饋送至放電室103。在液態(tài)控物質(zhì)轉(zhuǎn)化為控饋分產(chǎn)物后，所述產(chǎn)物通過第一出口 107從放電室103離開。在運(yùn)種情況下，入口 106和第一出口 107流體地連接至液體累(未示 出）。所述累用于向腔室103遞送液態(tài)控物質(zhì)并用于除去產(chǎn)物。載氣可通過中空的噴射套管 108、即通過負(fù)電極102內(nèi)部的孔遞送至放電室103?？砂ǖ诙隹?109W使氣態(tài)控饋分產(chǎn) 物或過量載氣從腔室離開。將正電極101和負(fù)電極102連接至存儲電容器111，使用通過觸點(diǎn) 112連接的電源將所述存儲電容器111通過限流電阻器110充電至工作電壓。
[0039] 可將負(fù)電壓施加至陰極102,從而在電極頂端提供負(fù)極性。運(yùn)有利于由于場致電子 發(fā)射而在負(fù)電極102的頂端附近引起自由電子，和引起氣體射流自擊穿成氣體流的過程。當(dāng) 電極之間的電壓(V)達(dá)到擊穿值(Vb)時，氣體間隙、即兩個電極陰極與陽極之間出現(xiàn)自擊 穿，并且所述電極之間出現(xiàn)等離子體。在電容器111完全放電和電極間放電間隙中的介電強(qiáng) 度恢復(fù)后，能量存儲電容器111在特征性電容器充電時間t = RC內(nèi)再次充電（對于包含電容 器C和電阻器R的電路，電容器充電時間t等于RC的乘積)至自擊穿電壓化d)。
[0040] 可通過改變電阻器110中的電阻值來調(diào)節(jié)脈沖放電頻率。
[0041] 在圖1中，示出具有單一放電間隙的反應(yīng)器來展示設(shè)備操作原理。，對于本文所述 的原油處理(減粘裂化）原理的工業(yè)應(yīng)用，所述反應(yīng)器示出大量的火花間隙。對于加工大量 的原油，整廠設(shè)備的設(shè)計必須含有大量的串聯(lián)和并聯(lián)連接的運(yùn)類通道。
[0042] 圖2示出具有6個火花間隙的本技術(shù)裝置的一部分的透視圖。反應(yīng)器包含通過焊接 由矩形鋼管3形成的氣體通道2而固定的接地平臺1。將具有小直徑的內(nèi)通道的細(xì)管4安裝在 鋼管3的頂部。運(yùn)種管中的每個具有尖頂并充當(dāng)用于形成放電間隙的陰極。固體電極5充當(dāng) 陽極并且設(shè)置在與陰極4相同的軸上并固定在絕緣罩6中。所述罩6通過隔板7密封并安裝在 液體通道9的壁8上。壁8借助于墊圈10緊固至平臺1。配件12被安置在液體通道的端壁11W 確保所處理液體的進(jìn)料和累送。通過配件13提供在氣體通道2中流動的載氣，使載氣饋送通 過陰極4中的開口進(jìn)入用于形成氣體射流的液體中。配件14在罩6的頂部上W排出用過的載 氣。將脈沖電容器15通過底板設(shè)置在平臺1上W確?；鸹ǚ烹姷男纬珊凸┙o(進(jìn)料）。將電容 器15的另一端、即上板經(jīng)由電流導(dǎo)線16個別地連接至陽極5。
[0043] 在通道9通過噴嘴12用加工流體填充后，通過將載氣吹入氣體通道1中來操作設(shè) 備。例如，所述流體或液體可能是原油。運(yùn)種動作次序防止流體散布到氣體通道2中。在陰極 4與陽極5之間形成氣體射流后將電壓施加至電流導(dǎo)線16,并且將電容器15充電至擊穿電 壓。在放電間隙的電極之間達(dá)到擊穿電壓后形成火花。石油裂化過程發(fā)生在周邊等離子體 通道中的原油中。運(yùn)個過程是全部類似的。通過電容器C的值和如在單一間隙反應(yīng)器中的電 阻值充電電阻器R來確定運(yùn)個設(shè)備中的重復(fù)擊穿頻率(圖1)。
[0044] 在運(yùn)種多火花反應(yīng)器中，可能發(fā)生的是，雖然已經(jīng)在一個間隙中形成火花通道，但 是由于火花間隙擊穿的統(tǒng)計學(xué)特性，在下個間隙中尚未發(fā)生擊穿。在運(yùn)些情況下，在相鄰的 陽極管腳17之間，即在相鄰的電流導(dǎo)線16之間出現(xiàn)電壓降。通常運(yùn)種降低等于充電電壓的 振幅值。絕緣器6經(jīng)過構(gòu)建W提供相鄰的陽極管腳17之間W及電流導(dǎo)線16之間的電絕緣，W 避免相鄰陽極之間的擊穿。
[0045] 其他組件也可包括在裝置中。例如，儲集器或管道系統(tǒng)可將入口連接至液態(tài)控物 質(zhì)源，并且可將儲集器或管道系統(tǒng)連接至第一出口 W用于收集控饋分產(chǎn)物。所述控饋分產(chǎn) 物可通過蒸饋分離較低分子量組分來進(jìn)行進(jìn)一步加工，其中較高分子量組分返回入口 W實(shí) 現(xiàn)在放電室中的可能進(jìn)一步加工。氣體捕捉系統(tǒng)可連接至裝置上的出口，從而允許捕捉低 分子量控氣體和/或載氣，后者作為載氣再循環(huán)用于再次注入，并且前者被收集用于其他用 途。
[0046] 所述裝置可適于液態(tài)控物質(zhì)的任何特定處理模式。運(yùn)種適應(yīng)靈活性提供對于原油 加工的容易控制，其可在寬泛范圍的組成和雜質(zhì)上改變?？赡芡ㄟ^僅改變一些操作參數(shù)來 控制用于裂化液態(tài)控物質(zhì)的工藝條件。例如，運(yùn)些參數(shù)可包括放電間隙長度和/或施加電壓 (V)的變化。電壓增加可導(dǎo)致存儲在電容器111上的能量W平方成比例程度增加 W = CV2/2。 改變電容器111的值與改變放電能量輸入W線性成比例?？山?jīng)由電路的電容和電阻的操縱來 實(shí)現(xiàn)脈沖重復(fù)率的控制。在一些實(shí)施方案中，脈沖重復(fù)率是每秒約1至約10次脈沖。在其他 實(shí)施方案中，脈沖重復(fù)率是每秒約2至約7次脈沖。在上述實(shí)施方案中的任一個中，脈沖重復(fù) 率是每秒約3至約5次脈沖。
[0047] 供應(yīng)電路的電特性改變不是使用所述裝置的裂化方法改變的唯一原因。可通過改 變載氣和液態(tài)控物質(zhì)的累送速度W及控制液態(tài)控和控饋分產(chǎn)物在腔室內(nèi)的加工時間來進(jìn) 行火花放電的調(diào)節(jié)。其他條件保持相同，載氣進(jìn)入液態(tài)控物質(zhì)中的流速對控饋分產(chǎn)物具有 顯著影響。取決于氣體流速和流體粘度，可W在電極間空隙中形成不同直徑的載氣流或射 流。如果在高氣體流速下形成大直徑氣體射流時，通過所述大直徑氣體射流，火花放電等離 子體不與液體直接接觸。在低氣體流速的情況下，氣體射流直徑與通道火花的直徑相當(dāng)。在 運(yùn)些情況下，放電等離子體與周圍液體之間存在強(qiáng)烈的相互作用。所述強(qiáng)烈的相互作用表 明，等離子體通道與液體之間的接觸面積被最大化。
[0048] 本文所述的裝置和方法提供優(yōu)于其他已知方法的若干優(yōu)點(diǎn)。例如，如美國專利 No.5,626,726中所公開的目前已知的方法利用液體與其中產(chǎn)生電弧的氣體的異質(zhì)混合物。 在本技術(shù)中，將在液體中傳播的氣體射流用于實(shí)施火花放電。此外，放電間隙在異質(zhì)混合物 中的擊穿需要高電場強(qiáng)度，為此在'726專利中使用短的放電間隙。所述短的放電間隙和所 產(chǎn)生的延長的放電操作導(dǎo)致放電間隙的電極磨損，伴隨著間隙長度和擊穿電壓的增加。對 于固定的工作電壓，隨著長度增加，間隙中的放電減少并且最終停止。相反地，在本技術(shù)中， 由于具有遠(yuǎn)低于流體(例如石油）的擊穿電場的氣體中發(fā)生電擊穿，因此對于相同的工作電 壓值可W使用較長的放電間隙。由于使用較長間隙的可能性，電極不會受到擊穿電壓增加 的過多影響，因此放電點(diǎn)火在固定的工作電壓下是穩(wěn)定的。
[0049] 因此將通過參考W下實(shí)施例來理解上文一般描述的裝置和方法，所述實(shí)施例并不 旨在W任何方式限制上述裝置或方法。
[0050] 實(shí)施例
[0051] 下文描述使用圖1和圖2中所示的裝置或設(shè)備進(jìn)行的裂化方法的研究結(jié)果。
[0052] 實(shí)施例1:各種載氣的評估。在運(yùn)個實(shí)驗(yàn)中，在1大氣壓(atm)下和在室溫下研究作 為載氣的氨氣、甲燒和氮?dú)?。通過每個陰極的氣體流速為0.025至1升/小時并且陰極內(nèi)部的 孔直徑等于0.1mm。實(shí)驗(yàn)指出，通過使用氨氣獲得最好的結(jié)果，并且使用甲燒獲得類似的結(jié) 果。隨后，由于甲燒的低成本，使用甲燒作為載氣來進(jìn)行所有實(shí)驗(yàn)。
[0053] 實(shí)施例2:各種控源的評估。評估作為控源的礦物油、氣油、原油、純十五燒(Ci5出2) 和含有單一液體饋分的飽和控(Cl5)。在實(shí)驗(yàn)操作期間，使用圖1中所示的設(shè)備，改變W下參 數(shù)：電容(C)、間隙長度(d)、電壓(V)、甲燒流速化)和液體處理時間（T)。研究了液態(tài)控物質(zhì) 的饋分組成。能量參數(shù)，特別是用于生產(chǎn)汽油饋分的能量成本，被視為所得C7-C12饋分的體 積饋分的總和。表1列出實(shí)驗(yàn)的條件。
[0054] 表1:用于評估控源的條件
[0化5]
[0056] ~圖3示出在對使用圖2中所示的設(shè)備制造的輕質(zhì)原油處理后的液態(tài)控物質(zhì)饋分的 分布。圖3顯示，隨著輕質(zhì)饋分產(chǎn)生，在裂化處理期間的重質(zhì)控饋分體積降低。
[0057] 圖4示出在作為重油的礦物油加工之前和之后的饋分變化。在所有情況下，觀測到 輕質(zhì)饋分如汽油C7至Cl2的濃度增加。
[0058] 在放電間隙值設(shè)置為12的示范工廠中實(shí)施圖1和圖2中所述的設(shè)備的結(jié)構(gòu)。工作體 積是60mL。圖5示出由其加工產(chǎn)生的A化eda輕油的典型沸點(diǎn)曲線。在該實(shí)施例中，使用如下 電容器，其中每個電容C=l(K)pF，火花脈沖重復(fù)率為2-5HZ，石油的流速等于3.75mL/min，并 且氣體流速為12.0LA。樣品粘度從lOlcSt變?yōu)?4cSt，并且參數(shù)API從18變?yōu)?1度。
[0059] 所述實(shí)驗(yàn)掲示出所研究的控所共有的轉(zhuǎn)化模式。一般來說，在較低流速下合成汽 油饋分時的能量消耗降低。因此，放電室內(nèi)的煙灰形成減少。然而，值得注意的是，在非常低 的氣體流速下，煙灰增加。例如，煙灰形成最集中發(fā)生在小于0.2升/小時通過礦物油中的每 個邊緣的流速下。煙灰形成過程W及石油裂化過程與油當(dāng)與流體通道接觸時被等離子體火 花加熱直接相關(guān)。在高氣體