石油微生物发酵脱蜡

2017-09-07 | 发布者:汇科信息

     

石油微生物发酵脱蜡是炼油工艺中一种深度脱蜡技术。60年代初期,英国石油公司首先以柴油为原料制取石油蛋白,同时又可获得低凝点柴油作为寒区燃料用油。由于他们的着眼点在于制取石油蛋白,而直接从馏分油中取得的粗蛋白精制成本过高。因此,在制取石油蛋白方面迅速出现了其它工艺路线。但某些低凝点油品必须通过合成或深度脱蜡工艺才能取得,而这些过程费用高昂。为了寻找新的途径,独山子石油化工总厂于1965年开始和中国科学院新疆分院微生物土壤研究所及上海有机所共同研究开发了石油微生物脱蜡制取低凝点润滑油的工艺,并建成了工业生产装置。该装置与当时的尿素脱蜡和分子筛脱蜡装置相比,具有工艺过程简单、设备投资低、成本和能耗低等优点,而且脱蜡深度高、产品质量稳定,对干点和粘度较高的油品也有很好的适应性。微生物脱蜡与溶剂脱蜡及加氢异构脱蜡相比,也有明显的优势,特别是在凝点特别低的油品的中小批量生产上有较大应用价值。

    1 微生物脱蜡技术

    1.1 微生物脱蜡过程
  微生物脱蜡过程大致包括菌种培养、发酵脱蜡以及油与菌体分离等主要工序。

1.2 优良菌种的选育
  选育优良菌种是一项重要的基础工作。菌种优选的条件决定于脱蜡的对象和要求,一般考虑菌种无毒、脱蜡速度快、脱蜡深度高、生长条件宽和菌体收率高等因素。
  土壤是微生物的大本营,因此菌种的筛选常从土壤培育开始。能分解石油的微生物,在含油土壤中存在较多,容易分离。一般脱蜡菌种都是在炼油厂和油田附近的土壤中取样培养的。在培养过程中,在培养基中加入一定量的石油,使利用石油作为碳源的微生物大量繁殖,同时注意培养条件尽可能符合所需分离微生物的特性和采用的工艺条件。具体试验程序为
  采集土壤→初筛→复筛→种属鉴定→毒性安全鉴定→发酵脱蜡试验
  初筛分为第一次增殖培养、第二次增殖培养、平板纯化和油斜面筛选。
  复筛则分为第一次摇瓶筛选以及第二次摇瓶筛选。

  1.3 通风发酵
  石油脱蜡发酵大多是好氧性发酵,在菌种扩大过程中需要通入空气进行培养,所以在三角瓶培养过程中,要将三角瓶放到具有一定转速的摇瓶机中进行摇瓶培养。其扩大过程如下:以两支斜面试管的菌种量接入250 mL三角瓶中,内装有50 mL培养基(培养基的组成和保存菌种用的一样,但不需要加琼脂)用氨水调节发酵液pH值,并加入一定的含蜡油。在逐步扩大培养的过程中,为了使微生物逐步适应,碳源石油的添加量要不断增加,其它营养成分也要按比例添加。在接种放大过程中,当微生物处在生长旺盛期时,就要往下一级放大转罐,在适量时转入发酵罐进行脱蜡生产。
  在投入发酵罐前,需通蒸汽灭菌消毒20~30 min,然后按一定比例加入油和培养基。用热水控制适当温度,稳定后接入菌种通风发酵,风压控制在0.5 MPa左右,用氨水调节pH值在适宜范围,至一定时间后取样做凝点分析,待凝点合格发酵结束。
  最后,加热升温并加入一定量的破乳剂充分搅拌,然后静置分层和分离,得到合格的脱蜡油。

    2 微生物脱蜡的工业应用

  采用微生物脱蜡技术生产低凝点特种油品的历史较早,但目前国内仅独山子石油化工总厂一家生产。该装置在70年代建成后,先后生产过8号稠化机油,45号变压器油,18号和25号冷冻机油等10多种低凝点和较低凝点的调合基础油原料,获得了可观的经济效益。
    2.1 工艺操作条件
    2.1.1 发酵工艺操作条件
  生产45号变压器油、断路器油和冷冻机油所用的菌种代号分别为J2,J1和R1(或Q1);风压不小于0.06 MPa;风量0.3~0.6 m3/min;温度适当,pH值适宜。
    2.1.2 破乳化操作条件
  生产45号变压器油、断路器油和冷冻机油时的破乳化操作条件如下:破乳化温度高于80℃;破乳剂用量(质量分数)为0.05%~0.12%;搅拌时间为20~30 min;冷却温度不高于50℃(生产冷冻机油时不高于65℃);静止时间为40 min。
2.2 原料油及产品性质

3 主要经济技术指标 

3.1 公用工程消耗及主要原材料消耗

3.2 “三废”治理及综合利用
  (1)发酵后有臭味的尾气是装置主要污染源之一,目前尾气的吸收问题仍在研究。
  (2)发酵罐内的新水在发酵过程中因携带部分酵母渣及脱蜡油而成为污染环境的废水。将废水放入污油池内,经滤网过滤、沉降分出酵母渣、脱蜡油和污水。由于酵母渣属无毒酵母蛋白,因此不会造成永久污染,故可运到厂外规定地点埋放。脱蜡油可经废油回收泵回收。污水放入下水道与全厂工业污水一并处理。

    4 生产成本分析

微生物脱蜡的生产成本比酮苯脱蜡的要高,由蜡转化成的酵母渣不能得到利用,损失大,但从投资和其它生产费用看,微生物脱蜡要比酮苯脱蜡低得多。对于生产来讲,在投资少、设备运行和化验分析及原料切换上,微生物脱蜡有其显著的优点。

5 结束语

  微生物发酵脱蜡作为一种深度脱蜡工艺来生产特种油品,在微生物技术发展的过程中有其独特的一面。但在酵母的利用和石蜡的增值方面限制了微生物脱蜡技术的发展。如能加大新菌种的开发力度,拓宽菌种脱蜡范围,缩短发酵周期,降低生产成本,此工艺仍有较强的竞争力。
  其优点有:①投资少、工艺过程简单;②脱蜡深度高,脱蜡油收率高;③原料切换灵活,产品质量稳定;④在凝点特别低的油品的中小批量生产上有较大的应用价值。
  其缺点有:①酵母的利用还存在问题;②石蜡资源损失大;③运行费用较高。

       汇科公司可为用户提供石化产品生物工程项目交钥匙服务,主要内容包括:石化产品工程项目设计、定型设备选型、非标设备制造、提供高技术含量的新型发酵设备和自动控制技术、设备管阀仪表的安装调试,新产品上马的技术支持。