CN117925266A - 一种太阳能炼油的***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能炼油的***及方法，该***包括反应换热管、聚光镜、原油馏分蒸出管和热泵***，所述反应换热管沿聚光镜的焦轴设置，反应换热管上位于聚光镜焦轴上的部分连接有若干原油馏分蒸出管，若干原油馏分蒸出管间隔分布，热泵***与反应换热管连接。通过向反应换热管中输送原油，反应换热管中的原油利用聚光镜聚焦的太阳光被加热，通过控制反应换热管中原油输送的速度，原油在反应换热管中逐渐升温，原油中的组分依次从所述若干原油馏分蒸出管中蒸出，未被蒸出的组分继续沿反应换热管向前流进，原油中各组分达到其蒸馏点时就从各自对应的原油馏分蒸馏管中蒸出。利用本发明能够将原油组分中的重油进行分离且可节约电能。
Description
技术领域
本发明属于太阳能利用技术领域，具体涉及一种太阳能炼油的***及方法。
背景技术
太阳能清洁无害，且太阳光线中蕴含的能量巨大，每秒钟投射到地球上的太阳光线蕴含的总辐射能约为5.9×106吨标煤当量。人们利用聚光镜将太阳光线汇聚，可获得高温热，即光热。目前光热大多用于工业供热、发电及生活用热。原油是地球蕴藏的化石能源，它是几百种不同类型烃类物质的混合物，对原油进行加热，不同长度的烃链在不同的蒸发温度下被蒸发分理处，每种长度不同的烃链物质均具有不同的性质及用途。因此，原油组分的分离对于原油的应用至关重要。然而，目前原油组分的分离多是采用电加热的方式进行蒸发分离，大部分电是直接利用燃烧煤获得。若能利用清洁能源太阳能，将光热应用于原油的炼制，不仅可节约电能，而且对于原油炼制清洁用能革新具有重大的社会经济意义。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种太阳能炼油的***及方法，利用本发明能够将原油组分中的重油进行分离，不仅可节约电能，而且对于原油炼制清洁用能革新具有重大的社会经济意义。
本发明采用的技术方案如下：
一种太阳能炼油的***，包括反应换热管、聚光镜、原油馏分蒸出管和热泵***，所述反应换热管沿聚光镜的焦轴设置，反应换热管上位于聚光镜焦轴上的部分连接有若干原油馏分蒸出管，若干原油馏分蒸出管间隔分布，热泵***与反应换热管连接。
优选的，所述聚光镜的形状为截面形状为双曲线或抛物线的曲面。
优选的，本发明太阳能炼油的***还包括馏分收集***，每个原油馏分蒸出管与其对应的馏分收集***连接。
优选的，本发明太阳能炼油的***还包括原油供应***，所述原油供应***的原油输出端与反应换热管的原油入口端连接。
优选的，所述原油供应***包括地下原油以及抽油泵，抽油泵的入口连接至地下原油，抽油泵的出口与反应换热管的原油入口端连接。
优选的，本发明太阳能炼油的***还包括汽轮机和发电机，汽轮机与热泵***连接，发电机与汽轮机连接，抽油泵与发电机连接。
优选的，所述反应换热管包括原油蒸馏反应管和热泵***换热管，热泵***换热管设置沿着原油蒸馏反应管上位于聚光镜焦轴上的部分设置，原油馏分蒸出管与原油蒸馏反应管连接，热泵***换热管上设有热泵***储能入口和热泵***释能出口，热泵***与热泵***储能入口以及热泵***释能出口连接。
优选的，热泵***换热管设置在原油蒸馏反应管上远离聚光镜的一侧。
优选的，反应换热管与各原油馏分蒸出管连接的位置均设有热电偶。
本发明还提供了一种太阳能炼油的方法，该方法通过本发明如上所述的太阳能炼油的***进行，该方法包括如下过程：
向反应换热管中输送原油，反应换热管中的原油利用聚光镜聚焦的太阳光被加热，通过控制反应换热管中原油输送的速度，原油在反应换热管中逐渐升温，原油中的组分依次从所述若干原油馏分蒸出管中蒸出，未被蒸出的组分继续沿反应换热管向前流进，原油中各组分达到其蒸馏点时就从各自对应的原油馏分蒸馏管中蒸出。
本发明具有如下有益效果：
本发明太阳能炼油的***中，设置聚光镜能够将太阳光进行聚焦，将沿聚光镜的焦轴设置，能够通过聚光镜聚焦的太阳光对反应换热管进行加热，反应换热管利用太阳光的热能能够对其内部流动的原油进行加热蒸馏；反应换热管上位于聚光镜焦轴上的部分连接有若干原油馏分蒸出管，通过这些原油馏分蒸出管能够对原油中蒸馏出的不同馏分进行收集；设置热泵***能够将反应换热管中未被利用的热量进行储能，当光照较弱时，热泵***还能够为反应换热管进行补能，使得反应换热管中能够正常对原油进行蒸馏。可以看出，本发明将光热技术和热泵技术联合炼油，实现清洁零碳炼油；构建热泵***，光照不足时，热泵***进行释能，以保证原油炼制的连续性。
进一步的，本发明还设置了汽轮机和发电机，汽轮机可利用热泵***的热能进行工作，并驱动发电机发电，发电机发的电能够驱动抽油泵抽油，进而实现整套***能量的自给自足。
附图说明
图1为本发明太阳能炼油的***示意图。
图2为本发明反应换热管细节图。
图中，1-地下原油，2-地面，3-抽油泵，4-反应换热管，4-1为原油蒸馏反应管，4-2为热泵***换热管道，4-3为热泵***储能入口，4-4为热泵***释能出口，5-太阳能聚光镜，6-原油馏分蒸出管，7-热电偶，8-热泵***，9-汽轮机，10-发电机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来对本发明做进一步的说明。
如图1所示，本发明太阳能炼油的***包括反应换热管4、聚光镜5、原油馏分蒸出管6和热泵***8，所述反应换热管4沿聚光镜5的焦轴设置，反应换热管4上位于聚光镜5焦轴上的部分连接有若干原油馏分蒸出管6，若干原油馏分蒸出管6间隔分布，热泵***8与反应换热管4连接。
本发明太阳能炼油的方法通过上述***进行，该方法包括如下过程：
向反应换热管4中输送原油，反应换热管4中的原油利用聚光镜5聚焦的太阳光被加热，通过控制反应换热管4中原油输送的速度，原油在反应换热管4中逐渐升温，原油中的组分依次从所述若干原油馏分蒸出管6中蒸出，未被蒸出的组分继续沿反应换热管4向前流进，原油中各组分达到其蒸馏点时就从各自对应的原油馏分蒸馏管6中蒸出。
本发明上述方案中，聚光镜5的形状为截面形状为双曲线或抛物线的曲面，或者任意能够聚焦的曲面均可，聚光镜5各个截面的焦点位于同一条线上，被称之为上述焦轴，焦轴可以是直线也可以是曲线，本发明不做具体限定。
本发明还可以给每个原油馏分蒸出管6连接与其对应的馏分收集***连接，通过每个原油馏分蒸出管6以及其馏分收集***收集不同的馏分。
作为本发明优选的实施方案，本发明太阳能炼油的***还包括原油供应***，所述原油供应***的原油输出端与反应换热管4的原油入口端连接，通过原油供应***向反应换热管4中提供原油。
作为本发明优选的实施方案，本发明的原油供应***包括地下原油1以及抽油泵3，抽油泵3的入口连接至地下原油1，抽油泵3的出口与反应换热管4的原油入口端连接，抽油泵3将底面2下方的地下原油1抽取后直接泵送至反应换热管4中，通过控制抽油泵3的功率，即可控制反应换热管4中原油的流速。
作为本发明优选的实施方案，本发明太阳能炼油的***还包括汽轮机9和发电机10，汽轮机9与热泵***8连接，发电机10与汽轮机9连接，抽油泵3与发电机10连接，因此本发明还可以利用多余的热能进行自发电，发出的电来驱动抽油泵3工作，从而实现不依赖外部电能，达到节能减排的目的。
如图2所示，作为本发明优选的实施方案，本发明反应换热管4包括原油蒸馏反应管4-1和热泵***换热管4-2，热泵***换热管4-2设置沿着原油蒸馏反应管4-1上位于聚光镜5焦轴上的部分设置，原油馏分蒸出管6与原油蒸馏反应管4-1连接，热泵***换热管4-2上设有热泵***储能入口4-3和热泵***释能出口4-4，热泵***8与热泵***储能入口4-3以及热泵***释能出口4-4连接。热泵***8的换热介质通过热泵***换热管4-2进行循环，从原油蒸馏反应管4-1获得多余的能量进行储能，或者能够在光照不足、原油蒸馏反应管4-1温度不够的情况下为原油蒸馏反应管4-1释能，保证原油蒸馏反应管4-1的工作温度。
作为本发明优选的实施方案，热泵***换热管4-2设置在原油蒸馏反应管4-1上远离聚光镜5的一侧，这样的设置能够优先保证原油蒸馏反应管4-1吸收太阳能进行换热蒸馏，避免热泵***换热管4-2直接耗费聚光镜5直接反射的太阳能。
作为本发明优选的实施方案，反应换热管4与各原油馏分蒸出管6连接的位置均设有热电偶7，通过热电偶7可以监测每个原油馏分蒸出管6处馏分的温度，利用该温度信息可以及时调整反应换热管4中原油的流速，进而保证原油馏分蒸出管6获得目标馏分。
实施例1
如图1和图2所示，本实施例太阳能炼油的***包括抽油泵3、反应换热管4、聚光镜5、原油馏分蒸出管6、馏分收集***、热电偶7、热泵***8、汽轮机9和发电机10，反应换热管4包括原油蒸馏反应管4-1和热泵***换热管4-2，热泵***换热管4-2设置沿着原油蒸馏反应管4-1上位于聚光镜5焦轴上的部分设置，热泵***换热管4-2设置在原油蒸馏反应管4-1上远离聚光镜5的一侧，原油蒸馏反应管4-1上位于聚光镜5焦轴上的部分连接有若干原油馏分蒸出管6，若干原油馏分蒸出管6间隔分布，原油蒸馏反应管4-1与各原油馏分蒸出管6连接的位置均设有热电偶7；热泵***换热管4-2上设有热泵***储能入口4-3和热泵***释能出口4-4，热泵***8与热泵***储能入口4-3以及热泵***释能出口4-4连接。每个原油馏分蒸出管6连接与其对应的馏分收集***。抽油泵3的入口连接至地下原油1，抽油泵3的出口与原油蒸馏反应管4-1的原油入口端连接，汽轮机9与热泵***8连接，发电机10与
本实施例太阳能炼油的***采用光热耦合热泵来实现零成本零碳原油炼制，具体为操作过程包括：聚光镜5将太阳光线汇聚照射至反应换热管4，抽油泵3抽取原油，抽油泵3抽取的原油进入原油蒸馏反应管4-1，原油在原油蒸馏反应管4-1中被加热，调节抽油泵3的功率，即可控制原油在原油蒸馏反应管4-1中的流速，原油在原油蒸馏反应管4-1中逐渐升温，短烃链分子先达到蒸馏点，从原油馏分蒸出管6中蒸出并进相应馏分收集***，未被蒸出的组分继续向前流进，各组分达到其蒸馏点时就从各自对应的原油馏分蒸馏管6中蒸出。当天阳光照充足时，原油蒸馏反应管4-1获取的热量用于炼油外，还有余量，启动热泵***8，将原油蒸馏反应管4-1中的部分热量换热至热泵***换热管4-2中的传热介质并存储于热泵***8中。光照不足时，启动热泵***8，将热泵***8中存储的热量释放出来并传递至原油蒸馏反应管4-1，且热泵***8中的存储的热量部分用于推动汽轮机9工作，汽轮机9驱动发电机10发电，发电机10所发的电量可用于驱动抽油泵3的运行，整套***零耗能、清洁高效。
本实施例上述太阳能炼油的***最高炼油温度可达1000℃，可将原油组分中的重油进行分离，热泵***出来的高温热可用于发电，所发的电可用于驱动油泵运转，整套***只消耗太阳能。
Claims (10)
1.一种太阳能炼油的***，其特征在于，包括反应换热管(4)、聚光镜(5)、原油馏分蒸出管(6)和热泵***(8)，所述反应换热管(4)沿聚光镜(5)的焦轴设置，反应换热管(4)上位于聚光镜(5)焦轴上的部分连接有若干原油馏分蒸出管(6)，若干原油馏分蒸出管(6)间隔分布，热泵***(8)与反应换热管(4)连接。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能炼油的***，其特征在于，所述聚光镜(5)的形状为截面形状为双曲线或抛物线的曲面。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能炼油的***，其特征在于，还包括馏分收集***，每个原油馏分蒸出管(6)与其对应的馏分收集***连接。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能炼油的***，其特征在于，还包括原油供应***，所述原油供应***的原油输出端与反应换热管(4)的原油入口端连接。
5.根据权利要求4所述的一种太阳能炼油的***，其特征在于，所述原油供应***包括地下原油(1)以及抽油泵(3)，抽油泵(3)的入口连接至地下原油(1)，抽油泵(3)的出口与反应换热管(4)的原油入口端连接。
6.根据权利要求5所述的一种太阳能炼油的***，其特征在于，还包括汽轮机(9)和发电机(10)，汽轮机(9)与热泵***(8)连接，发电机(10)与汽轮机(9)连接，抽油泵(3)与发电机(10)连接。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能炼油的***，其特征在于，所述反应换热管(4)包括原油蒸馏反应管(4-1)和热泵***换热管(4-2)，热泵***换热管(4-2)设置沿着原油蒸馏反应管(4-1)上位于聚光镜(5)焦轴上的部分设置，原油馏分蒸出管(6)与原油蒸馏反应管(4-1)连接，热泵***换热管(4-2)上设有热泵***储能入口(4-3)和热泵***释能出口(4-4)，热泵***(8)与热泵***储能入口(4-3)以及热泵***释能出口(4-4)连接。
8.根据权利要求7所述的一种太阳能炼油的***，其特征在于，热泵***换热管(4-2)设置在原油蒸馏反应管(4-1)上远离聚光镜(5)的一侧。
9.根据权利要求1所述的一种太阳能炼油的***，其特征在于，反应换热管(4)与各原油馏分蒸出管(6)连接的位置均设有热电偶(7)。
10.一种太阳能炼油的方法，其特征在于，该方法通过权利要求1-9任意一项所述的太阳能炼油的***进行，该方法包括如下过程：
向反应换热管(4)中输送原油，反应换热管(4)中的原油利用聚光镜(5)聚焦的太阳光被加热，通过控制反应换热管(4)中原油输送的速度，原油在反应换热管(4)中逐渐升温，原油中的组分依次从所述若干原油馏分蒸出管(6)中蒸出，未被蒸出的组分继续沿反应换热管(4)向前流进，原油中各组分达到其蒸馏点时就从各自对应的原油馏分蒸馏管(6)中蒸出。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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