本发明专利技术提供了用以改进气体发酵工艺的经济性的方法。本发明专利技术提供了发酵工艺与工业工艺和电解剂工艺的整合。本发明专利技术提供了将电解剂给料从所述电解剂工艺间歇地供应到生物反应器，以进行发酵。所述电解剂给料可以置换来自所述工业工艺的C1给料的至少一部分。所述电解剂给料可以补充来自所述工业工艺的所述C1给料。所述电解剂给料是否用电解剂给料补充或置换所述C1给料可以基于所述C1给料的每单位成本、所述电解剂给料的每单位成本以及发酵产物的每单位价值的作用。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】间歇电解流相关申请的交叉引用本申请要求于2018年4月20日提交的美国临时申请第62/660298号的权益，所述美国临时申请的内容在此通过引用并入。
本专利技术涉及用于改进气体发酵工艺的经济性的过程和方法。特别地，本专利技术涉及发酵工艺与工业工艺和电解剂工艺的组合，其中来自电解剂工艺的电解剂给料被间歇地传递到生物反应器以进行发酵。
技术介绍
二氧化碳(CO2)占由人类活动引起的全球温室气体排放的约76％，其中甲烷(16％)、一氧化二氮(6％)和氟化气体(2％)占剩余的(美国国家环境保护局(UnitedStatesEnvironmentalProtectionAgency))。减少温室气体排放，尤其是CO2排放，对于阻止全球变暖的进程以及随之而来的气候和天气变换至关重要。已经长期认识到催化工艺(如费托工艺(Fischer-Tropschprocess))可以用于将含有二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)和/或氢气(H2)的气体转化成各种燃料和化学品。然而，近来，气体发酵已经成为用于这种气体的生物固定的替代平台。特别是，已经证明C1固定微生物将含有CO2、CO、CH4和/或H2的气体转化成如乙醇和2,3-丁二醇的产物。此类气体可以衍生自例如工业工艺，包含由碳水化合物发酵产生的气体、由水泥制造、浆和纸制造、钢制造、油提炼和相关工艺、石油化工品生产、焦炭生产、厌氧或好氧消化产生的气体、合成气体(衍生自包含但不限于生物质、液体废物流、固体废物流、市政流、包含天然气、煤和油的化石资源的来源)、天然气提取、油提取、用于生产和/或提炼铝、铜和/或铁合金的冶金工艺、地质储层和催化工艺(衍生自蒸汽来源，包含但不限于蒸汽甲烷重整、蒸汽石脑油重整、石油焦气化、催化剂再生-流体催化剂裂化、催化剂再生-石脑油重整和干甲烷重整)。利用特定工业工艺，气体的供应可能不足以进行发酵工艺。当气体的供应变得不足以进行发酵工艺时，发酵工艺的产生速率低于最佳速率，从而导致与发酵工艺另外能够产生的产物相比产生更少的产物。另外，随着不断调整的市场，通过气体发酵工艺产生的产物的价值也有所变化。当通过气体发酵产生的产物的价值与生产此类产物的成本相比较高时，有利的是提高发酵工艺的产生速率。通过在此类产物的市场价值相对于产生此类产物的成本较高时增加发酵工艺的产生速率，可以优化发酵工艺的经济性。因此，仍需要改进发酵工艺与工业工艺的整合，在这种情况下与给料的供应相关联的问题会减少并且在此类生产为经济最优时发酵工艺能够以最大水平生产。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于改进发酵工艺的性能和/或经济性的方法，所述发酵工艺限定含有液体营养素培养基中的细菌培养物的生物反应器，其中所述方法包括：将包括CO和CO2中的一种或两种的C1给料从工业工艺传递到所述生物反应器，其中所述C1给料具有每单位成本；将包括CO和H2中的一种或两种的电解剂给料从电解剂工艺间歇地传递到所述生物反应器，其中所述电解剂给料具有每单位成本；以及使所述培养物发酵以产生一种或多种发酵产物，其中所述一种或多种发酵产物中的每种发酵产物具有每单位价值。在某些实例中，利用多个电解剂工艺以向所述生物反应器提供CO和H2中的一种或两种。在某些实例中，所述C1给料衍生自选自包括以下的组的工业工艺：由碳水化合物发酵产生的气体、由水泥制造、浆和纸制造、钢制造、油提炼和相关工艺、石油化工品生产、焦炭生产、厌氧或好氧消化产生的气体、合成气体(衍生自包含但不限于生物质、液体废物流、固体废物流、市政流、包含天然气、煤和油的化石资源的来源)、天然气提取、油提取、用于生产和/或提炼铝、铜和/或铁合金的冶金工艺、地质储层和催化工艺(衍生自蒸汽来源，包含但不限于蒸汽甲烷重整、蒸汽石脑油重整、石油焦气化、催化剂再生-流体催化剂裂化、催化剂再生-石脑油重整和干甲烷重整)。在某些实例中，所述C1给料衍生自两个或更多种来源的组合。在某些实例中，所述C1给料可以进一步包括H2。在某些实例中，所述电解剂给料包括CO。所述电解剂给料包括衍生自含CO2的气态底物的电解的CO。含CO2的气态底物可以衍生自含CO2的任何气体流。在特定实例中，此含CO2的气体流至少部分地衍生自包括以下的群组：由碳水化合物发酵产生的气体、由水泥制造、浆和纸制造、钢制造、油提炼和相关工艺、石油化工品生产、焦炭生产、厌氧或好氧消化产生的气体、合成气体(衍生自包含但不限于生物质、液体废物流、固体废物流、市政流、包含天然气、煤和油的化石资源的来源)、天然气提取、油提取、用于生产和/或提炼铝、铜和/或铁合金的冶金工艺、地质储层和催化工艺(衍生自蒸汽来源，包含但不限于蒸汽甲烷重整、蒸汽石脑油重整、石油焦气化、催化剂再生-流体催化剂裂化、催化剂再生-石脑油重整和干甲烷重整)。在特定实例中，所述含CO2的气态底物衍生自两种或更多种来源的组合。在某些实例中，所述电解剂给料包括H2。包括H2的所述电解剂给料衍生自水(H2O)的电解。此水可以从各种来源获得。在各个实例中，所述水可以从工业工艺和/或发酵工艺获得。在各个实例中，所述水可以从废水处理工艺获得。在特定实例中，所述水衍生自两个或更多种来源的组合。在特定实例中，本专利技术通过用来自所述电解剂工艺的电解剂给料置换来自所述工业工艺的所述C1给料的至少一部分改进所述发酵工艺的经济性。在所述电解剂给料包括H2的各个实例中，所述电解剂给料置换来自所述工业工艺的所述C1给料的至少一部分，作为调节被传递到所述发酵工艺的所述给料的H2:CO:CO2的摩尔比的方式。在某些实例中，包括H2的所述电解剂给料增加H2在被传递到所述发酵工艺的所述给料中的摩尔比。用来自电解剂工艺的电解剂给料置换来自所述工业工艺的所述C1给料可以至少部分地根据所述C1给料的所述每单位成本和所述电解剂给料的所述每单位成本完成。在某些实例中，当电解剂给料的所述每单位成本小于C1给料的所述每单位成本时，所述电解剂给料置换所述C1给料的至少一部分。在特定实例中，本专利技术通过用来自所述电解剂工艺的电解剂给料补充来自所述工业工艺的所述C1给料的至少一部分改进所述发酵工艺的经济性。用所述电解剂给料补充所述C1给料可以至少部分地在所述C1给料的供应足以进行所述发酵工艺时完成。在某些实例中，所述电解剂给料根据所述电解剂给料的所述每单位成本和所述发酵产物的所述每单位价值补充所述C1给料的至少一部分。在某些实例中，所述电解剂给料根据所述C1给料的所述每单位成本、所述电解剂给料的所述每单位成本以及所述发酵产物的所述每单位价值补充所述C1给料的至少一部分。在某些实例中，当所述电解剂给料的所述每单位成本小于所述发酵产物的所述每单位价值时，所述电解剂给料补充所述C1给料。当电的成本降低时，电解剂给料的所述每单位成本可以小于所述发酵产物的所述每单位价值。在某些实例中，电的成本由于电来源于可再生能源而降低。在某些实例中，可再生能源选自由以下组成的群组：太阳能、水能、风能、地热能、生物质能和核能。用包括H2的电解剂给料补本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用生物反应器操作发酵工艺的方法，所述生物反应器含有液体营养素培养基中的细菌培养物，所述方法包括：/na.将包括CO和CO
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180420 US 62/660,2981.一种利用生物反应器操作发酵工艺的方法，所述生物反应器含有液体营养素培养基中的细菌培养物，所述方法包括：
a.将包括CO和CO2中的一种或两种的C1给料从工业工艺传递到所述生物反应器，其中所述C1给料具有每单位成本；
b.将包括CO和H2中的一种或两种的电解剂给料从电解剂工艺间歇地传递到所述生物反应器，其中所述电解剂给料具有每单位成本；以及
c.使所述培养物发酵以产生一种或多种发酵产物，其中所述一种或多种发酵产物中的每种发酵产物具有每单位价值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述C1给料进一步包括H2。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述电解剂给料根据所述C1给料的所述每单位成本和所述电解剂给料的所述每单位成本置换所述C1给料的至少一部分。
4.根据权利要求1所述的方法，其中当电解剂给料的所述每单位成本小于C1给料的所述每单位成本时，所述电解剂给料置换所述C1给料的至少一部分。
5.根据权利要求1所述的方法，其中当所述C1给料的供应不足以进行所述发酵工艺时，所述电解剂给料补充所述C1给料。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述电解剂给料根据所述电解剂给料的所述每单位成本和所述发酵产物的所述每单位价值补充所述C1给料。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述电解剂给料根据所述C1给料的所述每单位成本、所述电解剂给料的所述每单位成本以及所述发酵产物的所述每单位价值补充所述C1给料。
8.根据权利要求1所述的方法，其中当所述电解剂给料的所述每单位成本小于所述发酵产物的所述每单位价值时，所述电解剂给料补充所述C1给料。
9.根据权利要求1所述的方法，其中用包括H2的电解剂给料补充包括CO2的C1给料增加固定在所述一种或多种发酵产物中的CO2的量。
10.根据权利要求1所述的方法，其中在将所述C1给料传递到所述生物反应器之前，对所述C1给料进行处理以去除一种或多种成分。
11.根据权利要求10所述的方法，其中从所述C1给料中去除的所述成分中的至少一种或多种成分选自包括以下的群组：硫化合物、芳香族化合物、炔烃、烯烃(alkene)、烷烃、链烯(olefin)、氮化...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·孔拉多，S·辛普森，C·米哈尔切亚，
申请(专利权)人：朗泽科技有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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