[发明专利]石油脱硫脱氮菌株及其脱硫脱氮的基因与应用

说明书

本发明涉及对石油具有脱硫脱氮作用的菌株及其脱硫脱氮基因与应用，名称为W‑1，已保藏于“中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心”，保藏号CGMCC 11780。该菌种是从油田地层水样中分离得到的；本发明鉴定的菌种属于土壤芽孢杆菌属，耐高温，具有很好的热稳定性能，可以在发酵等需要热稳定酶条件的工业生产中应用；其能在油藏环境中生长良好，通过对W‑1进行全基因组测序发现许多和脱除石油中含硫含氮有机物中硫元素和氮元素相关基因，实验证明，该菌具有脱硫脱氮的能力，可显著提高燃油的生物脱硫（氮）效率并有效解决使用后的环境污染问题，具备工业应用菌株的优良特性，菌株具有广阔的工业应用潜力。

技术领域

本发明涉及微生物菌株及环境微生物领域，具体涉及一株石油脱硫脱氮热葡糖苷地芽孢杆菌W-1及其降解基因与应用。

背景技术

21世纪是环保世纪，作为化学工业主力军的能源工业在环保和工艺方面都面临许多挑战和机遇，并由此诞生了生物化工和环保领域交叉的一门新兴学科。随着全球工业化进程的迅猛发展，对能源的需求量剧增，目前，世界能源结构中石油所占比例最大，为37.4%。石油产品中存在硫、氮化合物，应用含有硫、氮化合物本产品，会对环境造成污染，对设备产生腐蚀。因此，脱硫、脱氮技术是石化工业及环境保护的重要研究课题。

石油及其产品深度脱硫是我国乃至全世界石油化工领域在新世纪面临的重要课题。石油中的硫主要以硫醇、硫醚、噻吩、苯并噻吩（BT）及他们的烷基取代物和衍生物等有机硫化物的形式存在，这些化合物在燃烧时产生大量的硫氰化物，带来多种危害。其中最为严重的是燃烧所产生的SO₂和SO₃极易与大气中的水蒸气化合形成酸雨，造成严重的污染，破坏生态平衡，危害人体健康（Monticello D J. desulfurization of fossil fuels.AnnRev Microbiol.1985，39:371~389）。近年来，随着生物技术脱硫越来越为人民所关注。生物催化脱硫（BDS）是一种在常温常压下利用需氧、厌氧菌除去石油含硫杂环化合物中结合硫的一种新技术，其利用微生物特有的酶以生化裂解的方式将化石燃料中硫除去，是在常温常压和不需要氢气的条件下进行，能专一性切断碳硫键而使化石燃料中的硫以硫酸盐的形式释放出来，其目的是利用自然界存在的微生物脱除硫而不破坏有机燃料价值的烃类。其特点是工艺成本低，能耗省，流程简单，反应条件温和，环境清洁，符合生态环境友好的发展趋势。BDS技术从出现至今已发展了几十年，目前为止仍处于开发研究阶段。生 物 催 化脱 硫 技 术 为 石油 中 有 机 硫 组分 的 去除，开辟了一条新的途径。

石油中氮含量一般比硫含量低，质量分数通常在0.05%~0.5%范围内，仅有少数原油的氮含量分数超过0.6%。我国原油中氮含量偏高，且大多数原油的渣油中浓集了约90%的氮，因此加工我国原油时，对原油中的氮含量应倍加关注。原油中有机氮化物的存在对炼油工艺、石油产品和环境都有很大危害。虽然原油中氮化物的数量和种类没有硫化物多，但它的影响要大于硫化物。在油品生产中，极微量的有机氮化物就可引起催化裂化、加氢精制等工艺过程中贵重催化剂中毒，缩短催化剂的使用寿命，从而增加了生产成本，减少产量。据统计，减少原油中氮含量的90%，能提高20%的汽油产量，还能减少设备腐蚀，降低费用。另外，氮化物会影响油品的颜色和安定性，特别是在储存过程中，氮化物的存在会导致油色变深及产生胶质和沉淀;氮化物的燃烧会生成腐蚀性很强的酸性气体，以氮氧化物NO_X的形式排入大气，造成严重的空气污染，并形成酸雨。因此，脱除石油中的氮显得尤为重要，而传统生物脱氮技术存在各种各样的不可忽视的缺点：成本高、操作难度大、脱除底物种类有限、脱除效果不显著，并且已有的相关脱氮微生物的研究报道几乎全为常温微生物。

本发明的菌株属于嗜热菌株，具有同时对石油脱硫脱氮的作用，可以应用到石化产业、环境保护业和其他相关工业生产中。

发明内容