用于氢气和碳氧化物厌氧转化成醇的集成方法与流程

本发明涉及用于氢气和碳氧化物厌氧转化成醇，尤其是乙醇、丙醇和丁醇的集成方法。背景氢气和一氧化碳的厌氧发酵涉及底物气体在水性发酵溶剂中与能够生成醇，如乙醇、丙醇、异丁醇和正丁醇的微生物的接触。这些醇的生产需要显著量的氢气和一氧化碳。例如，一氧化碳和氢气转化成乙醇的理论方程是：6CO+3H2O→C2H5OH+4CO26H2+2CO2→C2H5OH+3H2O。可以看出，一氧化碳的转化导致生成二氧化碳。氢气的转化涉及氢气和二氧化碳的消耗，且这种转化有时被称作H2/CO2转化。对于本文中的用途，其被称作氢气转化。通常，用于一氧化碳和氢气转化的底物气体是或衍生自来自碳质材料的气化、来自天然气的部分氧化或重整的合成气体(合成气)和/或来自厌氧消化的生物气或填埋气体或各种工业方法的废气流，如来自煤焦化和炼钢的废气。该底物气体含有一氧化碳、氢气和二氧化碳并通常含有其它组分，如水蒸气、氮气、甲烷、氨、硫化氢等。(对于本文，除非另行说明或从上下文中显而易见，所有气体组合物在干基上报道。)这些底物气体通常比等效热含量的化石燃料贵。因此，希望有效利用这些气体制造更高价值的产品。任何转化工艺，尤其转化成日用化学品如乙醇的财务可行性部分取决于原料的成本、转化效率和用于生成底物气体的运行和资本成本；并取决于一氧化碳和氢气转化成所需产品的资本成本、效率和实现底物气体转化成更高价值产品的能量成本。在生物反应器中，氢气和碳氧化物从气相溶解在水性溶剂中，然后溶解的氢气和碳氧化物接触用于生物转化的微生物。由于一氧化碳，尤其是氢气在水性介质中的低溶解度，质量传递是在生物转化成醇中限制速率和转化率的因素。因此设计商业规模生物反应器以在使这样的设施具有商业竞争力的资本和运行成本下在仍能实现气体底物的高转化率、同时提供所追求的质量传递时存在挑战。从低资本和能量消耗的角度看，为了获得底物气体到更高价值产品的更高转化率，已提出深槽式生物反应器以提供底物气体与水性发酵溶剂之间的更长接触时间。在深槽式生物反应器中，水性溶剂的高度是用于发生质量传递和生物转化的接触时间的重要决定因素。在商业规模下，深槽式生物反应器具有至少大约10，优选至少大约15米的深度。一种类型的深槽式生物反应器是搅拌罐生物反应器，其使用电动机驱动的叶轮提供该生物反应器中的液体流动并将气体分布在水性溶剂中。该搅拌也有利于提高气体与水性溶剂之间的接触时间。由于规模，在深槽式生物反应器中通常使用低搅拌速率。另一类型的深槽式生物反应器是泡罩塔生物反应器，其中在该容器底部引入底物气体并鼓泡经过水性溶剂。有利地，商业规模泡罩塔生物反应器在设计和构造上相对简单并需要相对较少的能量运行。在深槽式泡罩塔中实现液体混合可能成问题。机械泵送水性溶剂可促进液体流动。如本文中论述，较小气泡的使用可能形成促进混合的较低密度分散体。此外，较小气泡有利于氢气和碳氧化物从气相质量传递到液相中。第三种类型的深槽式生物反应器使用一个或多个气体提升管段以促进液体流动和混合。通常，在提升管段的底部引入气体并由于较低密度，水性溶剂向上流动。在提升管段的顶部，液相通往下行流段以回到提升管段的底部。来自生物反应器的废气含有未生物转化的底物和稀释剂，如甲烷和氮气。尽管废气可再循环到该生物反应器或送往另一生物反应器，仍存在挑战。例如，该底物气体可能含有稀释剂，其如果再循环到生物反应器，会累积并降低分压，由此降低氢气和一氧化碳质量传递到水性溶剂中的驱动力。此外，来自深槽式生物反应器的废气需要压缩以再循环或送往顺序生物反应器。顺序生物反应器代表额外的资本和运行成本，并且由于来自第一生物反应器的废气中的氢气和一氧化碳浓度因厌氧生物转化而降低，所实现的增量转化效率可能在经济上不合理。Bell在美国公开专利申请No.20100105118中公开了制造醇的集成方法，其据说在无氧存在的发酵中提供一氧化碳的高生物转化率。Bell在段落0013中指出，理论上，二氧化碳可用作用于更高级醇如乙醇生产的反应物。但是，他指出，在实践中，发酵成更高级醇的途径倾向于是二氧化碳的净生产者。在其公开的方法中，将来自生物反应器的含有二氧化碳的气体供入蒸汽重整器的反应段。该重整器干燥运行或在小于5:1的水:二氧化碳摩尔比下运行。Bell在段落0025中指出：“...本发明的集成方法在氢气过量下运行并有效地将重整工艺的进料中的二氧化碳转化成一氧化碳，并实际造成二氧化碳的较低工艺存量。”Bell在实施例中证实其方法的二氧化碳净生产和氢气的低转化率。在实施例1中，将107千摩尔/小时的二氧化碳供入生物反应器并在来自该生物反应器的废气中含有194千摩尔二氧化碳。将氢气以318千摩尔/小时的速率供入生物反应器，并在大约28％的氢气转化率下在废气中含有231千摩尔/小时的氢气。在实施例2中类似地，生物反应器的进料含有25千摩尔/小时的二氧化碳，并在废气中含有117千摩尔/小时的二氧化碳。将氢气以298千摩尔/小时的速率供入生物反应器，并在大约31％的氢气转化率下206千摩尔/小时的氢气进入废气。Bell对该废气施以膜分离单元操作以除去氢气以降低送回重整器的氢气量。将这种氢气作为燃料的一部分供入重整器的热箱。参见段落0074和0075。尽管与使用自热重整或传统蒸汽重整相比，Bell已减少二氧化碳排放，但氢气的低转化率减损了所公开的方法的商业可行性。因此寻求可提供氢气和一氧化碳在商业规模的连续运行中转化成醇的极高转化率的方法。概述通过本发明提供氢气和碳氧化物厌氧转化成更高级醇，尤其是乙醇、丙醇和丁醇的连续方法，其中将厌氧发酵单元操作与提供底物气体的单元操作集成并由此提高生物转化效率。特别已经发现，高转化率和e/C比的特定范围的组合提供惊人的更高级醇的生产率并有利于使用包含不可再生和可再生气体来源的混合物的进料气体底物提供具有可再生碳组分的更高级醇。本发明的第一宽泛方面-合成气调节以获得特定e-/C已经发现，厌氧工艺中的氢气生物转化效率不仅取决于二氧化碳在水性发酵溶剂中的存在，还取决于电子/碳原子比。本发明的这一方面的方法能够使用有利的合成气源以通过添加附加气体调节该合成气的组成而获得增强的合成气转化率。通过添加至少一种其它气体调节组成特别有吸引力，因为进料气体中的所有氢气和碳氧化物值可用于生物转化。此外，通过掺合比容易在几乎实时基础上实施组成调节。因此，如果生成合成气的单元操作具有扰动或影响合成气组成的其它工艺变化，可以快速调节电子/碳(e-/C)比以避免由于使用较不合意的电子/碳原子比而发生合成气值的不当损失。在这方面，提供包含一氧化碳、氢气和二氧化碳的气体底物在含有适合将所述底物转化成醇的微生物的水性溶剂中的厌氧生物转化的连续方法，其包括使所述气体底物与所述水性溶剂连续接触以将所述气体底物生物转化成醇并提供含醇溶剂和贫化气相；从所述水性溶剂中连续取出所述贫化气相；连续或间歇取出一部分所述溶剂以回收所述醇，所述取出足以使所述溶剂中的醇保持在不适当地负面影响微生物的浓度以下，其中使用至少两种具有不同组成的气体作为气体底物并可以在与水性溶剂接触前混合或分开添加到水性溶剂中以提供具有大约5.2:1至6.8:1，优选大约5.5:1至6.5:1，最优选大约5.7:1至6.4:1的电子/碳原子比的总或累计气体底物。在本发明的这一方面的一组优选实施方案中，具有高氢气浓度的合成气，如通过蒸汽重整生成的合成气或焦炉气可以与含有高碳氧化物浓度，尤其是高二氧化碳浓度的气体一起使用。自热重整可提供宽的电子/碳原子范围内的合成气并可以处于、高于或低于所追求的比率。在一些情况下，碳氧化物来源可能相对便宜，尤其是在二氧化碳构成该气体的显著部分，例如至少40体积％二氧化碳时。二氧化碳的一个特别有吸引力的来源是来自发酵，在大多数情况下厌氧发酵，例如碳水化合物如糖或淀粉的发酵，以产生烷醇，如乙醇、丙醇、丙二醇、丁醇和丁二醇。通常来自这些发酵的二氧化碳是副产物并且相对不含不当地损害微生物的组分。可以看出，两种或更多种气体的使用能够由化石和可再生碳源制造醇，由此提供具有可再生组分的醇。例如，甲烷的蒸汽重整提供高氢气/碳氧化物合成气。如果需要，来自可再生来源的二氧化碳的添加可使得该醇中的碳原子的大约20或30至70，例如大约30至50％来自可再生资源。在含有一个或多个生物反应器的生物反应器组件中进行发酵。可以使用任何合适的生物反应器，包括但不限于泡罩塔生物反应器；喷射回路生物反应器；搅拌罐生物反应器；滴流床生物反应器；生物膜生物反应器；移动床生物反应器；膜生物反应器和静态混合器生物反应器，包括但不限于，管式生物反应器。可能需要在顺序气体流动中的多个生物反应器，其中生物反应器中的底物浓度倾向于相对均匀。该生物反应器不需要，但可以提供基本均匀的水性溶剂组成。本发明的第二宽泛方面-具有可再生碳含量的醇存在大量天然气储备，并正运用技术从这些储备中回收天然气。但是，通常，这些储备远离大人口中心，因此带来运输挑战。可以使用在建造上昂贵耗时的管路运输大量天然气。尽管天然气已通过气罐运输，但需要专用构造并且高度易燃的挥发性气体的存在带来安全风险，这在较发达地区更显著。具有大量储备的另一化石燃料是煤。许多储备远离大人口中心并包括低级来源，如次烟煤和褐煤。煤的运输通常借助铁路，并且如果可行，船舶和驳船。处理固体的成本大于处理液体。此外，煤可含有硫、有机氮和汞和其它金属，这些在作为燃料使用的地点造成环境问题。因此，已经提议将天然气和煤转化成更能以较低风险运输的液体。这些提议包括在生成液体时除去环境有害组分。这样的提议包括将化石燃料转化成合成气，然后转化成液体产品。一个这样的提议是费托法，其需要大量资本和运行费用。最近已作出许多将合成气转化成醇，尤其是乙醇的提议。也已经对各种工业废气，如钢厂气体提议将合成气生物转化成醇。醇具有作为燃料或化学生产的中间体的价值。政府和私人利益已促使从可再生来源中获取燃料和化学中间体。因此，在美国，巨大的玉米乙醇工业已经成熟，并且正努力由纤维素来源生成乙醇。未来预计需要的燃料和化学中间体的量使得农地用于生产原料而非生产食品。因此获取纤维素材料和作物的成本有可能变得明显大于获取含有氢气和碳氧化物的化石燃料或工业废弃物的成本。由可再生来源生产燃料或化学中间体的一些工艺生成不可用作燃料或化学中间体的含可再生碳的副产物。例如，碳水化合物的酵母发酵导致每产生1分子乙醇就生成大约1分子二氧化碳。其它工艺，如可再生碳原料的气化或部分氧化产生含有比可通过厌氧生物转化法转化成燃料或化学中间体多的二氧化碳的合成气。也由各种废弃物处理工艺生成二氧化碳。可再生碳的来源例如是废弃物焚化并导致生成二氧化碳。对含可再生碳的废弃物，如城市废弃物和农业废弃物施以厌氧生物降解，例如在填埋场和厌氧消化器中，以产生含有甲烷和二氧化碳的生物气。通过在生物反应器组件中合并来自不可再生碳源的合成气与含可再生碳的气体，可以将底物高效率生物转化成具有可再生碳组分的醇。部分上，通过向生物反应器组件提供具有大约5.2:1至6.8:1，优选大约5.5:1至6.5:1，最优选大约5.7:1至6.4:1的电子/碳原子比的总或累计气体底物，某些厌氧生物转化工艺可提供氢气和碳氧化物的高转化率，例如优选超过至少大约85，更优选超过至少大约90，最优选超过至少95摩尔％的氢气和碳氧化物。可以使用深槽式生物反应器，包括商业规模的泡罩塔生物反应器、搅拌罐和具有上述类型的气体提升管的生物反应器以及其它类型的生物反应器，包括搅拌罐生物反应器；滴流床生物反应器；生物膜生物反应器；移动床生物反应器；膜生物反应器和静态混合器生物反应器，包括但不限于，管式生物反应器，来获得这些高转化效率。可能需要在顺序气体流动中的多个生物反应器，其中生物反应器中的底物浓度倾向于相对均匀。根据来自不可再生碳源的合成气的组成和含可再生碳的气体的组成，可以提供含有大约20至70，例如30至50％的来自可再生碳源的碳的醇。如果来自不可再生碳源的合成气含有显著量的氢气，如焦炉气和来自天然气的蒸汽重整的气体，该醇通常具有更大的可再生碳含量。类似地，如果含可再生碳的气体含有高含量的二氧化碳，尤其是二氧化碳和甲烷，该醇通常具有更大的可再生碳含量。这些含可再生碳的气体的实例包括，但不限于，来自乙醇厂的二氧化碳和例如来自填埋场或厌氧消化器的生物气。在一些情况下，该醇的较高可再生含量具有大约30至60％的来自可再生碳的碳。本发明的第三宽泛方面-从生物气中捕获甲烷和CO2值用于合成气厌氧生物转化成醇的一个特别有吸引力的碳值来源是含有显著量的二氧化碳和甲烷的生物气。二氧化碳和甲烷都来自可再生资源并因此可提供具有可再生碳组分的醇。本发明的这一方面的方法使用蒸汽重整的组合提供具有高氢气含量的合成气，以使其可以与含有显著部分的二氧化碳的生物气合并，并仍提供合并的气体，其中在厌氧生物转化过程中将氢气、一氧化碳和二氧化碳各自转化成醇以使来自厌氧生物转化的贫化气相含有降低的二氧化碳浓度。该贫化气相因此可用于蒸汽重整——作为蒸汽重整器的热箱的燃料和/或作为蒸汽重整器的进料的一部分。在后一情况下，由于二氧化碳的浓度降低，在制成的合成气中可获得有吸引力的氢气/碳氧化物比以使可并入厌氧生物转化的进料中的生物气的量最大化。也可以将贫化气相的二氧化碳与甲烷分离并将二氧化碳送往发酵器和将所得富甲烷料流送往热箱。在一些情况下，该生物气可能含有微生物的营养素，如硫化合物和氨或其它含氮化合物。另外，该水性溶剂可除去如果将底物贫化气相直接供入蒸汽重整器则可能不利但不会不当损害微生物的组分，如二氧化硅、硅酸盐和硅氧烷。本发明的这一方面大体上涉及包含一氧化碳、氢气和二氧化碳的气体底物在含有适合将所述底物转化成醇的微生物的水性溶剂中的厌氧生物转化的连续方法，其包括：a.蒸汽重整烃质原料以提供具有大于大约7:1，优选大于大约7.5:1的电子/碳比的合成气，所述蒸汽重整在具有至少一个气体重整段和至少一个热箱段的蒸汽重整器中进行；b.将所述合成气和生物气分开或混合地连续引入生物反应器组件，所述生物气包含至少大约20或优选至少25，有时至少40摩尔％二氧化碳和优选至少大约40摩尔％甲烷，所述生物气具有小于大约0.1:1的电子/碳比以提供具有大约5.2:1至6.8:1，优选大约5.7:1至6.4:1，最优选大约5.8:1至6.3:1的电子/碳比的累计气体底物；c.使所述合成气和所述生物气与所述水性溶剂连续接触以将所述气体底物生物转化成醇并由此产生含醇溶剂和底物贫化气相，所述接触在含有所述溶剂的生物反应器组件中，所述生物反应器组件具有至少一个气体入口和至少一个气体出口，且所述生物反应器组件中的至少一个生物反应器的特征在于在气体入口与气体出口部分之间具有基本均匀的液相和基本不均匀的底物浓度；d.从所述水性溶剂中连续取出底物贫化气相，所述贫化气相具有比所述合并气体低的二氧化碳/甲烷摩尔比；e.将至少一部分贫化气相送往步骤(a)的蒸汽重整器；和f.连续或间歇取出一部分所述溶剂以回收所述醇，所述取出足以使所述溶剂中的醇保持在不适当地负面影响微生物的浓度以下。尤其在将至少一部分底物贫化气相供入蒸汽重整器以重整时，底物贫化气相中的二氧化碳分压小于大约20或25kPa，最优选为大约2.5或3.5至10kPa以使二氧化碳重整产生一氧化碳不会不适当地负面影响通过蒸汽重整器制氢。通常，底物贫化废气中的甲烷为该底物贫化气相的大约20至90，优选50至90摩尔％。优选的增补烃质原料是天然气。在引入生物反应器组件之前优选对该生物气施以超滤以除去任何夹带的微生物。优选的生物气是厌氧衍生的气体。本发明的第四宽泛方面-底物贫化气相在热箱中的使用在本发明的这一宽泛方面中，在特定电子/碳原子比下气体底物中的氢气和碳氧化物在厌氧生物转化中高度转化成醇，以使来自该厌氧生物转化的底物贫化气相具有足够的热值以抵偿蒸汽重整以生成气体底物中所用的合成气所需的燃料。底物贫化气相中的二氧化碳摩尔浓度低于大约20或25％，最通常为大约2.5或3.5至10％。贫化气相的相当大部分的热值来自气体底物中所含的甲烷和残留氢气，至少一部分甲烷通过从蒸汽重整器中漏出(breakthrough)提供。有利地，如果该气体底物包含来自蒸汽重整的合成气，该气体底物的氮含量优选小于大约10，更优选小于大约2摩尔％。由于蒸汽重整不要求将空气或富氧空气添加到重整气体中，可实现这些较低氮含量。由于该底物贫化气体具有高热值，不需要使用除去二氧化碳的单元操作。本发明的这一宽泛方面因此涉及包含一氧化碳、氢气和二氧化碳的气体底物在含有适合将所述底物转化成醇的微生物的水性溶剂中的厌氧生物转化的连续方法，其包括：a.向含有水性溶剂的生物反应器组件中连续引入具有大于大约5.2:1，优选大于大约5.5:1的电子/碳比的气体底物；b.使所述合成气与所述水性溶剂连续接触以将气体底物生物转化成醇并提供含醇溶剂和底物贫化气相；c.从所述水性溶剂中连续取出所述底物贫化气相；d.将底物贫化气相的至少等分部分送往蒸汽重整器的热箱段；和e.连续或间歇取出一部分所述溶剂以回收所述醇，所述取出足以使所述溶剂中的醇保持在不适当地负面影响微生物的浓度以下。在本发明的这一方面的优选实施方案中，生物反应器组件含有用于厌氧生物转化的水性溶剂，所述生物反应器组件具有至少一个入口部分和至少一个气体出口部分，且该生物反应器组件中的至少一个生物反应器的特征在于在入口部分与出口部分之间具有基本均匀的水性溶剂和基本不均匀的底物浓度。本发明的第五宽泛方面-向最末生物反应器阶段的进料中加入一氧化碳的顺序生物反应器的使用在氢气和碳氧化物厌氧生物转化成醇的方法中，一氧化碳质量传递到水性溶剂中通常比氢气快。因此，含有气体底物的气相不成比例地改变组成，以致电子/碳原子比提高。通过本发明的这一方面，已经发现，通过在气体流动顺序中运行的生物反应器或生物反应器阶段之间加入含一氧化碳的气体，可以获得提高的氢气转化率。含一氧化碳的气体的加入有助于在大约5.2:1至6.8:1的范围内降低氢/碳原子比。在一些情况下，含一氧化碳的气体的加入看起来由氢/碳原子比的调节提供超出预期的提高反应速率和/或氢气转化率的有益效果。本发明的这一宽泛方面涉及包含一氧化碳、氢气和二氧化碳的气体底物在含有适合将所述底物转化成醇的微生物的水性溶剂中的厌氧生物转化的连续方法，其包括将所述气体底物连续引入含有所述水性溶剂的生物反应器组件以将气体底物生物转化成醇并提供含醇溶剂和贫化气相；从所述水性溶剂中连续取出贫化气相；连续或间歇取出一部分所述溶剂以回收所述醇，所述取出足以使所述溶剂中的醇保持在不适当地负面影响微生物的浓度以下，其中：a.引入生物反应器组件的气体底物具有大约5.2:1至6.8:1的电子/碳原子比；b.所述生物反应器组件在气体流动顺序中包含至少两个生物反应器阶段，其中气体流动顺序中的至少最末生物反应器阶段的特征在于在入口部分与出口部分之间具有基本均匀的水性溶剂和基本不均匀的气泡组成；和c.将具有小于大约6.5:1的电子/碳原子比的含一氧化碳的气体以足以在混合气体中提供大约5.2:1至7.5:1，优选大约5.5:1至6.8:1的电子/碳原子比的量引入最末生物反应器阶段。在本发明的这一方面的优选实施方案中，生物反应器组件含有用于厌氧生物转化的水性溶剂，所述生物反应器组件具有至少一个入口部分和至少一个气体出口部分，且该生物反应器组件中的至少一个生物反应器的特征在于在入口部分与出口部分之间具有基本均匀的水性溶剂和基本不均匀的气泡组成。可以使用任何合适的生物反应器，包括但不限于泡罩塔生物反应器；喷射回路生物反应器；搅拌罐生物反应器；滴流床生物反应器；生物膜生物反应器；移动床生物反应器；膜生物反应器和静态混合器生物反应器，包括但不限于，管式生物反应器。可能需要在顺序气体流动中的多个生物反应器，其中生物反应器中的底物浓度倾向于相对均匀。该生物反应器不需要，但可以提供基本均匀的水性溶剂组成。独自使用或与其它生物反应器结合使用的深槽式生物反应器，尤其是深槽式泡罩塔生物反应器和膜生物反应器是优选的。在一些情况下，送往最末生物反应器或生物反应器阶段的气体中的氢气/一氧化碳摩尔比小于大约6.5:1，如果可提供这样的一氧化碳源，小于大约5:1，例如大约2:1至4:1。本发明的第六宽泛方面-集成的碳水化合物至醇和厌氧合成气生物转化法本发明的这一方面涉及由不可再生和可再生进料气体的组合制醇的方法。使用来自可再生碳水化合物源的二氧化碳气体是特别理想的可再生碳原子来源以调节具有高电子/碳比的不可再生合成气，如来自天然气的蒸汽重整的合成气的电子/碳原子比。使用这些不可再生和可再生进料气体源的能力来自高转化率和e-/C比的特定范围的组合提供惊人的更高级醇的生产率的发现。在其最宽范围内，本发明的这一方面涉及使用基于可再生和不可再生碳的二氧化碳气体提供具有大约5.2:1至6.8:1，优选5.7:1至6.4:1，更优选5.8:1至6.3:1，有时大约5.8:1至6.0:1的e/C比的用于厌氧生物转化的气体底物。根据更优选的实施方案，存在额外的集成以进一步提高这些工艺各自的经济性。因此在本发明的这一宽泛方面中，不可再生的富甲烷气体进料通往蒸汽重整器以产生不可再生的底物，将其一部分连续引入含有水性溶剂的生物反应器组件并将可再生二氧化碳引入生物反应器组件以将不可再生和可再生的气体底物生物转化成醇并由此产生含醇溶剂和贫化气相，其中在该方法中：a.蒸汽重整器产生具有完全不可再生碳含量的具有大于7.0:1，更优选7.5:1的e/C比的气体；b.将来自重整器的气体引入含可再生CO2的气体中以产生具有5.7:1至6.4:1的e/C比的混合气体，然后将其供入生物反应器组件的水性溶剂中；c.从所述水性溶剂中连续取出贫化气相；d.连续或间歇取出一部分所述溶剂以回收所述醇；和e.通过蒸馏分离所述溶剂的取出部分以提供醇和水性溶剂。在许多情况下，含可再生CO2的气体具有小于2.5:1，优选小于0.1:1的e/C比。在上述方法的一些用途中，合并不可再生和可再生底物以产生具有5.8:1至6.0:1的e/C比的合并底物；主要用蒸汽运行该重整器，且重整器的进料优选基本由甲烷和蒸汽构成；不可再生底物和可再生底物独立进入生物反应器组件的生物反应器；连续或间歇取出一部分所述溶剂以回收所述醇，所述取出足以使所述溶剂中的醇保持在不适当地负面影响微生物的浓度以下。如上所述，来自碳水化合物发酵源，如糖或淀粉乙醇工厂的二氧化碳气体是可再生碳原子的理想来源以调节具有高电子/碳比的合成气，如来自蒸汽重整的合成气的电子/碳原子比。本发明的这一方面在其最宽范围内涉及使用基于来自作为碳水化合物源的玉米的可再生碳的二氧化碳气体提供具有大约5.2:1至6.8:1的电子/碳原子比的用于厌氧生物转化的气体底物。本发明的这一宽泛范围涉及由碳水化合物和包含一氧化碳、氢气和二氧化碳的气体底物制醇的集成方法，其包含：a.碳水化合物至醇工艺，其包括：i.在包括存在生物催化剂的发酵条件下生物转化含碳水化合物的水性培养基(aqueousbroth)以提供含醇培养基，所述培养基含有生物催化剂和二氧化碳气体；ii.从含醇培养基中作为生物气除去二氧化碳气体；iii.通过蒸馏从所述含醇培养基中分离醇并提供含有水、未转化的碳水化合物和生物催化剂的未过滤酒糟(wholestillage)；iv.通过离心分离所述未过滤酒糟以提供稀酒糟(thinstillage)和废酒糟(distillersgrains)；v.从所述稀酒糟中蒸发水以提供含有未转化的碳水化合物的浓缩物，和b.合成气至醇工艺，其包括：i.将所述气体底物连续引入含有所述水性溶剂的生物反应器组件以将气体底物生物转化成醇并提供含醇溶剂和贫化气相；ii.从所述水性溶剂中连续取出贫化气相；iii.连续或间歇取出一部分所述溶剂以回收所述醇，iv.通过蒸馏分离所述溶剂的取出部分以提供醇和水性釜馏物(stillage)，其中来自步骤(a)(ii)的分离的二氧化碳的至少一部分用作步骤(b)(i)中的气体底物的一部分以提供具有大约5.2:1至6.8:1，优选大约5.5:1至6.5:1，最优选5.7:1至6.4:1的电子/碳原子比的气体底物。步骤(b)(i)的气体底物优选包含衍生自蒸汽重整的合成气或焦炉气。一个额外集成是使用步骤(a)(v)的蒸发处理来自厌氧生物转化工艺的水。碳水化合物乙醇工艺和厌氧生物转化工艺的集成提供节水。通过将来自厌氧生物转化工艺的水引入步骤(a)(v)的蒸发，该水基本灭菌并因此可用于乙醇工艺。另外，该蒸发有助于提供具有降低的盐(尤其是钠离子)浓度的水。在碳水化合物乙醇厂中，用于发酵的微生物最终作为干废酒糟回收，其具有作为动物饲料的价值。因此，来自乙醇厂的废水显著缺乏支持微生物废水处理的氮。通常，乙醇厂将氨引入废水处理设施以供应需要的氮含量。可以向乙醇厂的废水处理设施提供来自厌氧生物转化的含细胞碎片的水以抵偿(如果不是完全替代)作为废水处理的氮源的氨。本发明的第七宽泛方面-从废热锅炉重整产物中回收潜热蒸汽重整器和自热重整器通常高度热集成以降低生成重整所需的高温所需的能量。通常使用废热锅炉(其通常提供在大约120℃至140℃的温度下的蒸汽以供工艺使用)从合成气中回收额外的热。该冷却合成气通常用水饱和并在大约300至1500，优选500至1000kPa绝对压力下。在本发明的这一方面中，已经发现，可以从该冷却合成气中回收额外潜热并有效用于(尽管其温度低)从水性溶剂中蒸馏醇。因此，可以将该合成气送往蒸馏塔再沸器并通常在再沸器中进一步冷却到大约100℃至110℃的温度。潜热在该蒸馏再沸器中转移，因此水会在合成气中冷凝并且如果需要，可以通过相分离除去。在一些情况下，蒸馏所需的热的至少大约25，优选至少大约30，通常大约40至60％可获自这种潜热，尤其是当醇是乙醇时。因此，本发明的这一宽泛方面涉及包含一氧化碳、氢气和二氧化碳的气体底物在含有适合将所述底物转化成醇的微生物的水性溶剂中的厌氧生物转化的连续集成方法，其包括：a.在升高的温度，优选至少大约650℃，例如大约700℃至800℃和优选大约300至1500，更优选大约500至1000kPa绝对压力下连续重整烃质原料以提供含有氢气、一氧化碳、二氧化碳和水蒸气的合成气，所述重整包括合成气与烃质原料之间的热交换；b.由所述合成气连续生成蒸汽以提供第一冷却合成气,所述第一冷却合成气优选在大约120℃至140℃的温度下并用水蒸气饱和；c.将第一冷却合成气连续送往蒸馏再沸器以提供具有优选大约100℃至110℃的温度的第二冷却合成气；d.使所述第二冷却合成气与所述水性溶剂连续接触以将气体底物生物转化成醇并提供含醇溶剂和合成气贫化气相；e.从所述水性溶剂中连续取出底物贫化气相；f.连续或间歇取出一部分所述溶剂以回收所述醇，所述取出足以使所述溶剂中的醇保持在不适当地负面影响微生物的浓度以下；和g.在蒸馏塔中从所述取出的溶剂中连续回收醇，所述蒸馏塔使用步骤(c)提供的热。本发明的第八宽泛方面-一系列膜生物反应器的运行用于该生物反应器组件的另一优选生物反应器是膜生物反应器。存在各种形式的膜生物反应器。不限制可能的膜布置的多样性，优选的膜生物反应器包含许多中空纤维，它们提供发酵液、被膜留住的微生物和底物气体的接触。在专利申请公开20080205539中公开了膜生物反应器的一般布置并在美国专利8,329,456中公开了膜生物反应器的特别优选的布置。该参考资料公开了膜生物反应器的细节，包括流径布置、纤维组成和尺寸。如其中所示，膜生物反应器可以以许多不同的方式布置。最有意义的是相对于发酵液、气体底物和微生物的膜功能。申请20080205539(其教导经此引用并入本文)显示一种布置，其中微生物以生物膜的形式留在与溶剂直接接触的膜上。该生物膜可以在该膜的任一侧上形成。气体底物接触与该生物膜相反的膜的一侧并渗透该膜以接触构成生物膜的微生物。气体和生物膜与溶剂一起可以在膜的任一侧上，但生物膜通常在该膜的外侧以防止纤维腔堵塞。专利8,329,456(其教导经此引用并入本文)显示使用不对称膜的一个优选布置，其将微生物保留在位于膜外侧的大孔层中，并且与底物直接接触，同时发酵溶剂在与底物和微生物流过该膜相反的膜侧上经过并与该膜的液体控制层接触。通过溶剂与该膜的液体控制层的直接接触控制溶剂渗透该膜和与生物孔隙内的微生物的接触。该膜生物反应器通常含有一个或多个安置中空纤维的模块。该模块通常含有相对于纤维长度纵向排列并与该容器的纵轴一致的许多中空纤维。最常将纤维末端保留在树脂灌封材料中，其暴露出纤维的开放末端以供流体流过其中。各组灌封(potted)纤维形成单独模块。在该申请和该专利中显示了气体和溶剂都顺序流过各个膜生物反应器。美国专利81013876(其教导经此引用并入本文)还显示在顺序流动中将生物反应器排序的方法。这两个专利和申请都显示在生物反应器之间调节气流的布置。这些参考资料还显示膜典型构造成具有沿模块长度延伸的中空纤维的细长模块。底物随后经由与中空纤维腔的入口和出口连通的气体分布和气体收集室进入和离开该模块。在本发明中，在从生物反应器到生物反应器的顺序气体和液体流动中使用多个膜生物反应器。随着溶剂经过这一系列生物反应器，醇浓度通常提高并在最末生物反应器中达到最高浓度。因此，在生物反应器之间不存在醇浓度的均匀性。此外，如果在生物反应器之间没有任何气体调节，e/C比会经这一系列生物反应器改变。对该组件可保持基本均匀的e/C。在整个组件的生物反应器或模块之间容易加入附加的底物气体或其一部分。此外，通过调节模块尺寸、主要提高模块中的纤维长度或数量以增加各个膜模块之间的气体添加点，容易改变添加数。因此，通过在提供的模块或生物反应器之间添加或取出气体，可以按需要调节气体底物的组成。所需e/C值为大约5.2:1至6.8:1，优选大约5.5:1至6.5:1，最优选大约5.7:1至6.4:1。也调节底物气体以使其一氧化碳浓度保持在不当抑制微生物生产率的浓度以下。在不调节其组成的情况下，该系列中的最末生物反应器的溶剂具有最高醇滴定度。该组件可能能够在生物反应器的液体流动顺序中在生物反应器组件的最末模块中以其最高醇滴定度运行。但是，如果需要，可以经串联生物反应器或模块的中间阶段通过在生物反应器组件中的串联生物反应器阶段和/或模块之间取出相对高醇的溶剂和/或加入新鲜溶剂而降低醇浓度。通常，将醇保持在不适当地负面影响微生物的水平以下，并通常在10克/升的浓度以下。因此，膜生物反应器提供随底物和溶剂顺序经过生物反应器组件而控制e/C比和醇浓度的显著灵活性。在宽泛方面中，本发明涉及包含一氧化碳、氢气和二氧化碳的气体底物在含有适合将所述底物转化成醇的微生物的水性溶剂中的厌氧生物转化的连续方法，其包括：a.使包含一氧化碳、氢气和二氧化碳的底物连续顺序经过布置在生物反应器内的多个膜模块或经过位于生物反应器组件中的多个生物反应器，以使底物和溶剂顺序经过生物反应器组件；b.使溶剂连续经过这一系列膜生物反应器模块；c.保持各模块中的所需e/C并且如果必要，为了保持模块中的所需e/C，将一氧化碳、二氧化碳或氢气的至少一种添加到该模块的进气中；d.保持各模块中的所需醇浓度并且如果必要，从一个或模块中取出溶剂和/或将溶剂添加到一个或多个模块中；e.从至少一个模块中连续取出底物贫化气相；f.从一个或多个模块中连续或间歇收集一部分所述溶剂以从中回收醇，所述取出足以使所述溶剂中的醇保持在不适当地负面影响微生物的浓度以下；和g.从收集的溶剂中连续回收醇。通用用于合成气的厌氧生物转化的气体底物可以以任何方便的方式获得。优选地，引入生物反应器组件中的气体底物包含至少大约80，优选至少大约90摩尔％的一氧化碳、氢气和二氧化碳。优选地，该生物反应器组件含有用于厌氧生物转化的水性溶剂，所述生物反应器组件具有至少一个入口部分和至少一个气体出口部分，且该生物反应器组件中的至少一个生物反应器的特征在于在入口部分与出口部分之间具有基本均匀的水性溶剂和基本不均匀的气泡组成。不希望受制于理论，但相信，这种类型的生物反应器组件提供足以使气泡中的氢气进入水性发酵溶剂的驱动力并因此有利于获得氢气的高转化效率。优选方法使用深槽式生物反应器，最优选泡罩塔生物反应器。有利地，该生物反应器组件的气体底物的电子/碳比导致该气体底物中足够低的一氧化碳浓度以致一氧化碳抑制不是具有提供所追求的转化率所需的深度的泡罩塔生物反应器的运行中的因素。附图简述图1是适用于实施本发明的方法的某些宽泛方面的装置的示意图。图2是适用于实施本发明的方法的某些宽泛方面的另一装置的示意图。图3是集成的碳水化合物乙醇和厌氧合成气生物转化设施的示意图。图4是集成的来自合成气生成的废热锅炉和用于从水性溶剂中回收醇的蒸馏再沸器的示意图。图5是显示被制成在外侧上具有生物层和在内侧上具有水合层的中空纤维的图1的不对称膜的横截面的示意图。图6是显示气体和液体循环的生物反应器系统的示意图。图7是显示具有中间二氧化碳脱除的具有串联布置的多个生物反应器的生物反应器系统的示意图。详细论述定义除非另行说明或从它们的使用情景中显而易见，本文所用的下列术语具有下述含义。术语“一”的使用意在包括一个或多个所述要素。醇是指一种或多种含有2至6个碳原子的烷醇。在一些情况下，该醇是由水性溶剂中所含的微生物生成的烷醇混合物。生物气是指由可再生碳源生成并优选含有至少大约20摩尔％二氧化碳的气体。厌氧衍生的气体是指通过有机物质在不存在氧的情况下的厌氧消化或发酵生成的生物气并主要含有甲烷和二氧化碳。生物质是指活的或最近活的植物和动物的生物材料并含有至少氢、氧和碳。生物质通常还含有氮、磷、硫、钠和钾。生物质的化学组成可随来源而变并甚至在一个来源内改变。生物质的来源包括，但不限于，收获植物，如木材、草屑和庭园废弃物、柳枝稷、玉米(包括玉米秸秆)、大麻、高粱、甘蔗(包括甘蔗渣)等；和废弃物，如垃圾和城市废弃物。生物质不包括化石燃料，如煤、天然气和石油。术语组分组成是指气体的组成，其中已从组分浓度的计算中排除水和氮气。如本文所用，除非另行说明，气体组成在无水基础上并排除氮气的存在。作为一氧化碳和氢气的浓度总和的两倍量除以一氧化碳和二氧化碳的浓度总和量的商计算电子/碳比：e-/C＝2([CO]+[H2])/([CO]+[CO2])。缩写ppm是指百万分率。除非另行说明或从上下文中显而易见，ppm在摩尔基础上(ppm(摩尔))。一氧化碳抑制是指水性溶剂中的溶解一氧化碳的高浓度不利地影响微生物以致在所有其它条件保持相同的情况下，每升每克活细胞的一氧化碳或氢气转化率显著降低，例如降低至少15％。溶解一氧化碳的高浓度意味着在较低的一氧化碳溶解浓度下存在较高的每升每克活性细胞的一氧化碳或氢气转化率。在水性溶剂中的局部区域中可能出现抑制效应；但是，通常通过评估比活性率，即每单位时间每质量活性微生物的生物消耗质量观察一氧化碳抑制的发生(其在稳态条件下可通过在生物反应器中的水性溶剂体积下的总转化率约计)。造成一氧化碳抑制的溶解在水性溶剂中的一氧化碳浓度随微生物菌株和发酵条件而变。水性溶剂或水性发酵溶剂是指可含有溶解的化合物，包括但不限于氢气、一氧化碳和二氧化碳的液体水相。间歇是指不时并且可以在规则或不规则时间间隔下。在不适当地不利影响微生物的培养生长速率的浓度以下的醇浓度取决于微生物和醇的类型。对生长速率的不适当不利影响是指在所有其它参数基本相同的情况下，与在其中具有大约10克/升醇的水性溶剂中观察到的生长速率相比，观察到微生物的生长速率显著降低，通常至少20％的降低。液相中的基本均匀性是指该液相的组成在生物反应器的各处基本相同。醇的浓度在均匀液相中通常在大约0.2摩尔％点内。气相中的基本不均匀性是指由该气体底物提供的至少一种组分的浓度(在气泡中和溶解的)在该气体进入生物反应器的入口点和该气体离开水性发酵溶剂的点之间改变至少50％。深槽式生物反应器是具有至少大约10米深度的生物反应器并可以运行以在该生物反应器中所含的水性溶剂的深度上提供基本不均匀的底物组成。除非另行明确说明，本文所用的术语泡罩塔生物反应器是指深槽式泡罩塔生物反应器并包括深槽式反应器，其中气体以小气泡形式引入以促进混合。商业规模生物反应器具有至少1百万，更优选至少大约5百万，即大约5百万至25百万升的水性溶剂容积。稳定气液分散体是指气泡在液体中的混合物，其中气泡主要以与生物反应器中的液流相同的方向流动并可能在生物反应器中造成流动，且该分散体足够稳定以使其遍布在水性溶剂中。合成气是指含有氢气和一氧化碳的至少一种并可能，通常确实含有二氧化碳的气体。煤气具有大约3至8体积％二氧化碳、大约20至35体积％一氧化碳、大约12至25体积％氢气且余量基本包含氮气的典型组成。焦炉气具有大约1至5体积％二氧化碳、大约3至10体积％一氧化碳、大约20至40体积％甲烷、大约40至60体积％氢气且余量主要为氮气的典型组成。厌氧消化器气体具有大约25至50体积％二氧化碳和大约40至70体积％甲烷及少量氢气、硫化氢、氨和氮气的典型组成。填埋气体具有大约35至60体积％二氧化碳和大约35至60体积％甲烷及少量一氧化碳、氢气、硫化氢、氧气和氮气的典型组成。钢厂气体具有大约30至85体积％一氧化碳、大约10至40体积％二氧化碳和大约0至15体积％氢气的组成。通常存在氮气并可构成该钢厂气体的最多大约30体积％。通常存在其它次要组分。不可再生气体料流是指衍生自一旦枯竭要花费至少一个地质年代才能再生的自然资源的气体并对本发明而言主要是指天然气或甲烷料流衍生的化石燃料。可再生资源或可再生碳是指可在少于千年内并在大多数情况下在几年或更短时间内再生的碳源。天然气是指来自沉积岩的气态烃的可燃混合物，其通常含有超过75％甲烷及次要量的2-4碳链烷。综述本发明的方法提供合成气到醇的高厌氧生物转化效率。本发明的各种方面使用特定电子/碳比。本发明的各种方面有利于用具有可再生碳组分的醇实现高合成气转化率。合成气生成合成气的来源对本发明的许多宽泛方面不重要，尽管对于一些宽泛方面，使用衍生自蒸汽重整的合成气特别有吸引力。生物质或化石碳质材料的气化、部分氧化和重整(自热和蒸汽)是用于生成合成气的代表性方法。在2011年11月28日提交的共同待审的美国专利申请No.13/304,902中公开了气化和部分氧化法，其全文经此引用并入本文。Rice等人在“AutothermalReformingofNaturalGastoSynthesisGas”,Reference:KBRPaper#2031,SandiaNationalLaboratories,2007年4月中论述了自热重整和条件。蒸汽重整是广泛实施的商业单元操作。参见Logdberg等人,“NaturalGasConversion”,HaldorTopsoepublication(无日期)。在二氧化碳存在下的重整被称作二氧化碳重整，二氧化碳分压造成重整产物分布的移动。参见例如Madsen等人,“IndustrialAspectsofCO2-reforming”,PaperNo.28f,在AIChESpringMeeting,Houston,Texas,1997年3月上提出。重整是温度依赖性的平衡反应，因此氢气、一氧化碳或二氧化碳的添加会影响来自新鲜进料的蒸汽、氢气、一氧化碳和二氧化碳的分布，尽管制成的合成气中的分布将通过热力学平衡设定。如果可提供二氧化碳源，由于制成的合成气的高氢气浓度和相对不存在为防止对用于厌氧生物转化成醇的微生物的有害作用而必须除去的污染物，蒸汽重整通常优选。另外，非氧化性的蒸汽重整提供相对不含存在于通过使用空气或富氧空气作为氧源的部分氧化或自热重整法制成的合成气中的氮的合成气。蒸汽重整的另一优点在于来自生物反应器的贫化气相可用作向蒸汽重整供热所需的燃料的一部分。通过使用贫化气相供热，抵偿新鲜碳质进料并由此提高新鲜碳质进料到醇的净转化率。可抵偿的碳质进料部分取决于贫化气相的体积和热值。如果使用这一选项，通常可以抵偿用于蒸汽重整器的热箱中的燃料的碳质进料的大约10至50质量％。自热重整的一个优点在于，可以选择运行条件以提供具有所追求的电子/碳原子比的合成气。可以通过自热重整的运行变量调节电子/碳比。例如，提高自热重整的进料的预热温度能够降低在自热重整过程中提供所追求的温度所需的燃烧量。由此降低合成气中的二氧化碳浓度。也可以调节蒸汽/烃质进料比以提供所追求的电子/碳比，较高的蒸汽比提高电子/碳比。由于本发明的方法能够实现氢气到醇的高转化率，可以提供有利的方法，其中使用空气或富氧空气作为自热重整的氧源。尽管氮气稀释剂可能降低来自生物反应器组件的底物贫化气相的能量密度并使其较不可用或无法用作用于燃烧供热，例如用于蒸汽锅炉的气体，仍可实现高的原料到醇转化率。由于用于制造合成气的单元操作可广泛改变，要理解的是，该合成气的组成可类似地广泛改变，包括存在除氢气、一氧化碳和二氧化碳外的组分，所述组分可能是惰性的，如氮气和甲烷或由于对微生物的潜在不利作用而必须除去的组分，如氰化氢。除去不利组分的方法包括2011年11月28日提交的美国专利申请No.13/304,902；2012年4月5日提交的13/440,953；和2012年6月15日提交的13/525,079；和2009年10月27日提交的US-A-7,927,513和2010年11月9日提交的US-A-8,303,849中公开的那些，它们都全文经此引用并入本文。氢气、一氧化碳和二氧化碳之间的相对比率也可广泛改变。本发明的方法的一个优点在于，可以允许相对比率的这种变化以为生物反应器组件提供能够实现氢气和一氧化碳到醇的高转化率的底物气体。在一些情况下，可能需要使用多于一个合成气来源，并且可能需要使用不同类型的单元操作，例如蒸汽重整器和自热重整器或部分氧化单元或气化器制造合成气以提供所需底物气体组成。使用合成气调节的本发明的方面在本发明的方法的某些宽泛方面中，调节合成气组成以提供特定的电子/碳比和醇产物中的可再生碳的一种或多种。通过由具有不同组成的另一来源添加这些组分的一种或多种来实现调节。如上所述，可以使用两个不同的制造合成气的单元操作提供具有所追求的组成的复合合成气。或者，来自另一工艺的含氢气或碳氧化物的气体可用于该调节，尤其是含有来自可再生来源的碳氧化物的气体。如果需要添加氢气，其可获自任何合适的来源。焦炉气是特别有吸引力的氢气来源。如果可提供含有高氢气浓度的气体，如来自蒸汽重整的合成气，有机会为醇产物提供可再生组分。可以追加二氧化碳以满足氢气和一氧化碳的高转化率所需的电子/碳原子参数，并且在醇的制造中会消耗显著量的这种附加二氧化碳。附加二氧化碳的来源可直接或间接衍生自生物质。相对高纯二氧化碳的一个方便的来源是来自将碳水化合物生物转化成乙醇或其它烷醇和二醇的乙醇厂。在一些情况下，如果使用甲烷蒸汽重整单元操作生产合成气，该含氧有机产物的大约20至45或更大百分比可以由来自可再生来源的碳构成。可用于调节具有高氢气含量的合成气的组成的含二氧化碳的气体的另一来源是例如来自厌氧消化工艺和来自垃圾填埋场的生物气。生物气的一个优点在于其含有显著量的甲烷，其可用作例如蒸汽重整单元操作的原料或工艺内的燃料，例如用于生成用于从水性溶剂中蒸馏醇或用于蒸汽重整器的热箱的热。如果使用来自生物反应器组件的贫化气相作为蒸汽重整器的进料，该含氧有机产物的最多大约70％可以由来自可再生来源的碳构成。表I提供使用来自蒸汽重整的合成气供入生物反应器组件的累计底物气体的典型组成。表I组分最小最大优选最小优选最大一氧化碳，摩尔％0301020氢气，摩尔％30755070二氧化碳，摩尔％2.5501015甲烷，摩尔％0.1300.310氮气，摩尔％01005氨，ppm(摩尔)氰化氢，ppm(摩尔)0.00120.0010.3其它，ppm(摩尔)20100002010000(不包括水)醇、微生物和发酵条件：本发明的方法中制成的醇取决于用于发酵的微生物和发酵条件。在发酵溶剂中可以使用一种或多种微生物以制造所需的醇。CO和H2/CO2生物转化成丙醇、丁醇、乙醇和其它醇是公知的。例如，在最近的书籍中，Das,A.和L.G.Ljungdahl,ElectronTransportSysteminAcetogens以及Drake,H.L.和K.Kusel,DiversePhysiologicPotentialofAcetogens概括了这样的生物转化的生物化学途径和能量学的简要描述，分别作为BiochemistryandPhysiologyofAnaerobicBacteria,L.G.Ljungdahleds,.Springer(2003)的第14和13章出现。可以使用具有独立地或互相结合或与通常存在于合成气中的其它组分结合地转化合成气组分：CO、H2、CO2的能力的任何合适的微生物。合适的微生物和/或生长条件可包括名称为“IndirectorDirectFermentationofBiomasstoFuelAlcohol”的2006年5月25日提交的美国专利申请序号No.11/441,392(其公开了具有ATCCno.BAA-624的所有识别特征的微生物梭状芽胞杆菌carboxidivorans的生物纯的培养物)；名称为“IsolationandCharacterizationofNovelClostridialSpecies”的US-A-7,704,723(其公开了具有ATCCNo.BAA-622的所有识别特征的微生物梭状芽胞杆菌ragsdalei的生物纯的培养物)中公开的那些；两者都全文经此引用并入本文。梭状芽胞杆菌carboxidivorans可用于例如将合成气发酵成乙醇和/或正丁醇。梭状芽胞杆菌ragsdalei可用于例如将合成气发酵成乙醇。合适的微生物和生长条件包括具有ATCC33266的识别特征的厌氧菌食甲基丁酸杆菌(Butyribacteriummethylotrophicum)，其可适用于CO并且能够如参考资料中教导制造正丁醇以及丁酸：“EvidenceforProductionofn-ButanolfromCarbonMonoxidebyButyribacteriummethylotrophicum”,JournalofFermentationandBioengineering,第72卷,1991,第58-60页；“Productionofbutanolandethanolfromsynthesisgasviafermentation”,FUEL,第70卷,1991年5月,第615-619页。其它合适的微生物包括：梭状芽胞杆菌Ljungdahlii，具有ATCC49587(US-A-5,173,429)和ATCC55988和55989(US-A-6,136,577)的识别特征的菌株，其能够制造乙醇以及乙酸；梭状芽胞杆菌autoethanogemumsp.nov.，一种由一氧化碳制造乙醇的厌氧菌，JamalAbrini,HenryNaveau,Edomond-JacquesNyns,ArchMicrobiol.,1994,345-351；ArchivesofMicrobiology1994,161:345-351；和具有ATCCNo.PTA-10522的识别特征的梭状芽胞杆菌Coskatii，2010年3月19日提交的US-A-8,143,037。所有这些参考资料都全文经此引用并入本文。用于将合成气生物转化成醇的合适的微生物通常在厌氧条件下存活和生长，意味着在发酵液中基本不存在溶解的氧。该水性溶剂的辅助剂可包含缓冲剂、痕量金属、维生素、盐等。溶剂中的调节可引发在不同时间的不同条件，如影响微生物生产率的生长和非生长条件。全文经此引用并入本文的US-A-7,704,723公开了适用于使用厌氧微生物的CO和H2/CO2的生物转化的水性溶剂的条件和含量。厌氧发酵条件包括合适的温度，即25℃至60℃，通常大约30℃至40℃。发酵条件，包括微生物密度、水性溶剂组成和合成气停留时间优选足以实现氢气和一氧化碳的所追求的转化效率并随发酵生物反应器的设计及其运行而变。压力可以为低于大气压、大气压或超大气压并通常在大约90至1000KPa绝对压力的范围内，并在一些情况下，更高压力对生物膜发酵生物反应器可能合意。由于大部分生物反应器设计(尤其对商业规模运行而言)为发酵提供显著的水性溶剂高度，压力基于静压头(statichead)在该发酵生物反应器内改变。发酵条件优选足以实现供入生物反应器组件的底物气体中至少大约85，优选至少大约90％的氢气转化成醇。如上所述，气泡尺寸和与水性发酵溶剂的接触持续时间的组合对实现这些高转化率是必要的。但是，实现这些高转化率的简易性和能力也取决于具有指定的电子/碳比和底物贫化气相中的二氧化碳分压。对于商业运行，该发酵运行优选提供至少大约93，优选至少大约97摩尔％的底物气体进料中的氢气和一氧化碳的总摩尔转化率。如果需要提供气泡与水性发酵溶剂之间的足够接触时间，在该生物反应器组件中的气体流动顺序中可以使用多于一个生物反应器。在2011年9月23日提交的美国专利申请13/243,062中公开了使用顺序的深泡罩塔生物反应器，其全文经此引用并入本文。气体进料在稳态条件下供入发酵生物反应器的速率优选使得一氧化碳和氢气转移到液相中的速率匹配一氧化碳和氢气的生物转化速率。微生物的性质、该水性溶剂中的微生物浓度和发酵条件会影响一氧化碳和氢气可被消耗的速率。由于一氧化碳和氢气转移到水性溶剂中的速率是一个运行参数，影响该转移速率的条件，如气相和液相之间的界面面积和驱动力是重要的。优选将底物气体以微气泡形式引入生物反应器。该微气泡通常具有0.01至0.5，优选0.02至0.3毫米的直径。优选使用动力流体(motivefluid)注入底物气体。动力液流速的变化可用于调节微气泡尺寸并由此调节一氧化碳和氢气转移到液相中的速率。此外，该调节产生提供稳定的气液分散体的微气泡。该喷射器可以是喷射混合器/充气器或狭缝喷射器。狭缝喷射器是优选的，其一种形式公开在US-A-4,162,970中。这些喷射器使用动力液运行。喷射器，尤其是狭缝喷射器能在宽的液体和气体流速范围内运行并因此能够显著调低气体转移能力。该喷射器的特征在于具有至少大约1，通常大约1.5至5，例如2至4厘米(在射流喷射器的情况下作为横截面尺寸，或在狭缝喷射器的情况下作为较小横截面尺寸)的喷嘴。喷射器生成的气泡受液体流过喷射器的速率和经过喷射器的气相/液相比以及水性溶剂本身的特征(包括但不限于其静态液体深度)等因素影响。也参见2011年9月23日提交的美国专利申请13/243,062。在一些情况下，形成较不致密的气液分散体的微气泡和用于生成该微气泡的任何动力流体可促进生物反应器中的液体混合。生物反应器组件该生物反应器组件可包含一个或多个生物反应器，它们相对于气流并联或串联。该生物反应器组件优选含有以具有基本均匀的水相组成和基本不均匀的底物浓度为特征的生物反应器。如果在气体流动顺序中使用多于一个生物反应器，该级联中的至少末端生物反应器具有这一特征。这些类型的生物反应器的代表是泡罩塔生物反应器、搅拌罐生物反应器(其中搅拌速率低于造成该生物反应器中的基本均匀气体组成(液相和气相)的水平)和具有气体提升管段的生物反应器。由于资本成本和运行的经济性，深槽式生物反应器是优选的。为了提供所追求的与气泡的接触时间，深槽式生物反应器具有至少10米的深度，搅拌罐生物反应器通常需要比泡罩塔生物反应器中小的深度，因为搅拌可以使气泡更长时间留在水性溶剂中。无论深槽式生物反应器的类型如何，尤其在使用促进气泡稳定分散在水性溶剂中的微气泡时，存在不仅确保相对均匀的水相组成还增加气泡与水性溶剂之间的接触时间的混合流。本发明的方法对深槽式泡罩塔生物反应器特别有吸引力，其从成本和运行角度看比其它类型的深槽式生物反应器便宜。在使用泡罩塔生物反应器时，水性发酵溶剂的深度通常为至少大约15，例如大约20至30，优选大约20至25米。在泡罩塔生物反应器中可以使用显著深度而没有不适当的一氧化碳抑制风险，因为甚至在水性发酵溶剂的这些显著深度下该底物气体组合物也提供相对较低的一氧化碳分压。如果在气体流动顺序中使用多于一个生物反应器，初始生物反应器可具有任何合适的配置，包括但不限于，泡罩塔生物反应器；喷射回路生物反应器；搅拌罐生物反应器；滴流床生物反应器；生物膜生物反应器；移动床生物反应器；膜生物反应器和静态混合器生物反应器，包括但不限于，管式生物反应器。本发明的方法一个宽泛方面涉及在气体流动顺序中使用至少两个生物反应器或生物反应器阶段，其中至少最末生物反应器阶段具有基本均匀的液体组成和基本不均匀的底物组成。在本发明的方法的这一方面中，引入一氧化碳以调节氢气/一氧化碳摩尔比并提供大约5.2:1至6.8的在该生物反应器阶段中的氢/碳原子比。引入的一氧化碳中的氢气/一氧化碳摩尔比优选小于大约5:1，例如大约2:1至4:1。尽管不希望受制于理论，但相信，一氧化碳的生物转化(其导致形成二氧化碳)提供有利于氢气生物转化成醇的局部环境。含一氧化碳的气体可衍生自任何合适的来源，包括但不限于，来自自热重整的气体和焦炉气，条件是氢气浓度能够实现所追求的氢/碳原子比。可以以任何合适的方式将含一氧化碳的气体引入水性溶剂。例如，如果该生物反应器阶段是单独的生物反应器，可以将含一氧化碳的气体与送往该生物反应器容器的气体混合。如果该生物反应器阶段是在单个生物反应器容器内的区域，可以通过鼓泡、液体喷射等将含一氧化碳的气体引入该区域。如果使用泡罩塔生物反应器，引入一氧化碳气体的区域在具有降低的静压头(statichead)的生物反应器上部。因此，含一氧化碳的气体可具有相对较高的一氧化碳浓度而没有不适当的一氧化碳抑制风险。适用于实施本发明的这一宽泛方面的另一类型的生物反应器在至少最末生物反应器阶段中使用喷射回路，其中使用含一氧化碳的气体作为用于提升气体的动力流体。底物贫化气相离开水性发酵溶剂的贫化气相含小比例的作为底物气体引入生物反应器组件的氢气和碳氧化物。惰性物，如氮气和主要甲烷构成该贫化气相的显著部分。因此该贫化气相在燃烧时具有显著热值或可至少部分再循环到用于制造合成气的单元操作。该贫化气相的二氧化碳含量足够低以使再循环到用于制造合成气的单元操作对合成气生成具有相对不重要的影响。该贫化气相还可含有含硫化合物、醇和从水性发酵溶剂中挥发的类似物。表II提供来自使用来自蒸汽重整器或自热重整器(其使用来自空气分离单元的氧气作为氧源)的合成气的生物反应器组件的底物贫化气相中的主要组分的典型浓度。甲烷/氢气比随合成气中的甲烷量、氢气转化率和是否使用含甲烷的二氧化碳气体调节电子/碳比而变。如果使用空气进料自热重整器，氮气通常是该底物贫化气体的主要组分，有时为该底物贫化气体的大约60至90体积％。由于高氮含量，底物贫化气体没有作为燃料的价值。因此，使用空气进料自热重整器的优选操作包括使用实现至少大约90，优选至少大约92％的氢气到醇转化率的电子/碳比。表II(在无水基础上的摩尔％，分压包括水蒸气。该气体进料可含有其它组分)产物回收：该发酵容器可具有不时或连续添加的一个或多个水、营养素或辅助剂的料流，和微生物。从生物反应器中不时或连续取出一部分水性溶剂以供产物回收。通常，在容器中的水性溶剂上部的点进行取出。产物回收可由用于除去残留细胞材料、从发酵液中分离和回收液体产物、送回回收的发酵液和清除废料流和材料的已知设备布置构成。合适的设备布置可包括过滤器、离心机、旋风分离器、蒸馏塔、膜系统和其它分离设备。全文经此引用并入本文的US-A-8,211,679显示从生物反应器中回收乙醇产物的产物回收生物反应器的布置。附图参考附图有利于大体了解本发明及其用途。附图不限制本发明的宽泛方面。图1是适用于实施本发明的方法的通常标作100的装置的示意图。图1省略次要设备，如泵、压缩机、阀、仪器以及其安置和运行为化学工程从业人员公知的其它装置。图1也省略附属单元操作。就乙醇的回收和生产描述图1的方法和运行。该方法容易适用于制造其它醇，如异丁醇、正丁醇和正丙醇。为了论述，天然气用于提供装置100中所用的合成气。应该认识到，可以使用其它碳质来源提供合成气。描绘的主要转化工艺是蒸汽重整，尽管也可以使用其它制造合成气的转化单元操作，如气化、部分氧化和自热重整。天然气经线路102供应并送往预处理组件104。预处理组件104通常适于从天然气中除去硫化合物。在一些情况下，预处理组件104包含在蒸汽重整单元操作内。将硫含量降低的天然气经线路106送往热交换器108，然后送往蒸汽重整器110。蒸汽重整器110将天然气中的烃转化成含有氢气、一氧化碳和二氧化碳的合成气。蒸汽重整器110的较低压运行提供比较高压运行少的甲烷漏出。相应地，为了论述，使用较低压蒸汽重整单元操作，且该合成气在无水基础上含有大约75摩尔％氢气、大约18摩尔％一氧化碳、大约5.5摩尔％二氧化碳和大约1.5摩尔％甲烷。该蒸气重整高度吸热并提供热箱112以向该蒸气重整供热。合成气经将合成气导向热交换器108以预热引入蒸汽重整器110的天然气的线路114离开蒸汽重整器110。在经过热交换器108后，在线路114中经线路116以足以将合成气的电子/碳比调节到大约6.3:1并在来自生物反应器组件的贫化气相(废气)中提供所追求的二氧化碳量的量向合成气中供应二氧化碳。如所示，在合成气提纯单元118中对合并的合成气和二氧化碳料流施以处理。合成气提纯单元118的功能取决于合成气和二氧化碳的来源并用于除去可能对用于将合成气厌氧发酵成乙醇的微生物有害的组分，如氰化氢、乙烯和乙炔。合成气提纯单元118是任选的，因此使用来自蒸汽重整器的合成气和来自乙醇厂的二氧化碳对附图中描绘的方法不是必需的。合并的合成气和二氧化碳料流(底物气体)从合成气提纯单元118经线路120送往生物反应器组件122。为了论述，生物反应器组件122包含多个深槽式泡罩塔生物反应器，其中之一显示在附图中。各深槽式生物反应器含有具有大约20米深度的水性发酵溶剂。例如使用狭缝喷射器以细分散的微气泡形式在生物反应器的底部引入底物气体。微气泡在生物反应器中的持续时间足以将至少90％的氢气和至少98％的一氧化碳生物转化成乙醇。经线路124从生物反应器组件122中连续取出水性发酵溶剂。将取出的流体送往泛泛地标作126的产物回收组件。产物回收组件126包含许多单元操作以除去固体、夹带气体并回收乙醇。产物回收组件126通常含有蒸馏组件以将取出的流体分馏成经线路128取出的乙醇产物料流和经线路132取出的水馏分。在将其送往蒸馏组件之前，可以使用离心机或其它固液分离单元操作从该流体中除去细胞和其它固体碎屑，或可以在不除去固体的情况下将该流体送往蒸馏组件，随釜底物除去固体。如所示，经线路134从产物回收组件126中除去含固体的料流。可以将含固体的料流送往消化器以回收碳和营养素值。取出的流体也通常包括较低沸点组分，如甲烷和氢气。这些较低沸点组分据显示经线路130从产物回收组件126中除去。由于本发明的方法的高效率，这些较低沸点组分通常具有较低热值并送往火焰以作为废弃物处置。回到生物反应器组件122，经线路121提供补充水以补充在产物回收中除去的水性溶剂。该补充水可含有用于厌氧发酵的营养素和其它辅助剂，也可含有用于生物转化的微生物。在泡罩塔生物反应器中从水性发酵溶剂的顶部排出底物贫化气相。贫化气相在基本大气压下含有大约3体积％二氧化碳。经线路136从生物反应器组件122中取出该贫化气相。该贫化气相含有甲烷、氢气、二氧化碳和相对少量一氧化碳并因此具有作为天然气强制蒸汽重整的增补剂或作为蒸汽重整器的燃料的价值。如所示，线路136中的贫化气相可经线路138送往线路102，然后送往预处理组件104。由于该贫化气相衍生自与水性发酵溶剂的接触，其可含有作为微生物的辅助剂存在于水性溶剂中的硫化合物。预处理组件104用于除去这些硫化合物以提供适合催化蒸汽重整的气体进料。额外地，或替代性地，贫化气相可经线路140供往线路142以向蒸汽重整器110的热箱112供应天然气。如所示，线路142从线路102获得用于热箱112的天然气。用于为底物气体提供所需电子/碳比的二氧化碳获自如上所述的乙醇厂。可以使用其它二氧化碳源。图1显示碳质材料可经线路144送往气化单元146。气化单元146用于气化碳质材料，例如木材，以生成含有二氧化碳、一氧化碳和氢气的气体。在气化单元146的运行中存在显著灵活性以提供所需二氧化碳/氢气摩尔比以在与来自蒸汽重整器110的合成气合并时，该底物气体具有所需电子/碳比和二氧化碳含量。合成气经线路148离开气化单元146。未显示，但通常合意的是，使用在高温下的该合成气作为用于与供往蒸汽重整器110的天然气间接热交换的热源。将合成气导向线路116，其中其与在线路114中来自蒸汽重整器110的合成气合并。通常使用合成气提纯单元118。合并的气体可含有芳族、烯属、炔属和氰化氢组分，它们优选在将底物气体引入生物反应器组件122前基本除去。在图1所示的另一实施方案中，线路102中的所有原料经线路142和144送往自热重整器146。线路147为自热重整供氧。该氧气可源自制氧机并因此相对高纯，源自空气或通过将空气与更纯的氧气形式混合或通过从空气中部分分离氮气(例如通过膜分离或变压吸附)制成的富氧空气。在这一实施方案中，该合成气可具有合适的电子/碳原子比以在适当除去有害组分后引入生物反应器组件122。图2是适用于获得氢气和碳氧化物到乙醇的高转化效率的在气体流动顺序中使用两个生物反应器的装置200的示意图。对于图2使用图1的装置的描述中所用的相同数字并且除如下阐述外，适用相同描述。在生物反应器122中，将大部分氢气和几乎所有，例如90或95％或更多一氧化碳转化成乙醇，并生成含有氢气、二氧化碳和相对少量一氧化碳的废气。该废气具有大于大约7:1的电子/碳原子比。经线路202从生物反应器122中取出该废气并送往在气流上在生物反应器122后面的生物反应器206。在该废气进入生物反应器206之前，将通过线路204供应的含一氧化碳的气体与该废气混合以提供具有大约5.5:1至6.5:1的氢/碳原子比和小于大约0.2:1的氢气/一氧化碳比的合并气体。该含一氧化碳的气体可以是煤气或其它合适的气体，并可含有氢气和二氧化碳，如气化单元146生成的合成气。生物反应器206将氢气和碳氧化物转化成乙醇。为了论述，生物反应器206是泡罩塔生物反应器，以细分散气泡的形式引入来自生物反应器122的合并废气和含一氧化碳的气体。从生物反应器206中取出含乙醇的水性溶剂并经线路208送往线路124以回收乙醇。经线路136从生物反应器206的顶部取出贫化气相。图3是含有集成的玉米乙醇设施302和合成气至乙醇设施304的装置300的示意性简化图。玉米和水经线路306送往水解器308，在此将玉米中的淀粉分解成糖以供发酵。水解器308中生成水解产物经线路310送往含有使用酵母的培养基的发酵容器312以将糖转化成乙醇和二氧化碳。释出的二氧化碳经线路316送往二氧化碳总管318。培养基经线路320送入蒸馏釜(beerstill)322。蒸馏釜322通过蒸馏分离，乙醇产物经线路324离开。轻质馏分经线路326离开蒸馏釜322，如果需要，其可以送往二氧化碳总管(header)318。蒸馏釜322作为含固体和液体的塔底馏分，也被称作未过滤酒糟。取出该未过滤酒糟并经线路328送往离心机330以提供经线路332离开的稀酒糟和经线路334离开的湿废酒糟。将湿废酒糟送往干燥器336以提供干废酒糟，其经线路338传送。回到线路332中的稀酒糟，将其送往蒸发器组340。蒸发器组340具有多个蒸发器并提供经线路342离开的塔顶料流，其基本是水蒸气。可以将该水蒸气冷凝并如所示送往水解器308，或送往发酵容器312。如果需要，可以经线路344取出一部分水以用于例如合成气至乙醇设施304。蒸发器组340还提供浓缩糖料流，其经线路346离开并可与干废酒糟合并以提供含可溶物的干废酒糟。关于合成气至乙醇设施304，经线路350向蒸汽重整器352提供天然气。来自蒸汽重整器352的合成气经埋设线路354离开，与来自二氧化碳总管318的二氧化碳合并。该合并气体经线路356送往泡罩塔生物反应器358。该合并气体具有大约5.5:1至6.5:1的电子/碳原子比。经线路360从生物反应器358中取出贫化气相。该贫化气相可用作蒸汽重整器352的热箱的燃料。从生物反应器358中的水性溶剂中取出通过线路362送往蒸馏组件364的料流以回收乙醇。线路357供应补充水以补充为回收产物而取出的水性溶剂。该补充水可含有用于厌氧发酵的营养素和其它辅助剂，也可含有用于生物转化的微生物。蒸馏组件364提供经线路366的乙醇产物料流、经线路368离开的轻质料流和经线路370离开的含固体和水的料流。将线路370中的固体和水料流送往离心机372。离心机372提供还含有溶解盐的清澈含水料流。这种清澈含水料流经线路374送往蒸发器组340，在此将水蒸气与含盐浓缩物分离。将离心机372生成的浓缩含固体馏分经线路376送往需氧消化器378。需氧消化器378也服务于玉米乙醇设施302。在各种点经收集器380收集来自玉米乙醇设施302的废水并经线路382送往需氧消化器378。通过线路376提供的固体含有为该需氧消化器提供氮源的细胞碎片。图4是从离开用于从重整器中回收热的废热锅炉的合成气中回收潜热并在回收醇的蒸馏再沸器中利用该回收的热的笼统标作数字400的单元操作的集成的示意图。经线路404向重整器402(其可以是蒸汽重整器或自热重整器)提供烃质原料。如果重整器402是自热重整器，通过线路405提供氧气，其可以是纯氧、空气或富氧空气。重整产物经线路406离开并经线路406送往废热锅炉408，其在大约950kPa(绝对)的压力下生成蒸汽。该蒸汽经线路410离开。经线路412向废热锅炉408提供水。冷却的合成气含有大约33体积％水蒸气并在大约128℃的温度下并经线路414送往蒸馏再沸器416，其为蒸馏塔426中的蒸馏供热。合成气随后经线路418送往knockout容器420，在此除去冷凝物。经线路422离开knockout容器420的合成气含有大约12体积％水蒸气并在大约104℃的温度下。冷凝物经线路424离开knockout容器420。该合成气用于厌氧发酵以制造醇，为了易于论述，其被称作乙醇，尽管也可以制造其它醇。图1描述适用于厌氧生物转化的生物反应器组件。将含乙醇的水性溶剂经线路428送往蒸馏塔426。乙醇经线路430离开蒸馏塔426并经线路432从蒸馏塔426中除去水性塔底料流。图5显示适合发酵液渗透的中空纤维配置中的不对称膜的横截面，其提供溶剂和底物之间的分离。图5显示膜配置和在代表性的生物反应器组件的运行中的界面的更多细节并描绘单个中空纤维膜元件的横截面，底物料流A流向不对称膜512的气体接触侧510。底物组分直接接触包含在生物孔隙516中的微生物514。具有ATCCNo.BAA-622的所有识别特征的厌氧产乙酸菌，梭状芽胞杆菌ragsdaeli保留在生物孔隙中并用发酵液由通过生物层518的渗透供应。发酵液在底物A的相反侧上循环并渗透在生物层518的内表面上作为表皮520形成的水合层。表皮520与生物层518的直接接触将发酵液转移到生物孔隙516中。接触微生物和气体料流的生物层518的表面充当跨过不对称膜的平衡分割(equilibriumpartitioning)以使溶剂和气体底物保持互相分离。表皮520中的孔隙比留在生物孔隙516中的微生物的宽度小得多以使表皮520封堵生物孔隙516的内端并防止微生物穿透表皮250和到达液体接触表面522。因此，微生物514优先留在生物孔隙516内以通过转化CO和H2/CO2获得代谢能量，由此在生物孔隙516内自己生长和维持。取出一部分液体B并分离以从发酵液中回收所需产物。发酵产物以箭头526的方向离开表皮520。图6图解使用含微生物的膜的生物反应器组件的具体配置。气体供应导管530以流量计531记录的速率向生物反应器533输送底物。生物反应器533包括围绕包含膜元件532的单一模块的外侧的容器535。膜元件532含有生物孔隙以促进在该膜元件外侧上的生物层内的微生物的生长和维持。进料气体分布室535接收进料气体料流并将其分布以直接接触膜元件532的外表面。进料气体经线路534离开容器535以在膜元件532的外表面周围建立进料气体的连续添加。底物进料线路的相对位置提供整体气流在生物反应器533中的向下流向。容器535还含有用于排出液体的线路529。由于各种原因，如底物中的水分的冷凝、膜元件的冲洗或吹扫或定期清洗操作，液体可能积聚在容器535底部。发酵液在由泵539供应的压力下以流量计528记录的速率经导管538进入生物反应器533。室537将发酵液经管腔底端分配到管式膜532中。在生物反应器533的顶端，室543从管腔顶端收集发酵液以经导管544取出液体。室537和543的相对位置建立液体经过生物反应器533的向上流动，以就整体气流和液流而言存在对流。线路540从线路544中取出净部分的液体，而剩余液体经再循环线路536和混合室548、线路541和线路538回到生物反应器533。线路540将该液体送往产物回收设施，其回收液体产物。根据所需产物的性质，许多技术可用于产物回收。例如，蒸馏、分凝、全蒸发和液液萃取可用于回收乙醇和正丁醇，而电渗析和离子交换可用于回收乙酸盐、丁酸盐和其它离子产物。在所有情况下，产物回收步骤从料流540中取出合意产物，同时将显著量的水和残留营养素作为溶剂留在处理后的料流中，将其中一部分经线路542和混合室548送回生物反应器组件。可以沿由线路538、544、536和541以及室537、343和548构成的再循环液体回路在任何位置加入用于该液体的温度和pH控制的装置。线路545向再循环液体回路室548提供维持微生物活性所需的营养素。室548提供营养素和其它料流的混合。选择经膜单元再循环的料流538和544的流速以在膜的面向液体侧附近没有阻碍质量传递的显著液体边界层。与该膜相切的液体的表面线性速度应该为0.01至20cm/s，优选0.05至5cm/s，最优选0.2至1.0cm/s。图7描绘生物反应器组件中的多个生物反应器的系统。引入的底物作为气体经线路546流入生物反应器547并经线路552、553和554依序经过生物反应器549和551。同时，接触微生物的液体经线路558进入该系统并经线路555和556与气流逆流流过生物反应器547、549和551。从流出线路560的液体中回收液体产物并经线路562从该系统中取出气体料流。室564可用于混合或可充当分离单元，用经由任何合适的装置或方法，如膜或萃取步骤从该系统中中间除去气体料流组分的装置提供线路552的气体料流。除去的气体料流组分流出线路567。可以经线路564和566在生物反应器之间加入气体组分的附加底物。互连线路555和556还提供经不同生物反应器的所有内腔建立连续流通的功能以使任何合并的收集和分配室提供连续流径。本说明书中的任何权利要求的导言是整个权利要求的一部分并用于解释各权利要求的范围和覆盖范围。当前第1页1 2 3