新兴精细化工讲座 第十七章 生物工程及其在精细化工中的应用

4　微生物发酵与生化工程前已述及,微生物发酵是生物技术的基础,但它不直接利用酶或细胞而是利用微生物。尽管在历史上有些用发酵法生产的产品如丙酮,丁醇等曾被化学合成法取代,但至今发酵法仍是精细化工的重要生产手段之一,而且又增添了许多新的技术内容。所以说,现代的微生物发酵工程是利用微生物的特定性状和现代化的工程技术进行工业生产的一种技术体系。它包括微生物菌体育种、细胞的大规模培养、代谢产物的发酵及微生物的利用等。而生化工程则是解决发酵和酶反应生产中具有共性的工程问题的技术体系。它包括生化反应器的设计与放大、…     

一种利用发酵行业的副产物菌体制备微生物絮凝剂的方法

一种利用发酵行业的副产物菌体制备微生物絮凝剂的方法，属于生物化工技术领域。工艺为：将克雷伯氏杆菌接入含甘油或葡萄糖的种子培养基中，再将种子液加入含甘油或葡萄糖浓度初始发酵培养基，进行厌氧或有氧发酵，发酵生产结束后，采用膜过滤、离心手段将发酵液固液分离，     

催化裂化干气中乙烯与苯烷基化制取乙苯工艺过程的研究

为了扩大乙苯原料来源,综合利用含有10-20%乙烯的催化裂化干气,对其不经任何特殊精制,直接作原料与苯在一定温度、压力、苯烯比、空速等条件下,在催化剂作用下烃化制取乙苯,乙烯转化率达90%以上,乙烯生成乙苯的选择性为70%左右.所得液体产物可用一般蒸馏方法进行分离,分离出的苯可循环使用,非芳烃作高辛烷值汽油组分,乙苯纯度达99.6%.这一工艺经装100mL催化剂的小型装置实验证明是可行的.     

一株Pseudomonas sp.菌局部富集提高原油采收率机理

从某油田产出水中分离得到一株Pseudomonas sp．菌,主要代谢产物是糖脂类表活剂,同时产少量低分子有机酸。在菌体局部富集实验中可观察到细菌由于化学趋向性而在油水界面处富集;在代谢产物局部富集实验中,肉眼可观察到由于“在位繁殖”效应,油水界面处水相的颜色变化,在不同距离处分别取样定量测定得到产物浓度分布梯度;并且在微观仿真模型中做微生物驱油实验,观察到菌体在孔隙壁和油、水三相交界处富集,研究微生物及其代谢产物的驱油机理,得到了一些有价值的结论。     

糠醛抽提预处理催化裂化循环油制备中间相沥青原料

以糠醛作为抽提分离溶剂,以中石油克拉玛依石化有限责任公司100万t/a催化裂化装置的循环油为原料,在实验室考察了催化裂化循环油中的多环短侧链稠环芳烃和少环长侧链的饱和烃的抽提分离及精制预处理情况。结果表明:在抽提温度为60℃,糠醛与催化裂化循环油的质量比为2∶1,停留时间30 min的优化预处理条件下,催化裂化循环油的抽提分离效果较好,同时完全脱除了灰分。催化裂化循环油经糠醛抽提预处理优化精制后,所得抽出油烃族组成中的芳烃质量分数高达80.35%,烃类组成中的总芳烃质量分数高达79.1%,可作为制备可纺织中间相沥青的优质原料;而所得抽余油的密度及含硫、含氮量均较催化循环油的大幅降低,烃族组成中的饱和烃质量分数高达91.45%,烃类组成中的饱和环烷烃和链烷烃质量分数之和高达93.9%,具有良好的催化裂化性能,可返回作为催化裂化装置的优质原料。     

复合驱油菌株提高安塞低渗透油田采收率实验

从安塞油藏环境中分离到两种高产生物表面活性剂的优良驱油菌株,经鉴定为铜绿假单胞菌DN001和枯草芽孢杆菌DN002. 通过室内和现场试验评价了驱油微生物及其复合菌株降低表面张力和界面张力的能力、对原油的乳化性能以及对当地油藏的环境适应性。结果表明,复合菌株发酵液可将水的表面张力从72 mN/m降低到25.1 mN/m,并且发酵液的油水界面活性较高,平衡界面张力为0.954 3 mN/m.筛选的微生物菌体在安塞油田油藏环境中可大量繁殖。室内驱油模拟实验表明,经复合微生物驱替作用后,采收率可提高17.38%,说明筛选的菌株驱油性能较强,微生物驱油室内评价结果为其在安塞油藏现场应用提供了可靠的试验依据。     

安塞油田驱油微生物多样性研究及筛选

利用微生物及其代谢产物作用于原油提高采收率,首先必须了解油藏本源微生物种类,进行油藏微生物菌种多样性分析。提取安塞油田油水样品,进行菌种分离培养、提取和纯化DNA,设计适合的引物进行目的基因PCR扩增、高通量测序,对序列结果进行生物信息学分析,得到安塞油田驱油微生物多样性研究结果。分析认为安塞油田本源微生物种类丰富,主要是芽孢杆菌纲、梭菌纲、α-变形菌纲及γ-变形菌岗等细菌,又以芽孢杆菌岗属占优势分布。在此基础上筛选出一株产生物表面活性剂微生物,发酵液稀释30倍后与原油的界面张力仅为1.727 6 m N/m,具有较强的降低油水界面张力的能力,筛选出一株产生物聚合物微生物,发酵液中生物聚合物含量高达800 mg/L,具有较强的产生物聚合物能力。最终由这两种微生物菌种构建微生物驱油体系。     

一种含轻质气体的碳四烃的分离方法

正一种含轻质气体的碳四烃的分离方法,包括以下步骤:(1)将含轻质气体的碳四烃混合物预处理、冷却后送到预分离塔,精馏分离;(2)预分离塔所得塔顶产物经冷却后送入吸收塔中,由从吸收塔进入的吸收剂吸收其中碳四烃类,轻质气体从吸收塔塔顶排出,吸收塔塔釜出料返回预分离塔作为进料;(3)预分离塔所得塔釜产物送至解吸塔中解吸并进行组分清晰切割,塔顶得到碳四馏分并输出,塔釜得     

三次采油石油微生物及代谢产物分析评价方法

为探索和验证石油微生物提高原油采收率技术的机理,为适应微生物三次采油技术在油田的推广、应用,建立石油微生物及代谢产物分析评价方法,主要有:发酵液细菌显微计数、发酵液中总酸、总酯含量的测定、发酵液中有机酸的定性和定量分析方法等。     

再生润滑油着色物质的研究

采用白土精制和溶剂精制工艺对再生润滑油J和B进行了脱色处理,并采用裂解 气相色谱 质谱联用(Py GC/MS)分析方法探究了白土吸附物和萃取物的化学结构。对脱色精制前后的油品进行了氧化安定性评价。结果表明,脱色处理降低了再生润滑油的色度号。J油脱出物中含有较多杂环氮化物或疑似抗氧剂烷基二苯胺氧化产物的含氮化合物,而B油脱出物中氮化物含量较少,但含有多种润滑油使用的添加剂。J油中的着色物质主要是天然氮化物和二烷基苯胺类抗氧剂的氧化产物;B油中的着色物质主要是烃类的氧化产物--酮、醛等衍生物。精制后油品抗氧性能相比于精制前下降比较明显。精制工艺脱出物的分析结果与精制后油品抗氧性能下降的实验现象有一定相关性。     

微生物与三元复合驱结合提高原油采收率探索研究

室内筛选的8株兼性厌氧菌以原油为唯一碳源在油层条件下能够很好的生长、繁殖,经合理复配,配伍菌可降解重组分原油,使轻组分增加28．4％,含蜡含胶量降低30％～50％,原油流动性变好,并产生生物表面活性剂、酸液,使原油酸值提高20倍以上,发酵液中有机酸含量提高19．5倍。作用后原油进一步降低了与三元体系间的界面张力。天然岩心驱油实验表明,发酵液稀释2倍,表面活性剂浓度为0．04％,先注微生物关闭模型5d,再进行发酵液配制的复合体系驱替,采收率比水驱提高20．25％(OOIP);若先注微生物,再用现有三元配方(大庆自行研制)驱替,提高采收率幅度平均在29％(OOIP),比单独三元复合体系驱油采收率增加9％左右。由此可见,应用微生物技术与化学驱结合的方法,能够进一步提高原油采收率。     

考虑油藏环境因素和微生物因子的微生物采油数学模型

为研究油藏环境耦合作用下微生物驱技术提高采收率机理，建立了能全面反映微生物驱油过程的三维三相六组分数学模型，模型涉及的组分有油、气、水、微生物、营养物以及代谢产物。该模型综合考虑了微生物生长/死亡、营养消耗、产物生成、化学趋向性、对流扩散、油相黏度降低、吸附、解吸附以及油-水界面张力变化等特性。其中，微生物生长动力学方程以Monod模型为基础，考虑油藏环境因素对微生物生长模型的影响且微生物在地上与地下生长速率不一致；同时为了体现菌体对微生物驱油的作用，引入微生物因子到微生物驱油机理中。对微生物生长模型、微生物和营养物的混合溶液注入量、环境抑制系数、最大比生长速率以及微生物因子等进行分析的结果表明，通过完善后的微生物生长方程计算得出的产物浓度要比Monod模型低，但这两种微生物生长方程下的产物浓度的差异对最终采收率的影响较小；随着混合溶液注入量的增长，这两种微生物生长方程下的产物浓度差值和采收率提高幅度将增大；微生物因子对微生物驱油有较大的影响，不同微生物因子下提高原油采收率的绝对误差可高达24.53 %。     

中低温煤焦油的加氢处理工艺研究

以中低温煤焦油为原料,先进行高压釜模拟悬浮床加氢预处理,再进行固定床加氢处理,对所得液体产物进行分析。结果表明:中低温煤焦油经悬浮床加氢预处理后,轻质化程度显著提高,再经固定床加氢处理后,所得汽油馏分中C_6～C_9芳烃质量分数达到32.72%,芳烃潜含量为66.15%,适于生产芳烃或用作高辛烷值汽油调和组分;柴油馏分中总芳烃、单环芳烃和双环芳烃质量分数分别为90.9%,46.9%,36.9%,适于进一步加氢改质最大化生产化工原料。     

丙交酯提纯新工艺研究

采用双溶剂萃取工艺对粗丙交酯进行提纯，考察了溶剂种类、提纯温度、提纯时间、溶剂添加量及溶剂添加顺序五个因素对双溶剂萃取提纯过程的影响。实验结果表明，以水和低碳数的醇类为溶剂、先加水后加有机溶剂、n（丙交酯）∶n（水）∶n（溶剂）=1∶（1～0.67）～(1～0.5)、萃取温度5～40℃，可得到纯度为97.0%(w)、收率不低于77.0%的丙交酯；经熔融结晶精制所得产品的各项指标与精馏工艺相当，采用溶剂和水的双溶剂萃取作为粗丙交酯预处理工艺，可取代精馏预处理提纯过程，且具有更好的提纯效果。     

用于乙腈精制的高效氧化剂的筛选

基于正交实验,筛选出用于乙腈精制的过氧化钠系列(过氧化钠、过氧化钠-高锰酸钾和过氧化钠-浓硫酸)高效氧化剂,解决了传统乙腈精制工艺中氧化剂的低效性及釜残渣难于去除等问题。采用紫外分光光度法及红外光谱对精制后的乙腈进行分析,并与传统的最优氧化剂浓硫酸、氢氧化钠-高锰酸钾精制后的乙腈进行对比。实验结果表明,经过氧化钠系列氧化剂精制所得的高纯乙腈较传统氧化剂精制所得的乙腈在相应波长范围内具有更低的紫外吸光度,且与市售色谱纯乙腈的红外谱图无明显差异,其中以过氧化钠-浓硫酸为氧化剂所得的精制乙腈在波长190～205nm内的紫外吸光度明显低于市售色谱纯乙腈。     

新兴精细化工讲座 第十七章 生物工程及其在精细化工中的应用

3.5　固定化生物催化剂3.5.1　概述自然界有数千种酶,生物体内各种复杂的代谢反应无一不是靠酶催化来完成的,且酶催化具有许多化学催化难以比拟的优点。所以从理论上讲,任何化学反应都可用酶催化来完成。然而事实上,至今应用于工业上的还很少,其中一个重要的原因就是酶是水溶性的。采用溶液酶进行催化属均相催化反应。采用间歇操作时,反应后的酶难以回收,无法重复利用。若采用连续操作,溶液酶将随产品流出,反应器内酶浓度逐渐降低,甚至发生“冲出”现象,造成反应器内酶的流失,使反应难以进行,且酶与产物也不易分离。加之生产酶的操作十分繁…     

油藏微生物润湿改性机理研究进展

微生物采油机理包括嗜烃降黏、乳化、润湿、产气等,其中微生物润湿机理为微生物及代谢产物通过对储层界面改性实现提高洗油效率和改善原油渗流能力的目的。总结了现阶段中外对微生物及代谢产物在润湿改性中的作用及微观机理研究进展,提出了微生物采油技术在润湿改性方面需要深化研究的问题及发展方向。目前研究证实微生物菌体、代谢产物都具备不同程度的改变岩石表面润湿性的能力,而引起该现象的原因可能是：①微生物代谢产生的生物类表面活性剂通过清洗机理或覆盖机理吸附在岩石表面,从而改变岩石表面的润湿性;②微生物菌体通过生长繁殖在油水或油固界面上形成一层黏弹性的生物膜,进而完成润湿性改变。由于微生物采油机理具有多机理协同作用的复杂性,微生物润湿改性机理在提高采收率中的贡献及油藏适应性等问题尚未明确。因此需要进一步深化微生物及代谢产物润湿改性机理研究,明确其作用范围、稳定性及油藏适应性,为提高微生物采油现场应用效果提供理论支撑。     

微生物对油气渗流影响的研究

微生物采油是将生物学与油田开发技术相结合、促使低渗透油藏改变油层内和油层间矛盾、提高原油采收率的一项新技术。它以其成本低廉、工艺简单、符合环保要求等优势,成为油田开发后期增产的重要措施之一。采油微生物具有自身的优势,有利于油气渗流及提高采收率,尤其是微生物能改变岩石润湿性、改善油气运移、乳化原油降低表面张力,微生物及代谢产物还对原油具有降粘作用,对地层水产生有利影响,提高波及系数。研究认为,油藏条件下微生物也有其负面影响,如菌体对储集层渗透率的影响、微生物的生成物引起地层堵塞、硫化铁的影响、微生物的生化作用等。     

炼油厂重污油回收方法的研究

以含有高价金属离子的盐类絮凝剂、炼油厂汽柴油碱精制碱渣和酸性水为净化剂，采用两步法分离工艺，对炼油厂污水处理装置回收的重污油进行物理和化学分离。通过试验确定了最佳的分离条件，并进行了放大试验，重污油乳化液可被完全破乳，清油回收率达到97．9％。回收清油的水含量为0．24％，灰分为0．13％，达到了回炼的要求。     

盐酸预处理对精对苯二甲酸精制用Pd/c催化剂微观结构的影响

采用不同浓度的盐酸对椰壳活性炭预处理,然后以浸渍法制备精对苯二甲酸（PTA）精制用Pd/C催化剂。通过SEM,EDS,TEM,XRD及氮气吸附脱附测试等手段,研究盐酸预处理对Pd/C催化剂微观结构的影响,并探讨盐酸浓度与催化剂活性的关系。结果表明,活性炭载体经盐酸预处理后所得Pd/C催化剂的活性随盐酸浓度的增加呈先增大后减小的趋势,在盐酸浓度为0.6 mol/L时达到最佳。SEM和吸附脱附结果均表明,盐酸预处理使Pd/C催化剂平均孔径有所增大,后者中孔孔体积有所增加。能谱测试结果表明,盐酸预处理后,催化剂Pd含量变化不大,但由于盐酸对孔结构造成的改变,使得表面下的活性炭基体曝露出来,出现O及微量杂质Si、Cl元素。盐酸预处理对Pd/C催化剂物相的影响尚未发现。由于盐酸预处理增加孔径及中孔孔体积,从而增大有效负载面积,促进Pd在载体上的分散,从而提高了催化剂的活性。