重油是21世纪重要的战略接替能源,如何实现重油的高效转化是炼油业的重要课题。由于重油相对分子质量较大,组成结构复杂、粘度大,氮、硫、金属等杂元素含量高等性质,使得重油的加工利用较为困难,目前尚没有一种能适用于所有重油加工的最佳工艺。热等离子体是一种高效、无污染、低能耗的新型技术,利用热等离子体高温、高焓、富含活性粒子等特性,能一步裂解天然气、液化石油气、油等烃类原料并转化为乙炔。该工艺具有流程短、投资少、清洁环保等优点,是一种具有良好前景的绿色工艺。本文利用旋转弧等离子体反应器对重油裂解制乙炔的过程进行了研究。首先研究了重油的模型化合物正己烷、甲苯在热等离子体内的裂解过程,考察了裂解反应的影响因素；在此基础上,对正己烷、甲苯在热等离子体反应器内的裂解过程进行了模拟研究；并对重油的等离子体裂解过程进行了初探,为重油裂解制乙炔的进一步研究提供必要的基础数据与理论支持。以正己烷、甲苯作为重油的模型化合物,考察了反应体系内的氢碳比、输入功率以及磁场强度对于裂解反应的影响。随着反应体系内氢碳比的降低,裂解气中的乙炔浓度增加,而乙炔的收率逐渐降低,比能耗降低。在甲苯的裂解过程中有大量的结焦生成,考虑裂解气组成与反应器内结焦的影响,氢碳比控制在6左右较为合适。随着输入功率增加,裂解过程的乙炔收率存在最佳值,过高的输入功率会加速反应器内的结焦过程,降低乙炔收率,并大幅提高裂解过程的比能耗。磁感应强度对与正己烷裂解的影响并不明显,在甲苯裂解过程中,磁感应强度的增加,乙炔收率存在最佳值,将磁感应强度控制在0.058-0.077T的范围内较为合适。通过对比射流等离子体的裂解结果,本文中正己烷裂解的乙炔收率为83.01%,比能耗13.73 kWh/kg·C2H2;甲苯裂解的乙炔收率为68.65%,比能耗为21.40kWh/kg·C2H2,结果均优于射流等离子体。该实验研究为进一步考察含有大量芳香族结构的重油、焦油等的裂解过程奠定了良好的基础。采用化学计算软件Chemkin-PRO中的平推流反应器模块,构建了等离子体反应器的简化反应器网络模型,对不同氢碳比与输入功率条件下,正己烷与甲苯的裂解过程进行了模拟计算。反应动力学模型分别采用均相动力学模型与包含结焦过程的非均相动力学模型。对比实验结果,利用非均相动力学计算的模拟结果更加接近于实验值。正己烷裂解模拟所得产物中的乙炔浓度的变化趋势与实验值相一致；在甲苯裂解模拟过程中,在低输入功率条件下,会与实验值存在一定的偏差,随着输入功率增加,模拟值与实验值的偏差逐渐降低。在此基础上,对实验研究中正己烷、甲苯裂解的最佳条件下反应器内的产物分布进行研究。正己烷裂解过程中乙炔浓度在电弧下方81.34mm(停留时间约为2.73ms)处达到最大值为15.22%；甲苯裂解过程中乙炔浓度在电弧下方35.30mm处(停留时间约为0.90ms)达到最大值为13.82%。由于没有及时进行淬冷且冷却速率不足,使得产品气中的乙炔浓度降低。通过缩短现有反应段的长度,改善淬冷装置,提升淬冷速率等措施,能实现在操作条件不变的前提下,进一步提升乙炔收率。利用旋转弧等离子体反应器考察了重油的模拟液与减压渣油溶液的裂解过程,对重油的热等离子体裂解进行了初探。利用正己烷与甲苯配制的重油模拟液进行裂解,产品气中乙炔浓度最高含量为10.21%,乙炔的最大收率为72.87%,比能耗为16.29 kWh/kg·C2H2。模拟液的裂解结果更接近于甲苯的裂解结果,可见原料中芳环结构存在对裂解过程中结焦有较大的影响。利用热等离子体裂解不同浓度减压渣油／正己烷溶液的实验结果表明,乙炔收率的最佳值随着渣油浓度的增加而降低,对应的输入功率也随之降低。将不同浓度的渣油溶液的裂解结果进行拟合,乙炔最佳收率随渣油浓度的变化方程为：y=83.532-79.33736x式中x为减压渣油的浓度,y为乙炔收率。减压渣油在裂解过程中对乙炔收率的贡献很小。须对渣油进行预热,雾化改善其混合效果,同时改进反应器结构、减少停留时间、强化淬冷从而提升渣油的裂解效果。