[發(fā)明專利]石油脫硫脫氮菌株及其脫硫脫氮的基因與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610012840.9
• 申請日: 2016-01-11
• 公開（公告）號: CN105505827B
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王威;朱琳
• 申請（專利權(quán)）人: 天津微銳生物科技有限公司
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C10G32/00;C12R1/01
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司 12207
• 代理人: 朱紅星

本發(fā)明涉及對石油具有脫硫脫氮作用的菌株及其脫硫脫氮基因與應(yīng)用，名稱為W?1，已保藏于“中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心”，保藏號CGMCC 11780。該菌種是從油田地層水樣中分離得到的；本發(fā)明鑒定的菌種屬于土壤芽孢桿菌屬，耐高溫，具有很好的熱穩(wěn)定性能，可以在發(fā)酵等需要熱穩(wěn)定酶條件的工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用；其能在油藏環(huán)境中生長良好，通過對W?1進行全基因組測序發(fā)現(xiàn)許多和脫除石油中含硫含氮有機物中硫元素和氮元素相關(guān)基因，實驗證明，該菌具有脫硫脫氮的能力，可顯著提高燃油的生物脫硫（氮）效率并有效解決使用后的環(huán)境污染問題，具備工業(yè)應(yīng)用菌株的優(yōu)良特性，菌株具有廣闊的工業(yè)應(yīng)用潛力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微生物菌株及環(huán)境微生物領(lǐng)域，具體涉及一株石油脫硫脫氮熱葡糖苷地芽孢桿菌W-1及其降解基因與應(yīng)用。

背景技術(shù)

21世紀(jì)是環(huán)保世紀(jì)，作為化學(xué)工業(yè)主力軍的能源工業(yè)在環(huán)保和工藝方面都面臨許多挑戰(zhàn)和機遇，并由此誕生了生物化工和環(huán)保領(lǐng)域交叉的一門新興學(xué)科。隨著全球工業(yè)化進程的迅猛發(fā)展，對能源的需求量劇增，目前，世界能源結(jié)構(gòu)中石油所占比例最大，為37.4%。石油產(chǎn)品中存在硫、氮化合物，應(yīng)用含有硫、氮化合物本產(chǎn)品，會對環(huán)境造成污染，對設(shè)備產(chǎn)生腐蝕。因此，脫硫、脫氮技術(shù)是石化工業(yè)及環(huán)境保護的重要研究課題。

石油及其產(chǎn)品深度脫硫是我國乃至全世界石油化工領(lǐng)域在新世紀(jì)面臨的重要課題。石油中的硫主要以硫醇、硫醚、噻吩、苯并噻吩（BT）及他們的烷基取代物和衍生物等有機硫化物的形式存在，這些化合物在燃燒時產(chǎn)生大量的硫氰化物，帶來多種危害。其中最為嚴(yán)重的是燃燒所產(chǎn)生的SO₂和SO₃極易與大氣中的水蒸氣化合形成酸雨，造成嚴(yán)重的污染，破壞生態(tài)平衡，危害人體健康（Monticello D J. desulfurization of fossil fuels.AnnRev Microbiol.1985，39:371~389）。近年來，隨著生物技術(shù)脫硫越來越為人民所關(guān)注。生物催化脫硫（BDS）是一種在常溫常壓下利用需氧、厭氧菌除去石油含硫雜環(huán)化合物中結(jié)合硫的一種新技術(shù)，其利用微生物特有的酶以生化裂解的方式將化石燃料中硫除去，是在常溫常壓和不需要氫氣的條件下進行，能專一性切斷碳硫鍵而使化石燃料中的硫以硫酸鹽的形式釋放出來，其目的是利用自然界存在的微生物脫除硫而不破壞有機燃料價值的烴類。其特點是工藝成本低，能耗省，流程簡單，反應(yīng)條件溫和，環(huán)境清潔，符合生態(tài)環(huán)境友好的發(fā)展趨勢。BDS技術(shù)從出現(xiàn)至今已發(fā)展了幾十年，目前為止仍處于開發(fā)研究階段。生 物 催 化脫 硫 技 術(shù) 為 石油 中 有 機 硫 組分 的 去除，開辟了一條新的途徑。

石油中氮含量一般比硫含量低，質(zhì)量分?jǐn)?shù)通常在0.05%~0.5%范圍內(nèi)，僅有少數(shù)原油的氮含量分?jǐn)?shù)超過0.6%。我國原油中氮含量偏高，且大多數(shù)原油的渣油中濃集了約90%的氮，因此加工我國原油時，對原油中的氮含量應(yīng)倍加關(guān)注。原油中有機氮化物的存在對煉油工藝、石油產(chǎn)品和環(huán)境都有很大危害。雖然原油中氮化物的數(shù)量和種類沒有硫化物多，但它的影響要大于硫化物。在油品生產(chǎn)中，極微量的有機氮化物就可引起催化裂化、加氫精制等工藝過程中貴重催化劑中毒，縮短催化劑的使用壽命，從而增加了生產(chǎn)成本，減少產(chǎn)量。據(jù)統(tǒng)計，減少原油中氮含量的90%，能提高20%的汽油產(chǎn)量，還能減少設(shè)備腐蝕，降低費用。另外，氮化物會影響油品的顏色和安定性，特別是在儲存過程中，氮化物的存在會導(dǎo)致油色變深及產(chǎn)生膠質(zhì)和沉淀;氮化物的燃燒會生成腐蝕性很強的酸性氣體，以氮氧化物NO_X的形式排入大氣，造成嚴(yán)重的空氣污染，并形成酸雨。因此，脫除石油中的氮顯得尤為重要，而傳統(tǒng)生物脫氮技術(shù)存在各種各樣的不可忽視的缺點：成本高、操作難度大、脫除底物種類有限、脫除效果不顯著，并且已有的相關(guān)脫氮微生物的研究報道幾乎全為常溫微生物。

本發(fā)明的菌株屬于嗜熱菌株，具有同時對石油脫硫脫氮的作用，可以應(yīng)用到石化產(chǎn)業(yè)、環(huán)境保護業(yè)和其他相關(guān)工業(yè)生產(chǎn)中。

發(fā)明內(nèi)容