[发明专利]具有内部分隔器的低压分离器及其用途

说明书

公开了用于通过利用来自含C1的底物如工业废气的C1碳源作为营养物的C1固定细菌的代谢途径产生有用最终产物如乙醇的生物转化工艺和相关联的设备的改进。本公开的具体方面涉及从排出物流和渗透物流下游回收乙醇和/或异丙醇，并且更具体地涉及以改进的效率执行这种回收，这样可有利地减少资本(例如，设备)成本和/或操作(例如，效用)成本。与下游回收乙醇和/或异丙醇有关的特定方面使用具有内部分隔器的低压分离器。

技术领域

本发明的方面涉及利用生物反应器系统将含C1的底物微生物发酵成乙醇，所述生物反应器系统产生经过滤的渗透物流和含细菌的排出物流。各个方面更具体地涉及用于特别是在热集成方面以有效的方式从这些流获得乙醇的方法。

背景技术

对化石燃料温室气体(GHG)排放物的环境问题已经引起对可再生能量源的日益重视。因此，乙醇迅速成为全世界主要的富氢液体运输燃料。基于欧洲、日本和美国、以及若干发展中国家对乙醇生产的日益重视，预期在可预见的未来中全球燃料乙醇行业市场将持续地增长。例如，在美国，乙醇用于产生E10，即，乙醇在汽油中的10％混合物。在E10共混物中，乙醇组分充当氧化剂，从而提高燃烧效率并减少空气污染物产生。在巴西，乙醇满足运输燃料需求的约30％，既可作为共混在汽油中的氧化剂，也可就其本身而言作为纯燃料。另外，欧盟(EU)已经为其成员国中的每个规定了诸如生物质衍生的乙醇的可持续运输燃料的消耗目标。

绝大多数燃料乙醇是经由传统的基于酵母的发酵工艺产生，基于酵母的发酵工艺使用作物衍生的碳水化合物(例如从甘蔗提取的蔗糖或从谷类作物提取的淀粉)作为主要碳源。然而，这些碳水化合物原料的成本受其在竞争用途的市场中的价值(即，作为人和动物两者的食物来源)的影响。另外，用于乙醇产生的淀粉或蔗糖产生作物的栽培在所有地区中都不是经济上可持续的，因为这取决于当地土地价值和气候。出于这些原因，特别感兴趣的是开发将较低成本和/或更丰富的碳资源转化为燃料乙醇的技术。就此而言，一氧化碳(CO)是有机材料(例如煤、油和油衍生产物)的不完全的燃烧的主要、富含能量的副产物。富含CO的废气源自各种工业工艺。例如，据报道，澳大利亚的钢铁工业每年产生并释放到大气中的CO超过500,000公吨。

最近，用于在工业规模上从CO产生乙醇的基于微生物(细菌)的工艺替代已经成为商业利益和投资的标的。在1903年，首次发现微生物培养物生长能力，其中CO是唯一的碳源。此特征在后来被确定为存在于生物体对自养生长的乙酰辅酶A(乙酰CoA)生物化学途径(也被称为Woods-Ljungdahl途径和一氧化碳脱氢/乙酰辅酶A合成酶(CODH/ACS)途径)的使用中。自此证明，包含羟基营养生物、光合作用生物、产甲烷的生物和产乙酸的生物的大量的厌氧生物代谢CO。已知的是，厌氧细菌(例如来自梭菌属的那些)经由乙酰辅酶A生物化学途径从CO、CO₂和H₂产生乙醇。例如，以下文献中描述了从气体产生乙醇的永达尔梭菌的各种菌株：WO 00/68407；EP 1117309 A1；US 5,173,429；US 5,593,886；US 6,368,819；WO 98/00558；以及WO 02/08438。还已知了，细菌自产乙醇梭菌菌属从气体产生乙醇(Abrini等人，《微生物学档案(Archives of Microbiology)》，第161期，第345到351页，(1994))。