[发明专利]氢气和碳氧化物有效地厌氧转化成醇的方法和控制系统的硫管理

权利要求书

1.在包含微生物的含水发酵液中将包含一氧化碳和氢气中的至少一种的气体底物与二氧化碳进行厌氧生物转化的连续方法，所述微生物具有使用有限量的硫的代谢过程并适合于将所述底物转化成醇，所述方法包括：

a.在生物反应器装置的一个或多个气体入口连续引入所述气体底物，所述生物反应器装置具有至少一个用于容纳所述发酵液的生物反应器，所述生物反应器具有至少一个气体入口和至少一个气体出口；

b.保持微生物与气体底物和所述发酵液接触以在所述生物反应器装置的至少一个气体出口处提供含醇发酵液和贫底物气体相，所述接触的持续时间足以将气体底物中至少约80％的任何一氧化碳转化成醇；

c.连续或间歇式地从所述生物反应器装置中取出一部分所述发酵液以回收所述醇，所述取出足以使所述发酵液中的醇保持在对微生物产生过分不利影响的浓度以下；

d.在所述至少一个气体出口处连续地将贫底物气体相从所述生物反应器装置中取出，其中从生物反应器装置中取出的贫底物气体相包含硫化氢；

e.将来自贫底物气体相的至少一部分硫化氢转化以形成硫化合物，其包括对生物反应器中的微生物有利的硫化合物；和

f.将至少一部分所述硫化合物引入生物反应器装置的至少一个或多个入口中。

2.根据权利要求1的方法，其中气体底物包含来自蒸汽重整器的合成气且包含至少约80摩尔％的一氧化碳、氢气和二氧化碳。

3.根据权利要求1的方法，其进一步包括在除去至少一部分硫化氢以后将来自生物反应器装置的至少一部分贫底物气体相燃烧。

4.根据权利要求1的方法，其进一步包括使来自所述生物反应器装置的贫底物气体相与在从所述发酵液中回收所述醇期间产生的回收液体产物接触，且在从所述发酵液中回收所述醇期间产生的回收液体产物包含以下的至少一种：水、乙醇、丙醇、丙酸、乙酸、丁醇或丁酸。

5.根据权利要求1的方法，其中发酵液中包含的微生物包括以下至少一种的单培养物或共培养物：拉氏梭菌(Clostridiumragsdalei)、食甲基丁酸杆菌(Butyribacteriummethylotrophicum)、扬氏梭菌(ClostridiumLjungdahlii)、产乙醇梭菌(Clostridiumautoethanogenum)、ClostridiumCoskatii和Clostridiumcarboxydivorans。

6.根据权利要求1的方法，其中气体底物以气泡的形式连续引入；生物反应器包括具有至少一个生物反应器的生物反应器装置，所述生物反应器具有其中的基本均匀的含水发酵液和在气体入口与气体出口之间的基本不均匀的底物浓度；保持微生物与气泡接触；使来自贫气体相的至少一部分硫化氢与亚硫酸盐化合物接触以将硫化氢转化形成硫化合物；和调整将硫化合物引入生物反应器装置的至少一个或多个入口的硫化合物的引入速率以控制该方法。

7.根据权利要求1或6的方法，其中通过使贫底物气体相与亚硫酸盐溶液接触而将一部分硫化氢转化并除去，其中该方法进一步包括根据测量贫底物气体相的硫化氢浓度的至少一个指征来调整亚硫酸盐溶液的引入速率和/或调整亚硫酸盐溶液的亚硫酸盐浓度。

8.根据权利要求7的方法，其中用于使来自所述生物反应器装置的贫底物气体相与亚硫酸盐水溶液接触的系统为蒸气液体接触装置，其选自填充塔、喷雾塔、洗涤器如文氏洗涤器，及其组合。

9.根据权利要求7的方法，其中所述亚硫酸盐水溶液包含以下至少一种：亚硫酸钠、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、焦亚硫酸盐、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠和焦亚硫酸钾。

10.根据权利要求7的方法，其中流出物的硫化合物浓度为对生物反应器中的微生物产生过分不利的浓度以下。

11.根据权利要求7或8的方法，其进一步包括在硫化氢脱除以前或以后测量来自所述生物反应器装置的贫底物气体相的硫化氢浓度的至少一个指征。

12.根据权利要求6、7或11的方法，其中用于测量硫化氢浓度的至少一个指征的装置选自光分析仪、气相色谱、质谱仪及其组合，且在硫化氢转化以前，来自所述生物反应器装置的贫底物气体相的硫化氢浓度为约10至约150ppm。

13.根据权利要求6、7或12的方法，其中气体底物包含合成气，将含烃原料连续重整以提供产生气泡的合成气；在所述至少一个气体出口处产生贫合成气气体，气泡与微生物之间的接触持续时间足以将合成气中的至少约90％的氢气和至少约98％的一氧化碳转化成醇。