通过焦炉煤气发酵制备乙醇的方法和系统与流程

技术特征：
1.一种通过焦炉煤气发酵制备乙醇的方法，其特征在于，包括：对焦炉煤气进行预处理，获得净化的焦炉煤气；将所述净化的焦炉煤气转化为合成气；从所述合成气中分离出部分富余氢气，获得可发酵合成气；将所述可发酵合成气通入生物发酵装置中进行发酵；将发酵液分离为含菌体悬浮液和无菌体发酵液；从所述无菌体发酵液中分离乙醇，其中，所述可发酵合成气中氢气与一氧化碳的摩尔比为0.5∶1
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3∶1，例如0.6∶1、0.7∶1、0.8∶1、0.9∶1、1.0∶1、1.1∶1、1.2∶1、1.3∶1、1.4∶1、1.5∶1、1.6∶1、1.7∶1、1.8∶1、1.9∶1、2.0∶1、2.1∶1、2.2∶1、2.3∶1、2.4∶1、2.5∶1、2.6∶1、2.7∶1、2.8∶1或2.9∶1。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预处理包括除焦油、脱氨、脱苯、脱硫脱酸和除尘。3.根据权利要求2所述的方法，其中，除焦油处理包括利用电捕焦油器除去其中的焦油。4.根据权利要求2所述的方法，其中，脱氨处理包括利用酸吸收其中的氨，所述酸优选为硫酸。5.根据权利要求2所述的方法，其中，脱苯处理包括利用焦油洗油吸收其中的苯和萘。6.根据权利要求2所述的方法，其中，脱硫脱酸处理包括利用碱溶液吸收其中的含硫成分，所述碱溶液优选为na2co3溶液。7.根据权利要求2所述的方法，其中，脱硫脱酸处理包括利用加压加氢工艺将有机硫转化为无机硫，然后将无机硫脱除。8.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述净化的焦炉煤气转化为合成气的步骤包括将所述净化的焦炉煤气进行催化转化或非催化转化，以将其中的烃类化合物转化为氢气和一氧化碳。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述非催化转化在氧气和水蒸气存在下进行。10.根据权利要求1所述的方法，其中，从所述合成气中分离氢气的步骤利用变压吸附的方式进行。11.根据权利要10所述的方法，其中，变压吸附中采用的吸附剂包括gl
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h2吸附剂、a
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as吸附剂、hxsi
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01吸附剂、hxbc
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15b吸附剂、hxbc
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15c吸附剂、hx5a
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98h吸附剂、hx5a
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12h吸附剂、hx
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co专用吸附剂中的至少一种或其任意组合。12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述生物发酵装置中的菌株为产乙酸菌(acetogenic bacteria)，优选地，所述产乙酸菌选自凯伍产醋菌(acetogenium kivui)、潮湿厌氧醋菌(acetoanaerobium noterae)、伍氏醋酸杆菌(acetobacterium woodii)、alkalibaculum bacchi cp11(atcc baa
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1772)、blautia producta、甲基营养丁酸杆菌(butyribacterium methylotrophicum)、caldanaerobacter subterraneous、caldanaerobacter subterraneous pacificus、carboxydothermus hydrogenoformans、醋酸梭菌(clostridium aceticum)、丙酮丁醇梭菌(clostridium acetobutylicum)、丙酮丁醇梭菌(clostridium acetobutylicum)p262、clostridium autoethanogenum(德国dsmz保藏号dsm 19630)、clostridium autoethanogenum(德国dsmz保藏号dsm 10061)、
clostridium autoethanogenum(德国dsmz保藏号dsm 23693)、clostridium autoethanogenum(德国dsmz保藏号dsm 24138)、clostridium carboxidivorans p7(atcc pta
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7827)、clostridium coskatii(atcc pta
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10522)、clostridium drakei、杨氏梭菌(clostridium ljungdahlii)petc(atcc 49587)、杨氏梭菌(clostridium ljungdahlii)eri2(atcc 55380)、杨氏梭菌(clostridium ljungdahlii)c
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01(atcc 55988)、杨氏梭菌(clostridium ljungdahlii)o
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52(atcc 55889)、clostridium magnum、巴氏梭菌(clostridium pasteurianum)(德国dsmz保藏号dsm 525)、clostridium ragsdali p11(atcc baa
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622)、clostridium scatologenes、热醋梭菌(clostridium thermoaceticum)、clostridium ultunense、库氏脱硫肠状菌(desulfotomaculum kuznetsovii)、粘液真杆菌(eubacterium limosum)、geobacter sulfurreducens、methanosarcina acetivorans、巴氏甲烷八叠球菌(methanosarcina barkeri)、热醋穆尔氏菌(moorella thermoacetica)、热自养穆尔氏菌(moorella thermoautotrophica)、oxobacter pfennigii、产生消化链球菌(peptostreptococcus productus)、产生瘤胃球菌(ruminococcus productus)、凯伍热厌氧菌(thermoanaerobacter kivui)或其任意组合。13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述生物发酵装置包括发酵培养基，所述发酵培养基包括一种或多种b族维生素。14.根据权利要求1所述的方法，其中，通过过滤和/或离心将发酵液分离为含菌体悬浮液和无菌体发酵液。15.根据权利要求1所述的方法，其中，通过蒸馏或精馏从所述无菌体发酵液中分离乙醇。16.根据权利要求1所述的方法，其中，将部分含菌体悬浮液制备为富含蛋白质、多肽或氨基酸的产品。17.一种通过焦炉煤气发酵制备乙醇的系统，其特征在于，包括依次连接的预处理装置、合成气转化装置、脱氢装置、生物发酵装置、分离装置和乙醇精制装置，其中：所述预处理装置用于对焦炉煤气进行预处理，获得净化的焦炉煤气；所述合成气转化装置用于将所述净化的焦炉煤气转化为合成气；所述脱氢装置用于从所述合成气中分离出部分富余氢气，获得可发酵合成气；所述生物发酵装置利用所述可发酵合成气进行发酵以生产乙醇；所述分离装置用于将发酵液分离为含菌体悬浮液和无菌体发酵液；所述乙醇精制装置用于从所述无菌体发酵液中分离乙醇。18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述预处理装置包括除焦油器、脱氨单元、脱苯单元、脱硫脱酸单元和除尘单元。19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述除焦油器为电捕焦油器或机械式除焦油器。20.根据权利要求18所述的系统，其中，所述脱氨单元利用酸吸收其中的氨，所述酸优选为硫酸。21.根据权利要求18所述的系统，其中，所述脱苯单元利用焦油洗油吸收其中的苯和萘。22.根据权利要求18所述的系统，其中，所述脱硫脱酸单元利用碱溶液吸收其中的含硫
成分，所述碱溶液优选为na2co3溶液。23.根据权利要求18所述的系统，其中，所述脱硫脱酸单元包括加压加氢装置和加压脱硫塔，所述加压加氢装置用于将有机硫转化为无机硫。24.根据权利要求17所述的系统，其中，所述脱氢装置为变压吸附装置。25.根据权利要求17所述的系统，其中，所述生物发酵装置为连续搅拌釜式反应器(continuous stirred tank reactor，cstr)。26.根据权利要求17所述的系统，其中，所述分离装置包括过滤装置、离心装置或其任意组合。27.根据权利要求26所述的系统，其中，所述过滤装置包括中空纤维过滤装置、螺旋缠绕过滤装置(spiral wound filtration device)、超滤装置、陶瓷过滤装置、错流过滤装置(crossflow filtration device)、尺寸排阻柱过滤装置、带有错流过滤器的过滤装置(filtration devices with cross flow filter)或其任意组合。28.根据权利要求17所述的系统，其中，所述分离装置包括第一菌体分离器和第二菌体分离器。29.根据权利要求28所述的系统，其中，所述第一菌体分离器用于从发酵液中回收富含乙醇的发酵液，将富含乙醇的发酵液进一步分离为含菌体悬浮液和无菌体发酵液，并将分离的含菌体悬浮液循环至生物发酵装置中，而将无菌体发酵液输送到乙醇精制装置。30.根据权利要求28所述的系统，其中，所述第二菌体分离器用于从发酵液中回收富含菌体的发酵液，将富含菌体的悬浮液进一步分离为含菌体悬浮液和无菌体发酵液，并将无菌体发酵液输送到乙醇精制装置。31.根据权利要求30所述的系统，其中，所述第二菌体分离器分离出的部分含菌体悬浮液循环至生物发酵装置中。32.根据权利要求17所述的系统，其中，所述系统还包括裂解和脱水单元，用于将所述第二细胞分离器排出的含菌体悬浮液制备成富含蛋白质、多肽或氨基酸的产物。33.根据权利要求17所述的系统，其中，所述乙醇精制装置为蒸馏塔或精馏塔。34.根据权利要求17所述的系统，其中，所述乙醇精制装置将无菌体发酵液分离为乙醇和水，并将水循环至所述生物发酵装置中。

技术总结
本发明提供一种通过焦炉煤气发酵制备乙醇的方法和系统，所述方法包括：对焦炉煤气进行预处理，获得净化的焦炉煤气；将所述净化的焦炉煤气转化为合成气；从所述合成气中分离出部分富余氢气，获得可发酵合成气；将所述可发酵合成气通入生物发酵装置中进行发酵；从发酵液中分离乙醇。本发明采用生物发酵的发法，可灵活处理各种不同的进料组成，对原料气组分波动具有较高的宽容性，可提高氢气和一氧化碳的转化效率，减少二氧化碳排放。减少二氧化碳排放。减少二氧化碳排放。


技术研发人员：刘曙光 朱生义
受保护的技术使用者：山西拜奥埃森纳新能源有限公司
技术研发日：2021.08.13
技术公布日：2021/12/7