[发明专利]碳质材料气化方法

说明书

技术领域

本公开总体上涉及将碳质材料气化以生产合成气体或合成气的方法。本公开涉及将二氧化碳气体与碳质材料共同气化以生产合成气的方法。本公开还涉及在至少一种微生物存在下经发酵或消化从所述合成气生产一种或多种醇的方法。

背景技术

本公开设想了经碳质材料的气化来生产包含CO、CO₂、和H₂的合成气体。通过生物或化学途径，合成气体可用于生产一种或多种化学物质。合成气体还可用于产生能量来发电。

因此，合成气通过某些微生物的发酵或消化可以起到生产醇（甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等）、乙酸、乙酸酯、氢气等的作用。已描述了多株产乙酸菌用于从合成气生产液体燃料：食甲基丁酸杆菌（Butyribacterium methylotrophicum）、产乙醇梭菌（Clostridiumautoethanogenum）、Clostridium carboxidivorans、杨氏梭菌（Clostridiumljungdahlii）、拉氏梭菌（Clostridium ragsdalei）。

Gaddy等的美国专利No.5,173,429公开了从合成气体生产乙醇和乙酸酯的厌氧微生物杨氏梭菌ATCC No.49587。Gaddy等的美国专利No.5,807,722公开了使用厌氧细菌例如杨氏梭菌ATCC No.55380将废气转化成有用产物例如有机酸和醇的方法和装置。Gaddy等的美国专利No.6,136,577公开了使用厌氧细菌例如杨氏梭菌ATCC No.55988和55989将废气转化成有用产物例如有机酸和醇（特别是乙醇）的方法和装置。Gaddy等的美国专利No.6,136,577公开了使用杨氏梭菌的厌氧菌株将废气转化成有用产物例如有机酸和醇（特别是乙酸）的方法和装置。Gaddy等的美国专利No.6,753,170公开了用于生产乙酸的厌氧微生物发酵方法。Gaddy等的美国专利No.7,285,402公开了用于生产醇的厌氧微生物发酵方法。

美国专利申请No.20070275447公开了梭状芽胞杆菌属菌种（Clostridium carboxidivorans，ATCC BAA-624，“P7”），该菌种能够从废气合成可用作生物燃料的产物。美国专利申请No.20080057554公开了梭状芽胞杆菌属菌种（拉氏梭菌，ATCC BAA-622，“P11”），该菌种能够从废气合成可用作生物燃料的产物。

WO 2007/117157公开了厌氧发酵过程的方法，该厌氧发酵过程除了生产期望的产物外，还生产作为副产物的乙酸酯，并可以在发酵中利用氢气和/或二氧化碳。在该公开中，发酵是由一株或多株选自梭菌属（Clostridium）、穆尔氏菌属（Moorella）和一氧化碳嗜热菌属（Carboxydothermus）的细菌来执行的。WO 2009/064200公开了一类细菌，这类细菌在通过对含有一氧化碳的底物厌氧发酵来生产乙醇的过程中具有改进的效率。正如所公开的，所示例的细菌产乙醇梭菌能够生产乙醇和乙酸酯。

利用化学催化途径例如使用含有Cu和Zn的催化剂来制备甲醇或混合醇的方法、使用含有Co和Rh的催化剂来生产乙醇的方法、以及用于制备烯烃的费-托（Fischer-Tropsch）型合成法等，合成气可以被转化成各种化学物质和燃料。WO 2009/035851公开了使用包含能够将合成气转化成醇的催化剂的反应器来将合成气转化成乙醇和/或其它高级醇的方法，所述催化剂包含至少一种IB族元素、至少一种IIB族元素、和至少一种IIIA族元素。

WO 2010/002618公开了用于从包含氢气和一氧化碳的气体制备醇的方法，所述方法包括：使气体通过携带有催化剂的反应器，所述催化剂包含元素钼、钴和碱金属或碱土金属、和/或其氢化物。

化学物质或电力的生产总体上取决于所生产的合成气的质量，例如合成气中的CO和H₂的量或浓度，以及CO/H₂比率。通过改进合成气中的CO和H₂浓度以及CO/H₂比率来提高乙醇收率的已知方法包括将二氧化碳、含甲烷的气体如填埋气与碳质材料在气化器中共同气化。WO 2009/154788公开了通过将碳质材料在气化器中气化以生产合成气体的方法，所述方法包括：向气化器中注入二氧化碳气体、氧气、和碳质材料；产生包含一氧化碳和氢气的合成气。