EA032296B1 - Способ ферментации синтез-газа с высоким коэффициентом массопереноса - Google Patents

Способ ферментации синтез-газа с высоким коэффициентом массопереноса Download PDF

Info

Publication number
EA032296B1
EA032296B1 EA201490136A EA201490136A EA032296B1 EA 032296 B1 EA032296 B1 EA 032296B1 EA 201490136 A EA201490136 A EA 201490136A EA 201490136 A EA201490136 A EA 201490136A EA 032296 B1 EA032296 B1 EA 032296B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
gas
reaction vessel
bubbler
synthesis gas
mixing
Prior art date
Application number
EA201490136A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201490136A1 (ru
Inventor
Петер Симпсон Белл
Чин-Ван Ко
Original Assignee
Инеос Био Са
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Инеос Био Са filed Critical Инеос Био Са
Publication of EA201490136A1 publication Critical patent/EA201490136A1/ru
Publication of EA032296B1 publication Critical patent/EA032296B1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/231—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids by bubbling
    • B01F23/23105—Arrangement or manipulation of the gas bubbling devices
    • B01F23/2312—Diffusers
    • B01F23/23123—Diffusers consisting of rigid porous or perforated material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/231—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids by bubbling
    • B01F23/23105—Arrangement or manipulation of the gas bubbling devices
    • B01F23/2312—Diffusers
    • B01F23/23126—Diffusers characterised by the shape of the diffuser element
    • B01F23/231266—Diffusers characterised by the shape of the diffuser element being in the form of rings or annular elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/05—Stirrers
    • B01F27/11—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers
    • B01F27/19—Stirrers with two or more mixing elements mounted in sequence on the same axis
    • B01F27/192—Stirrers with two or more mixing elements mounted in sequence on the same axis with dissimilar elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/86—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis co-operating with deflectors or baffles fixed to the receptacle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/90—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with paddles or arms 
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • C12M1/04—Apparatus for enzymology or microbiology with gas introduction means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/04—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/12—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing fuels or solvents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C12M27/02—Stirrer or mobile mixing elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/04—Filters; Permeable or porous membranes or plates, e.g. dialysis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/06—Nozzles; Sprayers; Spargers; Diffusers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/06—Nozzles; Sprayers; Spargers; Diffusers
    • C12M29/08—Air lift
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/18—External loop; Means for reintroduction of fermented biomass or liquid percolate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/26—Conditioning fluids entering or exiting the reaction vessel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/26—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of pH
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/30—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/30—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration
    • C12M41/32—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration of substances in solution
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M47/00—Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
    • C12M47/02—Separating microorganisms from the culture medium; Concentration of biomass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
    • C12P7/065—Ethanol, i.e. non-beverage with microorganisms other than yeasts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • C12P7/54—Acetic acid
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

Предлагается способ, который является эффективными для оптимизации массопереноса CO. Способ включает введение синтез-газа в реакционный сосуд через барботер газа, расположенный ниже уровня жидкости в реакционном сосуде. Синтез-газ вводят при скорости потока, эффективной для поддержания давления внутри реакционного сосуда по меньшей мере примерно 1 psig. Обеспечена энергия перемешивания примерно от 0,01 до 12 кВт/мсреды. Способ является эффективным для обеспечения объемного коэффициента массопереноса CO примерно от 100 до 1500 в час.

Description

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ (45) Дата публикации и выдачи патента
2019.05.31 (21) Номер заявки
201490136 (22) Дата подачи заявки
2012.05.31 (51) 1п1. С1. С12М1/02 (2006.01)
С12М1/04 (2006.01)
С12М1/06 (2006.01)
С12Р 7/06 (2006.01) (54) СПОСОБ ФЕРМЕНТАЦИИ СИНТЕЗ-ГАЗА С ВЫСОКИМ КОЭФФИЦИЕНТОМ МАССОПЕРЕНОСА
032296 Β1 (31) 61/571,564; 61/571,565; 61/573,845;
13/471,827; 13/471,858; 13/473,167 (32) 2011.06.30; 2011.06.30; 2011.09.13; 2012.05.15; 2012.05.15; 2012.05.16 (33) ϋ8 (43) 2014.09.30 (86) РСТ/и82012/040319 (87) \АО 2013/002947 2013.01.03 (71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ИНЕОС БИО СА (СИ) (72) Изобретатель:
Белл Петер Симпсон, Ко Чин-Ван (118) (74) Представитель:
Дементьев В.Н., Клюкин В.А., Христофоров А.А., Угрюмов В.М., Лыу Т.Н., Глухарёва А.О., Гизатуллина Е.М., Карпенко О.Ю., Строкова О.В. (КЦ) (56) ΑΝΩΒΕ\ν 1. υΝΟΕΚΜΑΝ ЕТ АЬ.: СаФоп Μοηοχίάε Ма§8 ТгапзЕег £ог 8уп§аз ЕепнеШапоп ίη а δύττεά Тапк ЕсасЮг \νίΐ1ι Оиа1 1шре11ег СопГфигаОопз. ΒΙΟΤΕΤΉΝΟΩΟΟΥ РКО6КЕ88, νοί. 23, по. 3, 1 1апиагу 2007 (2007-01-01), ра§ез 613-620, ХР55036696,188Ν: 8756-7938, ΩΟΙ: 10.1021/Ьр060311ζ аЬ81гас1 ра§е 613-614; Двигав 1,3 18МА1Ь К8К ЕТ АЬ.: Вю1о§1са1 11ус1го§сп ргосккДюп Егош СО: Вюгеас1ог рсгГоппапсс.
ВЮСНЕМ1САЬ ΕΝ6ΙΝΕΕΚΙΝ6 ΙΟυΒΝΑΕ ЕЬ8ЕУ1ЕК, АМ8ТЕКОАМ, ΝΩ, νοί. 39, по. 3, 1 Мау 2008 (2008-05-01), ра§ев 468-477, ХР022590978, Ι88Ν: 1369-703Х, ΩΟΙ: 10.1016/ 1.ВЕЕ2007.11.003 [τεΐήενεά оп 2007-11-19] аЬ81гас! ра§е 469; Гщигс 3
Μ.Ω. ΒΕΕΩΧνΕΕΕ ЕТ АЬ.: Мазз-ТгапвЕег Ргорегйез оГМюгоЬиЬЫез. 1. Ехрсптсп1а1 δΐιιάίοδ. ΒΙΟΤΕΟΙΝΟΩΟΟΥ РКО6КЕ88, νοί. 14, по. 1, 6 ЕеЬгиагу 1998 (1998-02-06), ра§ев 31-38, ХР55036697, Ι88Ν: 8756-7938, ΩΟΙ: 10.1021/ Ьр970133х аЬзЧас!
ΜΑΕΩΕΗ ΜΟΗΑΜΜΑΟΙ ЕТ АЬ.: Βίοοοηνετδίοη о£ δνηΐΐιεήδ §аз 1о 5ссопс1 §епегапоп ЬюЕиек: А гс\!с\\ . ΒΕΝΕΧνΑΒΕΕ ΑΝΩ δυδΤΑΙΝΑΒΩΕ ΕΝΕΚ6Υ ЕЕУ1Е\У8. ЕЬ8ЕУ1ЕК8 δΟΙΕΝΟΕ, ΝΕ\ν ΥΟΚΚ, ΝΥ, И8, νοί. 15, по. 9,51и1у 2011 (2011-07-05), ра^ез 4255-4273, ΧΡ028120628, Ι88Ν: 1364-0321, ΩΟΙ: 10.1016/ΙΚ8ΕΚ.2011.07.124 [τεΐήενεά οη 2011-08-18]
ΜυΝΑδΙΝΟΗΕ Р.С. ЕТ АЬ.: Вютаззάεήνεά 8уп§аз ГсгтспЮОоп ίηΐο ЫоГиск: ΟρροΠιιηίΐίεδ ;ιηά сйаНеп^ез, ΒΙΟΚΕδΟυΚΟΕ ΤΕΕΉΝΟΕΟΟΥ. ΕΩδΕλΤΕΚ ВУ, 6Β, νοί. 101, по. 13, 1 1и1у 2010 (2010-07-01), ра^ез 5013-5022, ΧΡ026986241, Ι88Ν: 0960-8524 [τεΐήενεά οη 2010-03-27] аЬЧгас!
Ю8ЕРН 1. ВЕЕЬиСС1 ЕТ АЬ.: Е\а1иаПоп о£ οχνβεη (гапзГсг га1с5 ίη 4ίιτεά-Ωη1< ЬюгеасЮгз £ог сйтса! тапиГас1ипп§. ΒΙΟΤΕΕΉΝΟΕΟΟΥ ΡΚΟΟΚΕδδ, νοί. 27, по. 2, 7 1апиа1у 2011 (2011-01-07), ра§88 368-376, ХР55046691, Ι88Ν: 8756-7938, ΩΟΙ: 1О.1ОО2/Ырг.54О аЬ81гас1
ΟΝ-ΙΜΟ1762316
032296 В1 (57) Предлагается способ, который является эффективными для оптимизации массопереноса СО. Способ включает введение синтез-газа в реакционный сосуд через барботер газа, расположенный ниже уровня жидкости в реакционном сосуде. Синтез-газ вводят при скорости потока, эффективной для поддержания давления внутри реакционного сосуда по меньшей мере примерно 1 ρβί§. Обеспечена энергия перемешивания примерно от 0,01 до 12 кВт/м3 среды. Способ является эффективным для обеспечения объемного коэффициента массопереноса СО примерно от 100 до 1500 в час.
По данной заявке испрашивается приоритет согласно предварительным заявкам на патент США № 61/571564 и 61/571565, поданным 30 июня 2011 года, и № 61/573845, поданной 13 сентября 2011 года, полное содержание которых включено в настоящий документ путем отсылки.
Предлагается способ и устройство, которые являются эффективными для улучшения массопереноса монооксида углерода (СО). В частности, факторы, в том числе качество синтез-газа, барботирование синтез-газа, давление реактора и смешивание, сбалансированы для обеспечения улучшенного объемного коэффициента массопереноса СО во время ферментации синтез-газа.
Сведения о предшествующем уровне техники
Анаэробные микроорганизмы могут вырабатывать этанол из монооксида углерода (СО) посредством ферментации газообразных субстратов. В процессе ферментации с использованием анаэробных микроорганизмов рода С1о81гйшт вырабатывается этанол и другие полезные продукты. Например, в патенте США № 5173429 описан С1о81пбшт ЦипдбаЫн АТСС № 49587, анаэробный микроорганизм, который вырабатывает этанол и ацетат из синтетического газа. В патенте США № 5807722 описан способ и устройство для превращения отработанных газов в органические кислоты и спирты с использованием С1о§Ιπάίιιιη ЦипдбаЫн АТСС Νο. 55380. В патенте США № 6136577 описан способ и устройство для превращения отработанных газов в этанол с использованием С1ойпбшт ЦипдбаЫн АТСС № 55988 и 55989.
Во многих случаях СО участвует в процессе ферментации как часть газообразного субстрата в форме синтез-газа. Газификация углеродсодержащих материалов для получения генераторного газа, или синтетического газа, или синтез-газа, который включает монооксид углерода и водород, хорошо известна в данной области. Обычно такой процесс газификации включает частичное окисление или окисление при недостатке воздуха углеродсодержащего материала, при этом субстехиометрическое количество кислорода подается в процесс газификации для стимуляции выработки монооксида углерода, как описано в АО 2009/154788.
Ферментация газообразных субстратов может быть затруднительной, так как по меньшей мере часть газообразного субстрата должна раствориться в водном ферментационном бульоне перед тем, как субстрат может быть метаболизирован культурой микроорганизмов. Ферментации, в которых газообразный субстрат обеспечивает источник углерода и энергии для микроорганизма, являются особенно затруднительными из-за большого количества субстрата, который должен быть растворен в ферментационном бульоне перед тем, как будет протекать метаболизм. Субстраты, такие как СО, которые имеют низкую растворимость в водном ферментационном бульоне, требуют высокоэффективного массопереноса в водный ферментационный бульон, так как СО обеспечивает источник углерода для анаэробной ферментации. Попытки улучшения массопереноса СО описаны в патентах США № 5972661 и 7201884 и в АО 2011/028137.
Краткое описание изобретения
Предлагаются способы и устройство, которые являются эффективными для улучшения объемного коэффициента массопереноса СО во время ферментации синтез-газа. В одном аспекте предлагается способ ферментации синтез-газа, который включает введение синтез-газа в реакционный сосуд через барботер (рассекатель) газа или газораспределитель. Барботер газа расположен ниже уровня жидкости в реакционном сосуде, и синтез-газ вводят при скорости потока, эффективной для поддержания давления внутри реакционного сосуда, по меньшей мере примерно 1 рад и в другом аспекте по меньшей мере примерно 10 рад. Синтез-газ имеет молярное отношение СО/СО2 по меньшей мере примерно 0,75. Реакционный сосуд обеспечивается энергией перемешивания в количестве примерно от 0,01 до 12 кВт/м3 среды. Способ является эффективным для обеспечения объемной производительности (8ТУ) по меньшей мере примерно 10 г этанола/(л-день) и объемного коэффициента массопереноса СО примерно от 100 до 1500 в час.
В другом аспекте предлагается способ ферментации синтез-газа, который включает введение синтез-газа в реакционный сосуд через барботер газа. Барботер газа расположен ниже уровня жидкости в реакционном сосуде, и синтез-газ вводят при скорости потока, эффективной для поддержания давления внутри реакционного сосуда по меньшей мере примерно 1 рад и в другом аспекте по меньшей мере примерно 10 рад. Синтез-газ имеет молярное отношение СО/СО2 по меньшей мере примерно 0,75, и в другом аспекте синтез-газ имеет содержание СО по меньшей мере примерно 20 мол.%. Синтез-газ приводят в контакт по меньшей мере с одним газодисперсионным импеллером, расположенным над бабротером газа, и синтез-газ смешивают с ацетогенными бактериями при помощи по меньшей мере одного смешивающего импеллера, расположенного над газодисперсионным импеллером. Газодисперсионный импеллер и смешивающий импеллер функционально соединены с перемешивающим устройством посредством приводного вала. Перемешивающее устройство обеспечивает подвод энергии перемешивания примерно от 0,3 до 12 кВт/м3, в другом аспекте примерно от 0,7 до 12 кВт/м3 и в другом аспекте примерно от 0,9 до 12 кВт/м3 среды. Способ является эффективным для обеспечения объемного коэффициента массопереноса СО примерно от 100 до 1500 в час.
В одном аспекте барботер газа содержит отверстия, имеющие диаметр 10 мм или меньше, и в другом аспекте отверстия имеют диаметр 2,5 мм или меньше. Синтез-газ может быть также введен при скорости потока, эффективной для обеспечения скорости газа 25 м/сек или больше на выходе из отверстий
- 1 032296 и/или перепада давления в отверстиях барботера примерно от 0,5 до 2,5 рб.
В другом аспекте обеспечен способ улучшения объемного коэффициента массопереноса СО. Способ включает введение синтез-газа в реакционный сосуд через барботер газа. Барботер газа расположен ниже уровня жидкости в реакционном сосуде, и синтез-газ вводят при скорости потока, эффективной для поддержания давления внутри реакционного сосуда по меньшей мере примерно 1 рбд и в другом аспекте по меньшей мере примерно 10 рад. Синтез-газ имеет молярное отношение СО/СО2 по меньшей мере примерно 0,75, и в другом аспекте синтез-газ имеет содержание СО по меньшей мере примерно 20 мол.%. Синтез-газ приводят в контакт по меньшей мере с одним газодисперсионным импеллером и одним смешивающим импеллером. Газодисперсионный импеллер и смешивающий импеллер обычно функционально соединены с перемешивающим устройством посредством приводного вала. Перемешивающее устройство обеспечивает подвод энергии перемешивания примерно от 0,3 до 12 кВт/м3, в другом аспекте примерно от 0,7 до 12 кВт/м3 и в другом аспекте примерно от 0,9 до 12 кВт/м3 среды. Способ является эффективным для обеспечения объемного коэффициента массопереноса СО примерно от 100 до 1500 в час.
Предлагается биореактор, который включает корпус, определяющий реакционный сосуд, при этом реакционный сосуд является эффективным для поддержания давления по меньшей мере примерно 1 рад и в другом аспекте по меньшей мере примерно 10 рад. Перемешивающее устройство расположено, по меньшей мере частично, в реакционном сосуде и, по меньшей мере частично, ниже уровня жидкости в реакционном сосуде. Перемешивающее устройство функционально соединено с приводным валом, при этом перемешивающее устройство является эффективным для обеспечения подвода энергии перемешивания примерно от 0,3 до 12 кВт/м3, в другом аспекте примерно от 0,7 до 12 кВт/м3 и в другом аспекте примерно от 0,9 до 12 кВт/м3 среды. По меньшей мере один смешивающий импеллер функционально соединен с приводным валом и расположен ниже уровня жидкости среды, и по меньшей мере один газодисперсионный импеллер функционально соединен с приводным валом и расположен ниже смешивающего импеллера. Барботер газа расположен ниже газодисперсионного импеллера, при этом барботер газа содержит отверстия, имеющие диаметр примерно 10 мм или меньше, которые являются эффективными для обеспечения скорости газа примерно 25 м/с или больше на выходе из отверстий. Биореактор может дополнительно включать отстойник, расположенный в нижнем конце реакционного сосуда.
В другом аспекте предлагается биореактор, который включает корпус, определяющий реакционный сосуд, при этом реакционный сосуд является эффективным для поддержания давления по меньшей мере примерно 1 рад и в другом аспекте по меньшей мере примерно 10 рад. Перемешивающее устройство расположено, по меньшей мере частично, в реакционном сосуде и, по меньшей мере частично, ниже уровня жидкости в реакционном сосуде. Перемешивающее устройство функционально соединено с приводным валом, при этом перемешивающее устройство является эффективным для обеспечения подвода энергии перемешивания примерно от 0,3 до 12 кВт/м3, в другом аспекте примерно от 0,7 до 12 кВт/м3 и в другом аспекте примерно от 0,9 до 12 кВт/м3 среды. По меньшей мере один смешивающий импеллер функционально соединен с приводным валом и расположен ниже уровня жидкости среды, и по меньшей мере один газодисперсионный импеллер функционально соединен с приводным валом и расположен ниже смешивающего импеллера. Барботер газа расположен ниже газодисперсионного импеллера, при этом барботер газа содержит отверстия, имеющие диаметр примерно 10 мм или меньше, которые являются эффективными для обеспечения скорости газа примерно 25 м/с или больше на выходе из отверстий. Биореактор дополнительно включает отстойник, расположенный в нижнем конце реакционного сосуда, при этом отстойник содержит барботер отстойника и мешалку отстойника.
В другом аспекте предлагается способ ферментации синтез-газа, который включает инокуляцию ацетогенных бактерий в среду, содержащуюся в части отстойника реакционного сосуда, при этом среда заполняет по меньшей мере примерно 75% общего объема отстойника. Ацетогенные бактерии приводят в контакт с синтез-газом в течение времени, эффективного для обеспечения плотности клеток по меньшей мере примерно 5 г/л. Среду добавляют в реакционный сосуд для обеспечения уровня жидкости в реакционном сосуде. Синтез-газ вводят в реакционный сосуд через барботер газа. Барботер газа расположен ниже уровня жидкости в реакционном сосуде. Синтез-газ вводят при скорости потока, эффективной для поддержания давления внутри реакционного сосуда по меньшей мере примерно 1 рад и в другом аспекте примерно 10 рад. Синтез-газ имеет молярное отношение СО/СО2 по меньшей мере примерно 0,75 и контактирует по меньшей мере с одним газодисперсионным импеллером, расположенным над барботером газа. Синтез-газ и ацетогенные бактерии смешивают при помощи по меньшей мере одного смешивающего импеллера, расположенного над газодисперсионным импеллером. Газодисперсионный импеллер и смешивающий импеллер обычно функционально соединены с перемешивающим устройством посредством приводного вала. Подвод энергии перемешивания составляет примерно от 0,3 до 12 кВт/м3 среды. Способ является эффективным для обеспечения объемного коэффициента массопереноса СО примерно от 100 до 1500 в час.
В другом аспекте предлагается способ ферментации синтез-газа, который включает инокуляцию ацетогенных бактерий в среду, содержащуюся в части отстойника реакционного сосуда, при этом среда является эффективной для заполнения по меньшей мере примерно 75% общего объема отстойника. Аце
- 2 032296 тогенные бактерии приводят в контакт с синтез-газом в течении времени, эффективного для обеспечения плотности клеток по меньшей мере примерно 3 г/л. Среду добавляют в реакционный сосуд и плотность клеток поддерживают примерно при 3 г/л. Среду добавляют до достижения уровня жидкости в реакционном сосуде. Синтез-газ вводят в реакционный сосуд через барботер газа. Барботер газа расположен ниже уровня жидкости в реакционном сосуде. Синтез-газ вводят при скорости потока, эффективной для поддержания давления внутри реакционного сосуда по меньшей мере примерно 1 ркщ и в другом аспекте примерно 10 ]жщ. Синтез-газ имеет молярное отношение СО/СО2 по меньшей мере примерно 0,75 и контактирует по меньшей мере с одним газодисперсионным импеллером, расположенным над барботером газа. Синтез-газ и ацетогенные бактерии смешивают при помощи по меньшей мере одного смешивающего импеллера, расположенного над газодисперсионным импеллером. Газодисперсионный импеллер и смешивающий импеллер функционально соединены с перемешивающим устройством посредством приводного вала, при этом перемешивающее устройство обеспечивает подвод энергии перемешивания примерно от 0,3 до 12 кВт/м3 среды. Способ является эффективным для обеспечения объемного коэффициента массопереноса СО примерно от 100 до 1500 в час.
Краткое описание чертежей
Указанные выше и другие аспекты, отличительные признаки и преимущества отдельных аспектов способа станут более понятными при обращении к следующим чертежам.
Фиг. 1 представляет собой перспективный вид биореактора.
Фиг. 2А и 2В иллюстрируют вид снизу входного отверстия/барботера газа.
Фиг. 3 представляет собой вид в поперечном разрезе барботера газа.
Фиг. 4А и 4В представляют собой виды сверху в поперечном разрезе реакционного сосуда, показывающие различные блоки импеллера.
Фиг. 5 иллюстрирует альтернативную конфигурацию отстойника биореактора.
Соответствующие номера позиций указывают соответствующие компоненты на нескольких фигурах чертежей. Специалистам в данной области следует учесть, что элементы на фигурах показаны для упрощения и наглядности и необходимость изображения в масштабе отсутствует. Например, размеры отдельных элементов на фигурах могут быть непропорционально увеличены относительно других элементов для лучшего понимания различных аспектов настоящего способа и устройства. Кроме того, общие, но хорошо изученные элементы, которые являются полезными или необходимыми в реализуемых в промышленном масштабе аспектах, часто не указаны для того, чтобы не перегружать вид этих различных аспектов.
Подробное описание изобретения
Следующее описание не следует рассматривать как ограничивающее, но представленное исключительно с целью описания общих принципов иллюстративных вариантов осуществления. Объем изобретения должен быть определен на основании формулы изобретения.
Эффективность ферментации синтез-газа повышена путем улучшения условий для увеличения объемного коэффициента массопереноса СО. Предлагаются способы и устройство, которые являются эффективными для обеспечения объемного коэффициента массопереноса СО примерно от 100 до 1500 в час, в другом аспекте примерно от 200 до 1100 в час, в другом аспекте примерно от 200 до 900 в час, в другом аспекте примерно от 300 до 800 в час, в другом аспекте примерно от 400 до 700 в час и в другом аспекте примерно от 500 до 600 в час. Переменные, которые влияют на коэффициент массопереноса СО, включают барботирование синтез-газа, давление реакционного сосуда, качество синтез-газа, а также диспергирование газа и смешивание.
Способы, описанные в настоящем документе, являются эффективными для обеспечения высокого уровня продуктивности. В этом аспекте способ является эффективным для обеспечения объемной производительности (красе йте νίοΐά. 8ΤΥ), по меньшей мере примерно 10 г этанола/(л-день). Возможные значения 8ΤΥ включают примерно от 10 г этанола/(л-день) до 200 г этанола/(л-день), в другом аспекте примерно от 10 г этанола/(л-день) до 160 г этанола/(л-день), в другом аспекте примерно от 10 г этанола/(л-день) до 120 г этанола/(л-день), в другом аспекте примерно от 10 г этанола/(л-день) до 80 г этанола/(л-день), в другом аспекте примерно от 20 г этанола/(л-день) до 140 г этанола/(л-день), в другом аспекте примерно от 20 г этанола/(л-день) до 100 г этанола/(л-день), в другом аспекте примерно от 40 г этанола/(л-день) до 140 г этанола/(л-день), в другом аспекте примерно от 40 г этанола/(л-день) до 100 г этанола/(л-день).
Определения
Если не указано иное, следующие термины, используемые в данном описании, для настоящего изобретения определены следующим образом и могут включать представленные ниже определения в форме единственного или множественного числа:
Термин примерно, модифицирующий любое количество, относится к изменению такого количества, которое обнаруживается в реальных условиях, например на лабораторном, опытно-промышленном или производственном объекте. Например, количество ингредиента или измерение, используемое в смеси, или количество при модифицировании термином примерно включает отклонение и погрешность,
- 3 032296 обычно используемую при измерении в экспериментальных условиях на промышленной установке или лаборатории. Например, количество компонента продукта при модифицировании термином примерно включает отклонение между партиями в кратных экспериментах на производстве или в лаборатории и отклонение, характерное для аналитического метода. Будучи модифицированными или нет термином примерно, количества включают эквиваленты этим количествам. Любое количество, указанное в настоящем документе и модифицированное термином примерно, может также быть использовано в настоящем изобретении как количество, не модифицированное термином примерно.
Углеродсодержащий материал, используемый в настоящем документе, относится к богатому углеродом материалу, такому как уголь и нефтехимические продукты. Однако в настоящем описании углеродсодержащий материал включает любой углеродный материал в твердом, жидком, газообразном или плазменном состоянии. Среди многочисленных наименований, которые могут быть причислены к углеродсодержащему материалу, настоящее изобретение рассматривает углеродсодержащий материал, углеродсодержащий жидкий продукт, углеродсодержащий промышленный жидкий рециркулят, углеродсодержащие твердые бытовые отходы (М8А или тзм). углеродсодержащие городские отходы, углеродсодержащий сельскохозяйственный материал, углеродсодержащий материал лесной промышленности, углеродсодержащие древесные отходы, углеродсодержащий конструкционный материал, углеродсодержащий растительный материал, углеродсодержащие промышленные отходы, углеродсодержащие отходы ферментации, углеродсодержащие нефтехимические побочные продукты, углеродсодержащие побочные продукты спиртового производства, полуантрацит, шины, пластмассы, пластиковые отходы, коксовый деготь, мягкое волокно (йЬегзой), лигнин, черный щелок, полимеры, полимерные отходы, полиэтилентерефталат (РЕТА), полистирол (Р8), осадок сточной воды, отходы животноводства, отходы сельскохозяйственных культур, сельскохозяйственные культуры для энергетического использования, отходы лесоперерабатывающей промышленности, отходы деревообрабатывающей промышленности, отходы животноводческих хозяйств, отходы птицеводства, отходы пищевой промышленности, отходы ферментации, побочные продукты производства этанола, дробину, отработанные микроорганизмы или их комбинации.
Термин йЬегзой, или РШегзой, или йЬгозой, или йЬгоизой означает тип углеродсодержащего материала, который получен в результате смягчения и концентрирования различных веществ. В одном примере углеродсодержащий материал получен посредством парового автоклавирования различных веществ. В другом примере йЬегзой может включать паровое автоклавирование городских, промышленных, коммерческих и медицинских отходов, в результате которого получают волокнистый мягкий материал.
Термин городские твердые отходы, или М8А, или тзм означает отходы, которые могут включать хозяйственные, коммерческие, промышленные и/или остаточные отходы.
Термин синтез-газ или синтетический газ означает синтетический газ, название, данное газовой смеси, содержащей различные количества монооксида углерода и водорода. Примеры способов получения включают паровой риформинг природного газа или углеводородов для получения водорода, газификацию угля и в некоторых типах установок газификации, работающих на отходах. Название связано с его использованием в качестве промежуточного продукта для получения синтетического природного газа (8ΝΟ) и для получения аммиака или метанола. Синтез-газ используется в качестве промежуточного продукта для получения синтетической нефти, применяющейся в качестве топлива или смазки, посредством синтеза Фишера-Тропша, и ранее в процессе МоЬй переработки метанола в бензин. Синтез-газ состоит в основном из водорода, монооксида углерода и некоторого количества диоксида углерода и имеет менее половины удельной энергии (т.е. содержание ΒΤϋ) природного газа. Синтез-газ является воспламеняющимся и часто используется в качестве источника топлива или в качестве промежуточного продукта для получения других химических веществ.
Термины ферментация, ферментационный процесс или реакция ферментации и тому подобное предполагают включение обеих фаз процесса, фазы выращивания и фазы биосинтеза продукта. В одном аспекте ферментация относится к превращению СО в спирт.
Термин массоперенос, используемый в настоящем документе, относится к переносу атомов или молекул, в частности атомов или молекул субстрата из газообразной фазы в водный раствор. Коэффициент массопереноса может быть вычислен согласно уравнениям, описанным в Уоипе81 с соавторами (1гашап 1оигпа1 о£ Вю1есйпо1о§у, Уо1. 4, №. 1, 1апиагу 2006), который включен в настоящий документ путем отсылки. Следующее уравнение представляет биоконверсию СО (Хсо) и объемный коэффициент массопереноса:
Хсо = ВТУ|_(к|_а)
- 4 032296
- ХСо πΗν§ кьа: объемный коэффициент массопереноса
Хсо: % биоконверсии СО
К: константа
Т: температура
Уь объем жидкости
Н: константа Генри (СО = 1.226 литра· атм· ммоль'1) ν§: объем газа
Термин повышение эффективности, повышенная эффективность и тому подобное при использовании в отношении процесса ферментации включает увеличение одного или нескольких из скорости роста микроорганизмов в процессе ферментации, объема или массы требуемого продукта (такого как спирты), вырабатываемого на объем или массу потребляемого субстрата (такого как монооксид углерода), скорости выработки или уровня выработки требуемого продукта и относительной доли полученного требуемого продукта по сравнению с другими побочными продуктами ферментации.
Дизайн биореактора
Фиг. 1 представляет собой перспективный вид биореактора. Биореактор включает корпус 105, определяющий реакционный сосуд 100. Реакционный сосуд 100 может быть в основном цилиндрическим, и поперечное сечение реакционного сосуда может быть в форме круга, в основном круглым или другой формы, которая является эффективной для улучшения смешивания и массопереноса. Корпус 105 может быть изготовлен из любых материалов, которые способны выдерживать рабочие давления по меньшей мере примерно от 1 ρ§ί§ до давлений по меньшей мере примерно 250 ρ§ί§ и которые являются совместимыми со средой. В различных аспектах могут быть использованы следующие давления: примерно от 5 до 200 рзщ, примерно от 5 до 100 ρ§ί§, примерно от 5 до 50 ρ§ί§, примерно от 5 до 25 ρ§ί§, примерно от 10 до 200 ρ§ί§, примерно от 10 до 100 ρ§ί§, примерно от 10 до 50 ρ§ί§, примерно от 10 до 25 ρ§ί§, примерно от 15 до 200 ρ§ί§, примерно от 15 до 100 ρ§ί§, примерно от 15 до 50 ρ§ί§, примерно от 15 до 25 ρ§ί§, примерно от 20 до 200 ρ§ί§, примерно от 20 до 100 ρ§ί§, примерно от 20 до 50 ρ§ί§ и примерно от 20 до 25 ρδί§. Отдельные примеры пригодных материалов включают нержавеющую сталь, сталь с пригодной внутренней футеровкой и стекло.
Как показано далее на фиг. 1, синтез-газ поступает в реакционный сосуд 100 через входное отверстие/распределитель/барботер газа 120. Диспергирование синтез-газа и последующее смешивание выполняют при помощи по меньшей мере одного газодисперсионного импеллера 225 и по меньшей мере одного смешивающего импеллера 220, которые соединены с приводным валом 200. Приводной вал 200 опирается на основание перемешивающего устройства 210. Газ выходит из реакционного сосуда 100 через выпускной клапан 170. Реакционный сосуд 100 может также включать перегородки 300 для дополнительного усиления смешивания. В этом аспекте перегородки 300 могут находиться примерно на 25% выше уровня ненасыщенной газом жидкости 115 для обеспечения более высокого рабочего уровня жидкости в случае обнаружения, что система имеет низкое пенообразование.
В другом аспекте реакционный сосуд 100 может включать отверстия для ввода добавок 230. Отверстия для ввода добавок 230 могут включать, например, одно или более отверстий для ввода кислотных добавок, одно или более отверстий для ввода щелочных добавок и одно или более отверстий для ввода питательных веществ. В этом аспекте отверстия для ввода добавок могут быть расположены на одинаковом расстоянии друг от друга по периметру реакционного сосуда. Отверстия могут находиться на одном или разных горизонтальных уровнях. В одном аспекте реакционный сосуд 100 включает по меньшей мере 4 расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга отверстия для ввода среды рядом со смешивающим импеллером 220. Отверстия могут быть расположены по периметру реакционного сосуда 100 под углом 45° друг к другу.
Уровень насыщенной газом жидкости 110 и уровень ненасыщенной газом жидкости 115 поддерживают в реакционном сосуде 100. Поддержание уровня ненасыщенной газом жидкости 115 в реакционном сосуде 100 обеспечивает более эффективный массоперенос и помогает сохранять контроль над пенообразованием. В этом аспекте в реакционном сосуде 100 поддерживается уровень ненасыщенной газом жидкости 115, который является эффективным для обеспечения свободного пространства над жидкостью, составляющего по меньшей мере примерно 1% от общего объема реакционного сосуда 100. В другом аспекте уровень ненасыщенной газом жидкости 115 обеспечивает свободное пространство над жидкостью, составляющее примерно от 1 до 75% общего объема реакционного сосуда 100. В различных аспектах свободное пространство может включать следующие проценты от общего объема реактора: примерно от 5 до 50%, примерно от 10 до 50%, примерно от 15 до 50%, примерно от 20 до 50%, примерно от 25 до 50%, примерно от 30 до 50%, примерно от 30 до 40% и примерно от 30 до 35%. Реакционный сосуд 100 может также включать по меньшей мере одно входное отверстие для жидкости 130, которое содейст
- 5 032296 вует контролю над пенообразованием и обеспечивает регулирование объема жидкости в реакторе. Входное отверстие для жидкости 130 может быть в форме распылительной форсунки. Реакционный сосуд 100 может также включать дополнительные отверстия 190.
Как далее проиллюстрировано на фиг. 1, реакционный сосуд 100 может также включать отстойник 400 и выпрямитель потока 410, расположенный внутри отстойника и над выходным отверстием для среды 420. Отстойник 400 и выпрямитель потока 410 являются эффективными для предотвращения выхода газа через выходное отверстие для среды 420. Среда, вытекающая через выходное отверстие для среды 420, может быть направлена в петлю рециркуляции среды 450 или в петлю фильтрации среды 460. Среда по линии рециркуляции среды 450 может быть направлена в охладитель/теплообменник 500, и охлажденная среда 510 может быть циклически возвращена в реакционный сосуд 100.
Отстойник 400 является эффективным для обеспечения поднятия пузырьков газа из отстойника 400 обратно в реакционный сосуд 100. В этом аспекте жидкость в отстойнике 400 должна быть невозмущенной насколько это возможно, и пузырьки газа должны подниматься из отстойника 400 быстрее, чем жидкость опускается в отстойник. В этом аспекте меньше чем примерно 2% газа выходит через выходное отверстие для среды 420 в насос.
Среда из петли фильтрации среды 460 может быть направлена в фильтр рециркуляции 600. Концентрированные клетки 610 возвращаются в реакционный сосуд 100, и пермеат 620 направляется на дальнейшую переработку. Дальнейшая переработка может включать отделение требуемого продукта, такого как, например, этанол, уксусная кислота и бутанол.
В другом аспекте биореактор может быть конфигурирован без импеллеров. Например, биореактор может быть конфигурирован как реактор газлифтного типа или барботажный реактор колонного типа. В этих конфигурациях реактора обеспечена энергия перемешивания примерно от 0,01 до 12 кВт/м3 среды.
Синтез-газ и барботирование синтез-газа.
Синтез-газ вводят в биореактор 100 через входное отверстие/барботер газа 120. Синтез-газ может быть получен из любого известного источника. В одном аспекте синтез-газ может быть получен в результате газификации углеродсодержащих материалов. Газификация включает частичное сжигание биомассы при ограничении поступления кислорода. Полученный газ в основном включает СО и Н2. В этом аспекте синтез-газ будет содержать по меньшей мере примерно 20 мол.% СО, в другом аспекте примерно от 20 до 100 мол.% СО, в другом аспекте примерно от 30 до 90 мол.% СО, в другом аспекте примерно от 40 до 80 мол.% СО и в другом аспекте примерно от 50 до 70 мол.% СО. Синтез-газ будет иметь молярное отношение СО/СО2 по меньшей мере примерно 0,75. Отдельные примеры пригодных методов газификации и устройство обеспечены в заявках на патент США № 61/516667, 61/516704 и 61/516646, поданных 6 апреля 2011 года, все из которых включены в настоящий документ путем отсылки.
Биореактор может включать градиент концентрации СО, при этом концентрация СО около барботера выше, чем концентрация СО на более высоком уровне биореактора. В этом аспекте биореактор включает соотношение концентрации СО на нижнем уровне (уровень барботера) биореактора к концентрации СО на верхнем уровне биореактора примерно от 100:1 до 10:1.
Одним из факторов, которые могут влиять на скорость массопереноса СО в водную среду, является парциальное давление газообразного субстрата, который включает СО. В этом аспекте скорость массопереноса может быть увеличена путем увеличения доли СО в газовом потоке путем обогащения или удаления нежелательных компонентов. В этом аспекте газовый поток будет содержать меньше, чем примерно 10 ррт оксигенированных или неоксигенированных ароматических соединений.
Фиг. 2А и 2В иллюстрирует вид снизу входного отверстия/барботера газа 120. В этом аспекте входное отверстие/барботер газа 120 может включать впускной трубопровод 530, который является непрерывным с блоком барботера 540. Блок барботера 540 может быть в большинстве случаев кольцевым или круглым, как показано, или может иметь другую форму, такую как, например, прямую, прямоугольную или свободную форму. В аспекте, в котором блок барботера 540 имеет кольцевую форму, блок барботера 540 имеет диаметр, который составляет примерно от 30 до 100% диаметра, образованного газодисперсионными импеллерами 225, в различных других аспектах, примерно от 40 до 90%, примерно от 40 до 80% и примерно от 50 до 70%.
Нижняя часть блока барботера газа 540 может включать множество отверстий 550. Отверстия 550 имеют диаметр, эффективный для обеспечения скорости газа примерно 25 м/с или больше на выходе из отверстий, в другом аспекте скорость газа составляет примерно от 25 до 75 м/с на выходе из отверстий. В различных аспектах скорость газа может включать следующие диапазоны: примерно от 25 до 75 м/с, примерно от 25 до 50 м/с, примерно от 25 до 40 м/с, примерно от 25 до 30 м/с, примерно от 30 до 75 м/с, примерно от 30 до 50 м/с, примерно от 30 до 40 м/с, примерно от 35 до 75м/с, примерно от 35 до 50 м/с, примерно от 35 до 40 м/с, примерно от 40 до 75 м/с, примерно от 40 до 50 м/с и примерно от 50 до 75 м/с. В этом аспекте отверстия будут иметь диаметр примерно 10 мм или меньше, и в другом аспекте диаметр примерно от 2,5 до 1,0 мм.
Фиг. 3 иллюстрирует вид в поперечном разрезе блока барботера 540. В этом аспекте пунктирные линии со стрелками показывают течение газа через отверстие 550. Угол 120° показан линиями, направленными к середине блока барботера (показан как α). Отверстия могут быть расположены под любым
- 6 032296 углом вдоль блока барботера. В одном аспекте блок барботера 540 включает примерно от 1 до 5 рядов параллельных отверстий 550. Отверстия 550 расположены на расстоянии друг от друга и показаны в нисходящем направлении. Как показано на фиг. 3, блок барботера 540 включает 5 параллельных рядов отверстий 550 и отверстия в общем количестве 790 расположены под углом 30° друг к другу. Направленная вниз ориентация отверстий является эффективной для предотвращения засорения или закупорки отверстий и помогает предельно уменьшить обратное течение в блок барботера 540.
Диспергирование газа и смешивание
Обращаясь снова к фиг. 1, реакционный сосуд 100 дополнительно включает блок смешивания, который содержит приводной вал 200, по меньшей мере один смешивающий импеллер 220 и по меньшей мере один газодисперсионный импеллер 225. Смешивающий импеллер 220 в большинстве случаев расположен ниже уровня жидкости 110. В одном аспекте реакционный сосуд 100 включает два или более смешивающих импеллеров 220. Газодисперсионный импеллер 225 расположен ниже смешивающего импеллера 220. Реакционный сосуд 100 может включать один, или два, или более газодисперсионных импеллеров 225.
Каждый блок смешивающего и газодисперсионного импеллера (фиг. 4А) включает втулку 500, и группа импеллеров расположена вокруг приводного вала 200. Каждый импеллер включает рычаг 510, присоединенный к втулке 500 и удерживающий одно или более лопастей 520. Лопасти могут быть либо смешивающим импеллером, либо газодисперсионными импеллерами. Блок смешивающего импеллера включает по меньшей мере 2 лопасти и может включать до 6 лопастей. Примеры смешивающего импеллера включают импеллеры с низкой энергией, такие как водные импеллеры или водные пропеллеры. В другом аспекте блок газодисперсионного импеллера включает по меньшей мере 2 лопасти и может включать до 6 лопастей. Примеры газодисперсионных импеллеров включают импеллеры высокой энергии, такие как импеллеры Раштона или вогнутые импеллеры. Фиг. 4В аналогична фиг. 4А за исключением того, что лопасти 520 присоединены к втулке 500 напрямую.
При вращении приводного вала 200 синтез-газ, введенный через входное отверстие/барботер для газа, захватывается мелкими пузырьками в среде и движется вокруг, как правило, круглого поперечного сечения реакционного сосуда 100. Приводной вал функционально соединен и может приводиться в действие любым пригодным перемешивающим устройством, таким как, например, электрический двигатель, двигатель и коробка передач, или гидравлический двигатель. В этом аспекте перемешивающее устройство обеспечивает подвод энергии примерно от 0,3 до 12 кВт/м3, в другом аспекте примерно от 0,7 до 12 кВт/м3 и в одном важном аспекте от 0,9 до 12 кВт/м3 среды.
Функционирование биореактора
В соответствии с одним аспектом процесс ферментации начинается путем добавления пригодной среды в реакционный сосуд. Жидкость, содержащаяся в реакционном сосуде, может включать любой тип приемлемой питательной среды или ферментационный бульон. Питательная среда будет включать витамины и минералы, эффективные для обеспечения роста используемого микроорганизма. Анаэробные среды, пригодные для ферментации этанола с использованием СО в качестве источника углерода, являются известными. Один из примеров пригодной ферментационной среды описан в патенте США № 7285402, который включен в настоящий документ путем отсылки.
Среду стерилизуют для удаления нежелательных микроорганизмов и реактор инокулируют требуемыми микроорганизмами. В одном аспекте используемые микроорганизмы включают ацетогенные бактерии. Примеры полезных ацетогенных бактерий включают бактерии рода С1окРтбшт, такие как штаммы С1ок!пбшт ЦцпдбаЫп, в том числе описанные в \УО 2000/68407, ЕР 117309, патентах США № 5173429, 5593886 и 6368819, \УО 1998/00558 и \УО 2002/08438, штаммы С1окРтбшт аи1ое1йаподепит (Ό8Μ 10061 и Ό8Μ 19630 из Ό8ΜΖ, Германия), в том числе описанные в \УО 2007/117157 и \УО 2009/151342, и С1ок!пбшт гадкба1е1 (Р11, АТСС ВАА-622) и А1ка11Ьаси1ит ЬассЫ (СР11, АТСС ВАА1772), в том числе описанные соответственно в патенте США № 7704723 и ВюГие1к апб Вюртобис1к Ггот Вютакк-СепепИеб 8уШ11ек1к Оак, Накап АНуеН, представленный на ежегодной государственной конференции в Оклахоме (Ок1аНота ЕР8С’оР Аппиа1 81а1е СопГегепсе) 29 апреля 2010 года, и С1ок!пбшт сагЬох1б1уогапк (АТСС РТА-7827), описанный в заявке на патент США № 2007/0276447. Другие пригодные микроорганизмы включают микроорганизмы рода Мооге11а, в том числе Мооге11а кр. НИС22-1, и микроорганизмы рода СагЬохубоШеттик. Каждая из указанных ссылок включена в настоящий документ путем отсылки. Могут быть использованы смешанные культуры двух или более микроорганизмов.
Отдельные примеры эффективных бактерий включают АсеЮдепшш к1ущ, АсеФапаетоЬшт по!етае, Асе1оЬас1ег1нт теооби, А1ка11Ьаси1ит ЬассЫ СР11 (АТСС ВАА-1772), В1аиба ргобис!а, Ви1упЬас1епит теШу1о1торЫсит, Са1бапаетоЬас!ег киЫетгапеоик, Са1бапаетоЬас!ет киЫеггапеоик расШсик, СагЬохубоЫегтик НубгодепоГогтапк, С1ок!пбшт асебсит, С1окРгбшт асеФЬЫуйсит, С1окРгбшт асеЮЫПубсит Р262 (Ό8Μ 19630 из Ό8ΜΖ, Германия), С1окРгбшт аЫоеЫаподепит (Ό8Μ 19630 из Ό8ΜΖ, Германия), С1окРгбшт аи1ое1йаподепит (Ό8Μ 10061 из Ό8ΜΖ, Германия), С1окРгбшт аЫоеШаподепит (Ό8Μ 23693 из Ό8ΜΖ, Германия), С1окРгбшт аЫое1йаподепит (Ό8Μ 24138 из Ό8ΜΖ, Германия), С1ок1пбшт сагЬох1б1уогапк Р7 (АТСС РТА-7827), С1окРтбшт соккаШ (АТСС РТА-10522), С1ок!пбшт бгакег С1ок!пбшт ЦипдбаЫп РЕТС (АТСС 49587), С1окРгбшт ЦцпдбаЫп ЕР12 (АТСС 55380), С1окРгбшт ЦипдбаЫп С-01
- 7 032296 (АТСС 55988), С1оз£пбшш ЦипдбаЫи 0-52 (АТСС 55889), С1оз£пбшш шадпиш, С1оз£пбшш раз£еипапиш (Ώ8Μ 525 из Ώ8ΜΖ, Германия), С1оз£пбшш гадзбай Р11 (АТСС ВАА-622), С1оз£пбшш зса£о1одепез, С1оз£пбшш Шегшоасейсиш, С1оз£пбшш ийипепзе, Оези1£о£ошаси1иш кигпе£зоул, ЕиЬас£епиш йшозиш, ОеоЬас1ег зи1£иггебисепз, Ме+апозагста асеИхогапз, Ме+апозагста Ьагкеп, Могге11а Шегшоасейса, Могге11а (ИегшоаШойорЫса, 0хоЬас(ег рГептдп, Рер£оз£гер£ососсиз ргобисЩз, Киштососсиз ргобисЩз, ТИегшоапаегоЬас£ег кАш и их смеси.
При инокуляции устанавливается начальная скорость подачи газа, эффективная для подачи начальной популяции микроорганизмов. Выходящий газ анализируют для определения состава выходящего газа. Результаты анализа газа используют для контроля скоростей подачи газа. При достижении требуемых уровней жидкую фазу и клеточный материал выводят из реактора и наполняют средой. В одном аспекте биореактор функционирует для поддержания плотности клеток по меньшей мере примерно 2 г/л и в другом аспекте примерно от 2 до 50 г/л, в различных других аспектах примерно от 5 до 40 г/л, примерно от 5 до 30 г/л, примерно от 5 до 20 г/л, примерно от 5 до 15 г/л, примерно от 10 до 40 г/л, примерно от 10 до 30 г/л, примерно от 10 до 20 г/л и примерно от 10 до 15 г/л. Плотность клеток можно контролировать посредством фильтра рециркуляции 600. В родственном аспекте биореактор функционирует для обеспечения продолжительности удержания жидкости примерно от 10 до 400 ч, и в различных аспектах примерно от 10 до 300 ч, примерно от 10 до 200 ч, примерно от 10 до 100 ч, примерно от 10 до 75 ч, примерно от 10 до 60 ч, примерно от 10 до 50 ч, примерно от 10 до 40 ч, примерно от 10 до 30 ч и примерно от 10 до 20 ч. В этом аспекте продолжительность удержания жидкости (ЕКТ) может быть рассчитана следующим образом:
ЬКТ =_______объем жидкости скорость потока чистого объема жидкости (входящего или выходящего)
Синтез-газ вводят в биореактор при скорости, эффективной для поддержания давления в биореакторе по меньшей мере 1 рзф и в другом аспекте давления примерно от 10 до 250 рзф. В различных других аспектах давление может составлять примерно от 10 до 200 рзф, примерно от 10 до 100 рзф, примерно от 10 до 75 рзф, примерно от 10 до 50 рзф, примерно от 10 до 25 рзщ, примерно от 20 до 250 рзф, примерно от 20 до 200 рзщ, примерно от 20 до 100 рзщ, примерно от 20 до 75 рзщ, примерно от 20 до 50 рзщ, примерно от 20 до 25 рзщ, примерно от 30 до 250 рзф, примерно от 30 до 200 рзф, примерно от 30 до 100 рзф, примерно от 30 до 75 рзф, примерно от 30 до 50 рзф, примерно от 40 до 250 рзф, примерно от 40 до 200 рзф, примерно от 40 до 100 рзф, примерно от 40 до 75 рзф, примерно от 40 до 50 рзщ, примерно от 50 до 250 рзщ, примерно от 50 до 200 рзф, примерно от 50 до 100 рзф и примерно от 50 до 75 рз1д.
В одном аспекте в ферментерах определенного размера синтез-газ вводят во входное отверстие/барботер для газа 120 при скорости примерно от 10 до 50 фут3/сек и в другом аспекте про скорости примерно от 25 до 35 фут3/сек. Давление контролируют посредством контроля скорости, при которой вводится синтез-газ, в сочетании с контролем скорости, при которой газ выходит из реакционного сосуда. Давление может быть измерено в свободном пространстве реактора или в нижней части реакционного сосуда.
В одном аспекте отверстия барботера 550 и перепад давления в отверстиях являются важными для улучшения объемного коэффициента массопереноса СО. Перепад давления в отверстиях барботера 550 должен быть достаточно высоким для обеспечения распределения пузырьков газа вокруг блока барботера 540. В этом аспекте барботирование является эффективным для обеспечения перепада давления в отверстиях барботера 550 примерно от 0,5 до 2,5 рз1 и в другом аспекте примерно от 1 до 2 рз£ Отверстия барботера 550 обеспечивают преимущества перед другими формами барботирования. Например, отверстия барботера 550 являются эффективными для предотвращения засорения, которое может возникнуть в случае металлокерамических барботеров. Кроме того, отверстия барботера 550 являются эффективными для обеспечения сходных размеров пузырьков газа, что способствует улучшению массопереноса.
Другим фактором, который может влиять на скорость массопереноса, является время удержания газа. В этом аспекте биореактор является эффективным для обеспечения времени удержания газа по меньшей мере примерно 2 мин, в другом аспекте времени удержания газа примерно от 2 до 15 мин и в другом аспекте примерно от 5 до 10 мин. Время удержания газа (ОКТ) может быть определено согласно следующей формуле:
ОКТ =____объем жидкости скорость потока газа (входящего или выходящего)
Температура и ионная сила могут также влиять на скорость массопереноса. В этом аспекте температура биореактора составляет примерно от 30 до 50°С.
Альтернативная конфигурация отстойника 400 показана на фиг. 5. В этом аспекте отстойник 400 используется в качестве реактора для выращивания культуры во время запуска. Отстойник конфигурирован для включения барботера отстойника 600. Отстойник также включает мешалку отстойника. Мешалка отстойника может быть конфигурирована с любым известным перемешивающим устройством.
- 8 032296
Например, смешивание газа может быть достигнуто с помощью импеллеров (не показано) или ферментера газлифтного типа, оснащенного отводящей трубой 620. Как показано на фиг. 5, ферментер газлифтного типа является эффективным для циркуляции пузырьков 610 и клеток вокруг отстойника 400. Могут быть использованы другие дизайны реактора, включая реакторы барботажного типа и реакторы с внешней газовой петлей или реактор струйного типа.
Альтернативная конфигурация отстойника используется путем инокуляции ацетогенных бактерий в среду, содержащуюся в части отстойника реакционного сосуда. Среда в отстойнике заполняет по меньшей мере примерно 75% общего объема отстойника, в другом аспекте по меньшей мере примерно 80%, в другом аспекте по меньшей мере примерно 85%, в другом аспекте по меньшей мере примерно 90% и в другом аспекте по меньшей мере примерно 95%. Отстойник барботируют синтез-газом и смешивают в течение времени, достаточного для обеспечения целевой плотности клеток. В этом аспекте целевая плотность клеток будет составлять примерно от 5 до 40 г/л, и в разных других аспектах примерно от 5 до 30 г/л, примерно от 5 до 20 г/л, примерно от 5 до 15 г/л, примерно от 10 до 40 г/л, примерно от 10 до 30 г/л, примерно от 10 до 20 г/л и примерно от 10 до 15 г/л. После достижения целевой плотности клеток уровни среды оставляют для роста из отстойника и внутрь реакционного сосуда до предварительно обозначенных уровней. Барботирование и смешивание в отстойнике останавливают, и ферментация протекает, как описано ранее.
В другом аспекте плотность клеток в отстойнике доводят до уровня, составляющего по меньшей мере примерно 3 г/л или любую из плотностей клеток, описанных в настоящем документе. После достижения плотности клеток по меньшей мере примерно 3 г/л добавляют среду при скорости, достаточной для обеспечения того, чтобы уровень плотности клеток оставался на уровне по меньшей мере примерно 3 г/л. После достижения требуемого уровня среды барботирование и перемешивание в отстойнике останавливают, и ферментация протекает, как описано ранее.
Пример.
Ферментации на опытной установке проводили для определения объемного коэффициента массопереноса кьа. Объемный коэффициент массопереноса кьа измеряли при объемной производительности (8ΤΥ, зрасе йше у1е14) около 60 г этанола/(л/день). Определение кьа производили путем проведения реакции в условиях ограничения массопереноса или нулевой концентрации растворенного СО. Это осуществляли путем обеспечения временного уменьшения скорости газового потока или интенсивности перемешивания, чтобы был избыток клеток для имеющегося газа. В этих условиях СО расходовался по мере его растворения таким образом, что реакция была ограничена по массопереносу. Количество СО, растворенного в растворе, соответствует разнице между СО в поступающем газе и СО в продукте. В ограниченной по массопереносу системе эта разница представляет собой скорость массопереноса при заданном условии.
Использовали базовое уравнение кьа = Сиа(Р8/У 1)ауь 8§ где к[ а=объемный коэффициент массопереноса (м3 газа/с/м3 жидкости),
Ск1а=константа для заданной системы,
Рд=потребление энергии перемешивающим устройством в насыщенной газом системе (Вт), У1=объем жидкости (м3), у8§=поверхностная скорость газового потока (м/с), а=константа масштабирования снизу вверх (зса1е ир), Ь=константа масштабирования снизу вверх (зса1е ир).
Опыты выполняли при 6 рзщ (верхнее давление) и измерения производили при объемно производительности (8ΤΥ) 60 г этанола/(л/день). Были получены следующие результаты:
- 9 032296
Опыт кВт Концентрация клеток (грамм/литр) Превращение СО % кьа
1 1.6 6.9 87.0 1151.2
2 1.7 6.9 86.3 938.7
3 1.6 6.7 86.7 842.3
4 1.6 6.3 88.2 721.1
5 1.3 6.1 76.7 1028.1
6 1.1 6.1 67.7 820.2
7 0.9 6.5 64.3 759.2
8 0.7 6.3 57.4 610.4
9 1.7 6.0 89.0 973.0
10 1.6 7.0 90.3 851.2
Несмотря на то, что раскрытое в настоящем документе изобретение описано с помощью конкретных вариантов осуществления, примеров и их применений, многочисленные модификации и варианты могут быть сделаны специалистами в данной области без отступления от объема изобретения, представленного в формуле изобретения.

Claims (11)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ анаэробной ферментации синтез-газа, обеспечивающий получение объемного коэффициента массопереноса СО примерно от 200 до примерно 1100 в час и объемной производительности от примерно 20 до примерно 140 г этанола/(л/день), который включает введение синтез-газа в реакционный сосуд через барботер газа, при этом барботер газа расположен ниже уровня жидкости, содержащей питательную среду, в реакционном сосуде, при этом синтез-газ вводят через отверстия в барботере газа с направленной вниз ориентацией отверстий при скорости потока, обеспечивающей перепад давления в отверстиях барботера от примерно 0,5 до примерно 2,5 рз1д, равной примерно 25 м/с или больше на выходе из отверстий, и поддерживают давление внутри реакционного сосуда по меньшей мере примерно 1 рз1д, при этом синтез-газ имеет молярное отношение СО/СО2 по меньшей мере примерно 0,75, при этом обеспечивают время удерживания газа от примерно 5 до примерно 10 мин, продолжительность удерживания жидкости от примерно 10 до примерно 400 ч и плотность клеток ацетогенных бактерий в реакционном сосуде от примерно 5 до примерно 40 г/л;
    осуществляют диспергирование и смешивание синтез-газа с помощью по меньшей мере одного газодисперсионного импеллера, расположенного над барботером газа, и смешивают синтез-газ с питательной средой, содержащей ацетогенные бактерии при помощи по меньшей мере одного смешивающего импеллера, расположенного над газодисперсионным импеллером, при этом газодисперсионный импеллер и смешивающий импеллер функционально соединены с перемешивающим устройством посредством приводного вала, при этом к перемешивающему устройству обеспечивают подвод энергии перемешивания примерно от 0,9 до примерно 12 кВт на м3 среды, при этом реакционный сосуд содержит по меньшей мере 4 расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга отверстия для добавления питательной среды рядом со смешивающим импеллером.
  2. 2. Способ по п.1, в котором барботер газа содержит отверстия с направленной вниз ориентацией и имеющие диаметр 10 мм или меньше.
  3. 3. Способ по п.2, в котором барботер газа содержит отверстия, имеющие диаметр 2,5 мм или меньше.
  4. 4. Способ по п.1, в котором синтез-газ вводят при скорости потока, обеспечивающей поддержание давления внутри реакционного сосуда по меньшей мере примерно 10 рз1д.
  5. 5. Способ по п.1, в котором обеспечивают плотность клеток от примерно 10 до примерно 40 г/л.
  6. 6. Способ по п.1, в котором синтез-газ имеет содержание СО по меньшей мере примерно 20 мол.%.
  7. 7. Способ по п.1, в котором синтез-газ содержит меньше чем примерно 10 ррт оксигенированных или неоксигенированных ароматических соединений.
  8. 8. Способ по п.1, в котором ацетогенные бактерии выбраны из группы, состоящей из Асе1одепшт кАш, Асе1оапаегоЬшт по!егае, Асе1оЬас1егшт \\оос1п, А1ка11Ьаси1ит ЬассЫ СР11 (АТСС ВАА-1772), В1аийа ргойис!а, Ви1упЬас1егшт те1йу1о1горЫсит, Са1йапаегоЬас1ег зиЫеггапеоиз, Са1йапаегоЬас1ег зиЫеггапеоиз расШсиз, СагЬохуйоЛегтиз Иуйгодепокогтапз, С1оз1пйшт асейсит, С1оз1пйшт асе1оЬи1у11сит, С1оз1пйшт асе1оЬи1у11сит Р262 (Ό8Μ 19630 из Ό8ΜΖ, Германия), С1оз1пйшт аи1ое1йаподепит (Ό8Μ 19630 из Ό8ΜΖ, Германия), С1оз1пйшт аи1ое1йаподепит (Ό8Μ 10061 из Ό8ΜΖ, Германия), С1оз1пйшт
    - 10 032296 аи1ое1Еаподепит (Ώ8Μ 23693 из Ώ8ΜΖ, Германия), С1оз1п0шт аи1ое1Еаподепит (Ώ8Μ 24138 из Ώ8ΜΖ, Германия), С1оз1п0шт сагЬохЁТЁуогапз Р7 (АТСС РТА-7827), С1оз1п0шт созкаШ (АТСС РТА-10522), С1о81пдшш ТгакеЁ, С1оз1п0шт ЦипдёаЫи РЕТС (АТСС 49587), С1оз1п0шт ЦипдёаЫи ЕК12 (АТСС 55380), С1оз1п0шт ЦипддаЫи С-01 (АТСС 55988), С1оз1п0шт ЦипддаЫи О-52 (АТСС 55889), С1оз1п0шт тадпит, С1оз1п0шт раз1еипапит (Ώ8Μ 525 из Ώ8ΜΖ, Германия), С1оз1п0шт гадзбай Р11 (АТСС ВАА-622), С1оз1п0шт 8са1о1одепе8, С1оз1п0шт ШегтоасеИсит, С1оз1п0шт иИипепзе, ПезиНЫотасШит ки/пекоуи, ЕиЬас1епит Етозит, ОеоЬас1ег зиНиггебисепз, ΜеίЬапо8а^с^па асеНуогапз, ΜеίЬапо8а^с^па Ьагкеп, Μо^^е11а ШегтоасеИса, Μо^^е11а 1Еегтоаи1о1горЫса, ОхоЬас1ег рГептдп, Рер1о81гер1ососсиз ргобисШз, Киттососсиз ргобисШз, ТЕегтоапаегоЬас1ег ккш и их смесей.
  9. 9. Способ по п.1, в котором отверстия для добавления питательной среды расположены по периметру реакционного сосуда под углом 45° друг к другу.
  10. 10. Способ по п.1, в котором реакционный сосуд содержит перегородки, находящиеся примерно на 25% выше уровня ненасыщенной газом жидкости, содержащей питательную среду.
  11. 11. Способ по п.1, в котором уровень указанной ненасыщенной газом жидкости поддерживают в реакционном сосуде для обеспечения свободного пространства над жидкостью примерно от 1% от общего объема реакционного сосуда.
EA201490136A 2011-06-30 2012-05-31 Способ ферментации синтез-газа с высоким коэффициентом массопереноса EA032296B1 (ru)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161571565P 2011-06-30 2011-06-30
US201161571564P 2011-06-30 2011-06-30
US201161573845P 2011-09-13 2011-09-13
US13/471,858 US20130005010A1 (en) 2011-06-30 2012-05-15 Bioreactor for syngas fermentation
US13/471,827 US9976158B2 (en) 2011-06-30 2012-05-15 Method and apparatus for syngas fermentation with high CO mass transfer coefficient
US13/473,167 US8592191B2 (en) 2011-06-30 2012-05-16 Process for fermentation of syngas
PCT/US2012/040319 WO2013002947A2 (en) 2011-06-30 2012-05-31 Method and apparatus for syngas fermentation with high co mass transfer coefficient

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201490136A1 EA201490136A1 (ru) 2014-09-30
EA032296B1 true EA032296B1 (ru) 2019-05-31

Family

ID=47391048

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201990185A EA201990185A1 (ru) 2011-06-30 2012-05-31 Способ и устройство для ферментации синтез-газа с высоким коэффициентом массопереноса
EA201490135A EA027739B1 (ru) 2011-06-30 2012-05-31 Способ ферментации синтез-газа
EA201490136A EA032296B1 (ru) 2011-06-30 2012-05-31 Способ ферментации синтез-газа с высоким коэффициентом массопереноса

Family Applications Before (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201990185A EA201990185A1 (ru) 2011-06-30 2012-05-31 Способ и устройство для ферментации синтез-газа с высоким коэффициентом массопереноса
EA201490135A EA027739B1 (ru) 2011-06-30 2012-05-31 Способ ферментации синтез-газа

Country Status (20)

Country Link
US (6) US9976158B2 (ru)
EP (3) EP2726594B1 (ru)
JP (2) JP6098000B2 (ru)
KR (3) KR102004557B1 (ru)
CN (6) CN103975056B (ru)
AR (2) AR086778A1 (ru)
AU (2) AU2012275931B2 (ru)
BR (2) BR112013033711B1 (ru)
CA (2) CA2840281C (ru)
CR (1) CR20140054A (ru)
EA (3) EA201990185A1 (ru)
ES (2) ES2610930T3 (ru)
IN (1) IN2014DN00203A (ru)
MX (2) MX348760B (ru)
MY (2) MY192828A (ru)
PL (2) PL2726593T3 (ru)
SA (2) SA112330647B1 (ru)
TW (4) TWI576430B (ru)
WO (3) WO2013002949A1 (ru)
ZA (2) ZA201400118B (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023129323A1 (en) * 2021-12-30 2023-07-06 Repligen Corporation Vessel, system, and associated method for product concentration

Families Citing this family (56)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9976158B2 (en) 2011-06-30 2018-05-22 Peter Simpson Bell Method and apparatus for syngas fermentation with high CO mass transfer coefficient
KR101416744B1 (ko) * 2011-10-27 2014-07-09 대우조선해양 주식회사 연속 발효 장치 및 이를 이용한 다단계 연속 발효 공정
US9193947B2 (en) * 2012-05-22 2015-11-24 Ineos Bio Sa Process for culturing microorganisms on a selected substrate
US9333468B2 (en) 2012-09-24 2016-05-10 Abengoa Bioenergy New Technologies, Llc Soak vessels and methods for impregnating biomass with liquid
US9115214B2 (en) 2012-09-24 2015-08-25 Abengoa Bioenergy New Technologies, Llc Methods for controlling pretreatment of biomass
NL2010005C2 (en) * 2012-12-18 2014-06-23 Pwn Technologies B V Reactor vessel for suspending media particles in a fluid.
CH707486A1 (de) * 2013-01-25 2014-07-31 Axpo Kompogas Engineering Ag Fermenterbeschickungsverfahren, Biogasanlage und Umrüstungsverfahren.
US20140271413A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Perfect Lithium Corp. Reactor Vessel for Complexecelle Formation
ES2742041T3 (es) * 2013-06-28 2020-02-12 Matthias Brunner Procedimiento para la biometanización de H2 y CO2
WO2015003012A2 (en) * 2013-07-01 2015-01-08 Olivier Berteau Distributed perfusion bioreactor system for continuous culture of biological cells
US9617509B2 (en) * 2013-07-29 2017-04-11 Lanzatech New Zealand Limited Fermentation of gaseous substrates
CN105473701A (zh) 2013-08-27 2016-04-06 通用电气健康护理生物科学股份公司 具有添加管的生物反应器
JP6189202B2 (ja) * 2013-12-17 2017-08-30 佐竹化学機械工業株式会社 撹拌装置
WO2016077778A1 (en) * 2014-11-13 2016-05-19 The Board Of Regents For Oklahoma State University Fermentation control for optimization of syngas utilization
KR102429133B1 (ko) * 2014-12-31 2022-08-04 글로벌 라이프 사이언시스 솔루션즈 유에스에이 엘엘씨 1회용 생물반응기를 위한 샤프트 장착식 유체 전달 조립체
CN104531780B (zh) * 2015-01-07 2018-03-20 中国科学院天津工业生物技术研究所 一种提高厌氧食气微生物发酵效率的方法
EP3656845A1 (en) * 2015-03-20 2020-05-27 Sekisui Chemical Co., Ltd. Microorganism culture method and culture apparatus
ITBO20150206A1 (it) * 2015-04-23 2016-10-23 Comecer Spa Incubatore modulare
WO2016196233A1 (en) 2015-05-30 2016-12-08 Genomatica, Inc. Vinylisomerase-dehydratases, alkenol dehydratases, linalool dehydratases and/ crotyl alcohol dehydratases and methods for making and using them
CN114591821A (zh) * 2015-08-20 2022-06-07 北京三态环境科技有限公司 一种生物质厌氧发酵罐气力搅拌系统
US10589237B2 (en) 2015-09-28 2020-03-17 Hamilton Sundstrand Corporation Systems and methods for gas disposal
US10300439B2 (en) 2015-09-28 2019-05-28 Hamilton Sundstrand Corporation Systems and methods for gas disposal
SG11201803013YA (en) * 2015-10-26 2018-05-30 Lonza Ag A manufacturing facility for the production of biopharmaceuticals
CN105273994B (zh) * 2015-12-07 2018-05-01 河南农业大学 一种合成气厌氧发酵用塔式反应器
ES2648968A1 (es) * 2016-07-05 2018-01-09 Inbiolev, S.L. Biorreactor para la multiplicación de levaduras y bacterias lácticas
CN106190784A (zh) * 2016-07-08 2016-12-07 彭东林 一种自动粘剂搅拌器
CN106190812A (zh) * 2016-09-21 2016-12-07 许凌凌 一种新型发酵罐罐体结构
EP3333251A1 (en) * 2016-12-08 2018-06-13 Technische Universität München A convertible bioreactor, a kit, and a method for converting a bioreactor
BE1025130B1 (nl) * 2017-04-10 2018-11-14 Organic Waste Systems, Verkort O.W.S. Naamloze Vennootschap Werkwijze voor de productie van gasvormige, vloeibare of opgeloste organische koolstofverbindingen via gasfermentatie
KR101999106B1 (ko) * 2017-06-08 2019-07-11 한국에너지기술연구원 고압 교반 반응기를 사용한 생물학적 수성가스 전환반응에서의 수소 생산성 증진 방법
EP3470524A1 (en) 2017-10-12 2019-04-17 Technische Universität München Process for the production of alcohols
AU2018402635B2 (en) * 2018-01-17 2021-03-04 Outotec (Finland) Oy Reactor for gas-liquid mass transfer
CN108034575B (zh) * 2018-01-25 2024-02-06 吉林冠界生物技术有限公司 微泡通气装置及系统
EP3778909A4 (en) * 2018-03-27 2022-04-20 Sekisui Chemical Co., Ltd. PROCESS FOR PRODUCTION OF ETHANOL AND ETHANOL COMPOSITION
US11104877B2 (en) 2018-05-21 2021-08-31 Jupeng Bio, Inc. Composition for obtaining protein-rich nutrient supplements from bacterial fermentation process
CN110734131A (zh) * 2018-07-18 2020-01-31 光大水务（深圳）有限公司 基于厌氧/缺氧池的生物填料搅拌工艺
JP2021004191A (ja) * 2019-06-25 2021-01-14 積水化学工業株式会社 エタノール
JP2021004189A (ja) * 2019-06-25 2021-01-14 積水化学工業株式会社 エタノール
JP2021004190A (ja) * 2019-06-25 2021-01-14 積水化学工業株式会社 エタノール
JP7339750B2 (ja) 2019-03-18 2023-09-06 積水化学工業株式会社 エタノール
JP2021004192A (ja) * 2019-06-25 2021-01-14 積水化学工業株式会社 エタノール
JP7323307B2 (ja) 2019-03-18 2023-08-08 積水化学工業株式会社 エタノール
JP7339751B2 (ja) 2019-03-18 2023-09-06 積水化学工業株式会社 エタノール
JP7323306B2 (ja) 2019-03-18 2023-08-08 積水化学工業株式会社 エタノール
JP7323305B2 (ja) 2019-03-18 2023-08-08 積水化学工業株式会社 エタノール
WO2020158747A1 (ja) 2019-01-28 2020-08-06 積水化学工業株式会社 エタノール
JP7339749B2 (ja) 2019-03-18 2023-09-06 積水化学工業株式会社 エタノール
JP7339737B2 (ja) * 2019-01-28 2023-09-06 積水化学工業株式会社 エタノール
CN110055162B (zh) * 2019-05-10 2020-02-21 重庆市鱼泉榨菜（集团）有限公司 一种多角度搅拌的智能发酵设备
DE102019124650A1 (de) * 2019-09-13 2021-03-18 Karlsruher Institut für Technologie Vorrichtung und Verfahren zur kontinuierlichen Fermentation von Synthesegas
TWI744720B (zh) * 2019-11-15 2021-11-01 建國科技大學 微生物合成油溶性分子生產與萃取裝置
CN111518675A (zh) * 2020-04-29 2020-08-11 中粮营养健康研究院有限公司 搅拌装置和乳酸发酵罐
CN114561265A (zh) 2020-11-27 2022-05-31 财团法人工业技术研究院 细胞活化反应器及细胞活化方法
CN113736645B (zh) * 2021-11-08 2022-01-21 山东惠尔佳生物有限公司 一种微生物饲料添加剂的活化扩繁设备
US20240117149A1 (en) 2022-09-28 2024-04-11 The Goodyear Tire & Rubber Company Rubber - forming additives from end of life tires through syngas production
US20240124683A1 (en) 2022-09-28 2024-04-18 The Goodyear Tire & Rubber Company Rubber - forming additives from biomass through syngas production

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201762316U (zh) * 2010-09-04 2011-03-16 颜金钰 环喷射流型发酵罐及其应用的发酵搅拌系统

Family Cites Families (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4533211A (en) 1983-01-31 1985-08-06 International Business Machines Corporation Frequency multiplexed optical spatial filter based upon photochemical hole burning
GB2177618B (en) 1985-07-13 1989-07-19 Adrian Philip Boyes Gas/liquid contacting
US5173429A (en) 1990-11-09 1992-12-22 The Board Of Trustees Of The University Of Arkansas Clostridiumm ljungdahlii, an anaerobic ethanol and acetate producing microorganism
JPH05292942A (ja) * 1991-02-28 1993-11-09 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 焼結金属エレメントを用いる培養方法並びにその装置
US5286466A (en) 1991-04-08 1994-02-15 Ari Technologies, Inc. Multi-bed cocurrent downflow mass transfer column with spherical packing
KR940010108B1 (ko) 1991-08-29 1994-10-21 한국과학기술원 반경방향 분산기를 이용한 기포탑 반응기
US5821111A (en) * 1994-03-31 1998-10-13 Bioengineering Resources, Inc. Bioconversion of waste biomass to useful products
US5807722A (en) 1992-10-30 1998-09-15 Bioengineering Resources, Inc. Biological production of acetic acid from waste gases with Clostridium ljungdahlii
US5593886A (en) 1992-10-30 1997-01-14 Gaddy; James L. Clostridium stain which produces acetic acid from waste gases
US6136577A (en) 1992-10-30 2000-10-24 Bioengineering Resources, Inc. Biological production of ethanol from waste gases with Clostridium ljungdahlii
JPH078264A (ja) * 1993-06-21 1995-01-13 Tokyo Gas Co Ltd バイオリアクター
US5798137A (en) * 1995-06-07 1998-08-25 Advanced Silicon Materials, Inc. Method for silicon deposition
DE69638265D1 (de) * 1996-07-01 2010-11-11 Emmaus Foundation Inc BIOLOGISCHE HESTELLUNG VON ESSIGSäURE AUS ABGASEN
US5733758A (en) * 1997-01-10 1998-03-31 Nguyen; Quang A. Tower reactors for bioconversion of lignocellulosic material
US6335191B1 (en) * 1998-02-27 2002-01-01 Nch Corporation Automated system and method for growing bacteria
US6500651B1 (en) 1998-03-20 2002-12-31 Biogal Gyogyszergyar Rt. Metabolic controlled fermentation procedure for the manufacture of lovastatin hydroxy acid
UA72220C2 (ru) 1998-09-08 2005-02-15 Байоенджініерінг Рісорсиз, Інк. Translated By PlajНЕСМЕШИВАЕМАЯ С ВОДОЙ СМЕСЬ РАСТВОРИТЕЛЬ/СОРАСТВОРИТЕЛЬ ДЛЯ ЭКСТРАГИРОВАНИЯ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ (ВАРИАНТЫ), СПОСОБ АНАЭРОБНОГО МИКРОБНОГО БРОЖЕНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ (ВАРИАНТЫ), МОДИФИЦИРОВАННЫЙ РАСТВОРИТЕЛЬ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
US5972661A (en) * 1998-09-28 1999-10-26 Penn State Research Foundation Mixing systems
EP1177309B1 (en) 1999-05-07 2004-02-18 Emmaus Foundation, Inc. Clostridium strains which produce ethanol from substrate-containing gases
GB9929128D0 (en) 1999-12-10 2000-02-02 Cerestar Holding Bv Process for producing and recovering Erythritol from culture medium containing the same
ATE315597T1 (de) 2000-01-31 2006-02-15 Dow Global Technologies Inc Polyurethandispersionen mit verbesserter scherstabilität
US6455306B1 (en) * 2000-06-09 2002-09-24 Transcyte, Inc. Transfusable oxygenating composition
MXPA03000711A (es) 2000-07-25 2003-06-04 Bioengineering Resources Inc Metodos para incrementar la produccion de etanol de una fermentacion microbiana.
US7309599B2 (en) 2000-10-19 2007-12-18 Dsm Ip Assets B.V. Aerobic fermentation method
US7201884B2 (en) 2001-12-26 2007-04-10 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process and apparatus for performing a gas-sparged reaction
GB0410118D0 (en) * 2004-05-06 2004-06-09 Glaxo Group Ltd Novel bioreactor
US7718405B2 (en) * 2005-09-19 2010-05-18 American Air Liquide, Inc. Use of pure oxygen in viscous fermentation processes
JP2007082438A (ja) * 2005-09-21 2007-04-05 Ebara Corp 微生物による有価物生産方法および有価物生産装置
CN100348711C (zh) * 2005-11-28 2007-11-14 云南师范大学 生物质连续发酵产氢串并联多级复合装置及方法
NZ546496A (en) 2006-04-07 2008-09-26 Lanzatech New Zealand Ltd Gas treatment process
US20070275447A1 (en) 2006-05-25 2007-11-29 Lewis Randy S Indirect or direct fermentation of biomass to fuel alcohol
US7623909B2 (en) 2006-05-26 2009-11-24 Cameron Health, Inc. Implantable medical devices and programmers adapted for sensing vector selection
US7704723B2 (en) 2006-08-31 2010-04-27 The Board Of Regents For Oklahoma State University Isolation and characterization of novel clostridial species
US20090035848A1 (en) 2007-08-03 2009-02-05 Robert Hickey Moving bed biofilm reactor (mbbr) system for conversion of syngas components to liquid products
US8236071B2 (en) 2007-08-15 2012-08-07 General Electric Company Methods and apparatus for cooling syngas within a gasifier system
WO2009022925A1 (en) 2007-08-15 2009-02-19 Lanzatech New Zealand Limited Processes of producing alcohols
WO2009032331A2 (en) * 2007-09-06 2009-03-12 Richard Alan Haase Means for sequestration and conversion of cox and nox, conox
CA2703622C (en) 2007-11-13 2014-12-16 Lanzatech New Zealand Limited Clostridium autoethanogenum strain and methods of use thereof to produce ethanol and acetate
US9034618B2 (en) 2009-03-09 2015-05-19 Ineos Bio Sa Method for sustaining microorganism culture in syngas fermentation process in decreased concentration or absence of various substrates
ES2378406T3 (es) 2008-03-11 2012-04-12 Ineos Bio Limited Procedimiento para la producción de etanol
JP2011512869A (ja) * 2008-03-12 2011-04-28 ランザテク・ニュージーランド・リミテッド 微生物によるアルコール製造プロセス
CN101302546B (zh) * 2008-06-06 2011-04-13 江南大学 连续发酵或半连续发酵生产丁二酸的方法
ES2824838T3 (es) 2008-06-09 2021-05-13 Lanzatech New Zealand Ltd Producción de butanodiol por fermentación microbiana anaerobia
US8592190B2 (en) 2009-06-11 2013-11-26 Ineos Bio Limited Methods for sequestering carbon dioxide into alcohols via gasification fermentation
EP2291493A2 (en) 2008-06-20 2011-03-09 Ineos Usa Llc Methods for sequestering carbon dioxide into alcohols via gasification and fermentation
EP2519641B1 (en) 2009-09-06 2014-11-12 Lanzatech New Zealand Limited Improved fermentation of gaseous substrates
CN101768540B (zh) * 2010-02-12 2012-11-07 中国科学院广州能源研究所 一种合成气发酵生产有机酸和醇的反应装置
US9849434B2 (en) * 2010-09-22 2017-12-26 Grupo Petrotemex, S.A. De C.V. Methods and apparatus for enhanced gas distribution
CN102094048A (zh) * 2010-12-01 2011-06-15 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种发酵合成气生产有机酸或醇的方法及装置
CN103443282B (zh) * 2010-12-03 2016-05-25 伊内奥斯生物股份公司 含有一氧化碳和氢气的气态底物的发酵操作方法
US9976158B2 (en) 2011-06-30 2018-05-22 Peter Simpson Bell Method and apparatus for syngas fermentation with high CO mass transfer coefficient

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201762316U (zh) * 2010-09-04 2011-03-16 颜金钰 环喷射流型发酵罐及其应用的发酵搅拌系统

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ANDREW J. UNGERMAN, HEINDEL THEODORE J.: "Carbon Monoxide Mass Transfer for Syngas Fermentation in a Stirred Tank Reactor with Dual Impeller Configurations", BIOTECHNOLOGY PROGRESS, AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, vol. 23, no. 3, 1 January 2007 (2007-01-01), pages 613 - 620, XP055036696, ISSN: 87567938, DOI: 10.1021/bp060311z *
ISMAIL, K.S.K. ; NAJAFPOUR, G. ; YOUNESI, H. ; MOHAMED, A.R. ; KAMARUDDIN, A.H.: "Biological hydrogen production from CO: Bioreactor performance", BIOCHEMICAL ENGINEERING JOURNAL, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, vol. 39, no. 3, 1 May 2008 (2008-05-01), NL, pages 468 - 477, XP022590978, ISSN: 1369-703X, DOI: 10.1016/j.bej.2007.11.003 *
JOSEPH J. BELLUCCI, HAMAKER KENT H.: "Evaluation of oxygen transfer rates in stirred-tank bioreactors for clinical manufacturing", BIOTECHNOLOGY PROGRESS, AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, vol. 27, no. 2, 1 March 2011 (2011-03-01), pages 368 - 376, XP055046691, ISSN: 87567938, DOI: 10.1002/btpr.540 *
M.D. BREDWELL, R.M. WORDEN: "Mass-Transfer Properties of Microbubbles. 1. Experimental Studies", BIOTECHNOLOGY PROGRESS, AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, vol. 14, no. 1, 6 February 1998 (1998-02-06), pages 31 - 38, XP055036697, ISSN: 87567938, DOI: 10.1021/bp970133x *
MAEDEH MOHAMMADI; GHASEM D. NAJAFPOUR; HABIBOLLAH YOUNESI; POOYA LAHIJANI; MOHAMAD HEKARL UZIR; ABDUL RAHMAN MOHAMED;: "Bioconversion of synthesis gas to second generation biofuels: A review", RENEWABLE AND SUSTAINABLE ENERGY REVIEWS., ELSEVIERS SCIENCE, NEW YORK, NY., US, vol. 15, no. 9, 5 July 2011 (2011-07-05), US, pages 4255 - 4273, XP028120628, ISSN: 1364-0321, DOI: 10.1016/j.rser.2011.07.124 *
MUNASINGHE, P.C. ; KHANAL, S.K.: "Biomass-derived syngas fermentation into biofuels: Opportunities and challenges", BIORESOURCE TECHNOLOGY, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, vol. 101, no. 13, 1 July 2010 (2010-07-01), AMSTERDAM, NL, pages 5013 - 5022, XP026986241, ISSN: 0960-8524 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023129323A1 (en) * 2021-12-30 2023-07-06 Repligen Corporation Vessel, system, and associated method for product concentration

Also Published As

Publication number Publication date
US20130005011A1 (en) 2013-01-03
BR112013033711B1 (pt) 2021-07-13
PL2726593T3 (pl) 2017-04-28
ES2610930T3 (es) 2017-05-04
MY180628A (en) 2020-12-03
US20130005010A1 (en) 2013-01-03
WO2013002949A1 (en) 2013-01-03
ZA201400118B (en) 2016-07-27
MX348760B (es) 2017-06-27
CR20140054A (es) 2014-06-05
JP6094833B2 (ja) 2017-03-15
CN103930538A (zh) 2014-07-16
EA027739B1 (ru) 2017-08-31
US20130005014A1 (en) 2013-01-03
BR112013033713B1 (pt) 2020-11-03
BR112013033711A2 (pt) 2017-01-24
JP6098000B2 (ja) 2017-03-22
TWI651411B (zh) 2019-02-21
MX2014000134A (es) 2014-02-17
CN105861577A (zh) 2016-08-17
AR086779A1 (es) 2014-01-22
WO2013002947A2 (en) 2013-01-03
EP2726594A1 (en) 2014-05-07
KR101960990B1 (ko) 2019-03-21
TWI563079B (en) 2016-12-21
ES2609302T3 (es) 2017-04-19
NZ619583A (en) 2016-01-29
MX2014000133A (es) 2014-02-17
CA2840283C (en) 2020-06-02
AU2012275933A1 (en) 2014-01-23
CN103975056B (zh) 2016-05-11
EA201490136A1 (ru) 2014-09-30
EP2726593A2 (en) 2014-05-07
BR112013033713A2 (pt) 2017-07-04
TW201303012A (zh) 2013-01-16
SA112330652B1 (ar) 2015-07-22
KR102018017B1 (ko) 2019-09-03
US11186811B2 (en) 2021-11-30
TWI605118B (zh) 2017-11-11
CN105296543A (zh) 2016-02-03
AU2012275931A1 (en) 2014-01-23
NZ619557A (en) 2016-03-31
AR086778A1 (es) 2014-01-22
PL2726598T3 (pl) 2017-06-30
KR20140050021A (ko) 2014-04-28
EA201490135A1 (ru) 2014-10-30
CN103975056A (zh) 2014-08-06
TWI576430B (zh) 2017-04-01
EP2726598A1 (en) 2014-05-07
TW201305327A (zh) 2013-02-01
CN107384744A (zh) 2017-11-24
KR102004557B1 (ko) 2019-07-26
KR20180099921A (ko) 2018-09-05
EA201990185A1 (ru) 2019-06-28
EP2726593B1 (en) 2016-09-28
CN103958659A (zh) 2014-07-30
US20140045246A1 (en) 2014-02-13
EP2726594B1 (en) 2017-03-22
US9976158B2 (en) 2018-05-22
US20160090610A1 (en) 2016-03-31
US20130005021A1 (en) 2013-01-03
EP2726598B1 (en) 2016-10-12
WO2013002948A1 (en) 2013-01-03
CA2840283A1 (en) 2013-01-03
SA112330647B1 (ar) 2016-03-27
CA2840281C (en) 2020-09-01
WO2013002947A3 (en) 2013-02-28
CA2840281A1 (en) 2013-01-03
JP2014518090A (ja) 2014-07-28
CN105296543B (zh) 2020-01-14
MY192828A (en) 2022-09-12
KR20140046453A (ko) 2014-04-18
ZA201400158B (en) 2016-01-27
JP2014518089A (ja) 2014-07-28
MX350072B (es) 2017-08-25
IN2014DN00203A (ru) 2015-06-05
US8592191B2 (en) 2013-11-26
AU2012275933B2 (en) 2016-11-03
TW201303009A (zh) 2013-01-16
AU2012275931B2 (en) 2017-02-23
US9725688B2 (en) 2017-08-08
TW201809256A (zh) 2018-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA032296B1 (ru) Способ ферментации синтез-газа с высоким коэффициентом массопереноса
AU2013329566B2 (en) Gas-fed fermentation systems
US9340802B2 (en) Fermentation of gaseous substrates
WO2009020747A1 (en) Moving bed biofilm reactor (mbbr) system for conversion of syngas components to liquid products
Sathish et al. A novel bulk-gas-to-atomized-liquid reactor for enhanced mass transfer efficiency and its application to syngas fermentation
CN110241010B (zh) 启动用于由一氧化碳和氢气制备含氧有机化合物的深槽厌氧发酵反应器的方法
AU2011272771B2 (en) Method for injecting a feed gas stream into a vertically extended column of liquid
BR112016001777B1 (pt) Sistema de reator para a fermentação de um substrato gasoso, e, métodos para melhorar a transferência de massa de um substrato gasoso e para reduzir a espuma no espaço superior de um recipiente de fermentação
US8563299B2 (en) Moving bed biofilm reactor (MBBR) process for conversion of syngas components to liquid products
CN220335191U (zh) 生物反应器系统和液体分配器
Riggs Carbon monoxide and hydrogen mass transfer in a stirred tank reactor
NZ619583B2 (en) Method and apparatus for syngas fermentation with high co mass transfer coefficient
Klasson et al. Advanced studies of the biological conversion of coal synthesis gas to methane
NZ626283B2 (en) Management of ethanol concentration during syngas fermentation

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): RU