生物脫硫技術(shù)在石油領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀

江懿龍(河南省平頂山市魯山縣第一高級中學(xué)，河南 平頂山 467300)

生物脫硫技術(shù)在石油領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀

江懿龍(河南省平頂山市魯山縣第一高級中學(xué)，河南 平頂山 467300)

生物脫硫技術(shù)在能源、環(huán)保和醫(yī)藥方面顯示出很大的潛力。隨著各國環(huán)境問題出現(xiàn)大家對油品含硫量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定日趨嚴(yán)格，而生物脫硫技術(shù)在石油領(lǐng)域脫硫領(lǐng)域的應(yīng)用是現(xiàn)在的研究重點。本文介紹了生物脫硫技術(shù)在石油行業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀，并對該技術(shù)應(yīng)用前景進行預(yù)測分析。

石油；脫硫技術(shù)；生物脫硫

近年來，經(jīng)濟和技術(shù)發(fā)展迅速，人類對于石油燃料的依賴越來越嚴(yán)重，由于硫含量較高的石油燃料存儲量較多，燃料的脫硫技術(shù)已經(jīng)成為研究重點和難點。因為在石油燃料中發(fā)現(xiàn)的有機含硫化合物成分結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，大部分化合物屬于雜環(huán)類型，其中包括牢固共價鍵：C—S鍵，故脫去雜環(huán)中的有機硫用普通的物理和化學(xué)方法是無效的。所以科學(xué)家開始探索新的有效脫硫方法，而生物脫硫技術(shù)是最有前景的脫硫技術(shù)之一。

我國對于石油生物催化脫硫技術(shù)的研究仍處于起步階段，相比于一些發(fā)達國家還有很大的差距，因此我國需要在此方面增大投資力度，增加研究經(jīng)費，鼓勵更多科研人員攻破技術(shù)難題。本文主要介紹了石油生物催化脫硫技術(shù)特點、主要原理，并對發(fā)展前景進行。

1 生物催化脫硫技術(shù)的基本原理

生物脫硫技術(shù)是指通過微生物酶的催化反應(yīng)，來達到脫硫效果。主要原理是通過酶催化技術(shù)破壞化學(xué)共價鍵C-S鍵，從而達到脫硫的效果。生物脫硫技術(shù)的有效性通過石油中典型的化合物二苯并噻（Dibenzothi—phene，簡稱DBT）來表征的。脫硫機理主要分為以下兩種形式：第一，“4S”途徑，基于硫代謝；第二，“Kodama方式”，基于碳代謝。

1.1 DBT“4S”途徑

圖1 “4S”途徑

“4S”途徑要求DBT中存在的硫要經(jīng)過4步，最后以SO2_的形式脫去，分解過程中不會對烴產(chǎn)生影響，具體過程可見圖1。

1.2 “Kodama方式”

“Kodama方式”中的微生物主要代謝二苯并噻吩中的碳化合物，主要是機理是：使分子中的C—C斷開并脫去3-4個碳，之后形成了許多有機硫化合物，這些化合物是溶于水，從而達到了除去硫的目的，但是該過程會造成部分烴流失，會有一些損失。

2 生物脫硫技術(shù)主要使用的菌種

目前適合研究石油脫硫的菌株有：玫瑰紅球菌、紅串平紅球菌、球形諾卡氏菌、嗜熱芽孢桿菌、谷氨酸棒桿菌、戈登氏菌、節(jié)桿菌、球形芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌等。大部分研究者對這些菌株特性進行了研究和篩選，總結(jié)出以下結(jié)論。

脫硫工業(yè)中的菌株需要滿足以下條件：第一，脫硫能力較高；第二，具有適應(yīng)惡劣環(huán)境的特性，同時，不影響燃燒值等燃料特性。近幾年來，對于石油的微生物脫硫的研究熱度越來越高，全世界生物科學(xué)家的研究都取得了很多突破，為使用生物手段改善環(huán)境和優(yōu)化資源提供了理論支持和現(xiàn)實技術(shù)。但是含硫衍生物的細菌代謝研究過程還任重道遠，真真轉(zhuǎn)化為工業(yè)生產(chǎn)還需要各界科學(xué)家的努力。

3 石油生物脫硫技術(shù)的發(fā)展

隨著高硫石油含量越來愈高，用于生產(chǎn)生活的油品質(zhì)量的提高急需解決，脫硫技術(shù)需要更多資金增添新的技術(shù)和設(shè)備。具有天然優(yōu)勢的生物催化脫硫技術(shù)脫穎而出，其具有：1.高選擇性、副反應(yīng)少、反應(yīng)條件溫和；2.不造成二次污染、低運行費用；3.投資少、設(shè)備簡單等優(yōu)點?？偨Y(jié)起來，有以下三方面的優(yōu)勢：1.能夠在低溫、常壓下進行，不需要氫的參與，因此減少了制氫的成本；2.反應(yīng)產(chǎn)生的硫主要以SO4-的形式存在，其具有水溶性，對于環(huán)境保護具有積極意義；3.在去除噻吩類等主要的硫化物方面具有高效性，從而保證油品質(zhì)量與生產(chǎn)的規(guī)定相符合，最后，催化劑方面，不會出現(xiàn)常見問題：例如：重金屬中毒、催化劑中毒的情況。

但是，生物脫硫技術(shù)還沒有完全熟練地應(yīng)用到工業(yè)當(dāng)中。雖然，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)和驗證了一批具有高效表達脫硫酶的菌種，也在幾個方面取得很大的成績，其包括：擴大降解底物范圍、解除無機硫酸鹽抑制等方面，但是工業(yè)化的實現(xiàn)還存在一定的差距。近年來，生物技術(shù)伴隨著經(jīng)濟快速發(fā)展，包括遺傳學(xué)科、生物工程酶工程在內(nèi)的各項技術(shù)突飛猛進，國際上許多發(fā)達國家科研工作者對生物催化脫硫技術(shù)的研究更是充滿熱情，已經(jīng)取得了革新的研究成果。隨著科研人員的不斷努力，我國的生物脫硫技術(shù)會乘風(fēng)破浪、克服重重困難，最終將從實驗走向產(chǎn)業(yè)化。

4 結(jié)語

石油生物脫硫?qū)τ谖覈h(huán)境生態(tài)的發(fā)展至關(guān)重要，自從黨的十八大召開后，開始重視生態(tài)環(huán)境，該技術(shù)更加重要，很多國家都在這個領(lǐng)域展開了研究和探討。美國將建成生物脫硫的工業(yè)化裝置，日本也在相關(guān)領(lǐng)域的研究方面提供了巨額的投資。生物脫硫技術(shù)已經(jīng)得到了空前快速的發(fā)展，但是和大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)相比較，還需要克服種種困難，彌補差距。因此，提高生物脫硫技術(shù)在實際工程中的高效性、穩(wěn)定性和脫硫能力，是石油脫硫亟需解決主要問題，這需要國家和企業(yè)的高度關(guān)注以及更多資金和技術(shù)的支持。我國在這方面投資很大，但是發(fā)展較發(fā)達國家有一定的差距，相信隨著我國科研實力不斷增強，我國將會在工藝上、流程上、菌種帥選等方面下手，我國石油脫硫工業(yè)化流程工藝必將建成。

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