专利名称：从发酵液中提取丁酸以及将丁酸化学转化为生物燃料的方法
技术领域：
本发明涉及将碳水化合物肉汤中所含有的丁酸转化为丁醇或丁酸丁酯的方法，更 具体地说，本发明涉及化学转化方法，该方法包括从通过碳水化合物的发酵制备丁酸的过 程所产生的气体中分离生物氢、使用不溶性溶剂从发酵液中提取丁酸、将丁酸酯化从而制 备丁酸丁酯、以及将丁酸丁酯全部或部分氢解从而得到丁醇。
背景技术：
近来，正在提出关于生产生物乙醇燃料的深入研究、开发和商务。然而，生物乙醇 是一种汽油调和油，其主要问题在于当水被引入到乙醇混合汽油中时，水溶入混合汽油 中，从而导致水_乙醇混合物从汽油中分离出来。与这种乙醇相比，丁醇混合汽油即使在水被引入其中时也不会吸水，从而不会发 生丁醇分离。因此，与乙醇混合汽油不同，在丁醇混合汽油的贮存、运输、供给系统以及能够 使用丁醇混合汽油的交通工具中均不需要使用额外设备。此外，丁醇是有利的，这是因为其具有比乙醇更低的蒸气压，从而降低了汽车发动 机中引起气阻的可能性。此外，与乙醇不同，丁醇具有与汽油类似的空气-燃料比，这意味 着在不影响发动机性能的范围内可以将相对更大量的丁醇与汽油混合。然而，由下表1显然可见，丁醇也有不利之处，这是因为其具有大约与汽油相等的 辛烷值，从而难以像乙醇、MTBE或ETBE那样用作辛烷值增进剂。表1
权利要求
一种从发酵的丁酸制备生物燃料的方法，包括将含有丁酸的发酵液供给到液 液萃取塔中，使用三烷基胺作为萃取溶剂，从而将丁酸以三烷基铵丁酸盐的形式萃取出来，其中所述发酵液是通过将碳水化合物发酵而生成的；将所萃取的三烷基铵丁酸盐供给到蒸馏塔中，从而将三烷基铵丁酸盐分离成丁酸和三烷基胺；以及将从所述蒸馏塔分离出的三烷基胺供给到所述液 液萃取塔中作为所述萃取溶剂，并通过与丁醇发生酯化反应而将从所述蒸馏塔分离出的丁酸转化为丁酸丁酯。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括通过与氢气发生氢解反应而将所述丁酸 丁酯转化为丁醇。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述丁酸丁酯通过与氢气发生氢解反应而转化， 结果使得与丁酸反应的丁醇再生。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，转化生成的所述丁醇的一部分被收获作为最终 产物，而其余部分用于与权利要求1所述的分离出的丁酸反生所述酯化反应。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，通过这样的方式来进行发酵不断向发酵反应器 中加入碳水化合物水溶液，从而使该碳水化合物水溶液发酵生成丁酸，其中所述发酵反应 器中填充有载体，该载体上固定了用于制备丁酸的菌株。
6.根据权利要求2所述的方法，其中，将通过权利要求1中所述的发酵而排出的沼气供 给到变压吸附装置中，从而将沼气分离为氢气和二氧化碳，并且所分离出的氢气用于所述 氢解反应。
7.根据权利要求1或5所述的方法，其中，用于制备丁酸的菌株为酪丁酸梭菌 (Clostridium tyrobutylicum)、丁 酸梭菌(Clostridiumbutylicum)或丙酮丁酉享梭菌 (Clostridium acetobutyricum)。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述三烷基胺选自由三戊胺、三己胺、三辛胺及 三癸胺组成的组中。
9.根据权利要求1或4所述的方法，其中，在至少一种具有酯化作用的催化剂的存 在下，于以下反应条件下进行所述丁酸的酯化反应，所述反应条件包括反应温度为80 3000C，反应压力为从常压至20个大气压，空速为0. 1 5. Oh"1,并且丁醇与丁酸的摩尔比 为1 10。
10.根据权利要求1或9所述的方法，其中，在以下反应条件下进行所述丁酸的酯化反 应，所述反应条件包括反应温度为90 20(TC，反应压力为从常压至10个大气压，空速为 0. 3 2. Oh—1，并且丁醇与丁酸的摩尔比为1. 5 5。
11.根据权利要求1或9所述的方法，其中，用于使所述丁酸酯化的催化剂为均相催化 剂或多相催化剂，其中所述均相催化剂包括硫酸、盐酸或硝酸；所述多相催化剂选自由具有 超强酸性质的固体酸催化剂组成的组中，包括离子交换树脂、沸石、硅铝土、氧化铝、磺化碳 以及杂多酸。
12.根据权利要求2所述的方法，其中，在具有氢解作用的催化剂的存在下，于以下反 应条件下进行所述氢解反应，所述反应条件包括反应温度为120 300°C，反应压力为从 常压至100个大气压，空速为0. 1 5. OtT1，并且氢气与丁酸丁酯的摩尔比为1 100，其中所述催化剂为至少一种金属或金属氧化物负载于载体上的形式。
13.根据权利要求2或12所述的方法，其中，在以下反应条件下进行所述氢解反应，所 述反应条件包括反应温度为150 250°C，反应压力为5 50个大气压，空速为0. 3 2. Oh—1，并且氢气与丁酸丁酯的摩尔比为10 50。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述金属或金属氧化物选自由铜、锌、铬、镍、 钴、钼、钨、它们的氧化物、钼、钯、钌、铷及它们的氧化物组成的组中。
15.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述生物燃料为丁醇、丁酸丁酯、或者为丁 醇和丁酸丁酯的混合物。
全文摘要
本发明公开一种将碳水化合物发酵液中所含有的丁酸转化为生物燃料的方法。更具体而言，本发明涉及一种化学转化方法，该方法包括从通过碳水化合物的发酵制备丁酸的过程所产生的气体中分离生物氢、使用不溶性溶剂从发酵液中提取丁酸、将丁酸酯化从而制备丁酸丁酯、以及将丁酸丁酯全部或部分氢解从而得到丁醇。本发明的优点在于可有效且经济地生产生物丁醇，并且可以一同生产丁酸丁酯，该丁酸丁酯的氧化稳定性优于传统的生物柴油(脂肪酸甲酯)，从而被视为新型生物燃料。
文档编号C12M1/107GK101981198SQ200980111356
公开日2011年2月23日 申请日期2009年3月27日 优先权日2008年3月28日
发明者严英顺, 姜信荣, 安炯雄, 宋宗禧, 尚炳仁, 尹永植, 徐暎雄, 朴三龙, 朴哲熙, 李善美, 李诚浩, 赵仁镐 申请人:Sk能源株式会社;韩国科学技术研究院