1.一种重油临氢微波热解反应系统,其特征在于:包括外筒体、内筒体、气体分布器和微波发生器,所述外筒体包括从下至上依次连接的下圆筒体、锥形体和上圆筒体,所述内筒体设置在所述下圆筒体内部且所述内筒体的顶端位于所述锥形体内,所述气体分布器设置在内筒体的底端内部,所述内筒体的底端侧面上设有过料孔,所述下圆筒体上装有用于隔离内部压力并向内筒体中透入微波的隔离结构;所述内筒体由可透微波材料制成,所述外筒体的底端设有尾渣排出管和排出阀,所述微波发生器套设在所述下圆筒体外部。
2.根据权利要求1所述的重油临氢微波热解反应系统,其特征在于:所述下圆筒体、所述锥形体和所述上圆筒体的体积比为1:0.5~1:1~1.8;所述上圆筒体与所述下圆筒体的直径比为1.2:1~2.2:1。
3.根据权利要求1所述的重油临氢微波热解反应系统,其特征在于:所述内筒体的径向截面积为所述下圆筒体径向截面积的50%~75%。
4.根据权利要求1所述的重油临氢微波热解反应系统,其特征在于:所述隔离结构设置在所述下圆筒体的中间位置,所述下圆筒体上开设有透波孔,所述透波孔与耐高温高压的红宝石玻璃盖板密封连接,所述的外筒体由不可透微波的材料制成,所述不可透微波的材料为不锈钢。
5.根据权利要求1所述的重油临氢微波热解反应系统,其特征在于:所述的内筒体的底部设有过料孔;所述过料孔为竖直设置的长方型孔,所有所述过料孔的面积之和为与所述过料孔等高的所述内筒体侧面表面积的50%~80%。
6.根据权利要求1所述的重油临氢微波热解反应系统,其特征在于:还包括气泵,所述气泵的入口连通氢气源,所述气泵的出口连通有换热管,所述换热管贯穿所述锥形体内部,所述气体分布器包括环形管和布气管,所述布气管为若干个,均匀分布在所述环形管的下侧,所述布气管与所述环形管连通,所述换热管的末端与所述环形管连通。
7.根据权利要求1所述的重油临氢微波热解反应系统,其特征在于:所述可透微波材料为陶瓷、有机玻璃和石英玻璃中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的重油临氢微波热解反应系统,其特征在于:还包括搅拌加热器和油泵,所述搅拌加热器设有重油进口、催化剂进口和排出口,所述排出口依次与所述油泵和进油管连通,所述搅拌加热器能够搅拌并加热所述重油和所述催化剂。
9.根据权利要求1所述的重油临氢微波热解反应系统,其特征在于:还包括气体冷却分离器和固液分离器,所述气体冷却分离器与所述外筒体的顶端连通,所述气体冷却分离器的排渣口与所述固液分离器连通。
10.一种重油临氢微波热解反应方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1:向搅拌加热器内注入重油和催化剂,重油为常压重油、减压渣油、催化油浆、焦化重油和减粘渣油中的一种或多种;所述搅拌加热器边搅拌边加热所述重油和所述催化剂,直至所述重油和所述催化剂达到预热温度,所述预热温度为80℃~200℃;搅拌转速为100r/min~1500r/min;
S2:油泵、气泵和微波发生器启动,所述油泵通过进油管向内筒体中导入一定量的预热后的所述重油和所述催化剂后停止,所述气泵通过气体分布器持续向所述内筒体中导入氢气,所述气体分布器的布气管中的气速为5m/s~25m/s,使所述内筒体中的压力为5MPa~
16MPa;由于氢气不断的从气体分布器中喷出,会使得内筒底部与外筒底部形成较大的压差,进而使得回落的催化剂在内外筒体的压差作用下经过过料孔,再在氢气的引流作用下被吸引进入内筒体,促进气-液-固三相在内筒体中快速流态化以及液-固两相在内外筒体构成的环隙间形成高通量循环;所述的重油进入反应器后,部分重油会由于高温进而气化;
氢气上行,且气速较高,未气化的重油、催化剂和气化后的油气在高速的氢气的带动作用下,沿所述内筒体的内表面上行,进而流态化,使得气-液-固三相充分混合,表观停留时间为0.2s~3s;随着所述氢气的上行速度减慢,催化剂沿所述内筒体的外表面回落,回落的催化剂在内外筒体的压差作用下,经过过料孔,再在氢气的引流作用下被吸引进入所述内筒体,重油和催化剂如此循环混合;
S3:所述油气上行经气体冷却分离器冷却为气体产品、液体产品和液渣,所述液渣经固液分离器分离为液体产品和废渣,废渣经由固液分离器的固相口排出;待重油热解反应进行到一定程度或完成后,关闭气泵和微波发生器,使尾渣下行经由过料孔、尾渣排出管和排出阀排出。