一种利用液相放电原位加氢提质重油原料的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种利用液相放电原位加氢提质重油原料的装置，包括液相反应器，液相反应器内设置有上、下相对设置的高压电极和接地电极，高压电极为针电极，接地电极为板电极，高压电极连通高压电源，液相反应器包括进料口、出料口、出气口和进液进气口，其特征在于，所述针电极为空心针电极，所述空心针电极的内腔连接所述进液进气口，重油原料由进料口进入液相反应器，重油原料浸没至少一个电极，产氢原料由进液进气口进入液相反应器，重油原料加氢改质后的气态产物由出气口排出收集；液相反应器中剩余的液体由出料口排出收集。本实用新型专利技术能使产氢原料、重油原料的裂解及原位加氢同时进行，提高重油轻质化率。

A device for upgrading heavy oil feedstock by in-situ hydrogenation using liquid-phase discharge

【技术实现步骤摘要】
一种利用液相放电原位加氢提质重油原料的装置
本技术涉及重油提质领域，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装置。
技术介绍
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。
技术实现思路
本技术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装置，通过设置空心针电极，在强电场区向重油原料中添加产氢原料，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，提高轻质化率。为实现上述目的，本技术的技术方案如下：一种利用液相放电原位加氢提质重油原料的装置，包括液相反应器，液相反应器内设置有上、下相对设置的高压电极和接地电极，高压电极为针电极，接地电极为板电极，高压电极连通高压电源，液相反应器包括进料口、出料口、出气口和进液进气口，其特征在于，所述针电极为空心针电极，所述空心针电极的内腔连接所述进液进气口，重油原料由进料口进入液相反应器，重油原料浸没至少一个电极，产氢原料由进液进气口进入液相反应器，重油原料加氢改质后的气态产物由出气口排出收集；液相反应器中剩余的液体由出料口排出收集。优选地，所述空心针电极为单针电极或多针电极。优选地，所述板电极位于重油原料液面上或下2mm～10mm。优选地，所述高压电极和所述接地电极之间的距离为3mm～10mm。从上述技术方案可以看出，本技术能够将液相放电产氢和液相放电提质重油相结合，通过在重油原料中放电裂解，在强电场区添加产氢原料，产氢原料在等离子体强场区域内分解产生活性氢自由基，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，从而实现重油改质及轻质化。本技术中的产氢原料既产生活性氢自由基，又降低重油原料的击穿电压，提高液相放电效率，提高重油轻质化率；同时，本技术的装置可直接作为燃料油改质在线应用，其生成的液体产物和气体产物不需再进行分离，即可作为燃料燃烧。附图说明图1是本技术的一具体实施例的电晕-介质阻挡混合放电原位加氢反应器的结构示意图；图2是本专利技术的另一具体实施例的利用液相放电原位加氢反应器的结构示意图；图3是本专利技术实施例1的原料反应前后的颜色对照照片；图4是本专利技术实施例1的液体产物的气相色谱图的电流(pA)随时间(min)的变化曲线图；图5是图4的放大图；图6是本专利技术实施例1的液体产物成份分析结果图；图7是本专利技术实施例2的液体产物的气相色谱图的电流(pA)随时间(min)的变化曲线图；图8是图7的放大图；图9是本专利技术实施例2的液体产物成份分析结果图；图10是本专利技术实施例2的气体产物四连杆质谱图的法拉第杯离子强度(Torr)与原子质量(amu)的关系图；图中，1高压电极、2接地电极、3介质层、4进料口、5出料口、6进液进气口、7出气口、8重油、9等离子体区域、10介质阻挡放电区域。具体实施方式下面结合附图，对本技术的具体实施方式作进一步的详细说明。需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本技术的实施方式时，为了清楚地表示本技术的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本技术的限定来加以理解。参考图1和图2，本技术的利用液相放电原位加氢提质重油原料的装置包括液相反应器，液相反应器内设置有上、下相对设置的高压电极和接地电极，高压电极为针电极，接地电极为板电极，高压电极连通高压电源，液相反应器还包括进料口、出料口、出气口和进液进气口，重油原料由进料口进入液相反应器，重油原料浸没至少一个电极，重油原料加氢改质后的气态产物由出气口排出收集，经收集后得气体产品；液相反应器中剩余的液体由出料口排出收集，得重油原料加氢改质后的液体产品；进液进气口将产氢原料输入至反应器中。为了使产氢和原位加氢为在空间上在断裂位置附近时间上的原料油C键断裂后立即加氢，本技术将针电极设计为空心针电极，空心针电极连接进液进气口，产氢原料由空心针电极内部通入重油原料中，产氢原料和重油原料同时在针电极末端发生放电反应，同时被电离，电离后产生的活化分子同时发生加氢反应，实现重油原料轻质化。针－板式反应器的优势在于引发等离子体相对容易，可直接在液体中产生并作用于液体物质，不存在气液传质问题。总体来看，采用针－板式反应器更为简单、便捷，易于液相等离子体的引发与研究。空心针电极可以为单针电极，也可以为多针电极。优选地，空心针电极由高熔点金属材料铂等所制，板电极由铜、钨铜或不锈钢等金属材料所制。远本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用液相放电原位加氢提质重油原料的装置，包括液相反应器，液相反应器内设置有上、下相对设置的高压电极和接地电极，高压电极为针电极，接地电极为板电极，高压电极连通高压电源，液相反应器包括进料口、出料口、出气口和进液进气口，其特征在于，所述针电极为空心针电极，所述空心针电极的内腔连接所述进液进气口，重油原料由进料口进入液相反应器，重油原料浸没至少一个电极，产氢原料由进液进气口进入液相反应器，重油原料加氢改质后的气态产物由出气口排出收集；液相反应器中剩余的液体由出料口排出收集。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用液相放电原位加氢提质重油原料的装置，包括液相反应器，液相反应器内设置有上、下相对设置的高压电极和接地电极，高压电极为针电极，接地电极为板电极，高压电极连通高压电源，液相反应器包括进料口、出料口、出气口和进液进气口，其特征在于，所述针电极为空心针电极，所述空心针电极的内腔连接所述进液进气口，重油原料由进料口进入液相反应器，重油原料浸没至少一个电极，产氢原料由进液进气口进入液相反应器，重油原料加氢改...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙冰，王俪儒，朱小梅，严志宇，信延彬，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：新型
国别省市：辽宁;21