生物脱硫技术在石油领域的应用与发展
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石油加工中的脱硫技术脱硫技术在石油加工中起着重要的作用。
随着环境保护意识的增强,减少二氧化硫排放已成为石油行业的重要任务。
本文将探讨石油加工中常用的脱硫技术,并分析其原理和应用。
一、湿法脱硫技术湿法脱硫技术是目前石油加工中广泛应用的一种方法。
在湿法脱硫中,通过将石油中含有的硫化物与一种溶剂反应,使硫化物转化为可溶性的形式并从石油中移除。
这种技术可以同时去除硫和氮等杂质。
湿法脱硫技术中最常用的方法是氧化脱硫。
在这种方法中,石油经过一系列的处理,使其酸性增加,然后通过与空气中的氧气反应,将硫化物氧化为硫酸盐。
最后,硫酸盐与水反应形成硫酸,从而实现脱硫的目的。
二、干法脱硫技术干法脱硫技术是另一种在石油加工中使用的脱硫方法。
与湿法脱硫不同,干法脱硫不需要使用溶剂,而是通过物理化学反应直接去除石油中的硫化物。
干法脱硫技术中,最常用的方法是选择性吸附。
在这种方法中,石油经过特殊的吸附剂,硫化物会被吸附剂选择性地吸附,从而实现脱硫的目的。
这种方法能够高效地去除硫化物,并且不会引入额外的溶剂,因此在石油加工中得到了广泛应用。
三、生物脱硫技术生物脱硫技术是一种新兴的脱硫方法,其原理是利用特定微生物对硫化物进行降解。
这种方法具有环保、经济和高效的特点,在石油加工中越来越受到关注。
生物脱硫技术中,最常用的方法是利用硫氧化细菌进行脱硫。
这些细菌能够通过代谢过程将硫化物转化为硫酸盐,并从石油中除去。
利用生物脱硫技术不仅可以减少二氧化硫的排放,还可以降低工艺过程中的能耗和废物产生。
四、新兴脱硫技术除了传统的湿法脱硫、干法脱硫和生物脱硫技术,还有一些新兴的脱硫技术在石油加工中逐渐兴起。
这些技术包括离子液体脱硫、高温煤气脱硫以及催化剂脱硫等。
离子液体脱硫技术是利用特殊的离子液体作为溶剂,将硫化物溶解并从石油中去除。
这种方法具有高效率和可再生性的特点,被认为是一种可持续发展的脱硫技术。
高温煤气脱硫技术是将石油加工中产生的高温煤气与一种脱硫剂反应,使硫化物转化为硫酸盐并从煤气中去除。
生物技术在石油化工中的应用摘要:生物工程技术是一种重要的新兴技术,近几年来随着不断地创新与发展,该技术已被广泛应用于石油化工、冶金加工等行业。
基于此,文章首先对生物技术的基本概念进行阐述,然后重点探讨了生物技术在石油化工中的应用,以期为石油化工行业的可持续发展提供借鉴。
关键词:生物技术;石油化工;应用研究生物技术是以生命科学为基础的自然科学方法,该技术主要是利用特定的工程学原理生产人们所需的产品。
生物技术在产生初期,主要用于医药和食品行业,随着科技水平的不断提升,生物技术逐步被应用于石油化工、冶金制造等行业,生物技术的使用改变了传统石油化工的生产模式,具有更加高效、低能耗、污染少、成本低的优点,相信在不久的将来,生物技术必将在促进石油化工行业发展中发挥更大作用。
1 生物技术的发展现状1.1 生物技术概述生物技术是基于微生物发酵工艺学而产生的一门综合性学科,其最初多为酶工程、发酵工程的发展服务,后来学者对生物技术的研究不断深入,有学者在1923年提出:可利用微生物技术解决石油回收过程中出现的问题,到60年代,生物技术开始被大范围应用于石油化工行业,尤其是生物催化剂固定化技术的应用使得精细化石油化工产品的生产成为可能。
随着各类学科融合度的提升,尤其是信息技术的大规模使用,各类生物催化剂、纯化分离等技术的发展更有利于石油化工行业生产模式的改变。
1.2 国外行业现状简析微生物技术被使用在石油化工行业距今已有较长的历史,各种乙醚、丙醇等产品的发酵工艺的应用使得工业生产制造效率迈上新的台阶,尤其是在20世纪70年代生物催化剂固定技术的使用,使得分子生物学的发展有了长足进步,细胞融合技术更是为石油化工行业研制各类生化产品提供了可能。
目前一些大型国际化公司,例如,德国拜尔、英国ICI都在生物技术研究方面投入了大量的研发力量,截至2015年,生物技术产品的销售额为12000亿美元,其中,石油化工产值占比达到28%。
生物技术在石油化工中的应用生物技术是指利用生物体或生物体的部分、组织及其代谢产物等的特点和原理,进行科学实验和生产活动的技术。
在石油化工行业中,生物技术被广泛应用于提高生产效率、改善产品质量以及实现资源的可持续利用等方面。
以下将介绍生物技术在石油化工中的应用。
生物技术在石油加工中的应用主要涉及生物转化和生物检测两个方面。
在生物转化方面,生物技术可通过利用微生物菌种进行石油降解和转化等过程,对石油污染物进行处理和治理。
利用原油降解菌可以快速降解原油中的重油和烃类化合物,减少环境污染。
生物技术还可以通过对微生物的改造,提高其降解能力和适应性,以适应更加复杂和恶劣的环境,这对石油污染物的快速处理和生化修复具有重要意义。
在生物检测方面,生物技术可用于石油产品的质量检测和监控。
生物传感技术可以通过生物感受器对石油产品中的有害物质进行敏感检测,快速准确地判断产品质量。
利用生物技术还可以开发出高效高选择性的生物传感器,对石油化工过程中产生的有害物质进行实时监测,及时采取相应措施,以确保生产过程安全,并且有效降低环境污染。
生物技术在石油化工中还有其他应用。
利用生物酶可以代替化学催化剂,在脱硫、脱氮和脱氧等石油加工过程中起到催化剂的作用,大大降低了催化剂的使用量和环境污染。
利用特定微生物工程菌株还可以进行生产有机溶剂和生物润滑剂等化学品的过程,实现对化工原料的可持续利用和再生。
生物技术还可以应用于石油化工中废物的处理和资源化利用。
通过生物技术,可以将废弃油污、废酸等废物进行处理和转化,使其得到资源化利用,并减少对环境的影响。
利用生物技术可以提高废物的降解效率和资源化利用效率,进一步减少资源消耗和环境污染。
生物技术在石油化工中的应用广泛而多样,涵盖了生物转化、生物检测、代替化学催化剂、资源化利用等多个方面。
随着生物技术的不断发展和创新,相信在石油化工中的应用将会更加广泛和重要,为石油化工行业的可持续发展做出更大的贡献。
生物技术在石油工业中的应用生物技术在石油勘探、石油开采、石油工业环保、石油化工、开发绿色大油田等方面都十分有效。
生物技术在石油工业中的应用开始于美国,在美国得克萨斯州的一口油井中加入糖和微生物,然后密封,进行发酵。
通过微生物发酵,油井的井筒压力上升率比原来高出4倍,澳大利亚研究人员经过10年的努力开始使用细菌来生产油,这样可以使油量增加50%,英國也在这一领域不断尝试。
使用微生物技术来炼油,可以显着提高油井的产量。
本文主要讨论生物技术在石油工业中的应用。
标签:生物技术;石油工业;应用1 生物技术在石油勘探中的应用随着微生物培养的增加和细菌数量的确定,微生物油的探索技术得到快速发展。
根据石油和天然气的直接探索理论,地下碳氢化合物的渗流改变了地表和地球化学环境。
从生物圈的角度来看,植物根系在地上或分散的植物可以突变,现代生物技术意味着测试和分析(扩大微量元素的检测,如微生物毒素的DNA分析,PCR分析),以检测突变,通过适当的数据处理。
要实现油藏预测的目的。
根据生物标志物的特点,现代石油工业可用于研究油的形成和起源。
中国石油工人是确定油砂和沥青油的生物标志物,特点是在成熟油的基础上建立了一些西部柴达木盆地,具有较深的湖湖有机形态,应为侏罗系烃源岩。
在石油勘探和深化生物技术领域应用研究的扩大,生物技术和石油相关法律将取得更大的成就,如区域环境可能在深谷,冰川发达,山林,北部和南部找到更多的石油和天然气资源,提高储油量,提高石油储量。
2 生物技术在石油开采中的应用生物技术,特别是微生物油生产,吸引了石油工程师的前所未有的关注。
目前,我们开展了微生物油生产研究。
中国丰富的资源开发已成为生物技术发展的主导方向。
微生物生产是微生物代谢的聚合物,表面活性剂,二氧化碳和有机溶剂。
微米技术与其他提取方法相比,适应范围广,工艺简单,投资少,效果快,无污染等特点,目前正在生产储层剩余油,并采用最便宜的耗尽方法,排水量更多符合环保要求。
石油精炼技术提高炼油厂效率和产品质量的新方法石油精炼工业一直在寻求新的方法来提高炼油厂的效率和产品质量。
随着技术的不断发展,几种新的方法被应用到炼油过程中,取得了显著的成果。
一、高效分馏技术分馏是炼油过程中的一项关键工艺,它将原油分离成不同沸点范围内的馏分。
高效分馏技术可以提高分馏的效率和产品的质量。
常见的高效分馏技术包括精馏塔内分馏、新型塔板设计、膜分离等。
这些技术可以实现更精确的分离,提高产品的纯度,减少能源消耗。
二、催化剂的创新催化剂在炼油过程中起到关键作用。
通过创新催化剂的设计和制备方法,可以提高反应速率、选择性和稳定性,从而提高炼油厂的效率和产品质量。
目前,纳米催化剂、智能催化剂等新型催化剂正在被石油精炼行业广泛应用。
这些催化剂具有较大的比表面积、优异的活性和选择性,可以提高炼油反应的效率,降低有毒副产物的生成。
三、脱硫技术的改进石油中的硫是一种有害物质,需要进行脱除,以满足环保要求和提高产品质量。
传统的脱硫技术存在一些问题,如成本高、能耗大等。
因此,开发出一种高效、低成本的脱硫技术对于炼油厂的发展至关重要。
近年来,电化学脱硫技术、生物脱硫技术等新型脱硫技术被引入炼油工业。
这些技术具有高效、环保、能耗低等特点,能够满足严格的脱硫要求,同时降低运营成本。
四、废水处理技术的创新炼油过程中会产生大量的废水,其中含有有机物、重金属等污染物。
对这些废水进行处理是保护环境的关键。
新型废水处理技术的应用有助于提高炼油厂的效率和产品质量。
生物处理、高级氧化技术、膜分离等新兴废水处理技术具有高效、节能、无污染排放等优点,可以实现对炼油废水的高效处理和回收利用,减少环境污染。
总结:石油精炼技术是不断发展的,在提高炼油厂效率和产品质量方面,一系列新方法被引入炼油工业。
高效分馏技术、催化剂的创新、脱硫技术的改进和废水处理技术的创新都对炼油厂的发展起到了积极的推动作用。
随着这些技术的不断完善和应用,炼油工业将迎来更高效、更环保的发展。
石油脱硫设备随着环保意识的不断提高,工业排放的污染问题越来越引起人们的关注。
石油脱硫作为一种主要的环保措施,已经成为石油化工行业发展的必然趋势。
而石油脱硫设备作为实现这一目标的核心重要设备,也越来越受到重视。
一、石油脱硫的重要性硫是石油中最常见的杂质元素之一,燃烧石油会释放出二氧化硫等有害物质,严重影响人类健康和大气环境。
同时,含硫化合物也会对汽车、船舶等机械设备造成腐蚀和损坏,降低设备寿命。
因此,石油中的硫化物含量是一个重要的指标,在国内外石化行业中已逐渐成为环保考核的重要指标之一。
近年来,国内外的环保法规越来越严格,石化企业必须采取行动降低石油中的硫含量,以满足环保要求。
二、石油脱硫设备的作用石油脱硫设备是一种用于去除石油中硫化物的设备,它主要通过化学反应和物理吸附等方式将石油中的硫化物吸附或转化为易于处理的物质。
石油脱硫设备的主要作用是:1、降低石油中的硫含量石油脱硫设备是石油加工过程中的环保设备之一,它能够将石油中的硫元素转化为二氧化硫等易于处理的物质,从而降低石油中的硫含量,保护环境和人类健康。
2、提高产品质量高硫含量的石油加工后会产生低质量的成品油,而低硫含量的石油可以更好地加工出高质量的成品油,提高产品质量。
3、提高设备寿命高硫含量的石油加工会造成设备腐蚀和损坏,降低设备寿命。
而低硫含量的石油可以减缓设备的腐蚀和磨损,延长设备使用寿命。
三、石油脱硫设备的种类石油脱硫设备种类繁多,根据不同的处理工艺和处理方法可以分为化学法、物理法两类。
1、化学脱硫设备化学脱硫法是一种经济、高效的脱硫方法,包括天然气脱硫(MDEA脱硫法、MEA脱硫法、DEA脱硫法、DIPA脱硫法、DGA脱硫法)、油品脱硫(HDS脱硫法、COSMO脱硫法、THP 脱硫法)等。
其中,HDS脱硫法是目前最常用的一种方法,它通过加入氢气和一定的催化剂,使石油中的硫元素转化为硫化氢,再通过进一步反应生成氨基硫酸盐,从而达到脱硫的效果。
生物脱硫技术在石油领域的应用与发展
【摘要】:随着世界各国环保意识的不断提高及对油品含硫量标准规定日趋严格,生物脱硫技术已成为脱硫领域内的研究热点之一。
文章主要从生物脱硫分子生物学和嗜热脱硫细菌两个方面介绍了国内外近年来的研究进展。
【关键词】:生物脱硫;4S途径;嗜热脱硫细菌;分子生物学
随着全球工业的迅速发展,人物对燃料的需求不断增加。
作为当今世界的主要能源--石油中的硫元素包括有机硫和无机硫两种形式,而以有机硫(硫醇、硫醚、噻吩及其衍生物)为主,石油中通常含0.05%~5%(wt%)的有机硫。
石油燃烧产生的SOx向大气排放后不但污染大气,而且形成酸雨对生态系统和土壤都具有严重的破坏作用,另外石油中存在的硫对工厂中的输送管线、泵和炼油设备也具有腐蚀作用。
基于以上问题,各国对油品质量要求越来越高,对其含硫量规定也日趋严格。
这迫使政府和石油开采者加大了对石油脱硫技术开发的投入,脱硫技术也就成了近年生物技术领域的研究热点。
1. 脱硫技术及其分类比较
加氢脱硫法(Hydro-desulfurization,简称HDS)是目前大多数炼油厂常用的方法。
HDS操作需要在高温高压下进行,对能量需求高,同时释放大量的温室气体,此方法对无机硫和简单的有要硫化物来说是有效的,但对有机硫,特别是含苯环的有机硫化物如苯并噻吩(benzothiophene,简称BT)和二苯并噻吩(dibenzothiophene,简称DBT)及其衍生物的脱除效率较差。
与HDS相比,生物脱硫法(Biodesulfurization,简称BDS)对石油中的BT、DBT等大分子有机硫化物具有较好的脱除效果,且在常温常压下操作,二氧化碳排放量较低,能耗低,因此是一种经济环保的方法。
早期的BDS研究主要集中在脱硫微生物本身特性及其作为生物催化剂脱硫的研究上。
二十世纪九十年代后,重点逐渐集中在脱硫微生物的分子生物学研究、嗜热脱硫菌开发和面向工业化的生物脱硫工艺(反应器技术、产品分离技术)的研究上,并都取得了一定的进展。
目前许多国家都在研究和开发石油生物脱硫技术,但多数国家都处于起步阶段。
虽然BDS有其独特的优势,但目前所发现的菌株脱硫水平最高只能达到33%左右,还不能满足实际需要。
因此人们一方面通过改造脱硫微生物提高脱硫速率和扩大底物范围,另一方面又开发了BDS与HDS串联操作工艺,以将两种方法的优点相结合:当BDS位于HDS上游时可生产有机磺酸盐,并有效改变下游加氢处理装置的性能;位于HDS下游时,可脱除在加氢脱硫处理装置中尚未
除去的有机硫,从而改进低硫产品的润滑性能和氧化稳定性。
2. 脱硫机理
目前,已发现的脱硫微生物分布于多个属中:红球菌属、土壤杆菌属、分枝杆菌属、戈登式菌属、克雷白氏杆菌属、诺卡氏菌属、黄单胞菌属、不动杆菌属、节杆菌属、拜叶克林氏菌属、假单胞菌属、硫化叶菌属、根瘤菌属、芽孢杆菌属、棒杆菌属和类芽孢杆菌属等。
其中以红球菌属的研究最为深入,玫瑰色红球菌IGTS8已成为BDS研究的模式菌株,另外对假单胞菌的研究报道也很多。
生物脱硫的主要目的是脱除常规脱硫工艺难以脱除的含硫杂环的有机硫,故许多研究都是以DBT(二苯半噻吩)作为典型化合物,提出微生物降解DBT可能的反应机理和途径。
脱硫微生物中存在三种脱硫途径,包括两种好氧反应(C-S氧化断裂及C-C 氧化断裂)和一种厌氧反应(C-S还原断裂)。
3. 分子生物学方法提高脱硫能力的研究
脱硫基因的表达调控机制,脱硫酶对底物的特异性等因素使得BDS距工业化应用仍有一定的差距,因此人们试图驼用分子生物学方法对脱硫菌进行改造,以提高和物催化剂脱硫速率及扩大底物范围,最终提高脱硫能力。
3.1 脱硫基因与黄素还原酶的共同表达
4S途径中DszA和DszC尖性的表达需要黄素还原酶的耦联作用,因此脱硫基因与黄素还原酶的共同表达可提高工程菌的脱硫活性。
2001年,Matsubara等将来自脱硫菌红平红球菌D-1的dszD基因在大肠杆菌中超表达,得到DszD粗酶的比活性是其野生型的275倍。
2002年,他们又发现来自非脱硫多粘类芽孢杆菌A-1的黄素还原酶与D-1的DszD相比,可以与D-1的DszC、DszA更有效的耦联。
其研究结果表明外源黄素还原酶比自身黄素还原酶更有效,有效黄素还原酶对有效的生物脱硫来说是必要的。
3.2 阻遏机制的解除
由于脱硫红球菌自身的启动子受含硫氨基酸和硫酸盐所阻遏,进而影响脱硫活性,因此人们期望通过在异源宿主中表达脱硫基因或更换启动子以减轻或解除阻遏机制。
将脱硫基因在其它异源宿主中表达,因为异源宿主中不含与启动子特异结合的硫阻遏因子。
1997年,Gallardo等利用大肠杆菌作为宿主构建dsz基因盒,在异源启动子的控制下在假单胞菌中表达dsz基因,不受硫酸盐阻遏[19]。
4. 嗜热细菌生物脱硫的研究进展
目前,大部分已报道的脱硫细菌都是常温菌,其DBT脱硫活性最高在30℃左右,50℃左右时大部分活性都会丧失。
在HDS-BDS耦联工艺中,HDS处理(高温高压下进行)后的油品温度通常高于40℃,因此必须通过冷却设备才能进行下一步生物脱硫。
进一步说,为了避免油的固化,HDS处理后的油品温度通常要维持在45℃左右。
嗜热脱硫细菌更适于BDS的实际应用,它可使BDS更容易并入炼油工艺中,节约了冷却成本,并且可避免和生物污染。
生物脱硫研究起步较晚,相比于发达国家,我国仍存在很大差距。
相信随着国家对这一问题的重视,投入的加大以及研究人员队伍的不断壮大,生物脱硫的产业化必将会在我国实现。
5. 展望
虽然生物脱硫在过去20多年中已得到飞速发展,但距离大规模工业生产仍有一定的距离。
如何提高BDS生物催化剂的脱硫活性和稳定性是我们面临的首要问题,这有赖于对生物脱硫基础研究的进一步加强和现代生物技术手段的进一步应用。
同时下游技术(反应器设计、分离、副产物处理)也已逐渐成为生物脱硫产业化的关键因素,EBC公司一直致力于此方面研究,目前已达到中试水平。
在我国,生物脱硫研究起步较晚,相比于美国日本等发达国家,我国仍存在很大差距。
相信随着国家对这一问题的重视,投入的加大以及研究人员队伍的不断壮大,生物脱硫的产业化必将会在我国实现。
参考文献
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