[发明专利]通过制备合成气乙烯的方法和设备

说明书

背景技术

1. 技术领域

本发明涉及用于生产烯烃衍生物的方法和设备。更具体来说，本发明涉及经由细菌发酵生产烯烃衍生物例如乙烯、聚乙烯、乙苯、环氧乙烷、乙二醇、乙醇胺、冠醚和氯乙烯单体。

许多烯烃衍生物是从油生产。希望能够从更广范围的起始物质生产它们。

2. 现有技术的描述

WO2010/012 946 (Arkema)描述一种用于从生物质制作聚乙烯的方法。使用酵母发面酵母将生物质发酵以将纤维素、糖和淀粉转换为乙醇。将乙醇脱水以产生乙醇在水中的稀释溶液，并将其浓缩。然后，将乙醇脱水以产生乙烯，并将乙烯聚合。如WO2010/012 946中解释，该方法适用于小规模工厂而非大规模工业方法。

本发明的一方面寻求克服现有技术的所述问题并且提供用于经由发酵步骤产生乙烯和烯烃衍生物的大规模方法。

如下文将描述，用于从甲烷产生乙烯和烯烃衍生物的方法是已知的，但乙烯的产率很低。本发明寻求以高产率生产乙烯。

发明内容

根据本发明，提供一种用于从含碳原料（carbonaceous containing feedstock）产生乙烯的方法，所述方法包含以下步骤：

a) 将所述含碳原料转化（reforming）为包含二氧化碳、一氧化碳和氢的第一产物流；

b) 用产乙酸厌氧细菌发酵所述第一产物以产生包含乙醇的第二产物流；

c) 将来自所述第二产物流的乙醇浓缩为第三产物流；和

d) 将所述第三产物流中的乙醇脱水以产生富乙烯的、含碳的第一部份，贫乙烯的、含碳的第二部份和水以及

d1) 任选地在处理之后将至少一部分的所述水再循环到步骤b)和/或步骤a)和/或将至少一部分的所述贫乙烯的、含碳的第二部份作为原料再循环到步骤a)。

根据本发明，还提供用于生产乙烯的设备，其包含：

i) 用于将含碳原料转化为包含二氧化碳、一氧化碳和氢的第一产物流的转化器；

ii) 用于将所述第一产物流发酵为包含乙醇的第二产物流的发酵器；

iii) 用于浓缩来自所述第二产物流的乙醇的装置；

iv) 用于将所述乙醇脱水为富乙烯的、含碳的第一部分，贫乙烯的、含碳的第二部分和水的脱水器；以及以下之一或两者

v) 用于将至少一部分的所述贫乙烯的、含碳的第二部分再循环到所述转化器的装置和

vi) 用于将至少一部分的所述水再循环到所述发酵器和/或转化器的装置。

概括地，将含碳原料例如天然气、页岩气、煤矿甲烷、沼气(例如衍生自例如生物质的无氧消化或者废物的的沼气，常常也称为垃圾填埋气)、含碳气体水合物或包合物（clathrate）、伴生气和精炼气被转换合成气。合成气为氢、一氧化碳和二氧化碳的混合物。

然后，合成气经受细菌发酵以主要地产生乙醇以及某些次要副产物。所用的典型微生物是产乙酸厌氧细菌，尤其是诸如梭状芽孢杆菌种，扬氏梭菌(Clostridium ljungdahlii)、食一氧化碳梭菌(C. carboxydivorans)、拉格利梭菌(C. ragsdalei)和产乙醇梭菌(C. autoethanogenum)。

然后，乙醇优选催化脱水为乙烯。

然后，乙烯被转换为烯烃衍生物。实例包括固体例如聚乙烯，液体例如乙苯或气体例如环氧乙烷。烯烃衍生物可以自身进一步转变，例如就乙苯而言，转化为苯乙烯并随后转化为聚苯乙烯。环氧乙烷可以转变为可再经受进一步转变的乙二醇、乙醇胺、冠醚和其他材料。

现已令人意外地发现，通过进行在与脱水步骤相同位置(即在5km内，优选在4km、3km、2km或1km内的)的发酵步骤和优选在与发酵步骤相同位置(即在5km内，优选在4km、3km、2km或1km内)的至少一个转换步骤，尤其在大规模工厂中增加意外的有益效果。特别鉴于整个方法的各阶段的不同能量、水和其他化学成分要求，有可能将副产物和能量从一个阶段再循环到另一个阶段，导致总体更大的效率。通过使用产乙酸厌氧细菌发酵合成气，有可能将相对廉价原材料大规模转换为烯烃衍生物。

本发明的详细说明