矿物燃料的深度脱硫的方法技术

一种矿物燃料深度脱硫的方法，它包括（ａ）对石油进行加氢脱硫（ＨＤＳ）或用类似的方法对不稳定有机分子硫化合物脱硫。和（ｂ）使用一种能选择性地从ＨＤＳ难处理的有机硫化合物中释放硫的生物催化剂对矿物燃料进行生物催化脱硫（ＢＤＳ）。特别优选的生物催化剂是玟瑰色红球菌（Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓｒｈｏｄｏｃｒｏｕｓｈａｃｔｅｒｉａ），ＡＴＣＣ№．５３９６８培养物。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
硫是矿物燃料中普通存在的不需要元素。硫的存在会对管道，泵和精炼设备造成腐蚀，并对燃烧发动机造成过早损害。硫还会污染或毒化许多用于精炼和燃烧矿物燃料中的催化剂。更具地讲，硫燃烧产物如二氧化硫在大气中会散发会导致称之为酸雨的酸沉积形成。酸雨会对水生和森林生态系统及位于燃烧设备下游风雨的农业区产生持续的毒害作用。这些可见Monticeclo，D，J.和W.R.Finnerty，（1985）Ann，Reu、Microbiol、39：371-389，像1964年空气净化法（the  Clean  Air  Act）之类的法规，要求在所有矿物燃料燃烧前或燃烧后除去硫。由于清洁燃烧的低硫矿物燃料蕴藏日益贫化而对低等级高硫矿物燃料需求的上涨和为满足立法当局要求显著降低硫的排放，使符合这样的法规成为日益迫切的问题。上述这些可见Mnotcello  D  Z.和J.J.Kilbane，Practica（Consiu  era  tions  in  Brodesucfurizat  ton  of  Petroleum″，IGT′S  3d  Intl、Symp，Ou  Gas，Oie，Coae，和Env.Biotech，（Dec，3-5，1990）New，orleans，LA。有几种已知物理化学方法用于在燃烧前脱去矿物燃料中的硫。一种广泛采用的技术是加氢脱硫，或称HDS。在HDS中，在催化剂存在下，于较高的温度和压力下，将矿物燃料与氢气接触。通过将硫化合物还原转化为H2S脱去有机硫，通过汽提除去腐蚀气体产物。-->与其它脱硫技术相比，HDS在除去矿物燃料中所有形式硫上不是十分有效的。Gary，J  H.和G、E、Handwerk在（1975）Petroleum  Refining：Tcchnology和Economics，Marcel  Dekker，Inc.，New  York，P114-120中公开的内容在此被插入作为参考。例如，HDS对于煤的脱硫不是十分有效的，其中无机硫，尤其是黄铁矿硫，占矿物燃料的总硫含量的50%或更多，其余的是各种形式的有机硫。用HDS不能有效地将黄铁矿从矿物燃料中除去。因此煤的总硫含量中仅有一部分可通过物化万法如HDS除去。煤的总硫含量一般接近于约10wt%或其可低至约0.2wt%，这取决于煤源的地理位置。HDS相对更适用于液体石油的脱硫，如原油或其馏分，这些矿物燃料中的几乎100%硫含量是有机硫。原油中有机硫含量一般接近于约5wt%-约0.1wt%，由波斯湾地区和委内瑞拉得到的原油中硫含量可能特别高，见Monticello，D，J和JJ.Kilbane，Praetical  Consioerations  in  Biodesulfurization  of  Petroleum″，IGT′S  3d  Intl，Symp，on  Gas，Oil，Coal，和En.Biotech.，（Dec.3-5，1990）New  Orleans，LA，和Monticeclo  D，J，和W，R、Finnerty，（1985）Ann.Rev.Microbiol.39：371-389。在煤和液体石油矿物燃料中的有机硫都是以各种化合物存在的，其中一些是不稳定的并很容易通过HDS脱去硫，另一些是难处理的并不能被HDS处理，见Shih.S.S.et  al（1990）-->AICHE  Abstract  No、264B（未出版！完整的文章可向美国化学工程研究所索取）。Shih  et  al的文章在此插入作为参考，后面称之为Shih  et  al。因此，即使HDS处理后的矿物燃料必须用如烟道洗涤器之类的设备进行燃烧后脱硫，但烟道洗涤器的安装是昂贵的并且保养困难，尤其是对于小型燃烧设备。更具体讲，烟道洗涤器与HDS联用解决的上述硫造成的问题是指解决环境中的酸沉积，而不是其它与硫有关的问题，如对机械的腐蚀和对催化剂的毒害。通常用HDS易于处理的有机分子包括巯醇，硫酸和二硫化物。带硫的芳族杂环物（即在芳环上带一或多个非碳原子的芳族分子）包括HDS或类似物化处理难以处理的大多数有机硫分子。这些难处理分子一般要求脱硫条件苛刻到足够降解矿物燃料中的有价值烃，见Shih  et  al。HDS这些明显的缺陷在通常的物化脱硫方法中是典型的。因此，至少在过去20-30年，人们对开发微生物脱硫（MDS）的商用技术用于工业有相当大的兴趣。MDS通常解释为将适宜细菌的代谢作用用于矿物燃料的脱硫。MDS一般包括温和（例如生理的）条件，但不包括HDS所需的极高的温度和压力。随着MDS的发展，已研究了几种矿质化学营养细菌，这是因为它们能代谢在矿物燃料中常发现的各种形式硫。例如，菌株如硫化亚铁硫杆菌，能从黄铁矿（无机）硫转化为水溶性硫酸盐中吸收能量。预计该细菌适用于煤的脱硫。包括恶臭假单胞菌的其它菌株能分解代谢包括一定重量带硫杂环的有机硫分子，将其破坏成水溶性硫产物。但这种降解的脱硫难免将这些分子的烃部分用作碳源：有价值的可燃烧烃被丢失了。更具-->体讲，MDS在对HDS最易处理的同类有机硫化合物上最易进行。因此，虽然MDS避免了将矿物燃然暴露在HS中的极端条件下，但煤或液体石油的显著易燃料价值被丢失了，并且处理后的燃料常常仍需要燃烧后脱硫，见Monticello，D.J.和W.R.Finnerty，（1985）Ann、Rev、Mieoobiol  39：371-389，和Hartdegen，F.J.et  al.，（1984.5）Chem.Eng.Drogress63-67。因此，仍需要开发更有效的燃烧前脱硫方法。由于低等级，高硫矿物燃料的使用日益增加，而立法当局制定的硫散发标准越来越严格，因此这种需要变得更加紧迫。本专利技术涉及矿物燃料的深度脱硫方法，其包括下面步骤：（a）将矿物燃料进行加氢脱硫（HDS），从而除去矿物燃料中用HDS易处理的各种形式硫，但不能除去这种方法难处理的各种形式硫;（b）将矿物燃料与有效量生物催化剂接触，该催化剂能除去矿物燃料中HDS难处理的各种形式有机硫;（c）在足够除去相当大量的HDS难处理的各种形式硫的条件下，用生物催化剂培育矿物燃料;和（d）分离（c）培育中的产物，产物是：（ⅰ）除去了HDS难处理的各种形式硫的矿物燃料，和（ⅱ）生物催化剂和（c）培育中含硫的反应产物。这里描述的本专利技术直接解决了受目前从矿物燃料中脱硫技术所限提出的问题。本专利技术提供了燃烧前除去矿物燃料中大多数形式的硫的技术，除硫量明显大于现存燃烧前技术的，其不需用苛刻，有害的物-->理条件，由此消除了带有问题的燃烧后脱硫。本专利技术适用于固体（如煤）和液体（如石油，例如原油或其馏分）矿物燃料的脱硫;但在液体矿物燃料方面比目前脱硫技术有更大的优点。在本专利技术优选实施方案中，（b）中试剂包括微生物催化剂，其能通过硫特定的氧化裂解将带硫杂环芳族分子中硫转成无机硫酸盐形式。更好的生物催化剂包括玫瑰色红球菌（ATCC.No.53968）的培养物。这里描述的方法提供了协同除去矿物燃料中所有硫的技术，其除硫的量明显大于现有技术的。这种独特的结合或多级系统能生产深度脱硫的矿物燃料，该燃料具有足够低的残余硫浓度以致其不必燃烧后脱硫就可燃烧。本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矿物燃料深度脱硫的方法，该方法包括下列步聚：（ａ）对矿物燃料进行加氢脱硫（ＨＤＳ），借此将矿物燃料对ＨＤＳ易敏感的硫类除去，但没除去对该方法难处理的硫类，（ｂ）将矿物燃料与有效量的能除去矿物燃料中ＨＤＳ难处理的有机硫类的生物催化剂接触，（ｃ）在足以基本上除去ＨＤＳ难处理的有机硫类的要件下，用生物催化剂培养矿物燃料，和（ｄ）分离（ｃ）的培养产品，该产品是：（ｉ）除去了ＨＤＳ难处理的有机硫类的矿物燃料，和（ｉｉ）生物催化剂和（ｃ）中培养的含磙反应产物。

【技术特征摘要】
US 1991-3-15 669,9141、一种矿物燃料深度脱硫的方法，该方法包括下列步骤：(a)对矿物燃料进行加氢脱硫(HDS)，借此将矿物燃料对HDS易敏感的硫类除去，但没除去对该方法难处理的硫类，(b)将矿物燃料与有效量的能除去矿物燃料中HDS难处理的有机硫类的生物催化剂接触，(c)在足以基本上除去HDS难处理的有机硫类的条件下，用生物催化剂培养矿物燃料，和(d)分离(c)的培养产品，该产品是：(i)除去了HDS难处理的有机硫类的矿物燃料，和(ii)生物催化剂和(c)中培养的含硫反应产物。2、权利要求1的方法，其中生物催化剂包括能将HDS难处理的有机硫转化成水溶性无机硫的微生物。3、权利要求2的方法，其中生物催化剂的特性是它不仅仅在代谢HDS难处理的有机硫分子为碳源的过程中将HDS难处理的有机硫转化为水溶性硫，而且它选择性地裂解HDS难处理的有机硫分子中的碳-硫键，这样在基本上没有除去矿物燃料中可燃性有机分子下从这些分子释放出硫。4、权利要求3的方法，其中生物催化剂是一种微生物，它表达能通过硫专一的氧化裂解将有机硫从HDS难处理带硫芳族杂环分子中释放出来的酶。5、权利要求4的方法，其中生物催化剂是玫瑰色红球菌（Rhodococcus  rhodocrous  bateria），ATCC.№.5398的培养物6、权利要求1的方法，其中生物催化剂是能通过硫专一的氧化裂解将有机从带硫的芳族杂环分子中释放出的酶。7、权利要求6的方法，其中酶是从玫瑰色红球菌（Rhodococcus  rhodocrous  haoteria），ATCC  №.53968中获得的。8、权利要求1的方法，其中（c）的培养条件包括有氧的条件。9、权利要求8的方法，该方法包括一个在（c）的培养前用氧源与矿物燃料接触的附加步骤，借此，在所述的培养期间，增加矿物燃料中的氧。10、一种矿物燃料的深度脱硫方法，该方法包括下列步骤：（a）对矿物燃料进行加氢脱硫（HDS），借此，将矿物燃料对HDS易敏感的硫类除去，但没有除去该方法难处理的硫类，（b）用一种能通过定向选择性地氧化裂解有机分子中的碳-硫键将HDS难处理的有机硫类转化成水溶性无机硫的有效量的生物催化剂与矿物燃料...

【专利技术属性】
技术研发人员：DJ蒙蒂塞罗，
申请(专利权)人：能量生物系统公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]