[發明專利]用移動電荷載體處理介電流體

無效

• 申請號: 201280036729.3
• 申請日: 2012-07-25
• 公開（公告）號: CN103765526A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: D·A·斯塔克;R·P·蓋格
• 申請（專利權）人: 得克薩斯州A&M大學系統
• 主分類號: H01B3/20
• 分類號: H01B3/20;C10L1/04;C10G99/00;C10M177/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 柳冀

相關申請的交叉引用

背景技術

發明領域

提供了一種通過使用移動電荷載體在流體中產生放電，由此處理介電流體，特別是烴流體的方法。該方法可以進一步精制該流體和/或改進該流體的粘度和流動性。

現有技術描述

介電介質中帶電顆粒的動力學已經由以下幾位作者進行了描述：Melcher，James?R.Continuum?Electromechanics，Cambridge，MA：MIT?Press，1981；和Jones，Thomas?B.Electromechanics?of?Particles，Cambridge?University?Press1995。在這些流體中的顆粒運動(其中顆?？梢詾闅怏w、液體或固體)可以解釋為：電泳，由于均勻電場而在帶電顆粒上的力；介電電泳，由于變化電場而在介電顆粒上的力。盡管這些系統的動力學已經眾所周知，但是顆粒間的碰撞電荷交換的機理還沒有完全描述。在不發生放電的低電場，僅有一些過程在最近得到了描述[W.D.Ristenpart，J.C.Bird，A.Belmonte，F.Dollar&H.A.Stone，“Non-coalescence?of?oppositely?charged?drops”，Nature461，377-380(2009)]。現有技術中沒有對發生在高電場的等離子體放電過程和控制策略，以及當電荷載體碰撞時形成的放電的應用的切實可行的理解。

重質原油是不易流動的石油燃料。它們被分類為API比重(API°=141.5/SG-131.5，其中SG為油的比重)小于20°。許多地下地層含有重質(即粘稠的)油。已知這些地層存在于加拿大亞伯達省和委內瑞拉的主要為焦油砂的礦床中，以及其他地方(例如加利福尼亞州、猶他州和德克薩斯州)的較少的礦床中。這些礦床中該油的API比重通常為，在加拿大Athabasca砂中的10°-6°，乃至在德克薩斯州San?Miguel砂中更低的值，這表明該油在性質上高度粘稠。通常，從這些地區出產的原油在無機雜質(例如鹽)之外還有大量水。這些原油密度和粘度高，這使得它們難以運輸。此外，在常規煉油廠中處理它們是不可能的。加氫處理通常用作提質重質油的方法，通常采用化學品、催化劑和超聲波。這些加氫處理方法公開于多篇美國專利中，例如3,576,737；7,651,605；5,824,214，不一而足。

這些高密度油與傳統油相比，粘度高得多。重質油和超重質油比在環境條件下不流動的瀝青(焦油)高一個等級。這些原油密度和粘度高，使得它們難以運輸，此外，處理它們需要在常規精制之外的步驟，包括：將該油加熱至超過500℃，多步分餾，熱裂解和加氫處理。這些處理步驟取得約5的低能量投資回報率(EROEI)(相比之下，常規油一般為～10，歷史上高至20)。由于世界上有大量的重質油儲量，但是缺少成本有效的技術，所以如上所述，許多技術被整合起來以更有效地提質重質油。重質油的一個問題是，除了運輸成本之外，提質它消耗大量的熱能和昂貴的催化劑。因此，出于幾個原因尋求新技術：1)在較低溫度在煉油廠中實施，2)對油雜質較低的敏感性，3)在運輸之前，在井下或在井口實施，而不是在煉油廠中實施，因為這會降低運輸成本。

熱裂解是長的烴鏈(重質烴)斷裂為較短較簡單的分子(輕質烴)的過程。它通過原始分子中的碳-碳鍵斷裂而發生。通常這由溫度和催化劑來進行。在氫存在下進行，叫做加氫處理，得到飽和烴如烷烴和環烷烴。在短停留時間反應器中用蒸汽進行(加氫裂化)，該過程用來處理較重質烴以在高溫(～900℃)生成乙烯，或者在較低溫度生成液烴用于汽油或燃料油中。在裂解中，通過如表1所示形成對于簡單烴的自由基而引發，發生多種鏈的反應(不過對于較長的烴也發生類似的過程)。單個引發反應可以在結束前給幾個另外的分解和提取反應供料。

表1：烴裂解中的主要反應