具体实施方式

下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

还需要说明的是，本发明中的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

本申请提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

根据本发明一种典型的实施方式，提供一种高效率工业尾气发酵制醇工艺，如图1所示，所述工艺包括：

S1.将工业尾气进行加压；

S2.加压后的所述工业尾气通过气体分离膜进行一氧化碳提浓，获得反应气；

S3.将所述反应气通入微生物发酵罐进行发酵制醇，获得含醇醪液；

其中，所述气体分离膜的孔径为0.33～0.35nm。

本发明中，将工业尾气加压，提升气体分离膜的气体分离速率，工业尾气通过气体分离膜进行一氧化碳提浓，气体分离膜的孔径为0.33～0.35nm，介于CO₂(0.33nm)与CO(0.369nm)分子直径之间，利用尺寸筛分效应，使工业尾气中尺寸较小的CO₂和H₂选择性透过，而尺寸较大的CO、N₂等被截留在反应气中，从而提高反应气中CO摩尔浓度，本发明可将工业尾气中一氧化碳浓度提升至目标范围，实现一氧化碳浓度稳定控制，从而有效提高发酵反应效率、降低能耗和成本、提高反应体系运行稳定性。

作为一种可选的实施方式，所述将工业尾气进行加压，具体包括：

将工业尾气加压至0.5～0.6MPa。

本申请中，将预先脱除氧气、硫化氢等杂质及液态水的工业尾气加压至0.5～0.6MPa，能够提升气体分离膜的气体分离速率，促进CO₂和H₂等气体的分离正向进行，从而提高CO提浓效率，若工业尾气压力低于0.5MPa，则难以提高气体分离效率，压力过高则会造成气体压缩机能耗增加，从而导致CO提浓成本增加。

作为一种可选的实施方式，所述加压后的所述工业尾气通过气体分离膜进行一氧化碳提浓，获得反应气，具体包括：

加压后的所述工业尾气通过气体分离膜进行一氧化碳提浓，获得反应气，所述反应气中一氧化碳摩尔浓度≥50％。

本申请中，可通过气体分离膜将工业尾气中的CO₂和H₂滤除，从而提高工业尾气中CO摩尔浓度，可根据实际生产需要将CO提升至50％以上，达到提升发酵制醇反应速率及稳定性的效果，CO浓度低于45％，则不利于发酵制醇反应的快速进行。

作为一种可选的实施方式，所述气体分离膜一侧为提浓侧，另一侧为渗透侧，所述提浓侧分为进气侧和反应气侧，所述工业尾气从所述进气侧进入所述提浓侧，所述反应气聚集在所述反应气侧，控制所述渗透侧的气体压强≤101kPa。

本发明中，在气体分离前或分离过程中，可采用抽真空设备将渗透侧的气体压强控制在常压或负压状态，从而增大气体分离膜两侧的气压差，进而促进CO₂和H₂滤除的快速进行。

作为一种可选的实施方式，所述将所述反应气通入微生物发酵罐进行发酵制醇，获得含醇醪液，具体包括：

将所述反应气通入微生物发酵罐进行发酵制醇，获得含醇醪液，所述反应气的温度为29-37℃。

本申请中，将反应气的温度控制在29-37℃，接近微生物发酵罐内反应温度，能够提高发酵制醇速率，若反应气温度过低，进入微生物发酵罐则会降低反应体系温度，降低微生物酶活，导致发酵制醇速率降低，不利于生产效率的提升。

作为一种可选的实施方式，所述工业尾气包含钢铁工业尾气、生物质合成气、煤制气、石油炼化尾气中的至少一种。

本申请中，工业尾气可采用上述多种来源的废气，通过本发明工艺将其中的一氧化碳提升至目标浓度，以满足发酵制醇的高效进行，适用范围广。

作为一种可选的实施方式，所述气体分离膜包括有机高分子聚合物膜、无机高分子聚合物膜、无机膜、高分子-无机复合膜和高分子-无机杂化膜中的任意一种。

作为一种可选的实施方式，所述气体分离膜包括橡胶态膜和玻璃态膜。

本申请中，气体分离膜采用上述已知材料，只需控制气体分离膜孔径即可，上述已知材料的成分和微观组织结构在此不再详述。

作为一种可选的实施方式，所述含醇醪液中，醇类物质包括乙醇、丙醇和丁醇中的至少一种。

作为一种可选的实施方式，所述渗透侧的气体和所述微生物发酵罐的发酵尾气通过氧化炉进行氧化。

本申请中，渗透侧的气体包含H₂和少量CO，和微生物发酵罐的发酵尾气通过氧化炉进行氧化，可回收氧化释放的热量产生蒸汽。

下面将结合实施例、对比例及实验数据对本申请一种高效率工业尾气发酵制醇工艺进行详细说明。

如图2所示，本发明实施例基于以下装置进行：

一种高效率工业尾气发酵制醇装置，包括气体压缩装置100、气体压缩装置200和发酵制醇单元300，所述气体压缩装置200内设气体分离膜210，所述气体分离膜210将所述气体压缩装置200的内腔分割为提浓侧220和渗透侧230，所述提浓侧220一端通过管道一400与所述气体压缩装置100相连通，另一端通过管道二500与所述发酵制醇单元300相连通，所述气体分离膜210的孔径为0.33～0.35nm，所述气体压缩装置100的入口与工业尾气管600相连。

可选的，所述工业尾气管600用于输送工业尾气，在所述工业尾气管600上设有流量计800。

可选的，所述气体压缩装置200的渗透侧230通过管道三700与氧化炉相连通。

可选的，所述管道三700中部设置有抽真空装置710。

可选的，所述管道三700上安装有调节阀组720、压力检测装置900和成分检测装置1000。

可选的，所述气体分离膜210包括有机高分子聚合物膜、无机高分子聚合物膜、无机膜、高分子-无机复合膜和高分子-无机杂化膜中的任意一种。

可选的，所述气体分离膜210包括橡胶态膜和玻璃态膜。

可选的，所述管道一400安装有压力检测装置900和成分检测装置1000。

可选的，所述管道二500安装有压力检测装置900、成分检测装置1000和流量计800。

可选的，所述发酵制醇单元300为微生

物发酵罐，所述微生物发酵罐顶部设有排气管310。

实施例

本实施例一种高效率工业尾气发酵制醇工艺，所述工艺包括：

(1)通过气体压缩装置100将工业尾气加压至0.5～0.6MPa。

(2)加压后的所述工业尾气通过孔径0.33～0.35nm的气体分离膜210进行一氧化碳提浓，获得反应气，所述气体分离膜一侧为提浓侧220，另一侧为渗透侧230，所述提浓侧220分为进气侧和反应气侧，所述工业尾气从所述进气侧进入所述提浓侧220，所述反应气聚集在所述反应气侧，控制所述渗透侧230的气体压强≤101kPa。

气体分离膜210材质为聚二甲基硅氧烷(有机高分子聚合物)，所述反应气中一氧化碳摩尔浓度为50％，温度为37℃。

(3)将所述反应气以流量600Nm³/min通入微生物发酵罐进行发酵制醇，获得含醇醪液。

基于上述工艺，本发明提供2个典型实施例，并提供一个对比例，对比例与实施例的区别在于：

将工业尾气以相同流量直接通入微生物发酵罐进行发酵制醇，获得含醇醪液。

本申请中，实施例1、2和对比例1所采用的工业尾气均为钢厂转炉煤气，其主要化学成分如表1所示：

表1工业尾气主要化学成分及浓度

本申请中，实施例1、2和对比例1的各个工艺参数如表2所示。

表2实施例1、2和对比例1的工艺参数

表2中，-50kPa代表负压50kPa。

实施例1、2和对比例1的CO提浓效果及制醇效率如表3所示。

表3实施例1、2和对比例1的提浓效果及制醇效率

由表1-3可知，本发明实施例1、2通过孔径0.33～0.35nm的气体分离膜，能够有效将工业尾气中一氧化碳摩尔浓度提升至67％以上，相比对比例1直接将工业尾气用于发酵制醇而言，实施例1、2在相同反应时间内，微生物发酵罐中发酵生成的醇类物质浓度更高，即制醇反应效率更高，有利于降低生物质乙醇制造的能耗和成本、提高反应体系运行稳定性。

本申请中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：

(1)本申请一种高效率工业尾气发酵制醇工艺，将工业尾气加压，提升气体分离膜的气体分离速率，工业尾气通过气体分离膜进行一氧化碳提浓，气体分离膜的孔径为0.33～0.35nm，介于CO₂(0.33nm)与CO(0.369nm)分子直径之间，利用尺寸筛分效应，使工业尾气中尺寸较小的CO₂和H₂选择性透过，而尺寸较大的CO、N₂等被截留在反应气中，从而提高反应气中CO浓度，本发明可将工业尾气中一氧化碳浓度提升至目标范围，实现一氧化碳浓度稳定控制，从而有效提高发酵反应效率、降低能耗和成本、提高反应体系运行稳定性。

(2)本申请一种高效率工业尾气发酵制醇工艺，将工业尾气加压至0.5～0.6MPa，脱除氧气、硫化氢等杂质及液态水，还能够提升气体分离膜的气体分离速率，促进CO₂和H₂等气体的分离正向进行，从而提高CO提浓效率，若工业尾气压力低于0.5MPa，则难以提高气体分离效率，压力过高则会造成气体压缩机能耗增加，从而导致CO提浓成本增加。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。