[发明专利]一种利用液相放电原位加氢提质重油原料的方法和装置

说明书

本发明公开了一种利用液相放电原位加氢提质重油原料的方法和装置，在液体中直接放电，将液相放电产氢和液相放电加氢提质重油相结合，通过在反应器高电场区向重油原料中添加产氢原料，利用液相高压放电等离子体在不同区域同时分解产氢原料和重油分子，产氢原料在等离子体强场区域内产生活性氢自由基，并迅速与液相放电裂解的重油分子反应，使产氢、重油原料裂解及原位加氢同时进行，从而实现重油轻质化。本发明的原位产氢和加氢，反应效率高，有效提高了轻质化率。同时，本发明的装置可直接作为燃料油改质在线应用，其生成的液体和气体产物不需分离，即可作为燃料燃烧。

技术领域

本发明涉及重油提质领域，更具体地，涉及一种利用液相放电原位加氢提质重油原料的方法和装置。

背景技术

重油原料作为本世纪重要能源之一，具有非常广阔的应用前景。在面临燃料需求增长、油品价格攀升及重质化等问题，对重油原料进行深度加工意义重大。通过重油改质技术对燃料油或重质碳氢化合物等重油原料进行提质，不仅可以提高资源的利用率、实现资源利用最大化，还能在源头上减少污染物的排放、降低对环境的危害。

目前，我国对于这类资源已采取了相应的改质措施，主要途径分为两种：脱碳和加氢。脱碳的目的主要是利用重油当中的碳在高温下与氧气和氢气等发生作用生成一氧化碳和甲烷，从而减少重油中的碳含量。它的优点是流程简单、投资少、操作费用低以及原料适用强。但这种工艺需要在高温条件下进行，因而该工艺的可控性差、液体产品收率低，生成的物质H/C也比较低，且极易结焦。因此在该技术的应用过程中，逐渐显现出它的局限性，所以在实际应用中通常是与其他工艺进行结合。而加氢技术通常利用催化剂来活化氢气，产生的活性氢与重油大分子进行接触，从而实现加氢裂化生成轻烃类化合物。该方法较脱碳工艺具有液体产品收率高、产品质量好、流程简单等优点。但因为该工艺需要在特定的温度、压力及合适的催化剂条件下才能进行，所以在运行过程中存在一定的安全隐患，而且催化剂极易在过程中出现失活中毒、结焦等诸多问题。因此，投资成本较脱碳工艺也要高，所以这是加氢工艺发展过程中亟需解决的问题。

在面临上述工艺发展过程中的诸多问题，放电等离子体提质重油的研究逐渐受到科研人员的关注。等离子体技术作为一种有效的分子活化手段，在环境治理、材料合成、生物灭菌、医疗等多个领域得到广泛应用。

等离子体按产生的媒介划分，可分为气相等离子体和液相等离子体。目前利用等离子体裂解加氢提质重油的研究主要集中在气相放电技术上，通常以氢气、富氢气体(C1～C4的烷烃)、或氩气与富氢气体的混合物为工作气体，电离工作气体，使其产生富“氢”自由基对重油加氢裂解实现轻质化。气相等离子体技术中，工作气体的种类、电离效率和电离度决定了重油转化效率和反应产物选择性。但是，采用气相放电需先将原油的液体原料加热气化，大部分能量被用于加热而非产生等离子体，能耗大，并且工作气体密度小，产生的等离子体密度低，导致重油加氢效率低、轻质化液体收率低。另外，在重油中气相放电还易产生碳沉积现象，产生的碳附着在电极上将影响放电，进而影响重油轻质化效率。那么，采用液相放电方法，直接在重油等液体中引发产生等离子体，是解决上述问题的一个途径。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种利用液相放电原位加氢提质重油的方法和装置，通过在强电场区向重油原料中添加产氢原料甲醇乙醇等，产氢原料在等离子体强场区域内产生活性氢自由基，并迅速与液相放电裂解的重油分子反应，使产氢、重油裂解及原位加氢同时进行，从而实现重油轻质化、资源化；本发明具有在可控参数条件下使重油裂解加氢、不需使用催化剂、在常温常压下即可进行、电离率高、加氢效率高、不会在电极表面积碳、生成物质的分子量低等特点。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种利用液相放电原位加氢提质重油原料的方法，其特征在于，