发酵生产烃制造技术

本发明专利技术涉及发酵生产烃的方法，其中在发酵罐中在液体发酵培养基中培养生产烃的微生物，其中将包含氧气的入口气体补料到发酵罐中并且入口气体在引入发酵罐中之前的总压力为约1.5巴至约15巴(约150kPa至约1500kPa),其中在发酵废气中的气态中获得烃，并且其中将发酵废气中氧气的浓度控制为低于约10vol-％。本方法是特别有成本效益的，消除或降低了发酵废气燃烧的风险，并且协助从发酵废气中分离烃。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】发酵生产烃 本专利技术涉及使用在发酵罐中培养的微生物发酵生产烃（诸如异丁烯）的方法。 发酵生产方法在多种烃的供应中起重要作用并且通常构成化学方法的重要备选 方法。因为发酵方法的运行成本可以是巨大的，对提供更加有成本效益的方法有不断的需 求。降低运行成本的尝试包括，例如，开发使用显示降低的能量消耗的代谢途径用于生产 想要的化合物的重组微生物，开发具有较高活性的酶，增加底物转化效率，使用较便宜的 底物等。在过去十年中，在发酵方法的帮助下生产具有工业兴趣（例如作为生物燃料或 作为聚合物的组分）的烃类化合物的尝试已经增加并且同时已经描述了用于在微生物中 生产此类化合物的多种酶促反应。相应的发酵方法的开发涉及其本身的问题因为其通常 使用涉及不寻常酶促转化的完全新的代谢途径。某些烃类的发酵生产描述于，例如，van LeeuwenBN等人，ApplMicrobiolBiotechnol, 2012, 93 (4): 1377-1387和TO2012/052427 中。压力对细菌的影响和相应的生物技术应用在FollonierS等人，ApplMicrobiol Biotechnol, 2012, 93 (5) : 1805-1815 中进一步描述。 本专利技术解决了提供改善的发酵生产烃的方法的需求。特别地，本专利技术的方法是有 利的，在于其允许消除或降低发酵废气燃烧的风险，所述发酵废气含有想要的气态烃与氧 气的组合并且因此是可能易燃的。本专利技术的方法还允许想要的烃的提高的生产效率改善的 产率（关于补料入发酵罐中的氧气的量），以及易化随后从发酵废气分离烃。 因此，本专利技术提供了发酵生产烃的方法，其中在发酵罐中的液体发酵培养基中培 养生产烃的微生物，其中将包含氧气的入口气体补料入发酵罐中并且入口气体在引入发酵 罐中之前的总压力为约1. 5巴至约15巴（约150kPa至约1500kPa)，其中在发酵废气的气 态中获得烃，并且其中将氧气在发酵废气中的浓度控制到低于约10v〇l-% 在本文提供的方法中，发酵在高压进行。特别地，入口气体在引入发酵罐中之前的 总压力为约1. 5巴至约15巴（约150kPa至约1500kPa)。优选地，其为约1. 5巴至约10巴 (约150kPa至约1000kPa)。其也可以是，例如，约2巴至约10巴（约200kPa至约1000kPa)。 更优选地，入口气体在引入发酵罐中之前的总压力为约1.5巴至约8巴（约150kPa至约 800kPa)，甚至更优选地其为约1. 5巴至约6巴（约150kPa至约600kPa)，甚至更优选地其 为约2巴至约6巴（约200kPa至约600kPa)，甚至更优选地其为约3巴至约6巴（约300kPa 至约600kPa)，并且还甚至更优选地其为约3. 5巴至约6巴（约350kPa至约600kPa)。 通常将入口气体直接补料到液体发酵培养基中，优选地通过发酵罐底部的补料 孔，并经过液体培养基进入发酵罐的顶部空间（即，发酵罐内液体发酵培养基上方的气 相），从这里回收发酵废气。尽管发酵罐中顶部空间气体的压力将与入口气体引入前的压力 大致相同，液体发酵培养基（以及液体发酵培养基中分散的气相）的压力将进一步取决于 液体的深度（即，发酵罐中液体培养基的高度）和液体培养基的密度。液体发酵培养基和 液体发酵培养基中分散的气相将因此具有压力梯度，朝向发酵罐底部显示较高压力。 如果，例如，使用具有20m的液体发酵培养基高度的发酵罐，发酵罐的底部的总压 力将为约2巴（约200kPa)加上液体发酵培养基上方的顶部空间气体的压力。在这种情 况下，如果在发酵罐的底部将在引入发酵罐中之前具有约4巴（约400kPa)的压力的入口 气体补料到液体发酵培养基中，在20m的液体深度处入口气体流的压力将为约6巴（约 600kPa)而在10m的液体深度处其将为约5巴（约500kPa)并且在发酵罐的顶部空间中为 约 4 巴（约 400kPa)。 在发酵过程中，液体发酵培养基中的压力可能由于微生物的生长、其消耗养分及 其排泄代谢产物而稍微改变。入口气体将流过液体发酵培养基进入发酵罐的顶部空间，从 这里将获得发酵废气。顶部空间气体的压力和，因此，发酵废气的压力将基本上对应于引入 发酵罐中之前入口气体的压力但可能与之稍有不同，例如，由于微生物消耗包含在入口气 体中的氧气以及微生物的气态代谢产物释放，所述代谢产物包括想要的烃和可能由微生物 生产的其他气态物质（诸如二氧化碳）。 引入发酵罐中之前约1. 5巴至约15巴（约150kPa至约1500kPa)的入口气体的 增加的压力是有利的因为其导致包含在入口气体中的氧气转移到液体发酵培养基中增加， 这转而允许微生物的提高的氧气利用。提高的氧气利用显著地降低了发酵废气中的氧气浓 度并从而协助控制发酵废气中的氧气浓度低于约lOvol-%。这是有利的因为其消除或大大 降低了发酵废气燃烧的风险，如以下更详细地解释。入口气体的增加的压力因此对本专利技术 的方法所实现的关于易燃性的安全性提高有贡献。 由于入口气体的增加的压力所导致的微生物的提高的氧气利用，还能够实现想要 的经的提尚的生广效率和提尚的广率（相对于补料入发酵罐中的氧气的量），特别地因为 在发酵生产过程中氧气供应通常是限制性因素。此外，补料到发酵罐中的氧气的增加的利 用也降低了所需要的携带氧气的入口气体的总体积并将导致较小体积的待处理的气体并 导致烃在发酵废气中更高的浓度，这帮助烃回收。此外，通过在高压运行，尽管在发酵废 气中氧气浓度将低于10v〇l-%，氧气的分压将很可能超过大气条件时空气中氧气的分压 (210mbar)〇 在本专利技术的方法中使用在引入发酵罐中之前具有约1.5巴至约15巴（约150kPa 至约1500kPa)的增加的压力的入口气体还是有利的因为其协助回收或分离在发酵废气中 获得的烃的随后步骤，所述步骤通常在升高的（高于大气）压力下进行。可以使用本领域 已知的技术，诸如，例如，具有或不具有蒸馏的物理吸收、具有或不具有蒸馏的反应性吸收、 吸附、凝聚、冷冻技术，和/或基于膜的分离从发酵废气中回收或分离烃。优选地，使用具有 蒸馏的物理吸收从发酵废气中回收或分离烃。如果，例如，在本专利技术的方法中待生产的烃是 异丁烯，优选地在约4巴或更高（约400kPa或更高）的压力下进行随后的从发酵废气中回 收/分离异丁烯。因此，如果在本专利技术的方法中入口气体在引入发酵罐中之前的总压力是 约4巴（约400kPa)并且待生产的烃是异丁烯，可以进一步处理获得的发酵废气以分离想 要的异丁烯而不用压缩发酵废气。这是特别有优势的因为含有想要的烃与氧气的组合的发 酵废气可能是易燃的并且因此理想地应当不需要进一步压缩用于随后分离。因此，使用引 入发酵罐中之前压力为约1. 5巴至约15巴（约150kPa至约1500kPa)的入口气体的本专利技术 的方法是有利的在于进一步的、可能是危险的发酵废气的压缩不是必要的或仅较低程度地 要求以从发酵废气分离或纯化想要的烃。此外，将入口气体压缩至约1. 5巴至约15巴（约 150kPa至约1500kPa)的总压力在成本效益方面也是有利的，因为其避免了对压缩可能较 大体积的发酵废气的需求。 引入发酵罐中之前约1. 5巴至约15巴（本文档来自技高网...

【技术保护点】
发酵生产烃的方法，其中在发酵罐中在液体发酵培养基中培养生产烃的微生物，其中将包含氧气的入口气体补料到发酵罐中并且入口气体在引入发酵罐中之前的总压力为约1.5巴至约15巴，其中在发酵废气中在气态中获得烃，并且其中将发酵废气中氧气的浓度控制为低于约10vol‑％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·布克莱斯，
申请(专利权)人：环球生物能源公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR