KR100447529B1 - 생물학적 석유탈황공정에서 발생되는 에멀젼으로부터 생촉매와 탈황유류를 회수하는 방법 - Google Patents

생물학적 석유탈황공정에서 발생되는 에멀젼으로부터 생촉매와 탈황유류를 회수하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100447529B1
KR100447529B1 KR10-2001-0066772A KR20010066772A KR100447529B1 KR 100447529 B1 KR100447529 B1 KR 100447529B1 KR 20010066772 A KR20010066772 A KR 20010066772A KR 100447529 B1 KR100447529 B1 KR 100447529B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
biocatalyst
oil
ethanol
emulsion
water
Prior art date
Application number
KR10-2001-0066772A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20030034945A (ko
Inventor
장용근
조경숙
류희욱
최옥경
Original Assignee
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술원 filed Critical 한국과학기술원
Priority to KR10-2001-0066772A priority Critical patent/KR100447529B1/ko
Publication of KR20030034945A publication Critical patent/KR20030034945A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100447529B1 publication Critical patent/KR100447529B1/ko

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G32/00Refining of hydrocarbon oils by electric or magnetic means, by irradiation, or by using microorganisms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20Bacteria; Culture media therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/20Characteristics of the feedstock or the products
    • C10G2300/201Impurities
    • C10G2300/202Heteroatoms content, i.e. S, N, O, P

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

본 발명은 석유탈황공정에서 발생되는 에멀젼으로부터 생촉매와 탈황유류를 회수하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 유류-생촉매-물로 구성된 삼상계 에멀젼에 알코올을 첨가하고 교반하여 전처리한 다음, 이들을 분리하여 생촉매와 탈황유류를 회수하는 방법을 제공한다. 본 발명의 생촉매와 탈황유류의 회수방법에서는 에탄올을 탈유화제로서 이용하여 생촉매의 열화현상 없이 유분-생촉매-물로 구성된 에멀젼을 깨뜨릴 수 있게 됨에 따라, 탈황성능의 저하없이 유류-생촉매-물로 구성된 삼상계 에멀젼에서 탈황된 유류를 95%이상 회수할 수 있게 되었다.

Description

생물학적 석유탈황공정에서 발생되는 에멀젼으로부터 생촉매와 탈황유류를 회수하는 방법{Method for Recovering Bio-catalyst and Desulfurized Oil from Emulsion Produced in Petroleum Desulfurization}
본 발명은 석유탈황공정에서 발생되는 에멀젼으로부터 생촉매와 탈황유류를 회수하는 방법에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 유류-생촉매-물로 구성된 삼상계 에멀젼에 알코올을 첨가하고 교반하여 전처리한 다음, 이들을 분리하여 생촉매와 탈황유류를 회수하는 방법에 관한 것이다.
원유 속에는 황성분이 약 0.025-5% 정도 함유되어 있으며, 이러한 황성분은 많은 환경 문제를 야기한다. 원유에는 약 200가지 이상의 황화합물이 존재하는 것으로 알려져 있으며, 이러한 황 화합물은 크게 설파이드류(sulfides), 디설파이드류(disulfides), 티올류(thiols), 그리고 티오펜류(thiophenes)로 나뉘어진다. 원유에 포함되어 있는 상기 황성분들은 대부분 제거하기가 상대적으로 어려운 유기황 형태이나, 저유황 원유가 고갈됨에 따라 고유황 원유의 사용량이 증가하고 있는 추세이다. 따라서, 이러한 고유황 원유를 환경규제 이하로 환경 친화적이며 경제적인 방법으로 탈황할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
현재 가장 널리 사용되는 방법은 수소를 첨가하는 수첨탈황법이다. 그러나, 상기 수첨탈황법은 고압, 고온의 조업조건으로 인한 고가의 장치비와 운전비가 필요하며, 이 공정에 사용되는 촉매가 원유에 포함되어 있는 중금속에 의해 손상을 입기 때문에 탈황 효율면에서도 문제점이 있는 바, 최근 들어, 이러한 화학적 탈황방법의 대처방안으로 미생물의 생리적 활성을 이용한 생물학적 탈황이 많은 연구자에 의해 주목받기 시작했다. 상기 생물학적 탈황방법은 상온, 상압 하에서 이루어지는 바, 기존의 화학적 탈황공정에 비하여 경제적인 방법으로서, 미생물 또는 이로부터 만들어진 생촉매(효소)가 석유에 함유되어 있는 황성분만을 선택적으로 분해하여 수용상의 황산염 또는 가스상의 황화수소의 형태로 황성분을 방출하도록 하는 원리를 이용하는 것이다.
원유 중에 가장 많이 함유되어 있는 대표적인 황화합물은 디벤조티오펜(dibenzothiophene, DBT)으로, 이 화합물은 원유 탈황 연구에 있어서 모델물질로 이용되고 있다. 몇몇 혐기성 또는 호기성 균주들이 DBT로부터 황을 제거할 수 있다고 보고되었다. 혐기성 균주를 이용한 환원적 공정에 의해 석유탈황을 수행할 경우, 폭발의 위험성은 감소되지만, 고가의 수소전달 물질을 필요로 하고, 동시에 탈황반응 산물인 황화수소에 의해 장치의 부식 및 마모가 유발되며, 유독가스 물질인 황화수소의 재처리 공정을 필요로 하는 문제점이 있다. 반면, 석유의 황 성분을 황산이나 다른 수용성 산화물로 제거하는 호기성 균주를 이용하는 산화적 공정의 경우, 공기 주입으로 인한 폭발의 위험성은 있으나, 이는 적절한 장치 설계를 함으로써 극복할 수 있다. 석유의 미생물적 탈황 기술이 가장 발달한 미국의 경우 호기성 균주를 사용한 공정의 상업화가 구체적으로 추진되고 있다.
그러나, 호기성 균주를 이용한 산화공정에 의한 원유탈황이 실용화되기 위해서는 선결되어야 할 기술이 많다. 그중 하나는 처리대상 유분(oil), 생촉매(biocatalyst, 석유탈황 미생물) 및 석유탈황용 생촉매 활성을 위한 수용액의 분리회수 기술로서, 원심분리법이나 하이드로클론(hydrocyclone)을 이용한 방법이 이용되고 있다. 그러나, 생물탈황 공정에서는 유분, 생촉매 및 생촉매 활성을 위한 수분으로 구성된 유분-생촉매-물의 삼상계 혼합물이 매우 안정된 에멀젼을 생성하므로, 상분리 효율이 낮다는 단점이 지적되어 왔는 바, 적절한 전처리에 의하여 유분-생촉매-물 에멀젼을 깨뜨릴 수 있는 방법을 개발할 필요성이 끊임없이 대두되고 있다.
이에, 본 발명자들은 유분-생촉매-물 에멀젼 형태로 있는 탈황용액으로부터 유분의 손실과 생촉매의 열화현상 없이 유상, 수분 및 생촉매를 분리할 수 있는 상분리 기술을 개발하고자 예의 연구 노력한 결과, 유분-생촉매-물 에멀젼에 알코올을 첨가하면 3,000rpm 정도의 낮은 원심분리에 의해 유분, 수분 및 생촉매를 분리할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
결국, 본 발명 주된 목적은 생물학적 석유 탈황 공정에 있어서, 생촉매의 열화현상 없이 효율적으로 유분과 생촉매를 회수하는 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 탈유화제 함량에 따른 유분-생촉매-물 에멀젼으로부터의 유분 회수율을 탈유화제의 종류별로 나타낸 그래프이다.
도 2는 에탄올 첨가 및 무첨가시 유분-생촉매-물 에멀젼으로부터의 유분 회수효율을 원심분리 속도의 함수로 나타낸 그래프이다.
도 3은 탈유화제로서 에탄올을 첨가한 후 원심분리한 다음, 상분리된 유분-생촉매-물 혼합물의 사진이다.
도 4는 유분-생촉매-물 에멀젼의 표면장력과 점도에 미치는 에탄올의 첨가 효과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 생촉매의 생장속도와 탈황속도에 미치는 에탄올의 영향을 에탄올의 농도의 함수로 나타낸 그래프이다.
도 6은 탈유화제로 에탄올을 유분-생촉매-물 에멀젼에 0∼4%(v/v) 첨가한 후 회수한 생촉매를 반복 사용하였을 때, 반복 사용횟수에 따른 평균 생촉매의 DBT 탈황속도를 나타낸 그래프이다.
본 발명의 생물학적 석유탈황공정에서 발생되는 에멀젼으로부터 생촉매와 탈황유류를 회수하는 방법은 유류-생촉매-물로 구성된 삼상계 에멀젼에 알코올을 첨가하고 교반하는 전처리 단계; 및, 상기 전처리된 에멀젼을 유류, 생촉매, 물의 3층으로 분리시키는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명의 생촉매와 탈황유류를 회수하는 방법을 단계별로 나누어 보다 구체적으로 설명하고자 한다.
제 1단계: 전처리
유류-생촉매-물로 구성된 삼상계 에멀젼에 알코올을 첨가하고 교반한다: 디젤유, 휘발유, 원유 등을 포함한 유류의 생물학적 탈황공정에서 생성된 유분-생촉매-물로 구성된 에멀젼은 매우 안정된 구조이므로, 이로부터 생촉매와 유류를 분리하기 위해서는, 먼저, 상기 삼상계 에멀젼 구조를 깨뜨릴 필요가 있는 바, 전처리 단계에서는 상기 삼상계 에멀젼에 알코올류를 첨가하고 교반하여 에멀젼 용액의 점도를 저하시킴으로써 에멀젼 구조를 깨뜨린다. 이때, 알코올로서는 물과 혼합되어 상분리가 일어나지 않는 알코올이면 어느 것이나 사용될 수 있음은 본 발명의 취지에 비추어 당연하다 할 것이나, 메탄올 또는 에탄올을 사용하는 것이 비용면에 있어 경제적인 값싼 원료를 사용할 수 있기 때문에 바람직하며, 특히, 생촉매가 탄소원으로 이용할 수 있는 기질인 에탄올이 생촉매의 활성 유지에 필요한 에너지원으로도 사용될 수 있어 바람직하다. 한편, 사용되는 알코올의 양은 에멀젼의 전체 부피에 대하여 1 내지 4%가 바람직한데, 첨가되는 알코올이 1%(v/v)에 이르지 못하는 경우에는 첨가량이 미미하여 상분리가 잘 되지 않는 문제점이 있으며, 4%(v/v)를 초과하는 경우에는 더 이상 초과하여도 효과가 동일하기 때문이다.
제 2공정: 분리
상기 전처리된 에멀젼을 유류, 생촉매, 물의 3층으로 분리한다: 상기 전처리 공정이 완료되면, 에멀젼 구조가 깨져 각 층으로 분리될 수 있는 바, 이들을 분리하는 방법에는 특별한 제한은 없으며, 원심분리, 사이클론 등 당업계에서 공지된 어느 방법으로든 분리가 가능하다. 한편, 이상의 각 단계를 거쳐서 회수된 생촉매가 다시 탈황공정에 사용될 수 있음은 당업자에게 자명하다 할 것이다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하는 것으로, 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위가 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자들에게 있어서 자명하다 할 것이다.
실시예 1: 탈유화제(de-emulsifier)의 선별
본 발명에서 사용한 생촉매(석유 탈황균주)는 고도니아 니티다 CYKS 1(Gordonia nitidaCYKS 1; KCTC0431BP) 균주로서, 이 균주를 배양하기 위해 황원이 포함되지 않은 최소 무기염 배지(MSM)에 탄소원으로 글루코스 10g/L 및 황원으로 디벤조티오펜(dibenzothiophene, 이하, `DBT`라 함)을 0.3mM 첨가한 DBT 배지를 사용하였다. 최소 무기염 배지의 조성은 NH4Cl 2g/L, K2HPO44.5g/L, NaH2PO41.5 g/L, MgCl20.2g/L, CaCl20.02g/L, 미량원소용액 1㎖/L, 비타민 용액 1㎖/L이다. MgCl2, CaCl2, 미량원소 용액 및 글루코스는 별도로 멸균하여 배지에 첨가하였다. 유일 황원으로 배지에 첨가한 DBT는 에탄올에 용해시킨 100mM 보관용액(stock solution)을 사용하였다. DBT 배지에서 배양한 고도니아 니티다 CYKS 1의 배양액을 18,000rpm에서 10분간 원심분리하여 균체를 회수한 후, 인산염 완충용액(0.2M Na2HPO4, 0.2M NaH2PO4, pH 7)을 이용하여 3번 세정하였다. 세정한 균체를 인산염 완충용액에 현탁하여 생촉매 용액(생촉매 농도: 5g/L)을 제조하였다. 생촉매 용액 8㎖에 디젤유 2㎖을 첨가한 후 400rpm으로 2시간 동안 교반하면서 탈황반응을 진행하여 에멀젼이 형성된 용액에 NaCl, 메탄올 및 에탄올을 각각 최종 농도가 0∼3%가 되도록 첨가한 후, 3000rpm에서 10분간 원심분리하였다. 원심분리 후 얻어진 유상과 수상층의 높이를 측정하여 상분리 효율을 비교하였다.
도 1은 탈유화제 함량에 따른 유분 회수율을 탈유화제의 종류별로 나타낸 그래프이다. 도 1에서, 고도니아 니티다 CYKS 1을 이용한 유분-생촉매-물 에멀젼 용액을 3,000rpm에서 10분간 원심분리하면 상분리가 전혀 일어나지 않았다. 그러나, 탈유화제로서 NaCl을 1, 2, 3% 첨가한 후 원심분리를 하면 상분리가 일어났으며, 각각의 경우의 유분 회수효율은 각각 12%, 25%, 60%로 NaCl의 첨가량이 증가할수록 유분 회수효율도 증가하였다. 그러나, 최대 유분 회수효율은 60%에 불과하였으며,1%이상의 높은 NaCl농도는 생촉매의 활성을 저해할 가능성이 높기 때문에 NaCl의 사용은 부적절한 것으로 판단되었다. 그러나, 메탄올 또는 에탄올을 탈유화제로 탈황반응 에멀젼용액에 첨가하였을 때는 생촉매의 활성이 저해를 받지 않는 저농도 범위(2 내지 3%)에서 상분리가 매우 효율적으로 일어났다. 메탄올 혹은 에탄올의 첨가량이 1, 2, 3%일 때 유분 회수효율은 30%, 50%, 80%이었다. 특히, 에탄올의 경우, 가격이 저렴할 뿐만 아니라, 본 발명에서 사용하는 생촉매 고도니아 니티다 CYKS 1 균주가 탄소원으로 이용할 수 있는 기질이므로, 생촉매의 활성유지에 필요한 에너지원으로 사용될 수 있는 장점이 있다.
실시예 2: 상분리 효율에 미치는 에탄올 첨가효과 조사
실시예 1에서 탈유화제로 선별한 에탄올 첨가한 유분-생촉매-물 에멀젼의 상분리 효율에 미치는 영향을 자세히 조사하기 위해, 실시예 1에서 기술한 방법을 이용하여 생촉매 용액(생촉매 농도: 10g/L)을 제조하였다. 상기 생촉매 용액 8㎖에 디젤유 2㎖을 첨가한 후 400rpm으로 2시간 동안 교반하면서, 탈황반응을 진행하여 에멀젼이 형성된 용액에 에탄올을 첨가하지 않은 경우와 첨가한 경우(3%)의 상분리 효율에 미치는 원심분리 속도의 영향을 조사하기 위해, 원심분리 속도를 1000, 3000, 5000, 8000rpm으로 변화시켜서 각각의 경우의 유분 회수효율을 측정하였다. 그 결과를 도 2에 정리하였는데, 도 2는 에탄올 첨가 및 무첨가시 유분-생촉매-물 에멀젼으로부터 유분 회수효율을 원심분리 속도의 함수로 나타낸 그래프이다. 도2에서, 에탄올을 첨가하지 않았을 때는 8000rpm에서도 유분회수 효율은 50%에 불과하였지만, 에탄올을 3% 첨가한 상태에서는 1000rpm에서도 88%의 유분 회수율을 보였으며, 5000rpm에서는 거의 모든 유분이 회수되었다. 이로부터, 에탄올을 첨가하는 경우 낮은 원심분리 속도로도 유분을 회수할 수 있으며, 이에 따라, 원심분리로 인한 동력 에너지를 절약할 수 있음을 알 수 있었다. 도 3은 탈유화제로서 에탄올을 첨가한 후(a, b, c, d 및 e 각각 0, 1, 2, 3 및 4%(v/v)) 원심분리한 다음, 상분리된 유분-생촉매-물 혼합물의 사진이다. 도 3에서, 에탄올을 첨가하지 않은 경우, 유분과 생촉매 용액의 교반에 의해 형성된 에멀젼이 원심분리후에도 전혀 깨지지 않아 유분을 전혀 회수할 수 없었다(참조: 도 3의 (a)). 그러나, 에탄올의 첨가량이 증가할수록 에멀젼이 잘 깨져서 유분의 회수효율을 높일 수 있었다(도 3의 (b) 내지 (e)).
실시예 3: 에탄올 첨가에 의한 상분리 효율 향상
실시예 1과 2에서 기술한 바와 같이, 생물학적 석유탈황 용액인 유분-생촉매-물 에멀젼에 에탄올을 첨가함으로써 원심분리에 의한 상분리 효율을 향상시킬 수 있었다. 에탄올 첨가에 의한 상분리 효율 기작을 규명하기 위해, 유분-생촉매-물 에멀젼 용액에 에탄올을 첨가한 전후의 용액의 표면장력과 점도를 다음과 같은 방법을 이용하여 측정하였다: 즉, 유분-생촉매-물 에멀젼 용액(생촉매 농도 : 5g/L, 생촉매 용액 : 디젤 = 2:8)에 에탄올을 각각 0, 1, 2, 3, 4 %씩 첨가한 후 2시간 교반하였다. 대조군으로서는 생촉매를 첨가하지 않은 유분-물 용액에 에탄올을 각각 0 내지 4%씩 첨가하여 사용하였다. 표면장력은 표면장력측정기(surface tensiometer)를 사용하여 측정하였고, 점도는 2㎖ 피펫을 이용 용액이 1㎖를 지나는데 필요한 시간으로 표시하여 상대적인 점도로 평가하였다. 또한, 탈유화제를 첨가한 에탄올의 행방을 추적하기 위해, 상분리하여 회수한 수용액 시료 중의 에탄올의 농도를 가스크로마토그래피로 이용하여 분석하였다. 도 4는 유분-생촉매-물 에멀젼의 표면장력과 점도에 미치는 에탄올의 첨가 효과를 나타낸 그래프이다. 도 4에서, 생촉매를 첨가하지 않은 유분-물 용액에 에탄올을 0, 1, 2, 3, 4% 첨가하였을 때 표면장력은 각각 33, 32.5, 30.5, 30, 28.5 dynes/㎝로 에탄올 첨가에 의해 표면장력이 저하되었음을 확인할 수 있다. 반면, 유분-생촉매-물 에멀젼 용액에 에탄올을 첨가하였을 때, 에탄올의 첨가 여부 및 첨가량에 관계없이 에멀젼 용액의 표면장력은 32 내지 33 dynes/㎝이었다. 즉, 유분-생촉매-물 에멀젼 용액의 표면장력은 에탄올의 첨가에 의해 저하되지 않았다. 생촉매를 첨가하지 않은 유분-물 용액의 점도는 에탄올 첨가에 상관없이 일정하였으나, 유분-생촉매-물 에멀젼 용액의 점도는 에탄올 첨가에 의해 75%정도 감소하였다. 이러한 결과로부터 에탄올 첨가는 유분-생촉매-물 에멀젼 용액의 점도를 저하시켜 원심분리에 의한 상분리 효율을 증대시켜 유분 회수효율의 향상을 가져오는 것을 알 수 있었다. 한편, 에탄올을 첨가한 후 상분리한 물층 중의 에탄올 농도를 분석한 결과, 첨가한 에탄올이 81 내지 89%가 물층 중에 함유되어 있었다. 즉, 탈유화제로 첨가한 에탄올은 상분리 공정 후 생촉매인 고도니아 니티다 CYKS 1 균주의 탄소원으로 사용될 수 있음을 알 수 있었다. 또한, 유분층이 함유된 11∼19%의 에탄올은 완전 연소될 수 있으므로, 에탄올은 안정한 첨가물로 판단되었다.
실시예 4: 회수 생촉매의 탈황활성 및 안정성
생물탈황공정에 있어서 석유탈황 효율 또는 성능을 향상시키기 위해서는 탈황반응기내에서 생촉매의 농도를 높게 유지하고, 생촉매를 분리 회수를 통한 재사용이 가능해야만 한다. 그러므로, 본 발명의 상분리 기술에 의해 생촉매를 분리 회수한 후에도 탈황활성이 유지되어야 하며, 또한, 생촉매를 여러 번 반복 사용할 수 있어야 한다. 상분리 효율을 향상시키기 위하여 첨가한 에탄올이 생촉매의 탈황활성에 미치는 영향을 파악하기 위하여, 실시예 1에 기술한 방법으로 제조한 생촉매 용액(생촉매농도 5g/L)에 디젤유를 부피비로 7:3이 되도록 첨가한 후 400rpm에서 2시간 동안 교반하였다. 다음으로, 50㎖ 파이렉스 원심분리관에 유분-생촉매-물 에멀젼 용액을 10㎖씩 분주하고, 에탄올을 0∼4% 첨가한 후 약 2시간 동안 교반한 후, 5000rpm에서 10분 동안 원심분리하였다. 원심분리에 의해 회수한 생촉매를 DBT배지가 들어 있는 시험관에 접종한 후 총부피가 5㎖이 되도록 DBT배지를 재첨가하고, 이를 3일 동안 30℃에서 180rpm으로 진탕배양한 다음, 배지 중에 잔류하는 DBT 농도를 측정하여 회수한 생촉매의 탈황활성을 측정하여 그 결과를 도 5에 정리하였다. 도 5는 생촉매의 생장속도와 탈황속도에 미치는 에탄올의 영향을 에탄올의 농도의 함수로 나타낸 그래프이다. 도 5에서, 에탄올을 첨가하지않고 회수한 생촉매의 생장속도와 DBT 탈황 속도는 각각 0.026h-1, 7.1μmol·L-1·h-1이었다. 상분리시 에탄올을 1 내지 4% 첨가한 후 회수한 생촉매의 생장속도는 0.026 내지 0.027L-1, DBT 탈황속도는 6.0 내지 7.2μmol·L-1·h-1로 대조군(에탄올 무첨가)과 유사한 값을 얻을 수 있었다(참조: 도 5). 즉, 탈유화제로 첨가된 에탄올은 4%(v/v) 첨가량 범위 이내에서는 생촉매의 활성에 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다.
한편, 도 6은 탈유화제로서 에탄올을 유분-생촉매-물 에멀젼에 0 내지 4% 첨가한 후 회수한 생촉매를 반복 사용하였을 때, 반복 사용횟수에 따른 평균 생촉매의 탈황속도를 나타낸 그래프이다. 1회 사용한 생촉매의 탈황속도는 7μmol·L-1·h-1, 2회 반복 사용한 생촉매의 탈황속도는 9μmol·L-1·h-1로 탈황활성이 약간 향상되었다. 또한, 반복 사용횟수가 증가할수록 생촉매의 탈황속도는 증가하여, 5회 반복 사용한 생촉매의 탈황속도는 17μmol·L-1·h-1이었다. 반복 사용횟수가 증가함에 따라 생촉매의 탈황속도가 증가되는 것은 생촉매의 DBT 탈황효소계가 활성화되었기 때문이다. 이로부터, 본 발명에서 제공하는 상분리 방법은 생촉매의 탈황활성을 안정적으로 유지하면서 유분과 생촉매를 회수할 수 있는 매우 효율적인 방법임을 확인할 수 있었다.
이상에서 상세하게 설명하고 입증하였듯이, 본 발명은 유류-생촉매-물로 구성된 삼상계 에멀젼에 알코올을 첨가하고 교반하여 전처리한 다음, 이들을 분리하여 생촉매와 탈황유류를 회수하는 방법을 제공한다. 본 발명의 생촉매와 탈황유류의 회수방법에서는 에탄올을 탈유화제로서 이용하여 생촉매의 열화현상 없이 유분-생촉매-물 에멀젼을 깨뜨릴 수 있게 됨에 따라, 탈황성능의 저하없이 유류-생촉매-물로 구성된 삼상계 에멀젼에서 탈황된 유류를 95%이상 회수할 수 있게 되었다.

Claims (4)

  1. 유류-생촉매-물로 구성된 삼상계 에멀젼에 메탄올 또는 에탄올을 1 내지 4%(v/v)의 비율로 첨가하고 교반하는 전처리 간계; 및,
    상기 전처리된 에멀젼을 유류, 생촉매, 물의 3층으로 분리시키는 단계를 포함하는 생물학적 석유탈황공정에서 발생되는 에멀젼으로부터 생촉매와 탈황유류를 회수하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    생촉매는 고도니아 니티다 CYKS 1(Gordonia nitidaCYKS 1, KCTC0431BP) 균주인 것을 특징으로 하는
    생물학적 석유탈황공정에서 발생되는 에멀젼으로부터 생촉매와 탈황유류를 회수하는 방법.
  3. 삭제
  4. 디젤유-고도니아 니티다 CYKS 1(KCTC0431BP)-물로 구성된 삼상계 에멀젼에 에탄올을 1 내지 4%(v/v) 농도로 첨가하고 교반하는 전처리 단계; 및,
    상기 전처리된 에멀젼을 디젤유, 고도니아 니티다 CYKS 1, 물의 3층으로 분리시키는 단계를 포함하는 생물학적 석유탈황공정에서 발생되는 에멀젼으로부터 생촉매와 탈황디젤유를 회수하는 방법.
KR10-2001-0066772A 2001-10-29 2001-10-29 생물학적 석유탈황공정에서 발생되는 에멀젼으로부터 생촉매와 탈황유류를 회수하는 방법 KR100447529B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0066772A KR100447529B1 (ko) 2001-10-29 2001-10-29 생물학적 석유탈황공정에서 발생되는 에멀젼으로부터 생촉매와 탈황유류를 회수하는 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0066772A KR100447529B1 (ko) 2001-10-29 2001-10-29 생물학적 석유탈황공정에서 발생되는 에멀젼으로부터 생촉매와 탈황유류를 회수하는 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20030034945A KR20030034945A (ko) 2003-05-09
KR100447529B1 true KR100447529B1 (ko) 2004-09-08

Family

ID=29566818

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2001-0066772A KR100447529B1 (ko) 2001-10-29 2001-10-29 생물학적 석유탈황공정에서 발생되는 에멀젼으로부터 생촉매와 탈황유류를 회수하는 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100447529B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106010633B (zh) * 2016-05-11 2018-01-16 江南大学 一种在油水两相体系下高效脱除二苯并噻吩中硫的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5358870A (en) * 1990-02-28 1994-10-25 Institute Of Gas Technology Microemulsion process for direct biocatalytic desulfurization of organosulfur molecules
KR970703406A (ko) * 1994-05-17 1997-07-03 로버트 이. 레비 원유-함유 에멀션을 분리시키는 방법(method for separating a petro-leum containing emulsion)
US6071738A (en) * 1997-09-19 2000-06-06 Energy Biosystems Corporation Conversion of organosulfur compounds to oxyorganosulfur compounds for desulfurization of fossil fuels
KR20000046970A (ko) * 1998-12-31 2000-07-25 윤덕용 담체에 고정화된 미생물을 이용한 탈황방법
KR20000065147A (ko) * 1996-04-30 2000-11-06 다니엘 제이. 몬티셀로, 죤 에이치. 웹, 마아크 더블유. 죤, 폴 지. 브라운 더 써드, 로버트 이. 레비 오일/물/생촉매삼상의분리방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5358870A (en) * 1990-02-28 1994-10-25 Institute Of Gas Technology Microemulsion process for direct biocatalytic desulfurization of organosulfur molecules
KR970703406A (ko) * 1994-05-17 1997-07-03 로버트 이. 레비 원유-함유 에멀션을 분리시키는 방법(method for separating a petro-leum containing emulsion)
KR20000065147A (ko) * 1996-04-30 2000-11-06 다니엘 제이. 몬티셀로, 죤 에이치. 웹, 마아크 더블유. 죤, 폴 지. 브라운 더 써드, 로버트 이. 레비 오일/물/생촉매삼상의분리방법
US6071738A (en) * 1997-09-19 2000-06-06 Energy Biosystems Corporation Conversion of organosulfur compounds to oxyorganosulfur compounds for desulfurization of fossil fuels
KR20000046970A (ko) * 1998-12-31 2000-07-25 윤덕용 담체에 고정화된 미생물을 이용한 탈황방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
논문(전문 및 ※일부발명자동일)1998.03.30 *

Also Published As

Publication number Publication date
KR20030034945A (ko) 2003-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0638114B1 (en) Process for the desulfurization and the desalting of fossil fuels
AU656962B2 (en) Multistage system for deep desulfurization of fossil fuels
Shennan Microbial attack on sulphur‐containing hydrocarbons: Implications for the biodesulphurisation of oils and coals
CN1082094A (zh) 有机硫分子的生物催化脱硫
JPH0771481B2 (ja) 有機c−s結合開裂のための細菌産生抽出物および酵素
Alves et al. Toxicity evaluation of 2-hydroxybiphenyl and other compounds involved in studies of fossil fuels biodesulphurisation
Lin et al. Progress in the technology for desulfurization of crude oil
CN104651269B (zh) 一株高效降解dbt类的脱硫菌及其在脱硫方面的应用
Nazari et al. The study of biological technologies for the removal of sulfur compounds
JPH10500168A (ja) エマルジョン含有石油の分離方法
Aitani et al. A review of non-conventional methods for the desulfurization of residual fuel oil
Chen et al. Biodesulfurization of diesel oil in oil–water two phase reaction system by Gordonia sp. SC-10
JP2002522098A (ja) 化石燃料の脱硫化用の改良された微生物触媒
CN1323160C (zh) 一株红平红球菌及其在原油脱硫中的应用
KR100447529B1 (ko) 생물학적 석유탈황공정에서 발생되는 에멀젼으로부터 생촉매와 탈황유류를 회수하는 방법
CN101638586B (zh) 一种烃油硫氮化合物脱除剂及其制备方法和应用
Sharma et al. Biosurfactant production and biodesulphurization: Integrated approach for fuel processing
JPH1036859A (ja) 微生物による高温脱硫
EP0401922B1 (en) Anaerobic desulphurization process for crude oil and petroleum products
US5468626A (en) Method for separating a sulfur compound from carbonaceous materials
RU2803334C2 (ru) Способ биокаталитической анаэробной трансформации экстрактов из нефти и нефтяных фракций, содержащих химически окисленные соединения серы
Saeed et al. Biodesulfurization of Al-Masila (Hadramout–Yemen) Crude Oil using Pseudomonas aeruginosa
Marvi et al. Investigation of Sulfur Problems in Hydrocarbon Sections.
Stylianou et al. High biodesulfurization efficiency of oil by aerobic (Burkholderia sp. and Serratia sp.) and anaerobic bacteria using various additives
Torkamani et al. Study of a newly isolated thermophilic bacterium capable of Kuhemond heavy crude oil and dibenzothiophene biodesulfurization following 4S pathway at 60° C

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee