石油生物脱硫技术研究

【摘 要】 随着生物技术的快速发展，生物催化脱硫成为一种新兴的但是极具潜力的石油脱硫技术。该技术不仅能够显著降低轻质油品的生产成本，并且还能有效提高油品的质量，除此之外，生物脱硫技术在环境保护和节能降耗方面也显示出很大的潜力。本文通过对生物催化石油脱硫技术的主要特点、降解原理和基本研究现状进行了分析，对石油生物脱硫技术进行了研究。

【关键词】 石油 生物脱硫 节能降耗 技术研究

1 前言

随着最近几年来我国经济的快速发展，社会对石油的需求越来越多，这在很大程度上带动了我国石油化工业的发展。石油产品中存在部分硫化物，这部分杂质不仅会严重影响石油的品质，还可能对炼厂设备产生严重的腐蚀作用。所以，人们对石油炼制程序中的脱硫问题十分重视，目前已经成为石油行业的重要攻关课题。本文通过对生物催化石油脱硫技术的主要特点、降解原理和基本研究现状进行了分析，对石油生物脱硫技术进行了研究。

2 石油脱硫技术的研究

2.1 石油中硫的存在形式

世界上可开发的含硫较低的原油逐渐减少，因此石油企业不得不提高对石油脱硫技术的研究。石油中的含硫化合物的分析研究也越来越多。目前已知的主要石油含硫化合物包括四种。而石油硫醇中的碳含量较低，一般不会超过8个，因此加工过程中只要保证温度高于200℃就可以去除。而硫醚主要分布在沸点200℃以上的燃料油和柴油中。在较重的馏分中，芳基硫醚的含量比较少。高含硫原油中，苯并和二苯并噻吩硫化合物的含量最高，另一个比较常见的衍生物是2-甲基苯并噻吩。传统的加氢脱硫技术无法很好的去除苯并噻吩类的硫化合物。

2.2 生物催化脱硫技术

生物催化脱硫技术（BDS）是一项以生物工程技术为基础的新型技术，该技术主要通过生物生物体内的各种催化酶对石油中的含硫组份形成氧化和催化作用，进而使其转换为水溶性化合物，然后就可以经过油水分离实现脱硫的目的。

自然条件下，石油企业废水和焦油污染土壤中的部分硫会出现生物降解，这主要是由自然界中的细菌造成的，例如硫化亚铁硫杆菌，它能够对无机硫进行降解，提取硫化合物降解时的能力进行自身的新陈代谢。但是，自然界这种细菌较少，大部分需要人工的培养。人工培养过程中通过改变细菌生存的环境，例如pH值、金属离子类型、温度和培养基浓度等，促使细菌的性质和酶活性出现变化，这样就能够导致细菌出现变异体。细菌经过了一定的变异，能够具有超强的脱硫能力。

2.3 生物催化脱硫技术的基本原理

生物脱硫技术是指在化学反应中，通过细菌酶的催化反应来提取硫。这种方式首先要混合培养能够对硫化合物中C-S键产生分解作用的多种细菌，然后化学诱变，使其能够选择性断裂二苯并噻吩中的C-S键，进而提取出硫的培养物。

生物脱硫技术的有效性就是使用二苯并噻吩为模型进行表征的。该模型的脱硫机理主要分为两种：即基于硫代谢的4-S方式和基于碳代谢的Kodama方式。4-S要求二苯并噻吩中存在的硫要经过4个步骤的氧化过程，并最终以SO2-4的形式除去，分解过程中不会对烃产生降解；而Kodama中的微生物主要代谢二苯并噻吩中的碳化合物，断开分子中的C-C链并脱去3或4个碳，然后形成较小的有机硫化合物，这样的化合物溶于水，因此能够从石油中去除，但是会损失部分有机烃。

2.4 石油生物脱硫技术的发展

自从诱变混合细菌培养物，并通过一系列氧化途径从二苯并噻吩中有选择的释放硫群体和玫瑰色红球菌以来，使用现代化的生物技术改变细菌的生物特性，以产出更高活性、更高稳定性和更低成本的催化剂取得了快速的发展。尤其是重组DNA技术的发展很大程度上简化了生物催化剂的提纯和生产过程。随着近几年生物技术的快速发展，使得对有机体的DNA顺序进行调整成为可能，例如调整改善和控制生物系统，使其迅速提纯并且定性酶，进而有效的辨认和分离此类蛋白酶基因。人们目前已经不再需要使用细菌培养物诱变法生产催化剂，只需要使用核酸探针对生物中制得的DNA中筛选出具有生物催化功能的合适基因，再使用聚合酶反应进行复制和编码，就能够得到大量的合适生物催化剂。

2.5 生物脱硫技术的优势

生物催化脱硫技术与加氢还原脱硫相比，生物催化脱硫具有很多优势。首先，该工艺能够在低温、常压下进行，因此不需要氢的参与，从而大大节省了制氢的费用和催化设备的费用；另外，生物催化脱硫得到的硫主要以硫酸根离子的形式存在，这种离子具有水溶性，对企业施工的环境保护具有积极意义；第三，生物催化脱硫能够有效去除噻吩类硫化物，从而保证油品质量符合生产的规定；最后，生物催化脱硫和HDS的催化剂相比，不容易出现重金属中毒的情况。所以说，生物催化脱硫是一项具有节能环保特性的石油脱硫技术，具有广阔的发展空间。

3 结语

石油生物脱硫是新世纪绿色化学的重要内容，经济效益和社会效益显著，最近几年来，很多国家都在这一领域展开了研究和探讨。美国将建成生物脱硫的工业化装置，日本也在相关领域的研究方面提供了巨额的投资。生物脱硫技术虽然已经得到了快速的发展，但是和大规模工业作业相比，仍然存在一定的差距。因此，提高生物脱硫技术在实际工程中的稳定性和脱硫活性，是石油脱硫专家面临的重要问题，这需要更多企业的关注以及更多资金和技术的支持。我国的生物脱硫技术起步较晚，和发达国家相比还有很大的差距。但是，随着我国经济的快速发展和研究队伍的迅速壮大，我国的石油脱硫节能降耗技术的产业化必将实现。

参考文献

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