一种重油加氢系统技术方案

本发明专利技术涉及重油加氢技术领域，具体涉及一种重油加氢系统，包括：反应器组件，包括密封反应器和套设在密封反应器外的加热装置，密封反应器的侧壁上设置有用于观察密封反应器内反应情况的观察区、允许富氢气和重油进入的进口以及允许反应后的产物排出的出口；一对放电电极，沿轴向对称设置于密封反应器内，且一对放电电极之间形成反应区。本发明专利技术的重油加氢系统光程更长，反应器外壳不影响内部地电极，在反应器外壳上开设观察窗不会影响反应效果，使观测具有明显优势、易于实现等离子体的实时监控并进行等离子体光学原位诊断、实现反应的实时调控和最优化控制，且控制手段多样、调控效果好、结构简单、成本低、易操作、产品易扩大、易于工业转化。

A heavy oil hydrogenation system

【技术实现步骤摘要】
一种重油加氢系统
本专利技术涉及重油加氢
，具体涉及一种重油加氢系统。
技术介绍
随着社会的不断发展，常规石油资源逐渐减少。目前，常规石油资源仅占在全球剩余可采石油资源中约30％左右，更多的是粘度更高、分子量更大、沸点更高的重质原油资源。与重质原油性质类似，在石油炼制过程中大量生成的渣油同样具有分子量大、粘度更高等特点。这两种资源就是重油的主要来源。重油资源非常丰富，但由于受到当前重油轻化技术的制约，大量重油无法得到充分地利用，每年有约35％的重油只能作为低附加值的燃料油使用，浪费了大量的重油资源。实现对重油资源的高效加工与充分利用，对于保障我国的油品供应、减少原油进口、支持国民经济持续发展以及保障国家能源安全等都具有重大意义。传统重油加氢技术按照反应器形式可分为固定床加氢技术、移动床加氢技术、沸腾床加氢技术和悬浮床加氢技术。前三种主要使用负载型催化剂，存在结焦和催化剂失活快、床层容易被焦炭和金属有机物堵塞等问题。悬浮床加氢技术的反应器结构简单，没有床层，不存在床层堵塞的问题，但脱硫率较低、残留金属和残碳值很高，需要二次加工。传统加氢技术可以处理高硫、高残碳、高金属的劣质重油，具有较高的轻质油收率，但工作温度和压力较大，一般在300～450℃，10～20Mpa下进行加氢反应，生产运营成本高。低温等离子体中含有大量高能量电子、离子和自由基等活性物质，能使常规条件下难以发生的化学反应得以顺利进行，目前已广泛地应用于材料表面处理、微电子加工、环保、能源、生物医学等领域。等离子体与催化剂之间存在协同效应，一方面等离子体能够提升催化剂活性、降低催化剂能够提高催化剂的反应活性、降低催化剂的使用条件；另一方面，催化剂能够提高放电的强度和均匀性，并提高等离子体的选择性，从而提高转化效果。与传统技术相比，低温等离子体协同催化剂重油处理技术具有低能耗、设备制造成本低、运维相对简单等优势。申请号为US6896854B2和US7494574B2的美国专利，公开了一种等离子体技术用于转化天然气和重质烃的方法及装置。该等离子体放电类型为同轴介质阻挡形式(DBD)，由高压电极、绝缘介质以及低压电极组成，绝缘介质位于高压电极与低压电极之间。反应区域位于两个电极之间，为提高反应转化率，优选在反应区域装填催化剂。将天然气和重质油通入两个电极之间进行反应，在高压电场作用下，在一定的温度，这些物质得到活化，最终生成汽油、柴油等轻质油分子。此方法不但可以实现低廉的重油资源的高价值加工，还可以高效利用丰富、廉价的天然气资源以及其他低碳烷烃，同时减少装置操作和维护费用以及降低装置长周期运转所面临的环保风险。申请号为CN102942950，公开日为2013年2月27日的中国专利技术专利，公开了一种提质碳氢化合物生产轻质油品的等离子体加氢反应器。该等离子体放电类型为同轴介质阻挡放电(DBD)，反应气体为H2或H/C≥2的富氢气体，重油从上向下进入等离子体放电区域，富氢气体在等离子体中电离形成的H自由基与重油反应，实现重油加氢反应。该专利技术可以填充床、固定床形式添加催化剂，也可以用分散型催化剂直接混入重油样品，该结构处理面积较大、容易扩展。实际上，等离子体与催化剂的协同效应是一个非常复杂的过程，催化剂的选型以及其适用条件的调控是决定反应成败的关键。等离子体的放电形貌、发展过程、电子密度、激发态粒子和基态粒子等信息与化学反应密切相关。需要通过实时、原位等离子体诊断技术，才能够获得更多化学反应信息，进而应用于离子体与催化剂的协同效应的研究和精细控制。而当前用于重油转化的等离子体装置均为同轴DBD结构，高压电极为反应器轴线上的金属棒，地电极是反应器的金属外壁，该结构不能直接观测到等离子体与催化剂的相互作用；如果在反应器上开观察窗，则观察窗区域不能再作为地电极，观察窗区域的放电就会终止，从而影响反应器内的反应效果。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的重油加氢系统在反应器外壳上开设观察窗观测反应器内反应情况，对等离子体进行实时监控、原位诊断以及对反应进行实时调控会影响反应器内的反应效果的技术缺陷，从而提供一种光程更长、反应器外壳不影响内部地电极、在反应器外壳上开设观察窗不会影响反应器反应效果，从而使观测具有明显优势、易于实现等离子体的实时监控并进行等离子体光学原位诊断、实现对反应的实时调控、实现反应的最优化控制，且控制手段多样、调控效果好、结构简单、成本低、易操作、产品易扩大、易于工业转化的重油加氢系统。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种重油加氢系统，包括：反应器组件，包括密封反应器和套设在所述密封反应器外的加热装置，所述密封反应器的侧壁上设置有用于观察所述密封反应器内反应情况的观察区、允许富氢气和重油进入的进口以及允许反应后的产物排出的出口；一对放电电极，沿轴向对称设置于所述密封反应器内，且一对所述放电电极之间形成反应区。上述重油加氢系统中，所述反应区内盛装有催化剂。上述重油加氢系统中，所述密封反应器为金属反应管，所述金属反应管的两端设有密封件，所述金属反应管的管壁内侧设置有用于作为内绝缘的绝缘衬套。上述重油加氢系统中，所述观察区包括设置于所述金属反应管上的第一观察窗以及设置于所述加热装置上的第二观察窗。上述重油加氢系统中，所述密封反应器为石英反应管，所述观察区包括适于观察所述石英反应管内反应情况的石英反应管的侧壁以及设置于所述加热装置上的第二观察窗。上述重油加氢系统中，所述第一观察窗和所述第二观察窗均为石英观察窗。上述重油加氢系统中，一对所述放电电极分别通过一高压电连接杆与外接高压电源或接地连接。上述重油加氢系统中，还包括设置于所述高压电连接杆远离所述放电电极一端的螺旋测位器，所述螺旋测位器用于调节两个所述放电电极之间的间距。上述重油加氢系统中，所述密封反应器的进口连接有进料装置，所述进料装置包括：气液混合预热器，一端连接至所述密封反应器的进口；储气瓶和重油泵，分别与所述气液混合预热器的另一端连通设置，所述储气瓶与所述气液混合预热器之间设置有减压阀。上述重油加氢系统中，所述密封反应器的出口连接有出料装置，所述出料装置包括：冷凝管，一端连接至所述密封反应器的出口；气液分离器，与所述冷凝管的另一端连通设置；所述气液分离器上设有气体出口和液体出口，所述气体出口与所述气液分离器之间设置有背压阀。上述重油加氢系统中，一对所述放电电极均为板状结构。上述重油加氢系统中，所述高压电连接杆远离所述放电电极的部分的直径大于靠近所述放电电极的部分的直径。一种重油加氢系统进行重油加氢的方法，包括如下步骤：将富氢气和重油同时注入密封反应器中，一对沿轴向对称设置于所述密封反应器内的放电电极放电，使得富氢气和重油发生反应，通过设于所述密封反应器的侧壁上的观察区观察所述密封反应器内反应情况，并进行相应的分析诊断。本专利技术技术方案，具有如下优点：1.本专利技术提供的重油加氢本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种重油加氢系统，其特征在于，包括：/n反应器组件，包括密封反应器和套设在所述密封反应器外的加热装置(8)，所述密封反应器的侧壁上设置有用于观察所述密封反应器内反应情况的观察区、允许富氢气和重油进入的进口以及允许反应后的产物排出的出口；/n一对放电电极(6)，沿轴向对称设置于所述密封反应器内，且一对所述放电电极(6)之间形成反应区。/n

【技术特征摘要】
1.一种重油加氢系统，其特征在于，包括：
反应器组件，包括密封反应器和套设在所述密封反应器外的加热装置(8)，所述密封反应器的侧壁上设置有用于观察所述密封反应器内反应情况的观察区、允许富氢气和重油进入的进口以及允许反应后的产物排出的出口；
一对放电电极(6)，沿轴向对称设置于所述密封反应器内，且一对所述放电电极(6)之间形成反应区。


2.根据权利要求1所述的重油加氢系统，其特征在于，所述反应区内盛装有催化剂(7)。


3.根据权利要求2所述的重油加氢系统，其特征在于，所述密封反应器为金属反应管(5)，所述金属反应管(5)的两端设有密封件(2)，所述金属反应管(5)的管壁内侧设置有用于作为内绝缘的绝缘衬套(4)。


4.根据权利要求3所述的重油加氢系统，其特征在于，所述观察区包括设置于所述金属反应管(5)上的第一观察窗(9)以及设置于所述加热装置(8)上的第二观察窗(10)。


5.根据权利要求1所述的重油加氢系统，其特征在于，所述密封反应器为石英反应管(20)，所述观察区包括适于观察所述石英反应管(20)内反应情况的石英反应管(20)的侧壁以及设置于所述加热装置(8)上的第二观察窗(10)。


6.根据权利要求4或5所述的重油加氢系统，其特征在于，所述第一观察窗(9)和所述第二观察窗(10)均为石英观察窗。


7.根据权利要求1－5任一项所述的重油加氢系统，其特征在于，一对所述放电电极(6)分别通过一高压电连接杆(3)与外接高压电源(14)或接地(15)连接。


8.根据权利要求7所述的重油加氢系统，其特征在于，还包括设置于...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵涛，孙昊，张帅，高远，韩伟，杨清河，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11