石油生物脫硫技術的工業化

摘 要：隨著原油質量的降低和環境保護壓力的增加，石油脫硫工藝的工業化要求越來越高。其中，生物脫硫技術是一項新興的石油脫硫工藝。該工藝具有高靈活性、不需要高溫高壓、不耗氫氣、成本低、廢物排放少的特點，在石油工業發展和環保方面具有顯著的優勢。該文從石油生物脫硫技術的基本原理出發，對生物脫硫技術的工業化發展進行了探討。

關鍵詞：石油脫硫 生物脫硫 工業化 節能降耗

中圖分類號：TQ113.26 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（b）-0039-01

隨著生物技術的快速發展，生物催化脫硫成為一種新興的但是極具潛力的石油脫硫技術。最近幾年來，各國對環境保護的要求逐漸提高，我國也從2005年開始實施歐三汽車排放標準，這個標準中要求汽油中的硫含量下降到0.015%，這也從客觀上激發了石油脫硫技術的快速發展。在眾多石油脫硫技術的研究中，生物催化脫硫是國內外正在開發的一種新型脫硫技術。本文通過對生物催化石油脫硫技術的基本原理和應用優勢進行分析，對石油生物催化技術的工業化發展進行了探討。

1 生物脫硫技術簡介

生物催化脫硫技術（BDS）是一項以生物工程技術為基礎的新型技術，該技術主要通過生物生物體內的各種催化酶對石油中的含硫組份形成氧化和催化作用，進而使其轉換為水溶性化合物，然后就可以經過油水分離實現脫硫的目的。這種方式首先要混合培養能夠對硫化合物中C-S鍵產生分解作用的多種細菌，然后化學誘變，使其能夠選擇性斷裂二苯并噻吩中的C-S鍵，進而提取出硫的培養物。

生物脫硫技術的有效性就是使用二苯并噻吩為模型進行表征的。該模型的脫硫機理主要分為兩種：即基于硫代謝的4-S方式和基于碳代謝的Kodama方式。4-S要求二苯并噻吩中存在的硫要經過4個步驟的氧化過程，并最終以SO2-4的形式除去，分解過程中不會對烴產生降解；而Kodama中的微生物主要代謝二苯并噻吩中的碳化合物，斷開分子中的C-C鏈并脫去3或4個碳，然后形成較小的有機硫化合物，這樣的化合物溶于水，因此能夠從石油中去除，但是會損失部分有機烴。

傳統的加氫脫硫技術雖然比較成熟，但是即使添加催化劑，一般條件下的硫化物氫化反應仍然較慢。為了加快反應的速度，還需要高溫和高氫濃度等條件，這需要設備滿足耐高壓和耐高溫的條件。因此，加氫脫硫技術對設備的要求的較高，因而增加了企業投入的成本。除此之外，如果石油化工企業自身的制氫能力不足，還會帶來其他的費用。除此之外，加氫脫硫技術滿足提取純凈的石油產品，由于低于500LgPg的硫化物大部分是噻吩類化合物，無法進行加氫還原脫硫反應，因此，將油品含硫量降低到500LgPg下非常困難。

與加氫還原脫硫相比，生物催化脫硫具有很多優勢。首先，該工藝能夠在低溫、常壓下進行，因此不需要氫的參與，從而大大節省了制氫的費用和催化設備的費用；另外，生物催化脫硫得到的硫主要以硫酸根離子的形式存在，這種離子具有水溶性，對企業施工的環境保護具有積極意義；第三，生物催化脫硫能夠有效去除噻吩類硫化物，從而保證油品質量符合生產的規定；最后，生物催化脫硫和HDS的催化劑相比，不容易出現重金屬中毒的情況。所以說，生物催化脫硫是一項具有節能環保特性的石油脫硫技術，具有廣闊的發展空間。

2 石油生物脫硫技術的工業化

隨著最近幾年來我國經濟的快速發展，社會對石油的需求越來越多，人們對石油煉制程序中的脫硫問題也越來越重視，而生物催化脫硫是國內外正在開發的一種新型脫硫技術。生物催化石油脫硫技術能夠避免脫硫反應中的高能源消耗，不僅降低了設備和原料的成本，還在很大程度上提高了石油產品的脫硫質量，因此，早日實現生物催化石油脫硫技術的工業化具有重要的意義。下面我們簡單介紹生物催化石油脫硫技術的基本工藝流程。

顯而易見，生物脫硫技術與HDS技術相比，優勢十分明顯，能夠在很大程度上起到石油脫硫工藝中的節能降耗作用。圖1是石油生物脫硫的基本工藝流程。

其中，反應器內進行連續攪拌，該反應器適用于大多數的脫硫過程。與傳統的加氫脫硫過程相比較，生物脫硫不需要高壓和高溫的環境，只需要常壓和常溫下進行即可，除此之外，攪拌釜代替了昂貴的加氫脫硫設備，而設備內的昂貴的氫氣也換成了普通的空氣。

隨著我國環境的不斷惡化，人們的環保意識不斷加強。降低溫室氣體排放量，避免溫室效應已經成為世界各國的共同訴求，這也客觀上促進了生物脫硫技術的發展。但是，生物脫硫技術的工業化發展仍然存在很多問題，例如提高菌種專一性和催化劑的穩定性、研制更高活性的脫硫基因和生物酶等等，說明生物脫硫技術的工業化道路還需要更多的研究和實踐。

要擴大生物脫硫技術在石油工業的應用范圍，還需要設計更適合脫硫過程的容器，這樣才能提高油品的脫硫效率和傳質能力，目前，生物脫硫技術的反映容器都是使用空氣噴射、分段傳送以及在低水油比介質下進行優化，這都影響了反應器的容積進一步增加。并且，提高生物催化劑濃度會產生穩定的衍生物——乳化液，所以，催化劑的再生及其后續過程的裝置都需要進行改進。

除此之外，生物脫硫技術還受到生產地活性菌的處理、運輸、儲存和清潔應用等問題的限制。這都需要相關專家的進一步實踐和研究。

3 結語

在石油生物脫硫技術的工業化應用中最主要的技術關鍵是如何獲得具有更高比活、更高溫度和更廣基質范圍的脫硫生物催化劑。雖然隨著研究的深入，催化劑的性能得到了很大程度的提高，但是仍然無法勝任工業化的需求。不過，我們堅信，在不久的將來，我們并能使石油生物脫硫技術的工業化成為現實。

參考文獻

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