в данном документе термин микроорганизм включает в себя бактерию. Следует отметить, что термин микроорганизм и термин бактерии используются взаимозаменяемо по всему документу.A microorganism is a microscopic organism, such as a bacterium, archaea, virus, or fungus. The microorganism according to this invention is usually a bacterium. As used herein, the term microorganism is intended to include a bacterium. It should be noted that the term microorganism and the term bacteria are used interchangeably throughout this document.

Родительский микроорганизм представляет собой микроорганизм, используемый для получения микроорганизма по данному изобретению. Родительский микроорганизм может представлять собойThe parent microorganism is the microorganism used to produce the microorganism of this invention. The parent microorganism may be

- 7 041920 встречающийся в природе микроорганизм (например, микроорганизм дикого типа) или микроорганизм, который был предварительно модифицирован (например, мутантный или рекомбинантный микроорганизм). Микроорганизм согласно данному изобретению может быть модифицирован для экспрессии или сверхэкспрессии одного или более ферментов, которые не были экспрессированы или сверхэкспрессированы в родительском микроорганизме. Аналогично, микроорганизм согласно данному изобретению может быть модифицирован, чтобы содержать один или более генов, которые не содержались в родительском микроорганизме. Микроорганизм согласно данному изобретению также может быть модифицирован, чтобы не экспрессировать или экспрессировать более низкие количества одного или более ферментов, которые были экспрессированы в родительском микроорганизме. В одном варианте реализации изобретения родительский микроорганизм представляет собой Clostridium autoethanogenum, Clostridium ljungdahlii или Clostridium ragsdalei. В предпочтительном варианте реализации родительский микроорганизм представляет собой Clostridium autoethanogenum LZ1561, который был депонирован 7 июня 2010 г. в Немецкой коллекции микроорганизмов и клеточных культур (DSMZ; Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH), находящейся по адресу: Inhoffenstraβ 7B, D-38124 Braunschweig, Германия, от 7 июня 2010 г., в соответствии с условиями Будапештского договора о международном признании депонирования микроорганизмов для целей патентной процедуры, под регистрационным номером DSM23693. Этот штамм описан в международной заявке на патент № PCT/NZ2011/000144, опубликованной как WO 2012/015317.- 7 041920 a naturally occurring microorganism (eg a wild-type microorganism) or a microorganism that has been previously modified (eg a mutant or recombinant microorganism). The microorganism of the present invention may be modified to express or overexpress one or more enzymes that were not expressed or overexpressed in the parent microorganism. Likewise, the microorganism of the present invention may be modified to contain one or more genes that were not contained in the parent microorganism. The microorganism of the present invention may also be modified not to express or to express lower amounts of one or more enzymes that were expressed in the parent microorganism. In one embodiment, the parent microorganism is Clostridium autoethanogenum, Clostridium ljungdahlii, or Clostridium ragsdalei. In a preferred embodiment, the parent microorganism is Clostridium autoethanogenum LZ1561, which was deposited June 7, 2010 at the German Collection of Microorganisms and Cell Cultures (DSMZ; Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH) located at Inhoffenstraβ 7B, D-38124 Braunschweig , Germany, dated June 7, 2010, in accordance with the terms of the Budapest Treaty on the International Recognition of the Deposit of Microorganisms for the Purposes of Patent Procedure, under registration number DSM23693. This strain is described in International Patent Application No. PCT/NZ2011/000144 published as WO 2012/015317.

Термин происходящий от указывает на то, что нуклеиновая кислота, белок или микроорганизм модифицирован или адаптирован из другой (например, родительского или дикого типа) нуклеиновой кислоты, белка или микроорганизма для получения новой нуклеиновой кислоты, белка или микроорганизма. Такие модификации или адаптации обычно включают в себя вставку, делецию, мутацию или замену нуклеиновых кислот или генов. Как правило, микроорганизм согласно данному изобретению происходит от родительского микроорганизма. В одном варианте реализации микроорганизм согласно данному изобретению происходит от Clostridium autoethanogenum, Clostridium ljungdahlii или Clostridium ragsdalei. В предпочтительном варианте реализации микроорганизм согласно данному изобретению происходит от Clostridium autoethanogenum LZ1561, который депонирован под регистрационным номером DSMZ DSM23693.The term derived from indicates that a nucleic acid, protein, or microorganism is modified or adapted from another (eg, parental or wild-type) nucleic acid, protein, or microorganism to produce a new nucleic acid, protein, or microorganism. Such modifications or adaptations typically include the insertion, deletion, mutation, or substitution of nucleic acids or genes. As a rule, the microorganism according to this invention is derived from the parent microorganism. In one embodiment, the implementation of the microorganism according to this invention is from Clostridium autoethanogenum, Clostridium ljungdahlii or Clostridium ragsdalei. In a preferred embodiment, the microorganism according to the invention is derived from Clostridium autoethanogenum LZ1561, which is deposited under DSMZ accession number DSM23693.

Термин Вуда-Льюнгдала относится к пути фиксации углерода Вуда-Льюнгдала, описанном, например, в Ragsdale, Biochim Biophys Acta, 1784:1873-1898, 2008. Микроорганизмы Вуда-Льюнгдала, как и ожидалось, относятся к микроорганизмам, содержащим путь Вуда-Льюнгдала. Как правило, микроорганизм согласно данному изобретению содержит нативный путь Вуда-Льюнгдала. В данном документе путь Вуда-Льюнгдала может быть нативным, немодифицированным путем Вуда-Льюнгдала или может быть путем Вуда-Льюнгдала с некоторой степенью генетической модификации (например, сверхэкспрессией, гетерологичной экспрессией, нокаутом и т.д.), пока его используют для преобразования СО, СО2 и/или Н2 в ацетил-КоА.The term Wood-Ljungdahl refers to the Wood-Ljungdahl carbon fixation pathway described, for example, in Ragsdale, Biochim Biophys Acta, 1784:1873-1898, 2008. Wood-Ljungdahl microorganisms, as expected, refer to microorganisms containing the Wood-Ljungdahl pathway . As a rule, the microorganism according to this invention contains the native Wood-Ljungdal pathway. As used herein, the Wood-Ljungdahl pathway may be a native, unmodified Wood-Ljungdahl pathway, or may be a Wood-Ljungdahl pathway with some degree of genetic modification (e.g., overexpression, heterologous expression, knockout, etc.) as long as it is used to convert CO , CO 2 and/or H 2 in acetyl-CoA.

С1 относится к молекуле, содержащей один атом углерода, например СО, СО2, СН4 или СН3ОН. С1-оксигенат относится к молекуле, содержащей один атом углерода, которая также содержит по меньшей мере один атом кислорода, например СО, СО2 или СН3ОН. Источник С1-углерода относится к молекуле, содержащей один атом углерода, которая служит частичным или единственным источником углерода для микроорганизма согласно данному изобретению. Так, например, источник С1-углерода может содержать одно или более из СО, СО2, СН4, СН3ОН или СН2О2. Источник С1-углерода предпочтительно содержит одно или оба из СО и СО2. С1-фиксирующий микроорганизм представляет собой микроорганизм, способный продуцировать один или более продуктов из источника С1-углерода. Как правило, микроорганизм согласно данному изобретению представляет собой С1-фиксирующую бактерию.C1 refers to a molecule containing one carbon atom, such as CO, CO 2 , CH 4 or CH3OH. C1-oxygenate refers to a molecule containing one carbon atom, which also contains at least one oxygen atom, such as CO, CO 2 or CH3OH. A C1 carbon source refers to a molecule containing one carbon atom that serves as a partial or sole carbon source for a microorganism according to the present invention. Thus, for example, the C1 carbon source may contain one or more of CO, CO 2 , CH 4 , CH3OH, or CH2O2. The C1 carbon source preferably contains one or both of CO and CO 2 . A C1 fixing microorganism is a microorganism capable of producing one or more products from a C1 carbon source. Typically, the microorganism according to this invention is a C1-fixing bacterium.

Анаэроб представляет собой микроорганизм, не требующий кислорода для роста. Анаэроб может реагировать отрицательно или даже погибнуть в присутствии кислорода выше определенного порогового значения. Тем не менее, некоторые анаэробы способны переносить низкие уровни кислорода (например, 0,000001-5% кислорода). Как правило, микроорганизм согласно данному изобретению представляет собой анаэроб.Anaerobe is a microorganism that does not require oxygen for growth. The anaerobe can react negatively or even die in the presence of oxygen above a certain threshold. However, some anaerobes are able to tolerate low levels of oxygen (eg 0.000001-5% oxygen). As a rule, the microorganism according to this invention is an anaerobe.

Ацетогены представляют собой облигатно-анаэробные бактерии, использующие путь Вуда-Льюнгдала в качестве своего основного механизма для сохранения энергии и синтеза ацетил-КоА и продуктов, полученных из ацетил-КоА, таких как ацетат (Ragsdale, Biochim Biophys Acta, 1784:18731898, 2008). В частности, ацетогены используют путь Вуда-Льюнгдала в качестве (1) механизма для восстановительного синтеза ацетил-КоА из СО2, (2) терминального электроноакцепторного, энергосберегающего процесса, (3) механизма для фиксации (ассимиляции) СО2 при синтезе клеточного углерода (Drake, Acetogenic Prokaryotes, In: The Prokaryotes, 3rd edition, p. 354, New York, NY, 2006). Все встречающиеся в природе ацетогены являются С1-фиксирующими, анаэробными, автотрофными и неметанотрофными. Как правило, микроорганизм согласно данному изобретению представляет собой ацетоген.Acetogens are obligate anaerobic bacteria using the Wood-Ljungdahl pathway as their primary mechanism for energy conservation and the synthesis of acetyl-CoA and acetyl-CoA derived products such as acetate (Ragsdale, Biochim Biophys Acta, 1784:18731898, 2008 ). In particular, acetogens use the Wood-Ljungdahl pathway as (1) a mechanism for the reductive synthesis of acetyl-CoA from CO2, (2) a terminal electron-withdrawing, energy-saving process, (3) a mechanism for fixing (assimilating) CO2 during the synthesis of cellular carbon (Drake, Acetogenic Prokaryotes, In: The Prokaryotes, 3rd edition, p.354, New York, NY, 2006). All naturally occurring acetogens are C1-fixing, anaerobic, autotrophic, and non-methanotrophic. Typically, the microorganism according to this invention is an acetogen.

Этанологен представляет собой микроорганизм, который продуцирует или способен продуцировать этанол. Как правило, микроорганизм согласно данному изобретению представляет собойAn ethanologen is a microorganism that produces or is capable of producing ethanol. Typically, the microorganism according to this invention is

- 8 041920 этанологен.- 8 041920 ethanologen.

Автотроф представляет собой микроорганизм, способный расти в отсутствие органического углерода. Вместо него автотрофы используют неорганические источники углерода, такие как СО и/или СО2.An autotroph is a microorganism that can grow in the absence of organic carbon. Instead, autotrophs use inorganic carbon sources such as CO and/or CO2.

Как правило, микроорганизм согласно данному изобретению представляет собой автотроф.As a rule, the microorganism according to this invention is an autotroph.

Карбоксидотроф представляет собой микроорганизм, способный использовать СО в качестве единственного источника углерода и энергии. Как правило, микроорганизм согласно данному изобретению представляет собой карбоксидотроф.A carboxydotroph is a microorganism capable of using CO2 as its sole source of carbon and energy. As a rule, the microorganism according to this invention is a carboxydotroph.

Метанотроф представляет собой микроорганизм, способный использовать метан в качестве единственного источника углерода и энергии. В некоторых вариантах реализации микроорганизм согласно данному изобретению представляет собой метанотроф или происходит от метанотрофа. В других вариантах реализации микроорганизм согласно данному изобретению не представляет собой метанотроф или не происходит от метанотрофа.A methanotroph is a microorganism capable of using methane as its sole source of carbon and energy. In some embodiments, the microorganism of the invention is a methanotroph or is derived from a methanotroph. In other embodiments, the microorganism of the invention is not a methanotroph or is not descended from a methanotroph.

Субстрат относится к источнику углерода и/или энергии для микроорганизма согласно данному изобретению. Обычно субстрат является газообразным и содержит источник С1-углерода, например СО, СО2 и/или СН4. Субстрат предпочтительно содержит источник С1-углерода в виде СО или СО + СО2. Субстрат может дополнительно содержать другие неуглеродные компоненты, такие как Н2 или N2.The substrate refers to a source of carbon and/or energy for the microorganism according to this invention. Typically, the substrate is gaseous and contains a source of C1 carbon, such as CO, CO2 and/or CH 4 . The substrate preferably contains a source of C1-carbon in the form of CO or CO + CO2. The substrate may additionally contain other non-carbon components such as H 2 or N 2 .

Термин со-субстрат относится к веществу, которое, хотя и необязательно является первичным источником энергии и материала для синтеза продукта, может быть использовано для синтеза продукта при добавлении к другому субстрату, такому как первичный субстрат.The term co-substrate refers to a substance which, although not necessarily the primary source of energy and material for product synthesis, can be used to synthesize a product when added to another substrate, such as the primary substrate.

Состав субстрата может оказывать значительное влияние на эффективность и/или стоимость реакции. Например, присутствие кислорода (О2) может понизить эффективность процесса анаэробной ферментации. В зависимости от состава субстрата может быть желательной обработка, очистка или фильтрация субстрата для удаления любых нежелательных загрязняющих примесей, таких как токсины, нежелательные компоненты или частицы пыли, и/или для увеличения концентрации требуемых компонентов.The composition of the substrate can have a significant impact on the efficiency and/or cost of the reaction. For example, the presence of oxygen (O 2 ) can reduce the efficiency of an anaerobic fermentation process. Depending on the composition of the substrate, it may be desirable to treat, purify or filter the substrate to remove any undesirable contaminants such as toxins, unwanted components or dust particles and/or to increase the concentration of desired components.

В определенных вариантах реализации ферментацию проводят в отсутствие углеводных субстратов, таких как сахар, крахмал, лигнин, целлюлоза или гемицеллюлоза.In certain embodiments, the fermentation is carried out in the absence of carbohydrate substrates such as sugar, starch, lignin, cellulose, or hemicellulose.

Микроорганизм согласно данному изобретению можно культивировать с потоком газа для получения одного или более продуктов. Так, например, микроорганизм согласно данному изобретению может продуцировать или может быть генетически сконструирован для продуцирования этанола (WO 2007/117157), ацетата (WO 2007/117157), бутанола (WO 2008/115080 и WO 2012/053905), бутирата (WO 2008/115080), 2,3-бутандиола (WO 2009/151342 и WO 2016/094334), лактата (WO 2011/112103), бутена (WO 2012/024522), бутадиена (WO 2012/024522), метилэтилкетона (2-бутанона) (WO 2012/024522 и WO 2013/185123), этилена (WO 2012/026833), ацетона (WO 2012/115527), изопропанола (WO 2012/115527), липидов (WO 2013/036147), 3-гидроксипропионата (3-НР) (WO 2013/180581), терпенов, включая изопрен (WO 2013/180584), жирных кислот (WO 2013/191567), 2-бутанола (WO 2013/185123), 1,2-пропандиола (WO 2014/0369152), 1-пропанола (WO 2014/0369152), продуктов, полученных из хоризмата (WO 2016/191625), 3-гидроксибутирата (WO 2017/066498) и 1,3-бутандиола (WO 2017/0066498). В некоторых вариантах реализации саму микробную биомассу можно рассматривать как продукт. Эти продукты могут быть дополнительно преобразованы для получения по меньшей мере одного компонента дизельного топлива, топлива для реактивных двигателей и/или бензина. Кроме того, микробная биомасса может быть подвергнута дальнейшей переработке для получения белка одноклеточных (SCP).The microorganism according to this invention can be cultured with a gas flow to obtain one or more products. Thus, for example, the microorganism according to the invention can produce or can be genetically engineered to produce ethanol (WO 2007/117157), acetate (WO 2007/117157), butanol (WO 2008/115080 and WO 2012/053905), butyrate (WO 2008 /115080), 2,3-butanediol (WO 2009/151342 and WO 2016/094334), lactate (WO 2011/112103), butene (WO 2012/024522), butadiene (WO 2012/024522), methyl ethyl ketone (2-butanone ) (WO 2012/024522 and WO 2013/185123), ethylene (WO 2012/026833), acetone (WO 2012/115527), isopropanol (WO 2012/115527), lipids (WO 2013/036147), 3-hydroxypropionate (3 -HP) (WO 2013/180581), terpenes including isoprene (WO 2013/180584), fatty acids (WO 2013/191567), 2-butanol (WO 2013/185123), 1,2-propanediol (WO 2014/0369152 ), 1-propanol (WO 2014/0369152), products derived from chorismate (WO 2016/191625), 3-hydroxybutyrate (WO 2017/066498) and 1,3-butanediol (WO 2017/0066498). In some embodiments, the microbial biomass itself can be considered a product. These products can be further converted to produce at least one component of diesel fuel, jet fuel and/or gasoline. In addition, microbial biomass can be further processed to produce single cell protein (SCP).

Белок одноклеточных (SCP) относится к микробной биомассе, которая может быть использована в богатых белками кормах и еде для людей и/или животных, часто заменяя традиционные источники белковых добавок, такие как соевые продукты или рыбная мука. Для получения белка одноклеточных или другого продукта способ может включать в себя дополнительные этапы разделения, переработки или обработки. Так, например, способ может включать в себя стерилизацию микробной биомассы, центрифугирование микробной биомассы и/или сушку микробной биомассы. В определенных вариантах реализации микробную биомассу сушат с помощью распылительной сушки или лопастной сушки. Способ также может включать в себя снижение содержания нуклеиновой кислоты в микробной биомассе с помощью любого способа, известного в данной области техники, поскольку потребление рациона с высоким содержанием нуклеиновой кислоты может привести к накоплению продуктов распада нуклеиновой кислоты и/или желудочно-кишечному расстройству. Белок одноклеточных может быть подходящим для кормления животных, таких как домашний скот или домашние питомцы. В частности, корм для животных может быть подходящим для кормления одного или более из крупного рогатого скота, молочного скота, свиней, овец, коз, лошадей, мулов, ослов, оленей, буйволов/бизонов, лам, альпак, северных оленей, верблюдов, бантенгов, гаялов, яков, кур, индюков, уток, гусей, перепелов, цесарок, сквобов/голубей, рыбы, креветок, ракообразных, котов, собак и грызунов. Состав корма для животных может быть адаптирован к потребностям в питании различных животных. Кроме того, процесс может включать в себя смешивание или комбинирование микробной биомассы с одним или более наполнителями.Single cell protein (SCP) refers to microbial biomass that can be used in protein-rich human and/or animal feeds and foods, often replacing traditional sources of protein supplements such as soy products or fishmeal. To obtain a single cell protein or other product, the method may include additional steps of separation, processing or processing. For example, the method may include sterilizing the microbial biomass, centrifuging the microbial biomass, and/or drying the microbial biomass. In certain embodiments, the microbial biomass is dried using a spray dryer or paddle dryer. The method may also include reducing the nucleic acid content of the microbial biomass by any method known in the art, since consumption of a diet high in nucleic acid may lead to accumulation of nucleic acid degradation products and/or gastrointestinal distress. The single cell protein may be suitable for feeding animals such as livestock or pets. In particular, the pet food may be suitable for feeding one or more of cattle, dairy cattle, pigs, sheep, goats, horses, mules, donkeys, deer, buffalo/buffalo, llamas, alpacas, reindeer, camels, banteng , pigeons, yaks, chickens, turkeys, ducks, geese, quails, guinea fowls, squabs/pigeons, fish, shrimp, crustaceans, cats, dogs and rodents. The composition of the pet food can be adapted to the nutritional needs of different animals. In addition, the process may include mixing or combining the microbial biomass with one or more excipients.

Наполнитель может относиться к любому веществу, которое может быть добавлено в микробнуюAn excipient can refer to any substance that can be added to a microbial

- 9 041920 биомассу для улучшения или изменения формы, свойств или пищевой ценности корма для животных. Например, наполнитель может содержать одно или более из углеводов, клетчатки, жиров, белков, витаминов, минералов, воды, ароматических добавок, подсластителей, антиоксидантов, ферментов, консервантов, пробиотиков или антибиотиков. В некоторых вариантах реализации наполнитель может представлять собой сено, солому, силос, злаки, масла или жиры или другой растительный материал. Наполнителем может быть любой кормовой ингредиент, указанный в Chiba, Section 18: Diet Formulation and Common Feed Ingredients, Animal Nutrition Handbook, 3rd revision, pages 575-633, 2014.- 9 041920 biomass to improve or change the form, properties or nutritional value of animal feed. For example, the bulk may contain one or more of carbohydrates, fiber, fats, proteins, vitamins, minerals, water, flavors, sweeteners, antioxidants, enzymes, preservatives, probiotics, or antibiotics. In some embodiments, the filler may be hay, straw, silage, cereals, oils or fats, or other plant material. The filler can be any feed ingredient specified in Chiba, Section 18: Diet Formulation and Common Feed Ingredients, Animal Nutrition Handbook, 3rd revision, pages 575-633, 2014.

Нативный продукт представляет собой продукт, продуцируемый генетически немодифицированным микроорганизмом. Например, этанол, ацетат и 2,3-бутандиол представляют собой нативные продукты Clostridium autoethanogenum, Clostridium Ijungdahlii и Clostridium ragsdalei. Ненативный продукт представляет собой продукт, продуцируемый генетически модифицированным микроорганизмом, однако, он не продуцируется генетически немодифицированным микроорганизмом, из которого происходит генетически модифицированный микроорганизм.A native product is a product produced by a non-genetically modified microorganism. For example, ethanol, acetate and 2,3-butanediol are native products of Clostridium autoethanogenum, Clostridium Ijungdahlii and Clostridium ragsdalei. A non-native product is a product produced by a genetically modified microorganism, however, it is not produced by the non-genetically modified microorganism from which the genetically modified microorganism originates.

Селективность касается отношения производства целевого продукта к производству всех продуктов ферментации, продуцируемых микроорганизмом. Микроорганизм согласно данному изобретению может быть генетически сконструирован для продуцирования продуктов при определенной селективности или с минимальной селективности. В одном варианте реализации целевой продукт составляет по меньшей мере около 5, 10, 15, 20, 30, 50 или 75% от всех продуктов ферментации, продуцируемых микроорганизмом согласно данному изобретению. В одном варианте реализации целевой продукт составляет по меньшей мере 10% от всех продуктов ферментации, продуцируемых микроорганизмом согласно данному изобретению, таким образом, что микроорганизм согласно данному изобретению обладает по меньшей мере 10%-ной селективностью по отношению к целевому продукту. В еще одном варианте реализации целевой продукт составляет по меньшей мере 30% от всех продуктов ферментации, продуцируемых микроорганизмом согласно данному изобретению, таким образом, что микроорганизм согласно данному изобретению обладает по меньшей мере 30%-ной селективностью по отношению к целевому продукту.Selectivity refers to the ratio of the production of the target product to the production of all fermentation products produced by the microorganism. The microorganism according to this invention can be genetically engineered to produce products with a certain selectivity or with a minimum selectivity. In one embodiment, the target product is at least about 5%, 10%, 15%, 20%, 30%, 50%, or 75% of all fermentation products produced by the microorganism of the invention. In one embodiment, the target product is at least 10% of all fermentation products produced by the microorganism of the invention such that the microorganism of the invention has at least 10% selectivity for the target product. In yet another embodiment, the target product is at least 30% of all fermentation products produced by the microorganism of the invention, such that the microorganism of the invention has at least 30% selectivity for the target product.

Культуру обычно поддерживают в водной культуральной среде, содержащей питательные вещества, витамины и/или минералы, достаточные для обеспечения роста микроорганизма. Водная культуральная среда предпочтительно представляет собой среду для анаэробного микробного роста, такую как минимальная среда для анаэробного микробного роста.The culture is usually maintained in an aqueous culture medium containing sufficient nutrients, vitamins and/or minerals to allow growth of the microorganism. The aqueous culture medium is preferably an anaerobic microbial growth medium, such as a minimal anaerobic microbial growth medium.

Для получения целевого продукта культивирование/ферментацию желательно проводить в соответствующих условиях. Как правило, культивирование/ферментацию проводят в анаэробных условиях. Условия реакции, которые следует учитывать, включают давление (или парциальное давление), температуру, скорость потока газа, скорость потока жидкости, рН среды, окислительно-восстановительный потенциал среды, скорость перемешивания (при использовании реактора непрерывного действия с перемешиванием), уровень инокулята, максимальные концентрации газового субстрата для обеспечения того, чтобы газ в жидкой фазе не стал ограничивающим фактором, и максимальные концентрации продукта во избежание ингибирования продукта. В частности, можно контролировать скорость введения субстрата для обеспечения того, чтобы концентрация газа в жидкой фазе не стала ограничивающим фактором, поскольку в условиях ограниченного количества газа культура может потреблять продукты.To obtain the target product, cultivation/fermentation is preferably carried out under appropriate conditions. As a rule, cultivation/fermentation is carried out under anaerobic conditions. Reaction conditions to be considered include pressure (or partial pressure), temperature, gas flow rate, liquid flow rate, medium pH, medium redox potential, agitation rate (when using a continuously stirred reactor), inoculum level, maximum gas substrate concentrations to ensure that gas in the liquid phase does not become a limiting factor, and maximum product concentrations to avoid product inhibition. In particular, the rate of introduction of the substrate can be controlled to ensure that the concentration of gas in the liquid phase does not become a limiting factor, since under conditions of limited amount of gas, the culture can consume products.

Эксплуатация биореактора при повышенных давлениях обеспечивает повышенную скорость массопереноса газа из газовой фазы в жидкую фазу. Соответственно, в общем случае предпочтительно осуществлять культивирование/ферментацию при давлениях выше атмосферного давления. Кроме того, поскольку заданная скорость преобразования газа частично зависит от времени удерживания субстрата и время удерживания определяет необходимый объем биореактора, то использование систем под давлением может значительно уменьшить требуемый объем биореактора и, следовательно, капитальные затраты на оборудование для культивирования/ферментации. Это, в свою очередь, означает, что при поддержании в биореакторах повышенного давления, а не атмосферного давления можно уменьшить время удерживания, определяемое как объем жидкости в биореакторе, деленный на скорость подачи потока газа. Оптимальные условия реакции будут частично зависеть от конкретного используемого микроорганизма. Однако, в общем случае предпочтительно проводить ферментацию при давлении выше атмосферного давления. Кроме того, поскольку заданная скорость преобразования газа частично зависит от времени удерживания субстрата и достижение требуемого времени удерживания, в свою очередь, определяет необходимый объем биореактора, использование систем под давлением может значительно уменьшить требуемый объем биореактора и, следовательно, капитальные затраты на оборудование для ферментации.Operation of the bioreactor at elevated pressures provides an increased rate of gas mass transfer from the gas phase to the liquid phase. Accordingly, it is generally preferred to carry out the culture/fermentation at pressures above atmospheric pressure. In addition, since the desired gas conversion rate depends in part on the retention time of the substrate and the retention time determines the required volume of the bioreactor, the use of pressurized systems can significantly reduce the required volume of the bioreactor and hence the capital cost of the culture/fermentation equipment. This in turn means that by maintaining the bioreactors at elevated pressure rather than at atmospheric pressure, the retention time, defined as the volume of liquid in the bioreactor divided by the gas flow rate, can be reduced. The optimum reaction conditions will depend in part on the particular microorganism used. However, it is generally preferred to carry out the fermentation at a pressure above atmospheric pressure. In addition, since the desired gas conversion rate depends in part on the retention time of the substrate and achieving the desired retention time in turn determines the required bioreactor volume, the use of pressurized systems can significantly reduce the required bioreactor volume and hence the capital cost of the fermentation equipment.

Целевые продукты можно отделять или очищать от ферментационного бульона посредством любого подходящего процесса удаления, в котором используют способ или комбинацию способов, известных в данной области техники, включая, например, фракционную перегонку, вакуумную перегонку, выпаривание, испарение через полупроницаемую мембрану, отдувку газом, разделение фаз и экстракционную ферментацию, включая, например, жидкофазную экстракцию. В некоторых вариантах реализации целевые продукты выделяют из ферментационного бульона путем непрерывного удаления из биореактораTarget products can be separated or purified from the fermentation broth by any suitable removal process that uses a method or combination of methods known in the art, including, for example, fractional distillation, vacuum distillation, evaporation, evaporation through a semi-permeable membrane, gas stripping, separation phases and extractive fermentation, including, for example, liquid phase extraction. In some embodiments, target products are isolated from the fermentation broth by continuous removal from the bioreactor

- 10 041920 части бульона, отделения микробных клеток от бульона (обычно путем фильтрации) и выделения из бульона одного или более целевых продуктов. Спирты и/или ацетон можно выделять, например, путем перегонки. Кислоты можно выделять, например, путем адсорбции на активированном угле. Отделенные микробные клетки могут быть возвращены в биореактор. Бесклеточный пермеат, оставшийся после удаления целевых продуктов, также может быть возвращен в биореактор. Для восполнения среды перед ее возвратом в биореактор к бесклеточному пермеату можно добавлять дополнительные питательные вещества (такие как витамины группы В).- 10 041920 parts of the broth, separating the microbial cells from the broth (usually by filtration) and isolating one or more desired products from the broth. Alcohols and/or acetone can be isolated, for example, by distillation. Acids can be isolated, for example, by adsorption on activated carbon. The separated microbial cells can be returned to the bioreactor. Cell-free permeate remaining after removal of the target products may also be returned to the bioreactor. Additional nutrients (such as B vitamins) can be added to the cell-free permeate to replenish the medium before it is returned to the bioreactor.

ОписаниеDescription

Авторы изобретения обнаружили, что путем интеграции процесса ферментации и/или процесса очистки сточных вод с процессом газификации эффективность одного или более процессов повышается. В частности, авторы изобретения определили потенциальные возможности интеграции для рециркуляции одного или более выходящих потоков, образующихся в процессе ферментации и/или процессе очистки сточных вод, в процесс газификации.The inventors have found that by integrating a fermentation process and/or a wastewater treatment process with a gasification process, the efficiency of one or more processes is increased. In particular, the inventors have identified the potential for integrating one or more effluent streams from a fermentation and/or wastewater treatment process into a gasification process for recycling.

Один или более выходящих потоков предпочтительно выбраны из группы, состоящей из биогаза, образующегося в процессе очистки сточных вод, остаточного газа, образующегося в процессе ферментации, неиспользованного синтез-газа, образующегося в процессе газификации, микробной биомассы, образующейся в процессе ферментации, микробной биомассы, образующейся в процессе очистки сточных вод, неочищенного этанола, получаемого в процессе выделения продукта, сивушного масла, получаемого в процессе выделения продукта, воды, обедненной микробной биомассой, сточных вод, образующихся в процессе ферментации, и осветленной воды, получаемой в процессе очистки сточных вод. Один или более из этих выходящих потоков могут быть направлены в процесс газификации для получения потока синтез-газа, используемого в процессе газификации в качестве источника нагрева и/или используемого в процессе газификации для подавления потока синтез-газа. Этот поток синтез-газа предпочтительно подходит для ферментации газа.The one or more effluents are preferably selected from the group consisting of biogas from the wastewater treatment process, tail gas from the fermentation process, unused synthesis gas from the gasification process, microbial biomass from the fermentation process, microbial biomass, from the wastewater treatment process, crude ethanol from the product recovery process, fusel oil from the product recovery process, water depleted in microbial biomass, wastewater from the fermentation process, and clarified water from the wastewater treatment process. One or more of these effluent streams may be sent to the gasification process to produce a synthesis gas stream used in the gasification process as a heating source and/or used in the gasification process to suppress the synthesis gas stream. This synthesis gas stream is preferably suitable for gas fermentation.

Эти различные выходящие потоки образуются либо в, либо ниже по потоку от процесса ферментации. В процессе ферментации образуется поток сточных вод, содержащий органические метаболиты, такие как микробная биомасса, этанол, ацетат и 2-3-бутандиол, а также различные неорганические соединения, такие как соли и следы металлов. Этот поток сточных вод часто направляют в процесс очистки сточных вод. Типичный процесс очистки сточных вод включает в себя следующие этапы: (i) отделение микробной биомассы, которая представляет собой взвешенное твердое вещество; (ii) концентрация твердых веществ микробной биомассы в отдельном анаэробном биореакторе с длительным временем пребывания, приблизительно 30 дней; (iii) концентрация осветленного выходящего потока с уменьшенными количествами твердых веществ микробной биомассы, содержащих растворимые органические вещества, в более короткий период времени пребывания, приблизительно от двух до трех дней, в анаэробном биореакторе. Обычно эти анаэробные биореакторы потребляют большую часть, предпочтительно более 80% органического вещества в корме и продуцируют продукт биогаза. Продукт биогаза состоит в основном из метана (СН4) и диоксида углерода (СО2).These various effluents are generated either upstream or downstream of the fermentation process. The fermentation process produces a wastewater stream containing organic metabolites such as microbial biomass, ethanol, acetate and 2-3-butanediol, as well as various inorganic compounds such as salts and trace metals. This wastewater stream is often sent to a wastewater treatment process. A typical wastewater treatment process includes the following steps: (i) separation of microbial biomass, which is a suspended solid; (ii) concentration of microbial biomass solids in a separate long residence time anaerobic bioreactor, approximately 30 days; (iii) concentration of the clarified effluent with reduced amounts of microbial biomass solids containing soluble organics over a shorter residence time of approximately two to three days in the anaerobic bioreactor. Typically, these anaerobic bioreactors consume most, preferably more than 80%, of the organic matter in the feed and produce a biogas product. The biogas product consists mainly of methane (CH 4 ) and carbon dioxide (CO 2 ).

Этот продукт биогаза может быть полезен для выработки электроэнергии. Однако, чтобы использовать биогаз для выработки электроэнергии, биогаз обычно необходимо обработать с помощью одного или более модулей удаления. Кроме того, как показано ниже, использование микробной биомассы для получения биогаза оказалось относительно малозатратным использованием микробной биомассы по сравнению с возможностями газификации микробной биомассы.This biogas product can be useful for power generation. However, in order to use the biogas for power generation, the biogas usually needs to be treated with one or more removal modules. In addition, as shown below, the use of microbial biomass to produce biogas has proven to be a relatively low-cost use of microbial biomass compared to the possibilities of gasification of microbial biomass.

В дополнение к вышеупомянутым этапам процесс очистки сточных вод может также включать в себя дополнительные этапы очистки после анаэробных биогенераторов. Обычно очищенный выходящий поток из анаэробных биореакторов подвергается дополнительной обработке, включая аэробную обработку, выделение струвита, выделение азота и в некоторых случаях обратный осмос. Осветленная вода, полученная в процессе очистки сточных вод, подходит для повторного использования и/или сброса. Одним из подходящих способов использования этой осветленной воды является рециркуляция осветленной воды в процесс ферментации и/или процесс газификации.In addition to the above steps, the wastewater treatment process may also include additional treatment steps after the anaerobic biogenerators. Typically, the treated effluent from anaerobic bioreactors is subjected to additional treatment, including aerobic treatment, struvite recovery, nitrogen recovery, and in some cases reverse osmosis. The clarified water obtained from the wastewater treatment process is suitable for reuse and/or disposal. One suitable way to use this clarified water is to recycle the clarified water to a fermentation process and/or a gasification process.

Хотя процесс очистки сточных вод позволяет успешно очищать сточные воды, образующиеся в процессе ферментации, для получения осветленной воды, органические метаболиты в потоке сточных вод часто создают несколько проблем. В частности, очистка микробной биомассы в потоке сточных вод с помощью процесса очистки сточных вод может создавать проблемы проектирования из-за (i) высокого содержания белка и, следовательно, высокого образования аммиака во время анаэробного сбраживания и (ii) большой площади участка, необходимого для проведения процесса очистки сточных вод.While the wastewater treatment process can successfully treat the wastewater generated from the fermentation process to produce clarified water, organic metabolites in the wastewater stream often pose several problems. In particular, the treatment of microbial biomass in a wastewater stream by a wastewater treatment process can pose design challenges due to (i) high protein content and therefore high ammonia production during anaerobic digestion and (ii) the large area required for carrying out the wastewater treatment process.

Аммиак представляет собой проблему для анаэробного сбраживания, потому что аммиак связан с ингибированием метаногенеза во время процесса анаэробного сбраживания, если он имеет высокие концентрации. Было обнаружено, что ингибирующие концентрации аммиака находятся в диапазоне от 2 до 3 г/л. Это пороговое значение может быть значительно превышено, поскольку при сбраживании отделенной микробной биомассы концентрация аммиака может превышать 20 г/л. Таким образом, для обработки микробной биомассы в процессе очистки сточных вод часто требуется процесс отгонки аммиака для снижения концентрации аммиака ниже ингибирующих уровней.Ammonia is a problem for anaerobic digestion because ammonia is associated with inhibition of methanogenesis during the anaerobic digestion process if it is in high concentrations. Inhibitory concentrations of ammonia have been found to be in the range of 2 to 3 g/l. This threshold value can be significantly exceeded, since the concentration of ammonia can exceed 20 g/l during the fermentation of the separated microbial biomass. Thus, the treatment of microbial biomass in a wastewater treatment process often requires an ammonia stripping process to reduce the ammonia concentration below inhibitory levels.

- 11 041920- 11 041920

Требование к большой площади участка представляет собой серьезную проблему в местностях, в которых земля стоит дорого. Для каждой составляющей процесса очистки сточных вод требуется значительная площадь пространства из-за значительных объемов, которые обрабатываются. Например, анаэробный биореактор с длительным временем пребывания может в некоторых случаях превышать 7000 м3.The requirement for a large area of the site is a serious problem in areas where land is expensive. Each component of the wastewater treatment process requires a significant amount of space due to the significant volumes that are being processed. For example, an anaerobic bioreactor with a long residence time may in some cases exceed 7000 m 3 .

Авторы изобретения обнаружили, что эти проблемы можно решить за счет рециркуляции по меньшей мере части микробной биомассы в процесс газификации. Чем меньше микробной биомассы направляется на анаэробное сбраживание, тем меньше аммиака образуется, и, следовательно, уменьшается и/или устраняется потребность в процессе отгонки аммиака. Кроме того, поскольку большие объемы выходящего потока, образующегося в процессе ферментации, направляются в процесс газификации, меньшие объемы выходящего потока направляются в процесс очистки сточных вод. При меньших объемах выходящего потока, обрабатываемого в процессе очистки сточных вод, требуемый объем и соответствующие требования к площади участка снижаются, что делает конструкцию более выгодной для местностей, в которых земля стоит дорого.The inventors have found that these problems can be solved by recycling at least a portion of the microbial biomass to the gasification process. The less microbial biomass that is sent to anaerobic digestion, the less ammonia is produced and therefore the need for the ammonia stripping process is reduced and/or eliminated. In addition, since large volumes of the effluent from the fermentation process are sent to the gasification process, smaller volumes of the effluent are sent to the wastewater treatment process. With smaller volumes of effluent treated in the wastewater treatment process, the required volume and associated site requirements are reduced, making the design more advantageous for areas where land is expensive.

В дополнение к устранению вышеупомянутых проблем рециркуляция микробной биомассы в процесс газификации дает следующие выгодные результаты: (i) регенерируется большая часть энергии, содержащейся в биомассе; (ii) увеличивается соотношение Н2:СО в полученном потоке синтез-газа; (iii) содержание неорганических веществ, соединения металлов и щелочные элементы в микробной биомассе, для которых обычно требуются дополнительные этапы очистки в процессе очистки сточных вод, удобно собираются в процессе газификации как часть зольной фракции, для которой уже требуется утилизация, таким образом, снижается общий объем очистки отходов; и (iv) азот, содержащийся в биомассе, будет подвергаться реакции в газогенераторе, превращаясь в N2, NH3 и следы HCN, что хорошо интегрируется с существующими процессами удаления.In addition to eliminating the above problems, the recycling of microbial biomass to the gasification process has the following beneficial results: (i) most of the energy contained in the biomass is recovered; (ii) increasing the ratio of H 2 :CO in the resulting synthesis gas stream; (iii) the content of inorganic substances, metal compounds and alkaline elements in microbial biomass, which usually require additional treatment steps in the wastewater treatment process, are conveniently collected in the gasification process as part of the ash fraction, which already requires disposal, thus reducing the overall volume of waste treatment; and (iv) the nitrogen contained in the biomass will be reacted in the gasifier to N 2 , NH 3 and trace HCN, which integrates well with existing removal processes.

Авторы изобретения также неожиданно обнаружили прирост дохода при рециркуляции биомассы в газификацию по сравнению с использованием биомассы в получении биогаза. В частности, авторы изобретения обнаружили 321%-ное увеличение дохода при сравнении использования биомассы в синтезгазе с использованием биомассы при получении биогаза.The inventors also unexpectedly found an increase in income when recycling biomass to gasification compared to using biomass in biogas production. In particular, the inventors found a 321% increase in revenue when comparing the use of biomass in syngas with the use of biomass in biogas production.

Этот процент прироста дохода лучше всего показан ниже в таблице, в которой приведена стоимость, создаваемая 20 ГДж/ч биомассы, получаемая посредством каждого пути.This percentage of income gain is best shown in the table below, which shows the value created by 20 GJ/h of biomass generated by each route.

ГДж/ч биомассы GJ/h biomass ГДж/ч газообразного продукта GJ/h product gas ГДж/ч этанола GJ/h ethanol Стоимость продукта, $/ГДж Product cost, $/GJ Доход, $/ч Income, $/h % прироста дохода % income growth Стоимость биомассы в $/ГДж Biomass cost in $/GJ Анаэробное сбраживание для получения биогаза Anaerobic Digestion for Biogas 20 20 12 12 н/д n/a 8 8 96,0 96.0 н/д n/a 4,80 4.80 Газификация для получения синтез-газа Gasification to produce synthesis gas 20 20 15 15 8,25 8.25 37,3 37.3 307,7 307.7 321% 321% 15,39 15.39

Расчеты, представленные в приведенной выше таблице, сравнивают стоимость преобразования биомассы в биогаз посредством анаэробного сбраживания и биомассы в синтез-газ посредством газификации. Эффективность преобразования при получении биогаза из биомассы посредством анаэробного сбраживания составляет около 60%. Эффективность преобразования при получении синтез-газа из биомассы посредством газификации составляет около 75%, что может варьироваться в зависимости от используемой технологии газификации. ГДж/ч газообразного продукта представляет собой ГДж/ч биомассы, умноженное на соответствующую эффективность преобразования. ГДж/ч этанола представляет собой ГДж/ч газообразного продукта, умноженное на эффективность преобразования при ферментации газа. Эффективность преобразования при ферментации газа для получения этанола составляет, по скромным подсчетам, около 55%. При такой эффективности преобразования было обнаружено, что ГДж/ч этанола составляет 8,25. Текущая цена биогаза при отсутствии стимулов к возобновляемым источникам находится в диапазоне от $4 в США до $10 в Европейском союзе по состоянию на 5 ноября 2018 г. Для целей анализа используется цена $8 за 1 ГДж биогаза (стоимость продукта $8/ГДж). Цена низкоуглеродного этанола в настоящее время составляет, по состоянию на 5 ноября 2018 г., $850/т этанола в Европейском союзе, $1100/т этанола в Китае и $1200/т этанола в США. Для целей анализа используется цена $1000/т этанола, что эквивалентно $37,30/ГДж. Доход, $/ч представляет собой ГДж/ч газообразного продукта, умноженное на стоимость продукта, $/ГДж. Указанный % прироста доходаThe calculations presented in the table above compare the cost of converting biomass to biogas through anaerobic digestion and biomass to syngas through gasification. The conversion efficiency in obtaining biogas from biomass through anaerobic digestion is about 60%. The conversion efficiency for producing synthesis gas from biomass through gasification is about 75%, which may vary depending on the gasification technology used. GJ/h product gas is GJ/h biomass multiplied by the corresponding conversion efficiency. GJ/h of ethanol is the GJ/h of product gas multiplied by the gas fermentation conversion efficiency. The conversion efficiency of gas fermentation to produce ethanol is conservatively estimated to be around 55%. With this conversion efficiency, a GJ/h of ethanol was found to be 8.25. The current price of biogas in the absence of renewable incentives ranges from $4 in the US to $10 in the European Union as of November 5, 2018. For the purposes of the analysis, the price of $8 per 1 GJ of biogas (product value of $8/GJ) is used. The price of low-carbon ethanol is currently, as of November 5, 2018, $850/t ethanol in the European Union, $1100/t ethanol in China and $1200/t ethanol in the USA. For the purposes of the analysis, the price of $1000/t of ethanol is used, which is equivalent to $37.30/GJ. Revenue, $/hr is GJ/hr of product gas multiplied by product cost, $/GJ. Specified % Income Growth

- 12 041920 представляет собой сравнительное значение Дохода, $/ч для Анаэробного сбраживания для получения биогаза по сравнению с Доходом, $/ч для Газификации для получения синтез-газа. Стоимость биомассы в $/ГДж показывает стоимость биомассы для выбранного процесса. Она рассчитывается путем деления- 12 041920 is a comparative value of Revenue, $/h for Anaerobic Digestion to produce biogas compared to Revenue, $/h for Gasification to produce synthesis gas. Biomass cost in $/GJ shows the cost of biomass for the selected process. It is calculated by dividing

Дохода, $/ч на ГДж/ч биомассы. Как показано, использование биомассы для получения синтез-газа посредством газификации значительно увеличивает как доход, так и стоимость биомассы.Income, $/h per GJ/h of biomass. As shown, the use of biomass to produce synthesis gas through gasification significantly increases both the income and the cost of biomass.

Дополнительное преимущество подачи микробной биомассы в процесс газификации состоит в том, что микробная биомасса может помочь обеспечить дополнительные количества синтез-газа, которые могут потребоваться для адекватного обеспечения процесса ферментации. Например, для подачи синтезгаза, необходимого для процесса ферментации этанола при производстве этанола в количестве 100000 т/год, требуется скорость подачи в газогенератор около 1200 т сухого вещества в день, что эквивалентно 50 т сухого вещества в 1 ч, исходя из текущих расчетных параметров. Биомасса, получаемая в процессе ферментации такого масштаба, обычно составляет от 1000 до 1200 кг/ч. Это значительное количество биомассы. Дополнительные количества синтез-газа, которые могут быть получены путем газификации биомассы, могут быть особенно полезными в ситуациях, когда сырье для газогенератора ограничено или когда цена на сырье является высокой.An additional benefit of supplying microbial biomass to the gasification process is that the microbial biomass can help provide additional amounts of synthesis gas that may be required to adequately drive the fermentation process. For example, to feed the syngas required for the ethanol fermentation process to produce 100,000 t/y of ethanol, a gasifier feed rate of about 1200 td/d is required, which is equivalent to 50 td/h based on current design parameters. The biomass produced in a fermentation process of this magnitude is typically between 1000 and 1200 kg/h. This is a significant amount of biomass. The additional quantities of syngas that can be produced by biomass gasification can be particularly useful in situations where the feedstock for the gasifier is limited or where the price of the feedstock is high.

Для биомассы, полученной в процессе ферментации, может потребоваться дополнительный этап сушки перед подачей в газогенератор, чтобы увеличить процент содержания биомассы. В зависимости от требований к газогенератору, для биомассы может требоваться сушка до момента, когда биомасса будет составлять более 20 мас.%.Biomass from the fermentation process may require an additional drying step before being fed into the gasifier to increase the percentage of biomass. Depending on the requirements of the gasifier, the biomass may need to be dried to the point where the biomass is greater than 20% by weight.

Однако газификация биомассы с повышенным содержанием влаги имеет дополнительное преимущество, заключающееся в увеличении соотношения Н2:СО в получаемом синтез-газе. При влажности около 15 мас.% в исходном сырье для газификации получаемый поток синтез-газа имеет соотношение Н2:СО, составляющее 1:1. Когда влажность в исходном сырье для газификации увеличивается до 40 мас.%, получаемый поток синтез-газа имеет соотношение Н2:СО, составляющее 2:1. Как указывалось ранее, увеличение соотношения Н2:СО в потоке синтез-газа, подаваемом в процесс ферментации, приводит к увеличению эффективности процесса ферментации.However, gasification of biomass with increased moisture content has the additional advantage of increasing the H 2 :CO ratio in the resulting synthesis gas. At a moisture content of about 15% by weight in the gasification feedstock, the resulting synthesis gas stream has an H2:CO ratio of 1:1. When the moisture content of the gasification feedstock is increased to 40% by weight, the resulting synthesis gas stream has an H 2 :CO ratio of 2:1. As previously stated, increasing the H2:CO ratio in the synthesis gas stream fed to the fermentation process leads to an increase in the efficiency of the fermentation process.

Для достижения вышеупомянутых преимуществ настоящее изобретение рециркулирует один или более из следующих выходящих потоков, выбранных из группы, состоящей из биогаза, образующегося в процессе очистки сточных вод, остаточного газа, образующегося в процессе ферментации, неиспользованного синтез-газа, образующегося в процессе газификации, микробной биомассы, образующейся в процессе ферментации, микробной биомассы, образующейся в процессе очистки сточных вод, неочищенного этанола, получаемого в процессе выделения продукта, сивушного масла, получаемого в процессе выделения продукта, воды, обедненной микробной биомассой, сточных вод, образующихся в процессе ферментации, и осветленной воды, получаемой в процессе очистки сточных вод. Один или более из этих выходящих потоков могут быть направлены в процесс газификации для получения потока синтез-газа, используемого в процессе газификации в качестве источника нагрева и/или используемого в процессе газификации для подавления получаемого синтез-газа. Этот поток синтез-газа предпочтительно подходит для ферментации газа.In order to achieve the above advantages, the present invention recycles one or more of the following effluent streams selected from the group consisting of biogas from a wastewater treatment process, tail gas from a fermentation process, unused synthesis gas from a gasification process, microbial biomass from the fermentation process, microbial biomass from the wastewater treatment process, crude ethanol from the product isolation process, fusel oil from the product isolation process, water depleted of microbial biomass, wastewater from the fermentation process and clarified water obtained in the process of wastewater treatment. One or more of these effluent streams may be sent to the gasification process to produce a synthesis gas stream used in the gasification process as a heating source and/or used in the gasification process to suppress the produced synthesis gas. This synthesis gas stream is preferably suitable for gas fermentation.

На фиг. 1 показана схема интеграции процесса, изображающая интеграцию процесса 300 газификации, процесса 100 ферментации газа, процесса 400 выделения продукта и процесса 200 очистки сточных вод в соответствии с одним аспектом данного изобретения. Эти процессы предпочтительно интегрированы путем использования выходящих потоков, образующихся по меньшей мере в одном процессе, в качестве источника сырья по меньшей мере в еще одном процессе. Предпочтительно в процесс 300 газификации поступает сырье 301 для газификации, которое может представлять собой любой подходящий материал, способный к газификации с образованием потока 302 синтез-газа. В различных случаях сырье 301 для газификации состоит по меньшей мере частично из сортированных и/или несортированных твердых бытовых отходов. В других случаях сырье 301 для газификации состоит по меньшей мере частично из лесных и/или сельскохозяйственных отходов. В конкретных вариантах реализации сырье 301 для газификации состоит из комбинации двух или более из следующих составляющих: сортированных твердых бытовых отходов, несортированных твердых бытовых отходов, лесных отходов, сельскохозяйственных отходов, по меньшей мере одного выходящего потока, образующегося в процессе 100 ферментации, по меньшей мере одного выходящего потока, образующегося в процессе 400 выделения продукта, и по меньшей мере одного выходящего потока, образующегося в процессе 200 очистки сточных вод.In FIG. 1 is a process integration diagram depicting the integration of a gasification process 300, a gas fermentation process 100, a product recovery process 400, and a wastewater treatment process 200 in accordance with one aspect of the present invention. These processes are preferably integrated by using effluents from at least one process as a feedstock source in at least one other process. Preferably, gasification process 300 receives gasification feed 301, which may be any suitable material capable of being gasified to form syngas stream 302. In various cases, the gasification feedstock 301 consists at least in part of sorted and/or unsorted municipal solid waste. In other cases, the gasification feedstock 301 consists at least in part of forestry and/or agricultural waste. In particular embodiments, the gasification feedstock 301 consists of a combination of two or more of the following: sorted municipal solid waste, unsorted municipal solid waste, forestry waste, agricultural waste, at least one effluent from the fermentation process 100, at least one effluent from product recovery process 400; and at least one effluent from wastewater treatment process 200.

Предпочтительно в процесс 300 газификации поступает сырье 301 для газификации и образуется поток 302 синтез-газа, который подходит для ферментации в процессе 100 ферментации газа. В процессе 100 ферментации этот поток предпочтительно используют в качестве источника углерода для получения одного или более продуктов, которые могут по меньшей мере частично содержаться в одном или более выходящих потоках 102, 104. В различных случаях выходящий поток, образующийся в процессе 100 ферментации, представляет собой ферментационный бульон. Предпочтительно один или более продуктов, полученных в процессе 100 ферментации, удаляют и/или отделяют от ферментационного бульона в процессе 400 выделения продукта. Предпочтительно в процессе 400 выделения продукта удаля- 13 041920 ются один или более продуктов 406 и образуется по меньшей мере один выходящий поток 402, 404, 408, который содержит сниженные количества по меньшей мере одного продукта. Этот выходящий поток может быть направлен по трубопроводу 402 в процесс 200 очистки сточных вод для получения по меньшей мере одного выходящего потока 202, который может быть рециркулирован в процесс 300 газификации и/или процесс 100 ферментации.Preferably, the gasification process 300 receives the gasification feedstock 301 and produces a synthesis gas stream 302 that is suitable for fermentation in the gas fermentation process 100 . Fermentation process 100 preferably uses this stream as a carbon source to produce one or more products that may be at least partially contained in one or more effluent streams 102, 104. In various cases, the effluent generated from fermentation process 100 is fermentation broth. Preferably, one or more products obtained in the fermentation process 100 are removed and/or separated from the fermentation broth during the product isolation process 400 . Preferably, product recovery process 400 removes one or more products 406 and produces at least one effluent 402, 404, 408 that contains reduced amounts of at least one product. This effluent may be sent via conduit 402 to wastewater treatment process 200 to produce at least one effluent 202 that may be recycled to gasification process 300 and/or fermentation process 100.

По меньшей мере в одном варианте реализации выходящий поток, образующийся в процессе 100 ферментации, представляет собой остаточный газ, образующийся в процессе 100 ферментации. Предпочтительно по меньшей мере часть этого остаточного газа направляют по трубопроводу 104 в процесс 300 газификации. По меньшей мере часть остаточного газа может быть направлена по трубопроводу 124 в процесс 300 газификации, и ее будут использовать как часть сырья 301 для газификации. По меньшей мере часть остаточного газа может быть направлена по трубопроводу 114 в процесс 300 газификации для подавления потока 302 синтез-газа.In at least one embodiment, the effluent generated from fermentation process 100 is a tail gas generated from fermentation process 100. Preferably, at least a portion of this tail gas is sent via conduit 104 to gasification process 300. At least a portion of the residual gas may be sent via conduit 124 to the gasification process 300 and will be used as part of the gasification feed 301. At least a portion of the residual gas may be directed through conduit 114 to gasification process 300 to suppress syngas stream 302.

По меньшей мере в одном варианте реализации выходящий газ, образующийся в процессе 100 ферментации, представляет собой ферментационный бульон. Предпочтительно по меньшей мере часть ферментационного бульона направляют по трубопроводу 102 в процесс 400 выделения продукта. По меньшей мере в одном варианте реализации в процессе 400 выделения продукта отделяют по меньшей мере часть микробной биомассы, полученной в процессе 100 ферментации. В различных случаях по меньшей мере часть микробной биомассы, которую отделяют от ферментационного бульона, рециркулируется в процесс 100 ферментации по трубопроводу 404. В различных случаях по меньшей мере часть микробной биомассы, которую отделяют от ферментационного бульона, направляют по трубопроводу 428 в процесс 300 газификации. Можно использовать по меньшей мере часть микробной биомассы как часть сырья 301 для газификации.In at least one embodiment, the off-gas generated during the fermentation process 100 is a fermentation broth. Preferably, at least a portion of the fermentation broth is sent via conduit 102 to product isolation process 400. In at least one embodiment, the product isolation process 400 separates at least a portion of the microbial biomass produced by the fermentation process 100. In various cases, at least a portion of the microbial biomass that is separated from the fermentation broth is recycled to the fermentation process 100 via conduit 404. In various cases, at least a portion of the microbial biomass that is separated from the fermentation broth is sent via conduit 428 to the gasification process 300. You can use at least part of the microbial biomass as part of the raw material 301 for gasification.

В различных случаях по меньшей мере часть потока сточных вод, содержащего ферментационный бульон, который может содержать микробную биомассу, может быть направлена из процесса 100 ферментации непосредственно по трубопроводу 104 в процесс 300 газификации без передачи в процесс 400 выделения продукта. По меньшей мере часть сточных вод может быть направлена по трубопроводу 124 в процесс 300 газификации для использования в качестве части сырья 301 для газификации. По меньшей мере часть ферментационного бульона может быть направлена по трубопроводу 114 в процесс 300 газификации для подавления потока 302 синтез-газа.In various cases, at least a portion of the wastewater stream containing the fermentation broth, which may contain microbial biomass, can be sent from the fermentation process 100 directly through the pipeline 104 to the gasification process 300 without being transferred to the process 400 product recovery. At least a portion of the wastewater may be directed through conduit 124 to the gasification process 300 for use as part of the gasification feedstock 301. At least a portion of the fermentation broth may be directed through conduit 114 to gasification process 300 to suppress syngas stream 302.

В случаях, когда ферментационный бульон обрабатывают в процессе 400 выделения продукта, по меньшей мере часть воды, обедненной микробной биомассой, полученной путем удаления микробной биомассы из ферментационного бульона, может быть возвращена в процесс 100 ферментации по трубопроводу 404 и/или направлена по трубопроводу 408 в процесс 300 газификации. По меньшей мере часть воды, обедненной микробной биомассой, может быть направлена по трубопроводу 428 в процесс 300 газификации для использования в качестве части сырья 301 для газификации. По меньшей мере часть воды, обедненной микробной биомассой, может быть направлена по трубопроводу 418 для подавления потока 302 синтез-газа. Кроме того, по меньшей мере часть выходящего потока, образующегося в процессе 400 выделения продукта, может быть направлена по трубопроводу 402 в процесс 200 очистки сточных вод. Предпочтительно выходящий поток, образующийся в процессе 400 выделения продукта, включает сниженные количества продукта и/или микробной биомассы.In cases where the fermentation broth is treated in the product recovery process 400, at least a portion of the microbial biomass-depleted water obtained by removing the microbial biomass from the fermentation broth may be returned to the fermentation process 100 via conduit 404 and/or directed via conduit 408 to process 300 gasification. At least a portion of the water depleted of microbial biomass may be sent through pipeline 428 to the gasification process 300 for use as part of the gasification feedstock 301. At least a portion of the water depleted in microbial biomass may be directed through conduit 418 to suppress flow 302 of synthesis gas. In addition, at least a portion of the effluent generated from the product separation process 400 may be directed via conduit 402 to the wastewater treatment process 200 . Preferably, the effluent generated from product recovery process 400 includes reduced amounts of product and/or microbial biomass.

Предпочтительно в процесс 200 очистки сточных вод поступает и обрабатывается выходящий поток, образующийся в одном или более процессах, для получения осветленной воды. Эта осветленная вода может быть направлена по трубопроводу 202 в один или более процессов. В определенных случаях по меньшей мере часть осветленной воды направляют по трубопроводу 212 в процесс ферментации. По меньшей мере часть осветленной воды может быть направлена по трубопроводу 232 в процесс 300 газификации, которую будут использовать как часть сырья 301 для газификации. По меньшей мере часть осветленной воды может быть направлена по трубопроводу 222 в процесс 300 газификации для подавления потока 302 синтез-газа.Preferably, the wastewater treatment process 200 receives and treats the effluent from one or more processes to produce clarified water. This clarified water may be directed through conduit 202 to one or more processes. In certain instances, at least a portion of the clarified water is sent via conduit 212 to the fermentation process. At least a portion of the clarified water may be sent via conduit 232 to gasification process 300 to be used as part of the gasification feedstock 301. At least a portion of the clarified water may be directed through conduit 222 to gasification process 300 to suppress syngas stream 302.

В определенных случаях в процессе 200 очистки сточных вод образуется микробная биомасса как часть процесса очистки. По меньшей мере часть этой микробной биомассы может быть направлена по трубопроводу 232 в процесс 300 газификации. Предпочтительно в процессе 300 газификации используют по меньшей мере часть микробной биомассы, образующейся в процессе 200 очистки сточных вод, как часть сырья 301 для газификации.In certain cases, the wastewater treatment process 200 generates microbial biomass as part of the treatment process. At least a portion of this microbial biomass may be directed through conduit 232 to gasification process 300. Preferably, the gasification process 300 uses at least a portion of the microbial biomass generated from the wastewater treatment process 200 as part of the gasification feedstock 301.

В процессе 200 очистки сточных вод в качестве побочного продукта очистки микробной биомассы образуется биогаз. По меньшей мере часть этого биогаза может быть направлена по трубопроводу 202 в процесс 300 газификации. В определенных случаях по меньшей мере часть биогаза направляют по трубопроводу 232 в процесс 300 газификации, который будут использовать как часть сырья 301 для газификации. По меньшей мере часть биогаза может быть направлена по трубопроводу 222 в процесс 300 газификации для подавления потока 302 синтез-газа.The wastewater treatment process 200 produces biogas as a by-product of the microbial biomass treatment. At least a portion of this biogas may be directed through pipeline 202 to gasification process 300 . In certain instances, at least a portion of the biogas is sent via pipeline 232 to the gasification process 300, which will be used as part of the gasification feedstock 301. At least a portion of the biogas may be directed through conduit 222 to gasification process 300 to suppress syngas flow 302 .

Предпочтительно в процесс 300 газификации поступает один или более выходящих потоков, образующихся в процессе 100 ферментации, процессе 400 выделения продукта и/или процессе 200 очистки сточных вод, и образуется поток 302 синтез-газа. Этот поток 302 синтез-газа предпочтительно подходитPreferably, the gasification process 300 receives one or more effluent streams from the fermentation process 100, product recovery process 400, and/or wastewater treatment process 200 to form a syngas stream 302. This synthesis gas stream 302 is preferably suitable

- 14 041920 для использования в качестве сырья для процесса 100 ферментации газа.- 14 041920 for use as raw material for the gas fermentation process 100.

Чтобы подходить для использования в качестве сырья для процесса 100 ферментации газа, поток 302 синтез-газа предпочтительно должен иметь требуемый состав. В конкретных случаях синтезгаз 302, полученный в процессе 300 газификации, содержит один или более компонентов, которые необходимо удалить и/или преобразовать.To be suitable for use as feedstock for gas fermentation process 100, syngas stream 302 should preferably have the desired composition. In specific cases, the synthesis gas 302 obtained from the gasification process 300 contains one or more components that must be removed and/or converted.

Типичные компоненты, находящиеся в потоке 302 синтез-газа, которые может потребоваться удалить и/или преобразовать, включают, без ограничения, соединения серы, ароматические соединения, алкины, алкены, алканы, олефины, соединения азота, фосфорсодержащие соединения, твердые частицы, твердые вещества, кислород, галогенированные соединения, кремнийсодержащие соединения, карбонилы, металлы, спирты, сложные эфиры, кетоны, пероксиды, альдегиды, эфиры и смолы. Эти компоненты могут быть удалены с помощью одного или более процессов удаления.Typical components found in syngas stream 302 that may need to be removed and/or converted include, but are not limited to, sulfur compounds, aromatics, alkynes, alkenes, alkanes, olefins, nitrogen compounds, phosphorus compounds, solids, solids , oxygen, halogenated compounds, silicon compounds, carbonyls, metals, alcohols, esters, ketones, peroxides, aldehydes, esters and resins. These components may be removed using one or more removal processes.

На фиг. 2 показана схема интеграции процесса, представленная на фиг. 1, дополнительно включающая процесс 500 удаления между процессом 300 газификации и процессом 100 ферментации газа, в соответствии с одним аспектом данного изобретения.In FIG. 2 shows the process integration diagram shown in FIG. 1 further including a removal process 500 between the gasification process 300 and the gas fermentation process 100, in accordance with one aspect of the present invention.

Предпочтительно процесс 500 удаления включает один или более из следующих модулей: модуль гидролиза, модуль удаления кислого газа, модуль дезоксигенирования, модуль каталитического гидрирования, модуль удаления частиц, модуль удаления хлорида, модуль удаления смол и модуль очистки от цианистого водорода.Preferably, the removal process 500 includes one or more of the following modules: a hydrolysis module, an acid gas removal module, a deoxygenation module, a catalytic hydrogenation module, a particle removal module, a chloride removal module, a tar removal module, and a hydrogen cyanide purification module.

При включении процесса 500 удаления по меньшей мере часть синтез-газа 302, полученного в процессе 300 газификации, направляют в процесс 500 удаления для удаления и/или преобразования по меньшей мере части по меньшей мере одного компонента, находящегося в потоке 302 синтез-газа. Предпочтительно процесс 500 удаления доводит компоненты до допустимых уровней для получения очищенного потока 502, пригодного для ферментации в процессе 100 ферментации.When the removal process 500 is activated, at least a portion of the synthesis gas 302 produced in the gasification process 300 is sent to the removal process 500 to remove and/or convert at least a portion of at least one component present in the synthesis gas stream 302. Preferably, the removal process 500 brings the components to acceptable levels to obtain a purified stream 502 suitable for fermentation in the fermentation process 100.

В различных случаях процесс 500 удаления включает два или более модуля удаления, выбранных из группы, включающей модуль гидролиза, модуль удаления кислого газа, модуль дезоксигенирования, модуль каталитического гидрирования, модуль удаления частиц, модуль удаления хлорида, модуль удаления смол и модуль очистки от цианистого водорода. В определенных случаях один или более из этих модулей удаления используют для удаления из газового потока одного или более компонентов, которые могут оказывать неблагоприятное воздействие на находящиеся ниже по потоку процессы, например находящийся ниже по потоку процесс 100 ферментации и/или находящиеся ниже по потоку модули удаления, задействованные в процессе 500 удаления.In various cases, the removal process 500 includes two or more removal modules selected from the group consisting of a hydrolysis module, an acid gas removal module, a deoxygenation module, a catalytic hydrogenation module, a particle removal module, a chloride removal module, a tar removal module, and a hydrogen cyanide purification module. . In certain instances, one or more of these removal modules are used to remove one or more components from the gas stream that may adversely affect downstream processes, such as downstream fermentation process 100 and/or downstream removal modules. involved in the removal process 500 .

Один или более компонентов, удаленных и/или преобразованных в процессе 500 удаления, могут быть введены и/или сконцентрированы посредством газификации микробной биомассы. В определенных случаях в процессе 500 удаления происходит удаление аммиака (NH3) и/или цианистого водорода (HCN). Этот аммиак и/или цианистый водород можно вводить и/или концентрировать, когда микробная биомасса подвергается газификации в процессе 300 газификации. Аммиак и цианистый водород могут быть получены из азота, содержащегося в микробной биомассе, который в процессе 300 газификации вступит в реакцию с преобразованием в N2, NH3 и следы HCN.One or more of the components removed and/or converted in the removal process 500 may be introduced and/or concentrated by gasification of the microbial biomass. In certain cases, the removal process 500 removes ammonia (NH3) and/or hydrogen cyanide (HCN). This ammonia and/or hydrogen cyanide can be introduced and/or concentrated when the microbial biomass is gasified in the gasification process 300 . Ammonia and hydrogen cyanide can be produced from the nitrogen contained in the microbial biomass, which during the gasification process 300 will react to convert to N2, NH3 and traces of HCN.

Обычно поток синтез-газа, подаваемый в процесс 100 ферментации, является газообразным. Однако поток синтез-газа также может быть обеспечен в альтернативных формах. Например, поток синтез-газа может быть растворен в жидкости, насыщенной синтез-газом, которую затем можно подавать в процесс 100 ферментации. В качестве дополнительного примера синтез-газ может быть адсорбирован твердой подложкой.Typically, the synthesis gas stream fed to the fermentation process 100 is gaseous. However, the synthesis gas stream can also be provided in alternative forms. For example, the synthesis gas stream may be dissolved in a synthesis gas-saturated liquid, which may then be fed to the fermentation process 100. As a further example, synthesis gas may be adsorbed onto a solid support.

Предпочтительно в процессе 100 ферментации используют С1-фиксирующие микроорганизмы для ферментации потока 302 синтез-газа и получения одного или более продуктов. С1-фиксирующий микроорганизм в процессе 100 ферментации обычно представляет собой карбоксидотрофную бактерию. В конкретных вариантах реализации карбоксидотрофная бактерия выбрана из группы, включающей Moorella, Clostridium, Ruminococcus, Acetobacterium, Eubacterium, Butyribacterium, Oxobacter, Methanosarcina, Methanosarcina и Desulfotomaculum. В различных вариантах реализации карбоксидотрофная бактерия представляет собой Clostridium autoethanogenum.Preferably, the fermentation process 100 uses C1-fixing microorganisms to ferment the synthesis gas stream 302 and produce one or more products. The C1-fixing microorganism in the fermentation process 100 is typically a carboxydotrophic bacterium. In specific embodiments, the carboxydotrophic bacterium is selected from the group consisting of Moorella, Clostridium, Ruminococcus, Acetobacterium, Eubacterium, Butyribacterium, Oxobacter, Methanosarcina, Methanosarcina, and Desulfotomaculum. In various embodiments, the carboxydotrophic bacterium is Clostridium autoethanogenum.

В определенных случаях один или более процессов интегрируются посредством использования по меньшей мере части по меньшей мере одного выходящего потока, образующегося в одном процессе, в качестве источника нагрева по меньшей мере для одного другого процесса.In certain instances, one or more processes are integrated by using at least a portion of at least one effluent from one process as a heat source for at least one other process.

На фиг. 3 показана схема интеграции процесса, изображающая интеграцию процесса 300 газификации, процесса 100 ферментации газа, процесса 400 выделения продукта и процесса 200 очистки сточных вод в соответствии с одним аспектом данного изобретения. В различных случаях эти процессы интегрируются путем использования по меньшей мере одного выходящего потока, образующегося по меньшей мере в одном процессе, в качестве источника нагрева по меньшей мере в одном другом процессе. В конкретных вариантах реализации биогаз, образующийся в процессе 200 очистки сточных вод, используют в качестве источника нагрева для одного или более процессов. Предпочтительно по меньшей мере часть биогаза, образующегося в процессе 200 очистки сточных вод, используют в качестве источника нагрева для процесса 300 газификации. В определенных случаях в процессе 300 газификации используют поIn FIG. 3 is a process integration diagram depicting the integration of a gasification process 300, a gas fermentation process 100, a product recovery process 400, and a wastewater treatment process 200 in accordance with one aspect of the present invention. In various cases, these processes are integrated by using at least one effluent from at least one process as a heat source in at least one other process. In particular embodiments, the biogas generated from the wastewater treatment process 200 is used as a heat source for one or more processes. Preferably, at least a portion of the biogas generated in the wastewater treatment process 200 is used as a heating source for the gasification process 300. In certain cases, the gasification process 300 uses

- 15 041920 меньшей мере часть биогаза, образующегося в процессе 200 очистки сточных вод, для плавления по меньшей мере части шлака, образующегося в процессе 300 газификации. В одном или более вариантах реализации по меньшей мере часть биогаза, образующегося в процессе 200 очистки сточных вод, используют в качестве источника нагрева для процесса 100 ферментации газа. В одном или более вариантах реализации по меньшей мере часть биогаза, образующегося в процессе 200 очистки сточных вод, используют в качестве источника нагрева для процесса 400 выделения продукта. В одном или более вариантах реализации по меньшей мере часть биогаза, образующегося в процессе 200 очистки сточных вод, используют в качестве источника нагрева для процесса 500 удаления.- 15 041920 at least a portion of the biogas generated in the wastewater treatment process 200 to melt at least a portion of the slag generated in the gasification process 300. In one or more embodiments, at least a portion of the biogas generated in the wastewater treatment process 200 is used as a heat source for the gas fermentation process 100. In one or more embodiments, at least a portion of the biogas generated in the wastewater treatment process 200 is used as a heat source for the product recovery process 400 . In one or more embodiments, at least a portion of the biogas generated in the wastewater treatment process 200 is used as a heat source for the removal process 500.

В различных случаях поток биогаза, образующийся в процессе 200 очистки сточных вод, направляют по трубопроводу 202 по меньшей мере в один процесс 600 удаления перед отправкой в один или более процессов. Предпочтительно процесс 600 удаления снижает количество по меньшей мере одного соединения серы в потоке биогаза.In various cases, the biogas stream generated in the wastewater treatment process 200 is sent via conduit 202 to at least one removal process 600 before being sent to one or more processes. Preferably, the removal process 600 reduces the amount of at least one sulfur compound in the biogas stream.

При включении процесса 600 удаления после процесса 200 очистки сточных вод по меньшей мере часть биогаза, получаемого в процессе 200 очистки сточных вод, направляют в процесс 600 удаления для удаления и/или преобразования по меньшей мере части по меньшей мере одного компонента, находящегося в потоке биогаза. Предпочтительно процесс 600 удаления доводит компоненты до допустимых уровней, чтобы получить очищенный поток 642, 612, 622 и/или 632, подходящий для использования в последующих одном или более процессах 400, 100, 500 и/или 300 соответственно.When the removal process 600 is activated after the wastewater treatment process 200, at least a portion of the biogas produced in the wastewater treatment process 200 is sent to the removal process 600 to remove and/or convert at least a portion of at least one component present in the biogas stream . Preferably, the removal process 600 adjusts the components to acceptable levels to produce a purified stream 642, 612, 622, and/or 632 suitable for use in a subsequent one or more processes 400, 100, 500, and/or 300, respectively.

В конкретных вариантах реализации остаточный газ, образующийся в процессе 100 ферментации, используют в качестве источника нагрева для одного или более процессов. Предпочтительно по меньшей мере часть остаточного газа, образующегося в процессе 100 ферментации, используют в качестве источника нагрева для процесса 300 газификации. В определенных случаях в процессе 300 газификации используют по меньшей мере часть остаточного газа, образующегося в процессе 100 ферментации, для плавления по меньшей мере части шлака, полученного в процессе 300 газификации. В одном или более вариантах реализации по меньшей мере часть остаточного газа, образующегося в процессе 100 ферментации, используют в качестве источника нагрева для процесса 400 выделения продукта. В различных случаях остаточный газ, получаемый в процессе 100 ферментации, направляют по меньшей мере в один процесс удаления перед отправкой в один или более процессов.In specific embodiments, the tail gas generated from the fermentation process 100 is used as a heat source for one or more processes. Preferably, at least a portion of the residual gas generated in the fermentation process 100 is used as a heating source for the gasification process 300. In certain instances, the gasification process 300 uses at least a portion of the tail gas generated from the fermentation process 100 to melt at least a portion of the slag produced from the gasification process 300. In one or more embodiments, at least a portion of the tail gas generated from fermentation process 100 is used as a heat source for product isolation process 400. In various cases, the tail gas produced in the fermentation process 100 is sent to at least one removal process before being sent to one or more processes.

В конкретных вариантах реализации неиспользованный синтез-газ, образующийся в процессе 300 газификации, используют в качестве источника нагрева для одного или более процессов. Предпочтительно по меньшей мере часть неиспользованного синтез-газа, образующегося в процессе 300 газификации, используют в качестве источника нагрева для процесса 300 газификации. В некоторых случаях в процессе 300 газификации используют по меньшей мере часть неиспользованного синтез-газа, образующегося в процессе 300 газификации, для плавления по меньшей мере части шлака, полученного в процессе 300 газификации. В одном или более вариантах реализации по меньшей мере часть неиспользованного синтез-газа, образующегося в процессе 300 газификации, используют в качестве источника нагрева для процесса 400 выделения продукта. В различных случаях неиспользованный синтез-газ, получаемый в процессе 300 газификации, направляют в по меньшей мере один процесс удаления перед отправкой в один или более процессов.In particular embodiments, unused synthesis gas generated from gasification process 300 is used as a heat source for one or more processes. Preferably, at least a portion of the unused synthesis gas generated in the gasification process 300 is used as a heat source for the gasification process 300. In some cases, the gasification process 300 uses at least a portion of the unused synthesis gas generated in the gasification process 300 to melt at least a portion of the slag produced in the gasification process 300. In one or more embodiments, at least a portion of the unused synthesis gas generated in the gasification process 300 is used as a heat source for the product recovery process 400. In various cases, unused synthesis gas produced in gasification process 300 is sent to at least one removal process before being sent to one or more processes.

Процесс 100 ферментации предпочтительно позволяет получать разнообразные продукты. Эти продукты предпочтительно могут быть отделены посредством процесса 400 выделения продукта. В различных случаях по меньшей мере часть по меньшей мере одного из продуктов, получаемых в процессе 100 ферментации, можно использовать в качестве источника для одного или более процессов. В определенных случаях по меньшей мере часть этанола, полученного в процессе 400 выделения продукта, используют в качестве источника нагрева для процесса 300 газификации. Предпочтительно этанол, используемый в качестве источника нагрева для одного или более процессов, представляет собой неочищенный этанол, не соответствующий техническим требованиям для топливного этанола. В определенных случаях в процессе 300 газификации используют по меньшей мере часть неочищенного этанола, полученного в процессе 400 выделения продукта, для плавления по меньшей мере части шлака, полученного в процессе 300 газификации.The fermentation process 100 preferably produces a variety of products. These products may preferably be separated by a product isolation process 400 . In various cases, at least a portion of at least one of the products obtained in the fermentation process 100 can be used as a source for one or more processes. In certain instances, at least a portion of the ethanol produced in product isolation process 400 is used as a heat source for gasification process 300. Preferably, the ethanol used as the heating source for one or more of the processes is crude ethanol that does not meet fuel ethanol specifications. In certain cases, the gasification process 300 uses at least a portion of the crude ethanol produced in the product isolation process 400 to melt at least a portion of the slag produced in the gasification process 300.

В определенных случаях в процессе 100 ферментации получают сивушное масло. Это сивушное масло может быть выделено в процессе 400 выделения продукта любыми подходящими способами. Например, в ректификационной колонне установки для перегонки. По меньшей мере в одном варианте реализации по меньшей мере часть сивушного масла, полученного в процессе 400 выделения продукта, используют в качестве источника нагрева для одного или более процессов. В определенных случаях по меньшей мере часть сивушного масла, полученного в процессе 400 выделения продукта, используют в качестве источника нагрева для процесса 300 газификации. Предпочтительно в процессе 300 газификации используют по меньшей мере часть сивушного масла, полученного в процессе 400 выделения продукта, для плавления по меньшей мере части шлака, полученного в процессе 300 газификации.In certain cases, the fermentation process 100 produces fusel oil. This fusel oil may be recovered from the product recovery process 400 by any suitable means. For example, in the fractionating column of a distillation plant. In at least one embodiment, at least a portion of the fusel oil produced in product isolation process 400 is used as a heat source for one or more processes. In certain instances, at least a portion of the fusel oil produced in the product isolation process 400 is used as a heat source for the gasification process 300. Preferably, the gasification process 300 uses at least a portion of the fusel oil obtained from the product recovery process 400 to melt at least a portion of the slag obtained from the gasification process 300.

Все ссылки, в том числе публикации, патентные заявки и патенты, приведенные в данном документе, включены в данный документ посредством ссылки в той же степени, как если бы каждая ссылка была отдельно и конкретно указана для включения посредством ссылки и изложена в данном документе вAll references, including publications, patent applications, and patents, cited herein are incorporated herein by reference to the same extent as if each reference were individually and specifically indicated to be incorporated by reference and set forth herein in

--

Claims (4)

полном объеме. В данном описании ссылка на любой известный уровень техники не представляет собой и не должна рассматриваться как признание того, что такой известный уровень техники является частью общедоступных известных знаний в области деятельности в любой стране.in full. In this specification, reference to any prior art does not constitute and should not be construed as an admission that such prior art is part of the public knowledge of the art in any country. Следует считать, что применение терминов в единственном числе и аналогичных ссылок в контексте описания настоящего изобретения (особенно в контексте следующей формулы изобретения) включает как единственное, так и множественное число, если только в настоящем документе не указано иное или это явно не противоречит контексту. Термины содержащий, имеющий, включающий и охватывающий следует рассматривать как неограничивающие термины (т.е. означающие включая, без ограничений), если не указано иное. Термин состоящий по существу из ограничивает объем композиции, процесса или способа указанными материалами или этапами или тем, что не оказывает существенного влияния на основные и новые характеристики композиции, процесса или способа. Использование альтернативы (например, или) следует понимать как означающее одну, обе или любую из вышеуказанных комбинаций альтернатив. Используемый в данном документе термин около означает ±20% от приведенного диапазона, значения или структуры, если не указано иное.The use of terms in the singular and similar references in the context of the description of the present invention (especially in the context of the following claims) should be considered to include both the singular and the plural, unless otherwise specified herein or clearly contrary to the context. The terms containing, having, including, and covering are to be considered as non-limiting terms (i.e., meaning including, without limitation) unless otherwise noted. The term consisting essentially of limits the scope of the composition, process or method to the specified materials or steps, or that does not significantly affect the basic and new characteristics of the composition, process or method. The use of an alternative (eg, or) should be understood to mean one, both, or any of the above combinations of alternatives. As used herein, the term about means ±20% of a given range, value, or structure, unless otherwise noted. Перечисление диапазонов значений в данном документе предназначено просто для использования в качестве сокращенного способа отдельной ссылки на каждое отдельное значение, попадающее в этот диапазон, если в данном документе не указано иное, и каждое отдельное значение включено в данное описание, как если бы оно было отдельно приведено в данном документе. Например, любой диапазон концентраций, диапазон процентов, диапазон соотношений, диапазон целых чисел, диапазон размеров или диапазон толщин следует понимать как включающий значение любого целого числа в приведенном диапазоне и, если это уместно, его долей (например, одной десятой и одной сотой целого числа), если не указано иное.The listing of ranges of values in this document is merely intended to be used as a shorthand way of separately referring to each individual value falling within that range, unless otherwise noted in this document, and each individual value is included in this specification as if it were given separately. in this document. For example, any concentration range, percentage range, ratio range, integer range, size range, or thickness range should be understood to include the value of any integer within the range given and, if appropriate, its fractions (e.g., one tenth and one hundredth of an integer ), unless otherwise specified. Все способы, описанные в данном документе, могут быть выполнены в любом подходящем порядке, если в данном документе не указано иное или иное явно не противоречит контексту. Использование любых возможных примеров или вводных слов перед примером (например, такой как), приведенных в данном документе, предназначено просто для лучшего освещения данного изобретения и не налагает ограничение на объем данного изобретения, если не заявлено иное. Ни одно выражение, приведенное в данном описании, не следует понимать как указание на какой-либо незаявленный элемент как необходимый для практической реализации данного изобретения.All of the methods described herein may be performed in any suitable order, unless otherwise indicated herein or otherwise clearly contradicts the context. The use of any possible examples or introductory words before an example (eg, such as) provided herein is merely intended to better illuminate the present invention and does not limit the scope of the present invention unless otherwise stated. None of the expressions given in this description, should not be understood as an indication of any unclaimed element as necessary for the practical implementation of this invention. В данном документе описаны предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения. Вариации этих предпочтительных вариантов реализации станут очевидными для специалистов в данной области техники при ознакомлении с представленным выше описанием. Авторы изобретения ожидают, что квалифицированные специалисты будут использовать такие вариации при необходимости, и авторы изобретения предполагают, что настоящее изобретение будет осуществляться на практике иначе, чем конкретно описано в данном документе. Соответственно, настоящее изобретение включает все модификации и эквиваленты объекта изобретения, приведенные в прилагаемой формуле изобретения, как это разрешено действующим законодательством. Кроме того, любая комбинация описанных выше элементов во всех своих возможных вариациях охватывается настоящим изобретением, если в данном документе не указано иное или иное явно не противоречит контексту.This document describes the preferred embodiments of the present invention. Variations on these preferred embodiments will become apparent to those skilled in the art upon reading the above description. The inventors expect those skilled in the art to make use of such variations as needed, and the inventors expect the present invention to be practiced otherwise than specifically described herein. Accordingly, the present invention includes all modifications and equivalents of the subject matter set forth in the appended claims, as permitted by applicable law. In addition, any combination of the elements described above, in all their possible variations, is covered by the present invention, unless otherwise indicated herein or otherwise clearly contradicts the context. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Интегрированный способ, включающий:1. An integrated method, including: a) направление углеродистого материала в процесс газификации для получения потока синтез-газа, содержащего СО и Н2;a) sending the carbonaceous material to a gasification process to produce a syngas stream containing CO and H 2 ; b) направление потока синтез-газа в процесс ферментации, включающий биореактор, содержащий С1-фиксирующую бактерию в жидкой питательной среде, для получения выходящего потока, содержащего по меньшей мере один продукт ферментации и микробную биомассу;b) directing the synthesis gas stream into a fermentation process, including a bioreactor containing a C1-fixing bacterium in a liquid nutrient medium, to obtain an effluent stream containing at least one fermentation product and microbial biomass; c) направление выходящего потока в зону выделения продукта для получения потока, содержащего микробную биомассу, потока продуктов, содержащего по меньшей мере часть по меньшей мере одного продукта ферментации, потока побочных продуктов, содержащего сивушное масло, и потока сточных вод, содержащего микробную биомассу; иc) directing the effluent to a product recovery zone to produce a microbial biomass-containing stream, a product stream containing at least a portion of at least one fermentation product, a by-product stream containing fusel oil, and a wastewater stream containing microbial biomass; And d) направление по меньшей мере части по меньшей мере одного потока, выбранного из потока продуктов, потока побочных продуктов, потока, содержащего микробную биомассу, потока сточных вод или их комбинаций в процесс газификации.d) directing at least a portion of at least one stream selected from a product stream, a by-product stream, a microbial biomass-containing stream, a wastewater stream, or combinations thereof, into the gasification process. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поток продуктов содержит неочищенный этанол и по меньшей мере часть потока продуктов, содержащего неочищенный этанол, направляют в газогенератор для использования в качестве источника нагрева.2. The method according to claim 1, characterized in that the product stream contains crude ethanol and at least a portion of the product stream containing crude ethanol is sent to a gasifier for use as a heating source. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что по меньшей мере часть потока продуктов, содержащего неочищенный этанол, применяют в качестве источника нагрева для плавления по меньшей мере части шлака, полученного в процессе газификации.3. The method according to claim 2, characterized in that at least a portion of the product stream containing crude ethanol is used as a heat source for melting at least a portion of the slag obtained from the gasification process. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере часть потока сточных вод направляют в4. The method according to claim 1, characterized in that at least part of the wastewater flow is sent to --
EA202191054 2018-11-19 2019-11-19 INTEGRATION OF FERMENTATION AND GASIFICATION EA041920B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US62/769,043 2018-11-19
US62/779,696 2018-12-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA041920B1 true EA041920B1 (en) 2022-12-15

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11667857B2 (en) Use of fermentation tail gas in integrated gasification and gas fermentation system
US11772994B2 (en) Integration of fermentation and gasification
US11053517B2 (en) Intermittent electrolysis streams
US20230398487A1 (en) Methods for optimizing gas utilization
US11932818B2 (en) Tail gas of gas fermentation to dry gasification feedstock
EA041920B1 (en) INTEGRATION OF FERMENTATION AND GASIFICATION
EA046115B1 (en) WAYS TO OPTIMIZE GAS USE
EA042293B1 (en) METHODS AND SYSTEMS FOR PRODUCING A METABOLITE USING HYDROGEN-RICHED C1-CONTAINING SUBSTRATES