[實用新型]一種基于合成氣發酵乙醇或丁醇的霧化生物反應器

有效

• 申請號: 201420198945.4
• 申請日: 2014-04-23
• 公開（公告）號: CN203866303U
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 宋安東;張炎達;謝慧;王風芹;楊森;任天寶
• 申請（專利權）人: 河南農業大學
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;C12M1/36;C12M1/34;C12M1/107
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 劉建芳

技術領域

本實用新型涉及能源生產技術領域，尤其涉及一種基于合成氣發酵乙醇或丁醇的霧化生物反應器。

背景技術

能源是現代社會生存和發展的重要物質基礎，人類社會發展至今，能源已經成為當今國際政治、經濟、軍事、外交等關注的焦點。當前，能源問題和環境問題日益凸顯，世界工業化發展加速和全球人口快速增長，這一切都加快了能源的使用和消耗。有專家統計上世紀以石油和煤炭為主要能源的消耗速率增長了17倍，石油與煤炭的開采與消耗加大了資源與能源匱乏的程度，預計50年內世界儲備的石油將被耗竭，而到2050年世界人口有望突破90億，這都使得能源需求壓力越來越大。同時化石燃料的使用已造成了顯著的環境問題，這就使得人們迫切尋求一種環境友好且可持續的再生能源和技術。

?合成氣發酵已被全世界認為是一種極具潛力和競爭力的發酵生產技術，該技術能夠利用一些厭氧微生物如C.?carboxidivorans?P7﹑Clostridium?strain?P11﹑Clostridium.ljungdahlii和C.?autoethanogenum等以合成氣為唯一碳源和能源進行生長并發酵制取乙醇或丁醇。乙醇是目前世界較為公認的清潔可再生的生物替換燃料，這是因為生物乙醇具有如下優點：含氧燃料，燃燒值高；成分不含有氮和硫元素，燃燒形成CO₂和H₂O，清潔無污染；乙醇常溫狀態下為液體，易于儲存和運輸。另外，丁醇似乎發現較乙醇更好的生物燃料，國外許多學者研究證明丁醇具有更高的燃燒值，產生更大的能量，其中較乙醇相比丁醇在儲存和運輸過程中腐蝕性更小。目前，合成氣生物發酵產業已開始形成，其中美國Coskata公司擁有一個年產5000萬～1億加侖乙醇的生產線，已于2009年10月投產。另外，合成氣氣化技術現在發展相對較為成熟，合成氣氣化技術的應用原料較為廣泛，主要包括木屑、城鎮垃圾、畜禽糞便、廢舊輪胎、林業廢棄物、農業廢棄物和工業生產廢氣（如鋼廠鍋爐廢氣等）等。全球每年新產生的生物質資源量可達1.7×10¹¹t，相當于8.5×10¹⁰t標煤或者6.0×10¹⁰t石油當量。大力開發利用生物質能對于緩解能源危機可以起到非常重要的作用。生物質氣化合成燃料是利用生物質能的一種有效途徑。利于有效解決上述各個問題。

????然而,目前合成氣厭氧發酵生產乙醇或丁醇的規模離真正實現工業化還有很大的差距，究其原因主要有三點，一是氣液傳質效率低，這是因為合成氣的組分主要含有CO、CO₂、H₂、N₂等，該氣體均屬于液體微溶性氣體；二是未能實現菌體高密度發酵生產；三是合成氣組分對酶具有抑制作用，研究結果顯示合成氣組分中的CO對氫化酶具有抑制作用，不利于菌體是生長和產乙醇或丁醇。另外，有報道指出在應用與其他領域中的霧化反應器往往存在不同程度的霧化營養液隨氣體排出而逃液的問題，這在一定程度上不僅降低了營養液的濃度而且增加了發酵過程中染菌的幾率。同時，無論是國內還是在國外合成氣發酵反應器設備的操作流程的自動化程度較低，進而導致對能量的輸入要求和勞動力的需求較大。。

實用新型內容

?本實用新型的目的是提供一種基于合成氣發酵乙醇或丁醇的霧化生物反應器，能夠提高氣液固傳質速率，利于實現菌體高密度培養發酵，減低產物抑制，提高產物產率；菌體固定化，易于分離回收，可重復利用，利于下游產物分離；同時，采用自動調控的間歇噴霧作業在很大程度上達到了節能和節省勞動力的目的。

?本實用新型采用的技術方案為：