[发明专利]声空化协同供氢剂的重油改质系统与方法

说明书

本发明一种声空化协同供氢剂的重油改质系统与方法，能提高重油轻质成分含量、改善重油流动性、降低集输和转运难度，也能提高重油炼化加工的轻质油产率。该系统由供氢剂供给单元、混合单元和多个声空化处理单元组成，供氢剂供给单元提供供氢剂并连接在混合单元的输入端，混合单元混合重油与供氢剂，混合单元的输出端连接着声空化处理单元，声空化处理单元对重油进行改质。根据重油的组分及其物理、化学特性，在重油中加入适量的供氢剂，在封闭处理容器内利用超声波换能器对重油、供氢剂的混合液进行空化处理，对处理后的重油进行粘度检测、组分分析、沸点蒸馏测试、炼化产品分析，评价声空化协同供氢剂的重油改质效果，获得重油改质最佳的参数。

技术领域

本发明涉及一种声空化重油改质系统及方法，更具体的说是一种声空化协同供氢剂的重油改质系统与方法。

背景技术

能源是关乎国计民生的命脉，进入21世纪以来，原油供应的重质化、劣质化(高硫、高酸、高金属含量、高残炭等)已是一个不争的事实，重油主要包括稠油、油砂等天然重质原油和原油加工过程中产生的渣油，据统计，全球范围内的重质原油储量约占石油总储量的70％，渣油产量更是高达原油加工量的50％左右。此外，清洁车用燃料和低碳烯烃的需求日益增加，环保要求更加严厉，上述因素都使得石油加工行业面临着极大的压力和挑战。重油中的胶质、沥青质含量高，导致重油粘度大，给运输、加工带来一定难度，同时重油中汽油、柴油馏分含量少，需要通过其他方式才能获得成品油产品，因此重油炼化加工困难。现有的重油炼化工艺主要包括以延迟焦化为代表的脱碳工艺和以加氢裂化为代表的加氢工艺，但是都不同程度地存在裂解不完全、油浆严重缩合、催化剂使用量大、催化剂中毒等问题，因此通过重油改质为后续加工提供优质原材料是提高重油加工利用率的重要手段。

被美国工业界誉为“工业味素”的功率超声技术与检测超声、医疗超声并称为超声波应用的三驾马车，其主要利用超声波场在周围介质中所产生的强烈空化、热、机械等效应，改变介质的物理、化学属性。目前，功率超声技术已经在原油降粘、油砂分离、原油破乳脱盐、柴油氧化脱硫、油品调和等石油化工领域得到一定应用。公开发布的研究成果表明，当大功率超声波作用于重油时，超声空化产生的瞬时高温、高压和强力微射流可使部分化学键发生断裂，形成大量自由基，但两个长链上的自由基极易结合在一起，形成一个分子链更长的大分子，导致其重质成分更重、更易生焦，为此需利用能够在常温常压下提供活泼氢的供氢剂对长链分子上的自由基缩合反应进行抑制。

供氢的概念最初由Exxon公司于上世纪七十年代提出，主要目的是克服常规煤液化时大分子芳香性自由基相互缩合导致转化率过低的问题。供氢的本质是氢转移反应，即在煤液化过程中添加一类物质，它们可以在反应过程中释放出活泼氢自由基，捕获煤裂化生成的大分子芳香性自由基，阻滞它们之间的缩合，进而提高煤的液化转化率。重油在热加工过程中同样存在因为大分子缩合生焦导致转化率过低的现象，出现的问题与煤液化过程类似。因此研究人员尝试了供氢剂在重油加工中应用的可能性，结果发现，供氢剂的特性在重油热加工过程中同样适用，一系列的新工艺过程得到成功开发。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种声空化协同供氢剂的重油改质系统与方法，能够有效提高重油轻质成分含量、改善重油流动性，解决由重油轻质组分含量低、粘度大所导致的集输和转运难度大、重油炼化加工轻质油产率低等问题。

为解决上述技术问题，本发明一种声空化协同供氢剂的重油改质系统由供氢剂供给单元、混合单元和多个声空化处理单元组成，供氢剂供给单元提供供氢剂并连接在混合单元的输入端，混合单元混合重油与供氢剂，混合单元的输出端连接着声空化处理单元，声空化处理单元对重油进行改质，多个声空化处理单元相互之间串联或并联或串并联混合连接。

所述的供氢剂供给单元包括供氢剂储罐、供氢剂供给泵、供氢剂调节阀、供氢剂流量表和供氢剂注入器，供氢剂供给泵连接在供氢剂储罐的出口，供氢剂调节阀连接在供氢剂供给泵的出口，供氢剂调节阀的输出端通过管道连接在供氢剂注入器的输入端上，供氢剂注入器的输入端还连接有重油管线，供氢剂流量表安装在连接供氢剂调节阀和供氢剂注入器的管道上。