[发明专利]通过发酵产生乙醇和乙烯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用包含微生物发酵，特别是含CO的底物的微生物发酵，的步骤产生一种或多种化学产物。

背景技术

乙烯是一种在工业中广泛使用的高价值气态化合物。举例来说，乙烯可用作麻醉剂或用作果实催熟剂，以及用于产生多种其他的化学产品。举例来说，乙烯可用于产生聚乙烯、环氧乙烷、二氯乙烷、二溴乙烷、氯乙烷和乙苯，这些产物进而可用于产生其他有用的下游产品。

一氧化碳（CO）是有机材料（例如煤或油和油衍生产品）不完全燃烧的主要副产物。虽然含碳前体的完全燃烧产生CO₂和水作为唯一终产物，但是一些工业过程需要高温，这相对于CO₂更有利于一氧化碳的积累。一个实例是钢铁工业，其需要高温以生成所需的钢铁质量。例如，据报道，澳大利亚的钢铁工业每年产生并向大气释放超过500,000吨CO。

此外，CO还是合成气的主要组分，其中通过含碳燃料的气化产生不同量的CO和H₂。例如，合成气可通过裂解废弃树木和木材的有机生物质产生，以生成用于产生燃料和更复杂化学物质的前体。

CO的大气排放可具有明显的环境影响。此外，可能需要支付排放税，增加工厂的成本。由于CO是富含反应能的分子，它可用作产生多种化学物质的前体化合物。

发明目的

本发明的一个目的是提供一种用于产生一种或多种化学产物的方法，包括产生乙烯的方法，所述方法可克服或改进现有技术的一种或多种缺点或者至少可为公众提供一种可用的选择。

发明内容

在一个方面，本发明提供一种产生一种或多种化学产物的方法，所述方法至少包括厌氧发酵含CO的底物以产生乙醇的步骤。

在一个实施方案中，所述方法至少包括：

a.厌氧发酵含CO的底物为乙醇；和

b.经中间体化合物乙烯将所述乙醇转化为一种或多种化学产物。

在一个实施方案中，所述方法包括在步骤a之后且在步骤b中乙醇被转化为乙烯或者一种或多种化学产物之前，回收所述乙醇。

在一个实施方案中，所述方法包括在步骤b中回收乙烯。在另一个实施方案中，在步骤b中将乙醇转化为一种或多种化学产物而不回收乙烯。

在一个实施方案中，步骤a包括提供含CO的底物，在含有一种或多种微生物的培养物的生物反应器中厌氧发酵所述底物以产生乙醇。

在一个实施方案中，通过一种或多种化学过程将乙醇转化为一种或多种化学产物。在一个实施方案中，通过包括一个或多个化学合成步骤的一种或多种化学过程将乙醇转化为一种或多种化学产物。

在一个方面，本发明提供了一种产生乙烯的方法，所述方法至少包括厌氧发酵含CO的底物以产生乙醇的步骤。

在一个实施方案中，所述方法至少包括：

a.厌氧发酵含CO的底物成乙醇；和

b.将所述乙醇转化为乙烯。

在一个实施方案中，所述方法包括在步骤a之后且在步骤b中乙醇被转化为乙烯之前回收所述乙醇。

在一个实施方案中，所述方法包括在步骤b中或在步骤b之后回收乙烯。在一个实施方案中，所述方法还包括在回收乙烯之后产生一种或多种化学产物中转化或使用乙烯。

在另一个实施方案中，将乙醇转化为一种或多种化学产物而不从所述方法中回收乙烯。

在一个实施方案中，步骤a包括提供含CO的底物，在含一种或多种微生物培养物的生物反应器中厌氧发酵所述底物以产生乙醇。

在多个方面的具体实施方案中，所述含一氧化碳底物是含一氧化碳的气态底物。所述含一氧化碳的气态底物可作为工业过程的副产物获得。在一些实施方案中，所述工业生产过程选自：铁金属产品制造、非铁金属产品制造、石油精炼过程、生物质气化、煤气化、电力生产、炭黑生产、氨生产、甲醇生产和焦炭制造。在一个实施方案中，所述气态底物包括从钢厂获得的气体。在另一个实施方案中，所述气态底物包括汽车废气。

在具体实施方案中，所述含CO底物通常包含大比例的CO，例如至少约20体积%至约100体积%的CO，40体积%至95体积%的CO，40体积%至60体积%的CO，45体积%至55体积%的CO。在具体实施方案中，所述底物包括约25体积%、或约30体积%、或约35体积%、或约40体积%、或约45体积%、或约50体积%的CO、或约55体积%的CO、或约60体积%的CO。含较低浓度（例如6%）CO的底物也可能是合适的，特别是当还存在H₂和CO₂时。