[发明专利]短芽孢杆菌菌株及其在脱除含硫有机化合物中硫的应用

说明书

本发明涉及短芽孢杆菌菌株及其在脱除含硫有机化合物中硫的应用。

石油和煤炭是世界上最重要的能源，这些矿物燃料中含有硫化物，燃烧时会产生大量硫氧化物排放到大气环境中，形成酸雨，严重污染环境，破坏生态平衡，直接威胁着地球人类的生存空间。据有关报道，全世界每年排入大气中的SO₂近两亿吨，在中国SO₂的排放量达到了1795万吨。同时硫化物的存在还会影响燃料及其产品的外观，腐蚀燃烧及运输设备。为了避免有毒硫化物存在造成的危害，在燃料燃烧前，燃烧过程中或燃烧后必须把燃料中的硫脱除，这已成为全世界极待解决的重大课题。面对日益严峻的环保形势，人们的环保意识不断增强，对于环保的要求变得越来越严格。因此，发达国家越来越重视燃油质量的提高，美国1990年就通过了清洁空气法修正案，环保局提出了使用新配方汽油的要求。从1998年起，美国环保局采用复杂模型，进一步降低汽车排放污染，欧洲议会1998年曾立法要求2000年实施清洁汽油配方。总之，今后10年内，运输燃料(特别是汽油和柴油)的组成和质量指标将会有较大的改观，即要求燃料的H/C比有所上升，而硫及芳烃含量要大大降低。北美和欧洲国家要求到2005年汽油、柴油中硫含量要低于50ppm，2010年汽油、柴油中硫含量要低于30ppm，甚至10ppm。我国是一个发展中国家，石油生产和燃料消耗已成为世界大国之一，SO₂的排放量远远超过世界平均水平。面对日益严峻的环保形势，我国实施了可持续发展战略，大力推行清洁生产，并颁布了一系列环保法规。初步提出将目前柴油硫含量从5000ppm降低到2000ppm以下，部分大城市车用柴油中硫含量低于500ppm的要求，因此，开发和加强高效、低成本的燃料燃前脱硫技术，将对我国实施的环境保护和可持续发展战略产生积极而深远的影响。

降低石油、石油产品和煤炭中含硫量的方法有物理、化学和生物法。物理和化学法的燃前脱硫技术能有效地脱除燃料中的无机硫，但是脱除有机硫的效果很差，因为矿物燃料中含有的有机硫化物成分复杂，大部分是杂环化合物，其中的C-S化学共价键十分牢固，用常规的物理和化学方法无法有效去除。

目前常用的加氢催化脱除燃料中有机硫(HDB)技术必须在高温(≥300℃)，高压(≥100atm)，加氢及金属催化剂存在的苛刻条件下脱硫，操作费用较高，而且金属催化剂易受底物硫原子周围取代基空间位阻影响，所以对于燃料中大量存在的甲基取代苯并噻吩、二苯并噻吩等结构复杂的杂环硫化物的脱除率较低。(e.g.Houalla，M.，Broderick，D.H.，Sapre，A.V.，Nag，N.K.，de Beer，V.H.J.，Gates，B.C.，Kwart，H.J.Catalt.，61，523-527(1980)).事实上，在轻汽油和柴油中，仍存在着多种二苯并噻吩的烃基取代物(e.g.Kabe，T.，Ishihara，A.and Tajima，H.Ind.Eng.Chem.Res.，31，1577-1580(1992))。低硫含量的要求使得HDS过程反应条件越来越苛刻，设备和操作费用增高，同时伴随着烯烃饱和反应，造成燃料燃烧值损失。因此，迫切需要寻找一种能从石油或石油产品中脱除硫却不造成石油燃烧值降低的，经济可行的新工艺。

生物催化脱硫(BDS)方法，以其具有的选择性高，副反应少，反应条件温和，设备简单，运行费用低，投资少，对燃料热值影响小，不造成二次污染等优点，逐渐成为令人瞩目的清洁石油燃料生产技术，有希望成为传统脱氢过程的辅助途径来进行含硫燃料的精加工，使它们达到要求水平，所以引起了众多科学家和工程师的兴趣。

目前，已分离了多种能脱有机硫的微生物。其中好氧菌或厌氧菌都能代谢柴油中的主要难处理化合物DBT，如硫酸盐还原细菌，Desulfovibrio(去磺弧菌属)desulfuricans M6，厌氧地降解DBT，主要的产物是联苯，降解率是42％。据报道，其它的硫酸盐还原细菌也能厌氧地将DBT转化为联苯，但转化率极低。厌氧过程因为有不需要氧的加入，可以直接应用到油井中的优点具有较大的吸引力，但是还未发现能用于实际石油脱硫体系的高效厌氧微生物。