[發明專利]一種提質重質碳氫化合物生產輕質油品的方法及其等離子體加氫反應器

有效

• 申請號: 201210464803.3
• 申請日: 2012-11-16
• 公開（公告）號: CN102942950A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 郝海剛;吳寶山;楊勇;李永旺
• 申請（專利權）人: 中科合成油技術有限公司
• 主分類號: C10G1/06
• 分類號: C10G1/06;C10G49/00;B01J19/12
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

技術領域

本發明涉及一種提質重質碳氫化合物生產輕質油品的方法及其等離子體加氫反應器，屬于重質碳氫化合物催化加氫領域。

背景技術

隨著社會的不斷進步，工業化程度的不斷提高，對高品質油品的需求越來越多，然而傳統石油的儲量越來越少，預計在20~30年內傳統石油將消耗殆盡。隨著常規石油的可供利用量日益減少，特別是原油價格的持續升高，世界各國及科研人員逐漸把目光轉向了煤炭及重油、超重油的深加工和高效利用。

重油資源，即所謂的非常規石油，包括重質油、高黏油、油砂、天然瀝青和油母頁等，其儲量十分巨大，原始重油地質儲量約為8630億噸，目前全球可采儲量約4000億噸，是常規原油可采儲量1500億噸的2.7倍。隨著重質原油開采和加工技術的日臻成熟，重油和超重油的產量在世界石油供應總量中所占的比例也在不斷增加。預計到2020年非常規石油將占世界石油供應量的20％，正成為今后人類的重要能源。

當前，國際石油界在重油勘探、開發、煉制與綜合利用以及環境保護等方面仍存在一些尚待解決的難題，其中最重要的就是如何在現有技術的基礎上開發創新，以求更大幅度地降低成本。

由于重油黏度非常大，在常溫下不能流動，且含有大量的硫、氮和重金屬，成分、性質非常復雜，所以現有的煉油廠里很難煉制重油。

目前，重油有兩種主要的加工路線：脫碳和加氫。脫碳會有較高的結焦率，主要形成氫碳比較低的化合物。而加氫，即一般意義上的加氫裂化，能夠降低焦炭的生成，提高油品的收率。

延遲焦化和減粘裂化屬于熱加工過程，是最為重要的脫碳加工工藝，其特點是可以處理各種重油和渣油，但是液體產物的質量差、焦炭產率高。重油加氫一方面可以處理高硫、高殘炭、高金屬的劣質重油和渣油，另一方面可以提高液體產品收率和液體產物的質量。同時可以和其它工藝進行組合，特別是重油加氫和催化裂化工藝的組合。

我國在重油加氫方面和國外存在著較大的差距，但是隨著國內環保機制的日益嚴格化，對油品的質量提出了更高的要求，提高重油加氫技術顯得尤為迫切。普通裂化后大分子變為小分子,輕質油產率不高,重要原因是氫元素不夠。所以加氫裂化可使部分裂解物變成輕烴類，提高輕油產率。加氫裂化的優點是適用原料廣泛，可根據需要生產汽油、柴油等，產品收率高、質量好、流程簡單；缺點是操作溫度較高（300～450℃）,操作壓力也較高（10～20MPa）。

在重質油加氫提質利用方面，各國的科研人員進行了大量的研究。目前主要有四種重油加氫提質工藝：固定床、移動床、沸騰床及懸浮床工藝。前三種工藝都是使用負載型催化劑，但是現在處理的原油越來越重，負載型催化劑會因為嚴重的結焦和金屬沉積而很快失活。

懸浮床工藝技術是近十幾年研究開發最為活躍的重質油加氫技術。懸浮床加氫工藝的優點是它對所處理原料的雜質含量基本沒有限制，可處理高硫、高殘炭、高粘度、高金屬、高瀝青質等各種劣質重油和渣油；反應器結構簡單，內部為空桶，沒有床層，不存在反應床層堵塞和壓降問題，也不存在反應器超溫現象，還由于催化劑一次性通過，不存在失活問題，所以懸浮床加氫裝置操作彈性大、開工周期長。而且最早的煤直接液化工藝就是使用的懸浮床加氫工藝，所以此工藝非常適合煤和重油的共處理。

等離子體是物質存在的第四種狀態。它由電離的導電氣體組成，其中包括六種典型的粒子，即電子、正離子、負離子、激發態的原子或分子、基態的原子或分子以及光子，這些粒子具有非常高的化學活性。如前所述目前重油提質和煤直接液化輕油收率較低的主要是因為在反應氛圍中活性氫較少，不能及時將產生的大分子自由基穩定，所以我們可以利用等離子體技術，人為地把氫氣或富氫氣體加工成等離子體，利用這些高化學活性粒子的催化作用加強重油加氫過程中的供氫能力和大分子自由基碎片之間的氫轉移能力，進而提高輕質油的收率。等離子體，尤其是低溫等離子所具有的低能耗、無污染等優點使得科研人員對其在能源領域的應用充滿了信心。

發明內容

本發明的目的是提供一種提質重質碳氫化合物生產輕質油品的方法及其等離子體加氫反應器。

本發明提供的一種等離子體加氫反應器，包括由低壓電極反應管圍成的腔體，所述腔體的頂部和底部分別由上絕緣法蘭和下絕緣法蘭封閉；

所述腔體內設有沿其軸向延伸的高壓電極，所述低壓電極管和高壓電極均與等離子體電源相連接；所述腔體內與所述高壓電極的反應區相對應處設有絕緣介質；所述腔體外套設有加熱爐；

所述反應器還包括預熱器，所述預熱器通過進料口與所述腔體相連通；所述腔體的上部設有氣體產物出口；所述腔體的下部設有進氣口和渣油出口；