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摘 要：随着原油质量的降低和环境保护压力的增加，石油脱硫工艺的工业化要求越来越高。其中，生物脱硫技术是一项新兴的石油脱硫工艺。该工艺具有高灵活性、不需要高温高压、不耗氢气、成本低、废物排放少的特点，在石油工业发展和环保方面具有显著的优势。该文从石油生物脱硫技术的基本原理出发，对生物脱硫技术的工业化发展进行了探讨。
关键词：石油脱硫 生物脱硫 工业化 节能降耗
中图分类号：TQ113.26 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）05（b）-0039-01
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。最近几年来，各国对环境保护的要求逐渐提高，我国也从2005年开始实施欧三汽车排放标准，这个标准中要求汽油中的硫含量下降到0.015%，这也从客观上激发了石油脱硫技术的快速发展。在众多石油脱硫技术的研究中，生物催化脱硫是国内外正在开发的一种新型脱硫技术。本文通过对生物催化石油脱硫技术的基本原理和应用优势进行分析，对石油生物催化技术的工业化发展进行了探讨。
1 生物脱硫技术简介
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。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。
传统的加氢脱硫技术虽然比较成熟，但是即使添加催化剂，一般条件下的硫化物氢化反应仍然较慢。为了加快反应的速度，还需要高温和高氢浓度等条件，这需要设备满足耐高压和耐高温的条件。因此，加氢脱硫技术对设备的要求的较高，因而增加了企业投入的成本。除此之外，如果石油化工企业自身的制氢能力不足，还会带来其他的费用。除此之外，加氢脱硫技术满足提取纯净的石油产品，由于低于500LgPg的硫化物大部分是噻吩类化合物，无法进行加氢还原脱硫反应，因此，将油品含硫量降低到500LgPg下非常困难。
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。
2 石油生物脱硫技术的工业化
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，人们对石油炼制程序中的脱硫问题也越来越重视，而生物催化脱硫是国内外正在开发的一种新型脱硫技术。生物催化石油脱硫技术能够避免脱硫反应中的高能源消耗，不仅降低了设备和原料的成本，还在很大程度上提高了石油产品的脱硫质量，因此，早日实现生物催化石油脱硫技术的工业化具有重要的意义。下面我们简单介绍生物催化石油脱硫技术的基本工艺流程。
显而易见，生物脱硫技术与HDS技术相比，优势十分明显，能够在很大程度上起到石油脱硫工艺中的节能降耗作用。图1是石油生物脱硫的基本工艺流程。
其中，反应器内进行连续搅拌，该反应器适用于大多数的脱硫过程。与传统的加氢脱硫过程相比较，生物脱硫不需要高压和高温的环境，只需要常压和常温下进行即可，除此之外，搅拌釜代替了昂贵的加氢脱硫设备，而设备内的昂贵的氢气也换成了普通的空气。
随着我国环境的不断恶化，人们的环保意识不断加强。降低温室气体排放量，避免温室效应已经成为世界各国的共同诉求，这也客观上促进了生物脱硫技术的发展。但是，生物脱硫技术的工业化发展仍然存在很多问题，例如提高菌种专一性和催化剂的稳定性、研制更高活性的脱硫基因和生物酶等等，说明生物脱硫技术的工业化道路还需要更多的研究和实践。
要扩大生物脱硫技术在石油工业的应用范围，还需要设计更适合脱硫过程的容器，这样才能提高油品的脱硫效率和传质能力，目前，生物脱硫技术的反映容器都是使用空气喷射、分段传送以及在低水油比介质下进行优化，这都影响了反应器的容积进一步增加。并且，提高生物催化剂浓度会产生稳定的衍生物——乳化液，所以，催化剂的再生及其后续过程的装置都需要进行改进。
除此之外，生物脱硫技术还受到生产地活性菌的处理、运输、储存和清洁应用等问题的限制。这都需要相关专家的进一步实践和研究。
3 结语
在石油生物脱硫技术的工业化应用中最主要的技术关键是如何获得具有更高比活、更高温度和更广基质范围的脱硫生物催化剂。虽然随着研究的深入，催化剂的性能得到了很大程度的提高，但是仍然无法胜任工业化的需求。不过，我们坚信，在不久的将来，我们并能使石油生物脱硫技术的工业化成为现实。
参考文献
[1] 郭晓野，张泽凯，刘盛林，等.汽油在钾修饰MCM-22分子筛上的烷基化脱硫[J].工业催化，2008（6）.
[2] 高晓，刘欣梅，阎子峰.x催化剂载体的制备及应用[J].工业催化，2008（3）.
[3] 姜成英，刘会洲.石油和煤微生物脱硫技术的研究进展[J].工程学报，2001（1）.
关键词：石油脱硫 生物脱硫 工业化 节能降耗
中图分类号：TQ113.26 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）05（b）-0039-01
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。最近几年来，各国对环境保护的要求逐渐提高，我国也从2005年开始实施欧三汽车排放标准，这个标准中要求汽油中的硫含量下降到0.015%，这也从客观上激发了石油脱硫技术的快速发展。在众多石油脱硫技术的研究中，生物催化脱硫是国内外正在开发的一种新型脱硫技术。本文通过对生物催化石油脱硫技术的基本原理和应用优势进行分析，对石油生物催化技术的工业化发展进行了探讨。
1 生物脱硫技术简介
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。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。
传统的加氢脱硫技术虽然比较成熟，但是即使添加催化剂，一般条件下的硫化物氢化反应仍然较慢。为了加快反应的速度，还需要高温和高氢浓度等条件，这需要设备满足耐高压和耐高温的条件。因此，加氢脱硫技术对设备的要求的较高，因而增加了企业投入的成本。除此之外，如果石油化工企业自身的制氢能力不足，还会带来其他的费用。除此之外，加氢脱硫技术满足提取纯净的石油产品，由于低于500LgPg的硫化物大部分是噻吩类化合物，无法进行加氢还原脱硫反应，因此，将油品含硫量降低到500LgPg下非常困难。
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。
2 石油生物脱硫技术的工业化
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，人们对石油炼制程序中的脱硫问题也越来越重视，而生物催化脱硫是国内外正在开发的一种新型脱硫技术。生物催化石油脱硫技术能够避免脱硫反应中的高能源消耗，不仅降低了设备和原料的成本，还在很大程度上提高了石油产品的脱硫质量，因此，早日实现生物催化石油脱硫技术的工业化具有重要的意义。下面我们简单介绍生物催化石油脱硫技术的基本工艺流程。
显而易见，生物脱硫技术与HDS技术相比，优势十分明显，能够在很大程度上起到石油脱硫工艺中的节能降耗作用。图1是石油生物脱硫的基本工艺流程。
其中，反应器内进行连续搅拌，该反应器适用于大多数的脱硫过程。与传统的加氢脱硫过程相比较，生物脱硫不需要高压和高温的环境，只需要常压和常温下进行即可，除此之外，搅拌釜代替了昂贵的加氢脱硫设备，而设备内的昂贵的氢气也换成了普通的空气。
随着我国环境的不断恶化，人们的环保意识不断加强。降低温室气体排放量，避免温室效应已经成为世界各国的共同诉求，这也客观上促进了生物脱硫技术的发展。但是，生物脱硫技术的工业化发展仍然存在很多问题，例如提高菌种专一性和催化剂的稳定性、研制更高活性的脱硫基因和生物酶等等，说明生物脱硫技术的工业化道路还需要更多的研究和实践。
要扩大生物脱硫技术在石油工业的应用范围，还需要设计更适合脱硫过程的容器，这样才能提高油品的脱硫效率和传质能力，目前，生物脱硫技术的反映容器都是使用空气喷射、分段传送以及在低水油比介质下进行优化，这都影响了反应器的容积进一步增加。并且，提高生物催化剂浓度会产生稳定的衍生物——乳化液，所以，催化剂的再生及其后续过程的装置都需要进行改进。
除此之外，生物脱硫技术还受到生产地活性菌的处理、运输、储存和清洁应用等问题的限制。这都需要相关专家的进一步实践和研究。
3 结语
在石油生物脱硫技术的工业化应用中最主要的技术关键是如何获得具有更高比活、更高温度和更广基质范围的脱硫生物催化剂。虽然随着研究的深入，催化剂的性能得到了很大程度的提高，但是仍然无法胜任工业化的需求。不过，我们坚信，在不久的将来，我们并能使石油生物脱硫技术的工业化成为现实。
参考文献
[1] 郭晓野，张泽凯，刘盛林，等.汽油在钾修饰MCM-22分子筛上的烷基化脱硫[J].工业催化，2008（6）.
[2] 高晓，刘欣梅，阎子峰.x催化剂载体的制备及应用[J].工业催化，2008（3）.
[3] 姜成英，刘会洲.石油和煤微生物脱硫技术的研究进展[J].工程学报，2001（1）.