JP2013533744A - 垂直に延びた液体カラム内に供給ガス・ストリームを注入する方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図1
Description
この出願は、2010年6月30日に非仮実用新案出願として提出された米国特許出願公開番号第12/826,991号に対して優先権の利益を主張するものである。その出願の全ては本明細書に引用によって組み込まれる。
本発明は、深い発酵容器を有する変換ゾーンで液相中に微細分散をつくるための、CO、CO2およびH2を有する供給ガスと水性アルコール・ストリームを有する液体培地の混合物に関するものである。
6CO+3H2O→C2H5OH+4CO2
6H2+2CO2→C2H5OH+3H2O
したがって、生成されたエタノールの各モルにおいて、COまたはH2のような比較的溶けにくいガス6モルを水性培地に移動させなければならない。酢酸およびn−ブタノールのような他の生成物も同様にこれらのガスのために大きな化学量論的必要条件を有する。
Claims (15)
- CO、またはCO2およびH2の混合物の少なくとも1つを有する供給ガス・ストリームを、発酵液に接触させることで液体生成物に変換する方法であって、前記液体生成物は前記発酵液の表面張力を減少させるものであり、この方法は、
前記発酵液が100kPa以上の静水圧をつくるような高さに垂直に延びる容器内に液体生成物および微生物を有する水性発酵液を保持する工程と、
取水ポイントで前記容器から前記液体生成物を含む発酵液を抜き取る工程、および前記発酵液を作動流体としてガス注入器にポンプ輸送する工程と、
100kPa(ゲージ圧)以下の圧力で前記ガス注入器内に前記供給ガス・ストリームの少なくとも一部を通過させる工程と、
前記ガス注入器内の作動流体と前記供給ガス・ストリームとを混合する工程、および前記供給ガス・ストリームおよび前記作動流体からのガス−液体分散をつくるための主要なエネルギー入力として前記作動流体のポンプ輸送を使用する工程と、
少なくとも10メートルの距離にわたる分散導管における前記ガス注入器から前記ガス−液体分散を下方に輸送する工程と、
前記ガス注入器の下の少なくとも10メートルに位置する放出ポイントで前記分散導管から前記容器内に前記ガス−液体分散を放出する工程と、
前記ガス−液体分散から溶解された供給ガスを含む発酵液と微生物とを接触させることにより、前記容器において、CO、またはCO2およびH2の混合物の少なくとも1つを前記液体生成物に変換する工程と、
前記発酵液の一部を前記容器から生成物回収ゾーンに通過させる工程、および前記液体生成物を有する生成物ストリームを前記生成物回収ゾーンから回収する工程と
を有する、方法。 - 請求項1記載の方法において、前記垂直な注入器の位置は、前記容器内の発酵液の最高位より高いものであり、且つ前記放出ポイントでの前記静水圧は少なくとも150kPa(ゲージ圧)である、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記分散導管の横断面の流量範囲は、前記ガス−液体分散の下方への流路に沿って増加するものではない、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記液体生成物はアルコールを有し、且つ前記発酵液は少なくとも0.05重量%の総濃度でアルコールを含み、さらに具体的には、前記発酵液は少なくとも0.05重量%の総濃度でエタノールを有するものである、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記液体生成物は、エタノール、プロパノール、n−ブタノール、酢酸、プロピオン酸および酪酸の少なくとも1つを有するものである、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記ガス注入器は、前記ガス注入器の下流および前記放出ポイントの上流の前記ガス−液体分散と混合された発酵液の第一のストリームおよび第二のストリームを受けるものである、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記ガス注入装置はベンチュリー−タイプ排出装置、ジェット注入器またはスロット注入器である、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記供給ガスは合成ガス・ストリームおよび分離ガス再利用ストリームを有し、前記合成ガス・ストリームは前記発酵液の第一の部分を受ける第一のガス注入器に流れ、前記再利用ストリームは前記発酵液の第二の部分を受ける第二のガス注入器に流れるものである、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記供給ガスの少なくとも一部は前記容器からのオフガス・ストリームを有するものである、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記発酵液は少なくとも10メートルの高さまで前記容器を部分的に満たすものであり、前記垂直な注入器の位置は前記取水ポイントの隣接した位置以上であり、且つ前記分散導管は統一された流量範囲を有するものである、方法。
- 請求項10記載の方法において、前記垂直な注入器の位置は前記取水ポイントよりも少なくとも15メートル上である、方法。
- 請求項10記載の方法において、前記容器は前記発酵液の表面上にオフガスを保持し、前記オフガスの一部は前記供給ガスを有する前記ガス注入装置に移動し、且つ前記作動流体に対する前記供給ガスおよびオフガスの割合は、実際のm3/m3で1/1〜3/1である、方法。
- 請求項12記載の方法において、前記供給ガス・ストリームおよび前記オフガス・ストリームは、大気圧より大きな圧力で前記ガス注入器に入るものである、方法。
- CO、CO2およびH2を含む供給ガス・ストリームをエタノールに変換する方法であって、この方法は、
少なくとも0.05重量%の濃度のエタノールおよび微生物を有する水性発酵液で容器を部分的に満たす工程であって、前記発酵液が100kPa(ゲージ圧)以上の静水圧をつくり、且つオフガスが前記容器における前記発酵液の表面より上で収集できるようにするものである、前記満たす工程と、
前記発酵液の表面より下に位置する取水ポイントで前記容器から発酵液を抜き取る工程、および前記発酵液を作動流体としてガス注入器にポンプ輸送する工程と、
前記供給ガス・ストリームおよびオフガスの少なくとも一部を40kPa(ゲージ圧)以下の圧力で前記容器から前記ガス注入器に通過させる工程と、
前記供給ガス・ストリームおよびオフガス・ストリームを前記ガス注入器内で前記作動流体と混合する工程、および前記供給ガス・ストリーム、前記オフガス・ストリームおよび前記作動流体からガス−液体分散をつくるための主要なエネルギー入力として前記作動流体のポンプ輸送を使用する工程と、
統一された流量範囲を有する分散導管に前記ガス注入器から前記ガス−液体分散を下方に輸送する工程と、
前記発酵液の表面から少なくとも15メートル下に位置する放出ポイントで前記容器内に前記分散導管から前記ガス−液体分散を放出する工程と、
前記ガス−液体分散から溶解された供給ガスを含む発酵液と前記微生物とを接触させることにより、前記容器において、COおよびCO2およびH2をエタノールに変換する工程と、
前記発酵液の一部を前記容器からエタノール回収ゾーンに通過させる工程、および前記生成物回収ゾーンからエタノールを有する生成物ストリームを回収する工程と
を有する、方法。 - 請求項14記載の方法において、前記微生物は、クロストリジウム・ラグスダレイ(Clostridium ragsdalei)、ブチリバクテリウム・メチロトロフィカム(Butyribacterium methylotrophicum)、クロストリジウム・リュングダーリイ(Clostridium Ljungdahli)、クロストリジウム・コスカティ(Clostridium Coskatii)およびクロストリジウム・オートエタノゲヌム(Clostridium Autoethanogenum)の任意の単独培養または共培養を有するものである、方法。
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