(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210892015.8 (22)申请日 2022.07.27 (71)申请人 北京丰润铭科贸有限责任公司 地址 101300 北京市顺 义区南法信镇金穗 路2号院10号楼8层804 (72)发明人 孙震　薛冬梅　顾时雨　王星浩　 (51)Int.Cl. C12M 1/107(2006.01) C12M 1/00(2006.01) (54)发明名称 一种用于 辅助生物质材 料生产的反应系统 (57)摘要 本发明提供一种用于辅助生物质材料生产 的反应系统， 本发明涉及适用于发酵的供气反应 器的系统和工艺， 其中使用气体/液体分离容器， 尤其是使用气体基质的发酵系统。 该系统包括回 路反应器。 回路反应器包括流体输送装置、 回路 段、 基本垂直的上流区、 气液分离容器、 在气液分 离容器的出口和流体输送装置的进口之间延伸 的非增大直径流体管道。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 115232715 A 2022.10.25 CN 115232715 A 1.一种用于辅助生物质材料生产的反应系统， 其特征在于： 包括环形反应器， 其中环形 反应器包括： 具有入口和出 口的流体传输装置， 其中流体传输装置的入口与基本垂直下流 区的出口流体连通； 具有出 口和进口的回路段， 回路段的进口与流体输送装置的出 口流体 连通； 基本垂直的上流区， 具有出口和进口， 其中垂直上流区的进口与环路的出口流体连 通； 还包括一种具有纵轴的气液分离容器， 包括： 出口和进口， 其中气液分离容器的进口位 于分离容器的底部， 并与基本垂直的上流区的出 口流体连通， 其中出 口与基本垂直的下游 区的进口流体连通； 入口侧断面， 位于与出口侧断面相对的中间断面一侧， 入口侧断面包括 气液分离容器的入口， 入口侧断面的形状类似于斜截锥， 并且在流经入口侧断面的流体流 动方向上具有增大 的直径， 其中入口、 出口的最下边缘， 气液分离容器的中间段、 出口侧段 和进口侧段与公共平面接触。 2.根据权利要求1所述的一种用于辅助生物质材料生产的反应系统， 所述其中气液分 离容器的入口直径等于基本垂直上流区的出口直径。 3.根据权利要求1所述的一种用于辅助生物质材料生产的反应系统， 其中进一步包括 具有入口和出 口的供应管道， 供应管道的入口连接到基本垂直的上流区， 供应管道的出 口 端连接到气液分离容器的入口侧部分。 4.根据权利要求1所述的一种用于辅助生物质材料生产的反应系统， 其中入口侧断面 为斜锥形， 锥角在5 °到30°之间； 其中分离容器的出口直径小于分离容器的进口直径。 5.根据权利要求1所述的一种用于辅助生物质材料生产的反应系统， 其中入口侧断面 的长度 （沿气液分离容器的纵轴测量） 大于中间断面的长度 （沿气液分离容器的纵轴测量） ， 且大于出口侧断面的长度。 6.根据权利要求1所述的一种用于辅助生物质材料生产的反应系统， 其中出口侧断面 为杯状。 7.根据权利要求1所述的一种用于辅助生物质材料生产的反应系统， 其中过程包括流 经环路反应器的环路段， 气 体和液体培养基的多相混合物； 将营养物质 引入多相混合物； 将 甲烷和氧气引入多相混合物； 通过： 气体和液体培养基的多相混合物通过分离容器的入口 侧部分流入分离容器的底部， 将气 体和液体培养基的多相混合物在分离罐中分离为气相和 液相； 其中分离容器的入口侧部分包括一个入口， 该入口是多相混合物在流经入口侧部分 的流动方向上直径逐渐增大 的最下边缘， 并且具有倾斜的截锥形状； 以及多相混合物通过 位于分离容器的出口侧部分和分离容器的入口侧部 分之间的中间部 分的流动， 出口侧部分 包括具有最下边 缘的出口， 中间部分具有恒定直径和最下边 缘。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115232715 A 2一种用于辅助生物质材料生产的反 应系统 技术领域 [0001]本发明涉及适于使用气液分离容器进行发酵的气体供料发酵反应器、 系统和工 艺， 特别是 涉及使用气体 基质的发酵系统。 背景技术 [0002]随着化石燃料储量的日益枯竭、 温室气体产量的增加以及最近对气候变化的担 忧， 工业领域 强烈关注用生物燃料 （如乙醇、 生物柴油） 取代化石燃料。 然而如今生产的生物 燃料有其自身的缺点和问题。 第一批生物燃料以植物为基础 （例如， 淀粉、 蔗糖和来自谷物、 油菜籽或大豆、 棕榈油和其他植物油的油） ， 但 这些燃料作 物与人类和 动物消费作 物会产生 竞争。 全球可用的农业用地数量不足以满足日益增长的粮食和燃料需求。 目前为了减少粮 食生产者对适合生物燃料生产的作 物的需求， 相关科研人员正在开 发使用纤维素或海藻等 替代生物材料 的第二代生物燃料。 然而制 造中的技术困难以及高昂的制 造成本， 并不能使 第二代生物燃料 具有成本效益或较为 合理的价格。 [0003]第三代或下一代生物燃料是使用替代的非粮食碳原料生产的。 作为这些改进的一 部分， 在生产更高碳氢化合物 （包括燃料、 润滑剂和塑料） 时使用替代的非生物原料的势头 正在增强。 此类原料可包含一种或多种含碳化合物或含碳和非含碳化合物的混合物， 其中 包括但不限于甲烷和合成气。 甲烷是相当普遍的， 在世界各地的许多地方自然存在。 此外， 甲烷是由许多生物降解过程产生的， 可以从废物处理厂直接获取。 由于其相对丰富， 所以甲 烷是一种有效的温室气体， 其相对温室效应是二氧化碳的23倍。 最初甲烷被视为一种有价 值的副产品， 很难转化为更有价值的产品， 也很难从偏 远或难以进入的地方 （如偏 远的气田 或海上生产 平台） 运输到 市场。 同时， 这些来源的甲烷以及在污水 处理厂和垃圾填埋场发生 的生物分解过程中产生的 甲烷主要排放到大气中或燃烧。 [0004]经济高效地将甲烷和类似含碳气体转化为一种或多种价值更高的C  2产品或更高 的碳氢化合物的能力将使制造商能够利用相当常见的非生物生产原料， 同时提供显著的环 境效益。 然 而， 甲烷的挥发性使得运输或直接使用甲烷作为燃料存在着一定问题。 发明内容 [0005]本发明的材料公开了用于微生物发酵的气体基质的有效传质的系统、 过程和装 置。 此外， 本发明的材料公开了使用最初 含有C 1代谢非光合微生物的培养物发酵含气态 碳 原料的系统、 工艺和设备。 在另一方面， 本发明的材料公开了可扩展发酵罐设计， 除了高效 的气液分离和气 体去除外， 还提供高流量， 将气相传质到液相。 本发明公开了克服本领域已 知缺点并为公众提供优化 生产各种产品的新的安全工艺和设备的发酵系统和工艺。 [0006]在这种发酵系统中， 可以使用一种或多种能够代谢气体化合物的微生物， 例如分 离物。 这些微生物包括原核生物或细菌， 如甲基单胞菌、 甲基杆菌、 甲基球菌、 甲基松球菌、 甲基胞菌、 甲基亚杆菌、 甲烷单胞菌、 嗜甲基菌、 甲基杆菌、 甲基杆菌、 丝杆菌、 黄杆菌、 芽孢 杆菌、 副球菌、 诺卡氏菌、 关节杆菌、 红假单胞菌或假单胞菌或假单胞菌。 优选的甲烷诺菌包说　明　书 1/3 页 3 CN 115232715 A 3