[发明专利]用于从生物发酵系统中分离乙醇及相关含氧化合物的方法及吸附剂

权利要求书

1.一种用于从来自发酵罐的一种生物质流出物流中回收乙醇的连续SMB方法，所述生物质流出物流包括水、乙醇、至少一种相关含氧化合物、乙酸及悬浮固体，其中所述SMB方法具有一个解吸区、一个精馏区、一个吸附区及一个再生区作为SMB区，其中每个SMB区具有一个上部部分和一个底部部分并且其中该解吸区、该精馏区、该吸附区及该再生区各自包括一个或多个串联的吸附床并且每个吸附床包含一种用于选择性吸附乙醇和所述相关含氧化合物的固定相吸附剂，所述SMB方法包括：

a.将该生物质流出物流传送到一个预处理区，该预处理区包括一个变性区和一个过滤区并且在该变性区中，使该生物质流出物流变性，以提供一种变性的生物质流出物流，并且在该过滤区中通过一个过滤器过滤这种变性的生物质流出物流，该过滤器具有小于或等于5微米的过滤器尺寸并且将pH调节至在约5与约10之间，以提供一种预处理的生物质流出物流，该预处理的生物质流出物流包括水、至少一种相关含氧化合物、乙酸以及可溶性生物质；

b.将这种处理的生物质流出物流引入该吸附区的上部部分，这种处理的生物质流出物流具有在水中的小于约15wt-％的乙醇和该相关含氧化合物的浓度，并且从该吸附区的底部部分回收一个萃余物流，该萃余物流包括水和很小一部分乙醇；

c.将一个解吸剂流以解吸剂流动方向传送到该解吸区的上部部分，并且从该解吸区的底部回收一个解吸区流出物流并且回收该解吸流出物流的一部分作为一个萃取物流，该萃取物流包括乙醇、所述相关含氧化合物、乙酸以及很小一部分水；

d.将这种解吸流出物流的剩余部分传送到该精馏区的上部部分并且回收一个精馏区流出物；

e.在将这种处理的生物质流出物流引入该吸附区的上部部分之前，将该精馏区流出物与这种处理的生物质流出物流合并；

f.分离一个再生区并且将处于一个再生温度的热再生流传送到该再生区的上部部分，并且从该再生区的底部部分回收一个用过的再生流并且将这种用过的再生流冷却以提供一个冷却的用过的再生流；

g.将该萃取物流传送到一个回收区，以提供一个乙醇产物流和一个相关含氧化合物产物流；并且，

h.以与该解吸剂流动方向相反的方向为这些吸附床顺序地编索引。

2.如权利要求1所述的方法，其中该固定相吸附剂选自下组，该组由以下各项组成：氟化碳和改性的C18硅胶。

3.如权利要求1所述的方法，其中该解吸剂选自下组，该组由以下各项组成：甲醇，乙醇，丙醇以及甲基叔丁基醚。

4.如权利要求1所述的方法，其中该解吸剂是乙醇。

5.如权利要求1所述的方法，其中该热再生温度的范围是从约80℃至约120℃。

6.如权利要求1所述的方法，其中该再生流选自下组，该组由以下各项组成：一种气体流、蒸汽、水以及乙醇。

7.如权利要求1所述的方法，其中该再生流是一种排出气体或燃烧气体，包括甲烷、氮气、碳氧化物以及氢气。

8.如权利要求1所述的方法，其中该至少一种相关含氧化合物选自下组，该组由以下各项组成：异丙醇(IPA)、丁醇(BuOH)、正丁醇、叔丁醇、羟甲基-四氢呋喃或四氢-2-糠醇(THFA)、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、1,2-戊二醇、1,5-戊二醇、1,8-辛二醇、驱蚊醇、对薄荷烷-3,8-二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、丙醛、丁醛、2,5-呋喃-二甲醛、乙酸、氧代丙酸、丙烯酸、乙酰丙酸、琥珀酸、2,5-呋喃-二羧酸、天冬氨酸、葡糖二酸、谷氨酸、衣康酸、乙酰丙烯酸、4-O-Me-葡糖醛酸、葡糖酸以及木糖酸。

9.如权利要求1所述的方法，其中该至少一种相关含氧化合物是2,3-丁二醇。

10.如权利要求1所述的方法，其中该解吸剂是乙醇并且进一步包括在将这种处理的生物质流出物流引入该吸附区的上部部分之前，将这种冷却的用过的再生流与这种处理的生物质流出物流合并。

11.如权利要求1所述的方法，进一步包括在步骤(a)之前，从这种处理的生物质流出物流中减少或除去乙酸。

12.如权利要求9所述的方法，进一步包括将该萃余物流传送到一个乙醇水分离柱，以提供一个再循环乙醇流并且加热并将该再循环乙醇流返回至该再生区作为该热再生流。