从气体发酵过程中回收至少一种产物的系统技术方案

本公开涉及一种从气体发酵过程中回收至少一种产物的系统。特别地，所述系统选择性地回收至少一种选自富含乙醇的料流、富含丙酮的料流、富含异丙醇的料流或其组合的富含产物的料流。所述系统包括真空蒸馏单元、精馏单元、丙酮去除单元、干燥单元、乙醇

【技术实现步骤摘要】
从气体发酵过程中回收至少一种产物的系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2021年10月13日提交的美国非临时专利申请第17/450,802号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。


[0003]本公开涉及一种从发酵液中回收产物的灵活方法，其中该发酵液包括乙醇、丙酮和异丙醇中的至少一种，还涉及一种从气体发酵过程中回收至少一种产物的系统。

技术介绍

[0004]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％，其中剩下的是甲烷(16％)、氧化亚氮(6％)和氟化气体(2％)(美国环境保护局(United States Environmental Protection Agency))。尽管工业和林业实践也向大气排放CO2，但大部分CO2来自燃烧化石燃料以产生能量。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。
[0005]长期以来已经认识到，催化方法，例如费
‑
托方法可用于将含有二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)和/或氢气(H2)的气体，例如工业废气或合成气或其混合物转化成各种化学品，例如乙醇、丙酮和异丙醇。合成气也可以通过Monsanto工艺通过转化为甲醇作为第一步而转化为各种化学品。费
‑
托(Fischer
‑
Tropsch)和甲醇合成单元都以非常高的生产能力进行优化。它们需要具有低杂质的明确的进料气体组合物和合成气进料以避免催化剂中毒。费
‑<br/>托工艺需要复杂且昂贵的纯净设备以生成高纯度工业化学品。最近，气体发酵已成为此类气体的生物固定的替代平台。已经证明C1固定微生物将含有CO2、CO和/或H2的气体，例如工业废气或合成气或其混合物转化成产物，例如乙醇和2,3
‑
丁二醇。
[0006]在某些情况下，调节含C1的工业气体的发酵以产生特定的化学产物，例如乙醇、丙酮或异丙醇。然而，尽管特定产物的生产是目标，但发酵产物将含有其它组分，例如乙醇和丙酮或异丙醇和乙醇。特定化学产物的下游分离和回收需要用于每种化学产物，例如乙醇、丙酮和异丙醇的单独定制的分离系统。
[0007]因此，需要一种集成回收系统，其具有使用共享的分离和回收组件而不是为每种产物组合使用定制的分离和回收组件来回收不同化学产物组合(例如乙醇/丙酮或异丙醇/乙醇)的灵活性。

技术实现思路

[0008]在一个实施例中，一种从发酵过程中产生和回收至少一种产物的方法包含将含C1的气体从来源引入到液体营养培养基中含有至少一种C1固定微生物的发酵生物反应器，以产生发酵液，该发酵液包含有包含乙醇和水的第一产物料流或包含乙醇、丙酮和水的第二产物料流或包含乙醇、丙酮、异丙醇和水的第三产物料流中的至少一种；以及将发酵液从发酵生物反应器转移至共享产物回收系统，用于选择性地回收至少一种选自富含乙醇的料
流、富含丙酮的料流、富含异丙醇的料流或其组合的富含产物的料流。
[0009]在另一实施例中，共享产物回收系统可包含真空蒸馏单元、精馏单元、丙酮去除单元、干燥单元、乙醇
‑
丙酮分离单元、萃取蒸馏单元或其组合中的至少一种。
[0010]在一个方面，真空蒸馏单元从包含第一产物料流的发酵液产生富含乙醇的料流和产物贫化的料流，其中产物贫化的料流返回至发酵生物反应器。在另一方面，真空蒸馏单元从包含第二产物料流的发酵液产生富含丙酮和乙醇的浓缩的料流和产物贫化的料流，其中产物贫化的料流返回至发酵生物反应器。在又一方面，真空蒸馏单元从包含第三产物料流的发酵液产生富含异丙醇、丙酮和乙醇的浓缩的料流和产物贫化的料流，其中产物贫化的料流返回至发酵生物反应器。
[0011]在一个实施例中，用另一C1固定微生物替换至少一种C1固定微生物，该另一C1固定微生物产生与由至少一种C1固定微生物产生的产物料流不同的第一产物料流、第二产物料流或第三产物料流中的一种。
[0012]在再一实施例中，将C1固定微生物从产生第一产物料流的C1固定微生物切换至产生乙醇、丙酮和水的第二产物料流或乙醇、丙酮、异丙醇和水的第三产物料流的C1固定微生物；或从产生第二产物料流的C1固定微生物至产生第一产物料流或第三产物料流的C1固定微生物；或从产生第三产物料流的C1固定微生物至产生第一产物料流或第二产物料流的C1固定微生物。
[0013]在进一步的实施例中，一种从气体发酵过程中回收至少一种产物的系统包含(a)与真空蒸馏单元流体连通的C1气体发酵生物反应器，该真空蒸馏单元被配置成从包含乙醇和水的第一产物料流产生富含乙醇的料流和产物贫化的料流，以及(b)与真空蒸馏单元流体连通的精馏单元，该精馏单元被配置成产生塔顶乙醇料流和塔底水料流。
[0014]在另一实施例中，干燥单元与精馏单元流体连通，干燥单元被配置成产生无水乙醇料流和净化料流。
[0015]在又一实施例中，一种从气体发酵过程中回收至少一种产物的系统包含(a)与真空蒸馏单元流体连通的C1气体发酵生物反应器，该真空蒸馏单元被配置成从包含乙醇、丙酮和水的第二产物料流产生富含丙酮和乙醇的浓缩的料流和产物贫化的料流(b)与真空蒸馏单元流体连通的精馏单元，该精馏单元被配置成产生富含丙酮和乙醇的塔顶料流和塔底水料流；(c)与精馏单元流体连通的干燥单元，该干燥单元被配置成产生富含丙酮和乙醇的无水浓缩的料流和净化料流；以及(d)与干燥单元流体连通的乙醇
‑
丙酮分离单元，该乙醇
‑
丙酮分离单元被配置成产生无水丙酮料流和无水乙醇料流。
[0016]在再一实施例中，一种从气体发酵过程中回收至少一种产物的系统包含(a)与真空蒸馏单元流体连通的C1气体发酵生物反应器，该真空蒸馏单元被配置成产生富含异丙醇、丙酮和乙醇的浓缩的料流和来自包含乙醇、丙酮、异丙醇和水的第三产物料流的产物贫化的料流；(b)与真空蒸馏单元流体连通的丙酮去除单元，该丙酮去除单元被配置成产生富含异丙醇和乙醇的塔底料流和富含丙酮的塔顶料流(c)与丙酮去除单元流体连通的精馏单元，该精馏单元被配置成产生富含异丙醇和乙醇的塔顶料流和来自塔底料流的塔底水料流(d)与精馏单元流体连通的干燥单元，该干燥单元被配置成产生富含异丙醇和乙醇的无水浓缩的料流和净化料流，和(e)与干燥单元流体连通的萃取蒸馏单元，该萃取蒸馏单元被配置成在至少一种萃取蒸馏剂存在的情况下从富含异丙醇和乙醇的无水浓缩的料流的蒸馏
获得塔顶料流和蒸馏塔底料流。
[0017]进一步的实施例涉及使萃取蒸馏单元与分离塔和另一分离塔流体连通，该另一分离塔被配置成(i)从塔顶料流中回收无水乙醇的至少一部分和从蒸馏塔底料流中回收无水异丙醇的至少一部分；或(ii)从塔顶料流中回收无水异丙醇的至少一部分和从蒸馏塔底料流中回收无水乙醇的至少一部分。
[0018]在又一进一步的实施例中，丙酮去除单元与发酵生物反应器进一步流体连通，丙酮去除单元被配置成将塔顶料流再循环至发酵生物反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种从气体发酵过程中回收至少一种产物的系统，其特征在于，与真空蒸馏单元流体连通的C1气体发酵生物反应器，所述真空蒸馏单元具有产物富含的料流和产物贫化的料流出口；以及与所述产物富含的料流出口流体连通的精馏单元，所述精馏单元具有塔顶产物料流出口和塔底水料流出口；以及与所述塔顶产物料流出口流体连通的干燥单元，所述干燥单元具有无水产物料流出口和净化料流出口。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，与所述真空蒸馏单元热力学集成的机械蒸汽再压缩系统。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，与所述无...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：朗泽科技有限公司，
类型：新型
国别省市：