[发明专利]一种发酵合成气生产醇类的系统及其处理方法

权利要求书

1.一种发酵合成气生产醇类的系统，其特征在于，所述系统包括无泡供气膜组件(1)、生物反应器(2)和渗透汽化膜组件(3)，其中无泡供气膜组件(1)置于生物反应器(2)内或置于生物反应器(2)外，无泡供气膜组件(1)的进气口连接合成气，生物反应器(2)的发酵液出口与渗透汽化膜组件(3)的进料口相连，渗透汽化膜组件(3)的截留液出口与生物反应器(2)的物料入口相连。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当无泡供气膜组件(1)置于生物反应器(2)内时，无泡供气膜组件(1)置于生物反应器(2)内发酵液的液面以下，与生物反应器(2)内发酵液直接接触；

优选地，当无泡供气膜组件(1)置于生物反应器(2)外时，生物反应器(2)内发酵液通过输送泵与无泡供气膜组件(1)的进液口相连，无泡供气膜组件(1)的出液口与生物反应器(2)的进料口相连。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述无泡供气膜组件(1)内气体分压低于起泡压力；

优选地，所述无泡供气膜组件(1)中内置中空纤维膜组件、管式膜组件或平板式膜组件中任意一种或至少两种的组合，优选为中空纤维膜组件；

优选地，所述中空纤维膜组件为由聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯中任意一种材料或至少两种材料制成的微孔透气薄膜；

优选地，所述中空纤维膜的外径为0.02mm～4.0mm，壁厚0.01mm～0.7mm，孔径为0.04μm～0.8μm；

优选地，所述中空纤维膜内气体分压＜0.5MPa；

优选地，当所述无泡供气膜组件(1)置于生物反应器(2)内时，其内置的中空纤维膜组件为帘式中空纤维膜组件和/或筒式中空纤维膜组件；

优选地，当所述无泡供气膜组件(1)置于生物反应器(2)外时，其内部的中空纤维膜组件为筒式中空纤维膜组件。

4.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，所述无泡供气膜组件(1)为单个或至少两个并联设置；

优选地，所述无泡供气膜组件(1)为单端进气或两端进气；

优选地，所述渗透汽化膜组件(3)中设有渗透气化优先透醇膜；

优选地，所述渗透气化优先透醇膜由有机膜、无机膜或有机-无机杂化膜中任意一种或至少两种制备得到；

优选地，所述有机膜材质是硅橡胶、聚三甲基硅丙烷、聚丙烯或聚偏氟乙烯中任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述无机膜的材质为Silicalite-1和/或ZSM-5；

优选地，所述有机-无机杂化膜的材质为PDMS-Silicalite-1、PDMS-ZSM-5或PTMSP-Silicalite-1中任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述渗透汽化膜组件(3)的形式为卷式膜组件、管式膜组件、板框式膜组件或中空纤维式膜组件中任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述渗透汽化膜组件(3)为单个或至少两个串联或并联设置；

优选地，所述渗透汽化膜组件(3)的串联或并联是通过渗透汽化膜组件(3)的渗透侧通过管路串联或并联的；

优选地，所述生物反应器(2)上设置尾气出口和补料口；

优选地，所述生物反应器(2)的发酵液出口与渗透汽化膜组件(3)的进料口之间设有动力输送泵。

5.一种根据权利要求1-4任一项所述发酵合成气生产醇类的系统的处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(a)将合成气经无泡供气膜组件(1)处理后，送入生物反应器(2)进行发酵处理，合成醇类；

(b)将步骤(a)合成的醇类送入渗透汽化膜组件(3)中进行渗透汽化，所得醇类蒸汽经冷凝得到醇类浓缩液，渗透汽化得到的截留液返回进行发酵处理。