液-液-固流化床反应器中氧传递速率及柴油生物脱硫研究

从能源和环保两方面综合考虑，生物脱硫（BDS）是实现超低硫柴油生产的最有效的技术之一。本项目采用无泡膜曝气方式为油品BDS过程安全、高效、连续提供充足溶氧，以解决该过程放大可能存在的安全性问题。同时，结合BDS过程特点，拟建立液-液-固膜曝气流化床反应器固定化细胞柴油深度脱硫新工艺。研究内容主要有：一、膜曝气式反应器中油水相氧传递速率（OTR）研究. 研制液-液-固膜曝气流化床反应器，进行油水相OTR研究，优选膜组件及操作参数；二、反应器中模拟油（十二烷）水相固定化细胞微生物脱硫工艺及OTR研究. 考察操作条件对脱硫速率及OTR的影响，优化操作参数；考察固定化细胞的脱硫活性、脱硫稳定性及脱硫能力；三、反应器中固定化细胞柴油深度脱硫及OTR研究. 本项目首次将膜曝气技术用于油水相OTR及柴油微生物深度脱硫研究，其结果可以为柴油BDS过程放大提供安全、高效创新工艺和基础数据。

本项目针对柴油生物脱硫体系特点，通过多种膜曝气反应器研制和性能测试，各种操作条件下高油水比体系氧传质性能研究，以及固定化细胞脱硫，得到如下结果：1）微孔陶瓷膜比硅胶膜和聚偏氟乙烯膜更适合于油品生物脱硫曝气；2）控制陶瓷曝气压力可以实现微泡和无泡曝气，强化氧传质过程，相同操作条件下，微泡膜曝气体积氧传质系数（kLa）约为鼓泡曝气的2倍；3）微泡膜曝气条件下R-8细胞对加氢脱硫柴油的初始比脱硫活性是鼓泡曝气的1.7倍；4）获得超高分子量γ-聚谷氨酸（γ-PGA）合成菌株和高效生产工艺，及其作为高效絮凝剂的应用；5）首次将γ-PGA用于脱硫细胞R-8的絮凝回收和细胞固定化，实现小粒径脱硫细胞固定和固定化细胞高效、稳定脱硫。