[发明专利]用于回收沸点接近的产物的方法

说明书

本公开涉及一种用于从发酵液回收产物的方法。本公开涉及萃取蒸馏和/或脱水从发酵液回收沸点接近的产物(如乙醇和异丙醇)的用途。在一个实施例中，以最小化所述微生物生物质的压力的方式完成产品的所述回收，使得所述微生物生物质至少部分仍然是存活的，并且可在所述发酵过程中再循环和再使用，这可导致所述发酵过程的效率提高。所述萃取蒸馏容器和/或脱水反应器可在蒸馏容器的下游使用。为了最小化对所述微生物生物质的压力，所述蒸馏容器可在真空下。所述萃取蒸馏容器可与分离容器一起使用，使得所述分离容器能够再循环萃取蒸馏剂。

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年2月8日提交的美国临时申请第62/803,120号的益处，所述申请的内容由此以引用的方式并入。

技术领域

本公开涉及用于从发酵液回收具有沸点接近的产物的方法。具体地说，本公开涉及从发酵液萃取蒸馏回收产物，如乙醇和异丙醇的用途，其中发酵液含有微生物生物质、乙醇和异丙醇。

背景技术

二氧化碳(CO₂)占由人类活动引起的全球温室气体排放量的约76％，其中剩下的是甲烷(16％)、一氧化二氮(6％)和氟化气体(2％)(美国环境保护局)。尽管工业和林业实践也向大气排放CO₂，但大部分CO₂来自产生能量的化石燃料的燃烧。减少温室气体排放，特别是CO₂排放，对于制止全球变暖的进程以及随之而来的气候和天气变化至关重要。

早已认识到，催化方法(如费托法)可用于将含有二氧化碳(CO₂)、一氧化碳(CO)和/或氢气(H₂)的气体，如工业废气或合成气转化成各种燃料和化学品。然而，近来，气体发酵已经成为用于这类气体的生物固定的替代平台。具体地说，已证明C1-固定性微生物将含有CO₂、CO和/或H₂的气体转化成如乙醇和异丙醇的产物。

通常，通过费托和/或气体发酵产生的产物通过常规蒸馏分离。蒸馏方法基于待分离的组分的挥发性的差，即，沸点的差。然而，对于沸点接近的混合物，如含有乙醇和异丙醇的混合物，已示出常规蒸馏不能够有效地从溶液分离各个组分。

另外，存在于发酵液中的C1-固定性微生物不大可能经受住常规蒸馏所需的高温。为了克服活C1-固定性微生物的损失，已经采用过滤方法。然而，随时间推移，用传统的过滤方法，颗粒物质可在过滤器中或其上积聚，这可导致滤液通量减少，最终需要清洁和/或更换过滤器。

因此，仍然需要一种系统，其可有效分离具有相似沸点的化合物，如乙醇和异丙醇，同时确保发酵液中C1-固定性微生物的存活率。

发明内容

本公开提供一种用于从包含微生物生物质、乙醇和异丙醇的发酵液回收产物的方法。在一个实施例中，将发酵液从生物反应器传递到真空蒸馏容器，其中发酵液部分蒸发以产生包含乙醇和异丙醇的富含产物的物流，和包含微生物生物质的贫含产物的物流。在一些实施例中，贫含产物的物流的至少一部分传递回到生物反应器。在下一步骤中，萃取蒸馏容器可用于分离乙醇和异丙醇。在存在萃取蒸馏剂的情况下通过蒸馏实现分离，以获得塔顶产物和蒸馏底部残留物。根据所使用的萃取蒸馏剂，在塔顶产物中回收乙醇或异丙醇以及另一种产物的至少一部分，如果在塔顶产物中回收异丙醇，那么在蒸馏底部残留物中回收乙醇，并且如果在塔顶产物中回收乙醇，那么在蒸馏底部残留物中回收异丙醇。

萃取蒸馏剂通过在富含产物的物流内与产物(乙醇或异丙醇)相互作用起作用，以增加产物之间的相对挥发性。在一个实施例中，萃取蒸馏剂对一种产物(乙醇或异丙醇)具有高亲和力，并且对替代产物具有低亲和力。适当的萃取蒸馏剂不应与富含产物的物流中的组分形成共沸物，并且能够通过后续的分离容器(通常通过蒸馏)与替代产物分离。