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生物技术在石油化工中的应用

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  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%。
  1.3 国内行业现状简析
  我国生物技术的研发起步较晚,我国真正意义上开始对生物技术进行深入的研究始于1986年,提出的“863”计划。该技术被提出,我国的生物化工研究体系在不断完善,生产技术愈发成熟,有效地促进了我国石油化工产业的快速发展。尤其是近些年来生物燃料的开发促进了我国生物化工产品的生产,比如,2016年我国谷氨酸进出口贸易总量39523410千克,2017年进出口贸易总量79505549千克;2018年1季度进出口贸易总量16059511千克。
  2 生物技术在石油化工中的应用
  2.1 在石油化工脱硫中的應用
  生物催化脱硫技术(BDS)的基本原理是利用微生物转移选择性对原油以及石油分馏中的硫进行脱除,该脱硫技术的优点在于,整个脱硫工程在常温条件下进行,且不需要利用高压,且相比传统脱硫技术,该技术不需要氢气参加反应,不仅极大地降低了脱硫成本,还简化了脱硫流程,相比与传统脱硫技术,生物脱硫技术的脱硫效率增加约40%,经济效益增加了58%,因此,现今常使用该方法对原油以及石油分馏中的硫进行脱除。
  2.2 在石油污染修复领域的应用
  石油的污染主要包括在运输过程中可能会出现的石油泄漏污染和石油生产过程中出现的排放污染。对石油污染进行处理的手段一般有物理、化学、生物等方法,其中,生物法是使用最多的一种方法,其消除石油污染的原理主要是利用微生物代谢活性对污染物进行处理。在自然界中能够降解石油烃的微生物较多,且多数以细菌为主。此外,微生物表面的活性剂因为能够将烃水化合物乳化,且相比于化学表面活性剂具有毒性低、残存少等优点,因此可用来消除海洋石油污染,此外,一些“超级细菌”的研发成功,使得治理石油污染更加地高效、快捷。
  2.3 在生物环保中应用
  石油化工生产会产生大量的工业废水,这些废水的种类繁多,不仅有原油炼制产生的油质废水,还包含生产中出现的有毒、有害工业废水。在实际应用中,通常可利用微生物生存特点,把废水中的有毒、有害物质作为自身营养源或能源,进而达到对废水进行净化的目的,例如,现今常使用的汞废水处理微生物技术的应用。就目前而言,我国对石油化工生产废水处理手段较多,但远未满足我国石油化工行业实际需求,出现该问题的主要原因在于微生物对废水中的有害、有毒物质的降解速率较慢,且无法保持持续反应。因此,现今就有学者提出可利用基因工程技术对细菌进行改良,或者借助基因工程构建出能够满足需求的降解微生物。
  4 生物技术在石油化工中的应用发展展望
  结合现今的实际情况来看,由于生物技术需要大量的资金投入、较长的研究周期,因此国家需要进行引导,从加强产、学、研出发,鼓励企业或学者进行深层次的研究,相信随着各种新型设备与技术的应用和社会对生物技术重视的逐渐加深,院校、产业化基地必将为推动生物技术在石油化工中的应用发挥更大作用。
  5 结论
  生物技术在石油化工行业的应用领域主要有原料的生产、改进、应用生物学研究、生物工艺研究以及生物技术生产化学品等,就当下而言,生物技术在解决能源危机、消除污染方面具有良好的发展前景,相信在不久的将来,生物技术必将为我国石油化工行业的发展提供更大助力。
  参考文献:
  [1]熊义军.绿色节能技术在石油化工中的应用[J].石化技术,2019,26(02):276.
  [2]蒋泽振.绿色技术在石油化工中的应用与研究[J].石化技术,2016,23(09):125-126.
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