生物技术在石油工业中的应用

1、生物技术在石油工业中的应用 姓 名：陆 志 飞 学 号： 班 级：化工091班2012/6/18目 录1.摘要·········································

2、;·······32. 应用生物技术勘探石油·······························33. 生物技术应用于开采石油·······

3、······················54. 生物技术应用于石油炼制·························

4、83;···65. 生物技术在环保方面的应用···························86. 参考················

5、;·······························10生物技术在石油工业中的应用摘要 生物技术是指利用生物及其代谢产物,运用科学与工程的原理,对材料进行处理,以提供产品和服务。生物技术包括那些利用活生物体来改进产品,改良植物或动物,或为特殊用途培养微生物的技术。生物技术作为2

6、1世纪前沿科学的一项高新技术,对于解决人类所面临的食品短缺、健康问题、环境破坏、能源紧张以及知识经济的挑战是至关重要的,世界上有远见的国家都把生物技术确定为增强国力和经济实力的关键性技术之一。生物技术的应用与发展越来越深刻地影响着世界经济,并推动着社会发展的进程。石油作为优质能源和宝贵的化工原料,其本身就是一种特殊的生物产品。随着生物技术的突飞猛进和地球上石油资源的逐渐短缺,生物技术和石油的关系也越来越密切。 关键词：生物技术 健康问题 能源 微生物1. 应用生物技术勘探石油很早以前,人们就发现在油气矿藏的附近,一些生物会产生某种特异变化。于是,利用这种生物形态的特性来寻找油气资源,并且很快发

7、展成为一门完善的专业技术。20世纪40-60年代,随着生物技术的发展,微生物培养及菌数测定方法得到极大提高,利用微生物勘探石油的技术得到迅速发展。根据直接探测油气的有关理论,地下烃类的向上渗透使地表和地球化学环境发生了变化,无论是根植于地下的较高等植物,还是散布其间的低等生物都会由此发生变异。用现代手段分析检测这种变异,再经过适当的数据处理,就可能达到预测油气藏的目的。美国一些油田曾对地表生长的草本植物灌丛滨藜进行系统的微量元素测量,结果发现在产油区边界上长大的这种植物,由于微渗透烃类在土壤上部的氧化,使植物对过渡元素(铁、锰、钒)的吸收加强,而对碱土元素(钙、锶、钡)的吸收减弱。在油气田地表

8、底土中存在着能利用气态烃为碳源的微生物,这些菌在土壤中的含量与土中的烃浓度存在着对应关系,因而可作为勘探地下油气藏的指示菌。测量微生物群落的耐毒性,也是一种颇为新颖的生物找油尝试。由于向地表渗透的烃类常常吸附金属离子,因此近地表成了微生物群落所必须适应的环境,通过微生物质粒的遗传突变,形成了能耐受环境中毒素的种群,耐毒性大小与环境的毒素浓度成正比,其大小具有检测和统计的意义。这种方法既能探测石油矿藏,也能探测天然气矿藏。现代石油工业根据石油的生物标志特征可以研判石油的生成相和油源。我国石油工作者就是根据生物标志特征,判断出柴达木盆地西部剖面油砂和沥青的前身原油是成熟原油,与柴达木盆地东部北缘冷

9、湖地区等侏罗系原油较相似,与西部第三系盐湖相原油明显不同,与西部侏罗系剖面烃源岩具有较相似的特征,它们具有水体相对较深的湖相有机质形态,其源岩应该是侏罗系的。随着生物技术的拓宽和深化,研究生物形态变异与石油相关规律,将会取得进一步成果,有可能在目前尚未开发的区域,比如深山密林、深海谷底、冰川、南北极、深层构造等环境地域,探测到更多的油气矿藏,大大提高石油的储采比,增加石油储备。2.生物技术应用于开采石油微生物采油技术起源于美国,和在俄克拉荷马州县的单元最早进行了矿场试验,取得了满意成果。由于其经济性和环保性,微生物采油技术成为目前国内外发展较迅速的一项提高原油采收率的技术,也是21世纪的一项高

10、新生物技术。与其他三次采油技术相比,微生物采油技术具有适用范围广,工艺简单,投资少,见效快,无污染等特点,因而越来越受到人们的重视。近年来各油田都相继开展了微生物采油技术的研究,取得了很大的进展。常规开采石油的一次采油,仅能开采出地下石油储量的30%左右,二次采油需加压、注水、注气等,能获得储量的10%20%,油藏中的剩余石油由于吸附在岩石空隙间,难以开采。生物采油技术将经过专门培养的具有特殊功能的细菌,注入油井油层内使其发挥作用。特殊微生物的作用机理有:某些特殊微生物对石油中长链石蜡和网状胶质沥青的乳化分解作用,使石油中的石蜡、胶质、沥青部分转变为轻质油,增加石油的流动性,从而获得更多的石油

11、。某些微生物在其生长过程中分泌和排出体外的代谢产物具有表面活性剂的性能,通过其代谢产物如高聚物、糖酯等物质,降低油层表面张力,使岩石中的束缚油粘度降低,流动性增加,从岩石、砂土中析出,从而提高采油量。某些用分子生物学技术来构建的微生物,能在地层中产生大量二氧化碳和甲烷等气体,增加地层压力,提高采收率。某些生物还具有消除地层堵塞的作用。微生物采油技术目前主要集中于对稀油中蜡质的降解作用,辽河油田锦州采油厂于1995年在412区块上开展了用于稠油开采的针对胶质、沥青质的微生物采油技术研究工作,1996年进入矿场试验阶段,现已取得成功,把微生物采油技术扩展到了稠油开采领域45,国外的研究也表明,利用

12、生物技术可以提高重油采收率,并且更符合环保要求3。20世纪中期,随着介于地质学和微生物学之间的边缘科学地质微生物学的逐渐兴起,微生物在有机矿(石油、煤等)的形成和破坏过程中的作用得到了研究,为利用微生物提高原油采收率的技术提供了更多的理论指导。随着研究的深入,石油采收率必将大大提高,目前进入开发后期的各个油田,可以重新焕发活力,继续产出大量的石油,极大地缓解目前能源紧张的局面。3生物技术应用于石油炼制和化工石油中含有的硫、氮等元素在石油加工利用过程中会污染环境、产生酸雨,必须脱除。目前国内外开发了多种从石油产品中脱除硫、氮的工艺,运用生物技术对油品进行脱硫脱氮的研究也时有报道。传统脱硫方法是加

13、氢脱硫()。是在金属催化剂的作用下,对石油进行高温高压的脱硫处理,将含硫有机化合物中的硫转变为2,再从系统中分离出去。但2的存在会毒害脱硫系统的催化剂,这使得高含硫石油的变得复杂化。而生物手段脱除石油中硫的方法为人们提供了经济可行的路线。生物技术脱硫是在温和的条件下,利用适宜的细菌代谢过程使石油脱硫,在生化反应过程中,脱硫剂可以再生或自身补充。能源生物系统公司()开发了一种细菌选择脱除柴油中硫的新工艺。该工艺的生物催化剂经过基因工程设计,具有很高的酶活性,能选择性氧化柴油中的硫。公司经过努力,改善了工艺,降低了成本,产生了可观的潜在效益,并在建造应用装置。采用生物技术对石油产品脱氮,微生物菌种

14、的选择和培养是关键。由于石油成分复杂,含有多种对微生物有毒害作用的物质,如醛、酚、卤代烃、烯烃、多环芳烃、重金属离子等。因此,如何有效地降低石油中毒物对微生物的影响和培养抗毒能力强的微生物,成为石油生物脱氮技术开发应用的关键。20世纪50年代微生物技术开始在石油化学工业中得到应用,如生产丙酮、乙醇、乙酸、草酸等的发酵工艺。60年代石油微生物学兴起,以石油为原料生产单细胞蛋白的工业化成为可能。70年代生物分子学的突破,出现了生物催化剂固定化技术。80年代重组技术和细胞融合技术的崛起,生化反应工程应运而生,为人们在石油化工领域开发精细化学品提供了重要手段和工具。随着生物技术(基因重组、细胞融合、固

15、定化酶)的发展,一种新型的化学 生物化学 生化工程的联合生产过程正在石油化学工业中形成。生物技术为石油化工传统工艺的改造、革新提供了手段,注入了新活力,化学工程又为生物工程的发展特别是其工业化提供了工具。因此,充分利用化学合成和生物合成的各自优点,并将它们有机地结合起来,那么生物石油化工的发展必将给人们带来巨大的经济效益和社会效益。4生物技术在环保方面的应用随着石油工业的发展,在采油、炼油、运输与利用过程中,不可避免地会造成对环境的污染。因此,对环境进行保护,防止和治理污染就特别重要。4.1生物技术应用于石油污染土壤的治理石油废弃物对土壤的污染特别严重,大量的油泥不仅造成严重的环境问题,同时也

16、给石油行业造成重大的经济损失,因此石油污染土壤的治理是世界各国极为重视的热点问题。其处理方法主要有3种:物理处理、化学处理和生物处理(生物修复)。其中生物修复技术被认为最具生命力。生物修复技术是传统的生物处理方法的发展,与物理、化学修复污染土壤技术相比,具有多种优点:成本低于热处理及物理、化学方法;不破坏植物生长所需的土壤环境;污染物氧化完全,没有二次污染;处理效果好,对低分子量的污染物去除率非常高;可原位处理,操作简单。国内土壤污染生物修复方法主要有植物法、动物法、微生物法等,国外主要有原位处理、现场处理、生物反应器等方法。对微生物法,有人研究了对石油污染土壤的降解恢复机理,并对不同真菌类在

17、不同环境条件下的效果进行了研究。生物修复技术虽然已经取得了长足的进展,但由于受生物特性的限制,生物修复技术还存在着许多的局限性:微生物不能降解污染环境中的所有污染物,污染物的难生物降解性、不溶性以及污染物土壤腐殖质或泥土结合在一起常使生物修复难以进行。并且特定的微生物只降解特定的化合物类型,化合物形态一旦变化就难以被原有的微生物酶系降解,微生物活性受温度和其他环境条件的影响也比较大。当污染物浓度太低不足以维持一定数量的降解菌时,残余的污染物就会留在土壤中难以消除。生物修复要求对地点状况的工程前考察往往费时、费钱。一些低渗透性土壤往往不宜采用生物修复技术。如何开展对寒冷地区的污染土壤和海洋中的石

18、油污染治理是生物修复尚待研究的一个重要课题。随着对生物科学认识的深入以及微生物学的发展,生物修复技术必将得到极大的发展,并可推广应用到其他多种行业。4.2生物技术应用于含油污水的治理从地下采出的石油中,常伴随许多采出水。通常采用重力分离和气浮工艺处理这些含油污水,但很难达到无害排放标准。目前多采用这些经过简单净化的污水作为注水驱油的水源,减小了对环境的污染。在无法回用的条件下,一般采用生物氧化法进一步深度处理,既可节省费用,又能保护环境。生物氧化法,是通过生物氧化作用将水中可溶性有机物以及氨化合物等分别转化为水和二氧化碳、硝酸盐和亚硝酸盐,再经过澄清,去除悬浮物。对炼油厂含石油污染的废水主要采用物理隔油、絮凝