低溫等離子體技術在重質油加工領域的研究進展

孫 昊， 范 喆,2， 韓 偉， 楊清河， 邵 濤,2

(1.中國科學院 電工研究所 等離子體科學和能源轉化北京市國際科技合作基地，北京 100190；2.中國科學院大學 電子電氣與通信工程學院，北京 100049；3.中國石化 石油化工科學研究院，北京 100083)

目前，全球石油資源重質化趨勢不斷加劇，一方面，輕質原油資源快速消耗，重質原油占比越來越高，約為全球原油可采儲量50%左右[1]；另一方面，石油煉制工業產生大量難以加工的煉制渣油，年產量約30 Mt。如何高效、清潔地加工利用重質油資源已成為煉油工業亟需解決的問題[2-3]。常規重質油加工技術分為脫碳工藝和加氫工藝[4]。脫碳工藝包括延遲焦化、減黏裂化、催化裂化等，具有設備簡單和成本低等優點，但存在液體產品收率低等問題；加氫工藝通過引入外部氫源，輕質油收率更高，但需要高溫高壓設備，存在催化劑易失活和制氫成本高等問題。面對不斷劣化的重質油資源，常規重質油加工技術面臨越來越艱巨挑戰。

低溫等離子體技術是一種新興的高效分子活化手段，能夠在常壓、溫和條件下產生高能電子、正負離子和自由基等活性粒子，已經在材料處理、環境治理、能源轉化、生物醫學、航空航天和農業食品等領域取得了良好的應用效果[5-7]。低溫等離子體技術無需催化劑和高溫高壓反應條件，具有原料適應性強、工藝流程短、碳排放低、啟停迅速和適配可再生電能等突出優點，可為重質油加工技術帶來新思路。近年來，國內外學者不斷嘗試將低溫等離子體技術應用到重油加工領域，已在制備乙炔、碳納米材料、合成氣及加氫產物等方面，展現出良好的工業應用潛力[8-10]。

筆者綜述了低溫等離子體技術在重質油加工領域的國內外研究進展，歸納了重質油轉化效率與產物收率的主要影響因素，討論不同反應體系中重質油及其模型化合物的反應機理，并探討低溫等離子體技術在重質油加工領域的優勢與不足，以及該技術發展面臨的機遇與挑戰。

1 低溫等離子體分類與特點

等離子體是電子、正負離子、原子、分子、自由基等粒子組成的準電中性集合體，屬于物質第四態，分為高溫等離子體(核聚變產生)和低溫等離子體(一般由氣體放電產生)。低溫等離子體根據氣體溫度進一步分為熱等離子體(1×104K量級)和非熱等離子體，其中非熱等離子體可以進一步分為暖等離子體(1×103K量級)和冷等離子體(1×102K量級)[11]。典型低溫等離子體反應裝置如圖1所示。

熱等離子體的重粒子溫度與電子溫度基本相等，處于局部熱平衡狀態，具有高溫、高焓、高活性等優點，已廣泛用于納米粉末制備、固體廢棄物處理、冶金等領域，在裂解煤炭、天然氣和重質油制備乙炔領域已達到中試水平[12-13]。常用電弧放電反應裝置如圖1(a)所示[12]。鎢棒作為陰極，銅或鋼等金屬材料作為陽極，采用直流或交流電源激勵。原料在電弧等離子體作用下，生成富含乙炔和氫氣的高溫裂解氣。高溫裂解氣經毫秒級淬冷(氣冷、水冷或油冷等)、分離和提純后，獲得乙炔、氫氣、乙烯和焦炭等產品。電弧放電十分劇烈、電流大、溫度高、處理量大，但氣體溫度過高，反應物會被過度加熱，也容易造成金屬電極損耗，需要增加水冷裝置，這導致運行能耗較高、流程復雜，制約了該技術進一步發展。

暖等離子體處于非熱平衡狀態，即電子溫度高于重粒子溫度，能夠在保持較高化學活性的同時降低重粒子溫度，有利于減少能量損失和電極消耗，提高能量效率和經濟性。常用暖等離子體包括火花放電[14](見圖1(b))、滑動弧放電[15](見圖1(c))、微波放電[16](見圖1(d))和射頻放電[17]等?；鸹ǚ烹姵Ｓ舍?針或針-板等電極產生，結構簡單，但電極容易燒蝕、處理體積較小?；瑒踊》烹娡ㄟ^改進電極結構、引入氣流和外加磁場等方法，驅動放電通道沿電極表面移動或旋轉，顯著提高處理體積，同時減少電極燒蝕。射頻(MHz級)和微波放電(GHz級)采用高頻交變電場直接電離反應物，無需放電電極，能量效率高，但放電系統比較復雜。暖等離子體的產物與電弧放電相似，也可用于制備乙炔、合成氣、碳納米材料等。

冷等離子體的非熱平衡程度進一步提高，氣體溫度處于室溫量級，電子碰撞反應起主導作用，而熱裂解反應幾乎可以忽略，能量效率較低，主要裂解產物為氫氣、低碳烷烴和烯烴，乙炔含量較少。最常用的冷等離子體產生方式是介質阻擋放電(Dielectric barrier discharge, DBD)，包括同軸圓筒[18]和平行平板[19]等電極結構，如圖1(e)和圖1(f)所示。通過插入絕緣介質(石英、陶瓷、聚合物等)抑制火花放電通道形成，產生大面積、比較均勻的等離子體，還可以與催化劑耦合[20]，降低催化劑起活條件，進一步提高產物選擇性。DBD等離子體在廢水廢氣降解和制備臭氧等領域已達到工業應用水平，但在低碳烷烴、低碳醇、重石腦油裂解制氫氣，以及不飽和鍵加氫等領域仍處于實驗室研究階段。

圖1 典型低溫等離子體反應裝置Fig.1 Typical low temperature plasma reactors(a) Arc discharge[12]； (b) Spark discharge[14]； (c) Gliding arc[15]； (d) Microwave discharge[16]； (e) Coaxial DBD[18]； (f) Parallel DBD[19]

2 低溫等離子體裂解重質油制備乙炔

乙炔是重要的化工原料，可用于制造乙醛、醋酸、苯、合成橡膠、合成纖維等產品，其生產工藝主要包括電石法、天然氣部分氧化法和等離子體裂解法[21]。目前中國90%以上乙炔生產采用電石法，但傳統電石法存在高耗能、高耗水、高污染、工藝流程長等問題。等離子體裂解法制備乙炔具有原料適應性強、清潔高效、工藝流程短等優勢，是一種具備良好工業應用潛力的乙炔生產工藝。

2.1 熱等離子體制備乙炔

熱等離子體裂解重質油制備乙炔是溫度主導的熱裂解反應，重質油在熱等離子體作用下裂解為包含碳、氫、氧等元素的小分子自由基，在呈梯度下降的溫度場中逐漸降溫，重新組合生成低碳烴、氫氣、一氧化碳和積炭等產物，該過程受熱力學控制，產物分布與溫度、各元素摩爾比等因素密切相關。

乙炔收率的主要影響因素包括反應溫度、原料特性和工作氣氛等。在1800～3500 K條件下，乙炔生成焓低于其他低碳烴的生成焓，有利于生成乙炔[22]，但熱等離子體溫度過高，導致乙炔進一步裂解為氫氣和積炭，降低乙炔收率和能量效率，需要綜合調控停留時間、處理量和放電功率，將反應溫度控制在合理范圍，同時采用水冷套管、噴淋水等方法及時淬冷裂解氣，防止裂解氣過度裂解。不同原料的裂解難易不同，王勝等[23]發現40 kW電弧等離子體裂解重油模型化合物的乙炔收率滿足：正己烷>汽油>柴油>環已烷>液體石蠟>甲苯>苯，并指出脂肪族、脂環族是生成乙炔的主要來源，而芳香族是結焦的主要來源。程炎等[24]使用2 MW電弧等離子體裝置開展了瀝青質和煤焦油裂解制備乙炔的轉化特性研究，結果表明煤焦油和瀝青質的乙炔收率(分別為61.2%和51.6%)高于煤炭的乙炔收率(18.6%)，其原因在于煤炭的難揮發成分和氧元素含量較高，容易生成積炭和一氧化碳。工作氣氛能夠顯著影響碳、氫、氧等元素的摩爾比[25]，加入水蒸氣、二氧化碳等清焦氣體能夠減少系統結焦，保障系統穩定運行，但過多清焦氣體會引入競爭反應，生成大量一氧化碳，不利于生成乙炔；加入甲烷、乙烷、丙烷等共裂解氣體可以提高裂解氣中乙炔收率，其中丙烷的碳/氫質量比最高，明顯地提高了裂解氣中乙炔的含量，而甲烷的碳/氫質量比較小，對于裂解氣中乙炔含量的影響較小。

熱等離子體制備乙炔技術工業化研究較早，原料包括天然氣、煤炭和重質油等，國內外已有多個小試和中試示范項目，其轉化性能如表1所示。德國Huels公司[12]在1963年建成首個MW級等離子體甲烷裂解裝置，證實了熱等離子體裂解天然氣制備乙炔工藝的工業可行性。英國Bond等[13]利用熱等離子體裂解煤炭制乙炔。Beiers等[26]研究了氫氣電弧等離子體中低碳烴、環己烷、煤油等多種碳氫化合物的轉化規律。Kubanek等[27]開展了70 kW直流電弧等離子體重質油裂解實驗。在國內，鑒于“富煤、貧油、少氣”的資源稟賦，主要集中于煤炭裂解研究。20世紀90年代開始，國內高等院校和科研院所陸續開展了熱等離子體煤炭裂解制乙炔技術研究。蘇寶根等[28]研發了1 MW旋轉電弧等離子體丙烷裂解制乙炔反應裝置。新疆天業(集團)有限公司和清華大學等建成了2 MW和5 MW工業中試裝置，研究了煤炭、瀝青質和煤焦油裂解制乙炔效果，并評估萬噸級工業裝置技術經濟性，結果表明等離子體生產乙炔成本低于電石法和天然氣部分氧化法[29-30]?，F有小試和中試研究表明等離子體法制乙炔具備良好工業應用潛力。然而，隨著反應規模增大，等離子體參數和反應過程調控難度大幅提高，存在反應溫度過高、乙炔過度裂解、能量效率偏低、電極燒蝕嚴重和運營成本高等難題，需要重點開展熱等離子體裝置優化和等離子體調控技術等研究，以實現長期穩定高效運行。

表1 典型熱等離子體示范工程的轉化性能Table 1 Conversion performance of typical thermal plasma demonstration projects

2.2 非熱等離子體制備氫氣和乙炔

非熱等離子體包括暖等離子體和冷等離子體，其中暖等離子體與熱等離子體反應機理相似，均為溫度主導的熱裂解反應。暖等離子體氣體溫度低于熱等離子體，有利于減少能量損失、抑制電極燒蝕、提高能量效率。近年來，以火花放電、滑動弧放電、微波放電和射頻放電為代表的暖等離子體技術發展迅速，已在甲烷[31]、乙醇[32]等裂解制備氫氣和乙炔方面展現一定優勢，是等離子體重質油裂解技術的重要發展方向。Bromberg等[33]對比了不同等離子體裂解柴油制備氫氣的收率和能耗，結果表明在能耗相近的情況下，非熱等離子體的氫氣收率遠高于熱等離子體。Yoshihiko等[34]研究了液相火花放電裂解正十六烷、柴油和三甲基戊烷，發現鋁電極比銅電極更容易產生氫氣。Fan等[35]使用微秒脈沖甲烷火花放電裂解正癸烷，主要產物為氫氣(體積分數56.4%)和乙炔(體積分數34.6%)，引入甲烷可提供豐富H自由基促進正癸烷裂解制氫和乙炔，生成乙炔能耗為9.8 kW·h/kg。Ma等[15]在滑動弧放電反應器中研究了十二烷裂解規律，考察了氣體流量、十二烷濃度和輸入電壓的影響，氮氣激發態粒子能夠輔助裂解，乙炔和乙烯選擇性最高可達41.4%和12.0%。Khani等[16]采用微波放電處理熱裂解渣油，隨著放電功率的升高，在850 W時幾乎全部生成氫氣。Liu等[36]采用交流火花放電研究了重質油的轉化規律，主要產物為氫氣(體積分數42%，下同)、乙炔(33%)、乙烯(4.8%)、一氧化碳(3%)，反應后渣油黏度升高。

冷等離子體的氣體溫度低于重質油熱裂解溫度，反應以電子碰撞解離反應為主，熱裂解反應貢獻較低，主要產物包括氫氣、低碳烷烴、乙烯等，不適合生成乙炔。Taghvaei等[37-39]研究了DBD等離子體裂解C1～C16烷烴的轉化特性，發現相同條件下，碳數越高越難轉化，高能量注入、短脈沖放電、高氬氣濃度有利于油樣裂解制氫氣，制氫能量效率最高為121.1 L/(kW·h)。Prieto等[40]利用交流氬氣DBD等離子體轉化重質油，主要產物為氫氣和C1～C4低碳烴(乙烯為主)，氫氣選擇性約為70%。Khani等[41]使用甲烷DBD等離子體處理正十六烷、潤滑油和重質油，Hao等[19]采用氮氣、甲烷和氫氣DBD等離子體處理重質油，主要氣體產物均為氫氣、乙烷、乙烯、丙烷和丙烯等，同時輕質液態產物增多，推測是等離子體引發重質油側鏈斷裂，生成輕質組分。

目前已經有多種非熱平衡等離子體反應體系的轉化規律研究，但仍處于實驗室研究階段，尚未有小試和中試示范工程。暖等離子體比冷等離子體能量效率更高，更適用于生產氫氣和乙炔，但其反應機理與工業化方法仍需進一步研究。

3 低溫等離子體裂解重質油及其模型化合物制備碳納米材料探索

碳納米材料具有超高比表面積、小尺寸效應等優勢，廣泛用于工業催化、精細化工、儲能器件、生物醫學等領域。放電等離子體是常見碳納米材料制備方法之一，具有產物生長快速和晶化程度高等優點，已廣泛用于碳納米材料的工業生產。在等離子體裂解重質油生產乙炔的過程中，若能同時生成高附加值的碳納米材料，將大幅提高該技術的經濟性，具有重要研究價值。

液體放電生成碳納米材料的反應過程如圖2所示[42]。在高壓直流、交流或脈沖激勵作用下，液體被擊穿而產生放電等離子體。液體分子在等離子體的物理、化學效應作用下，化學鍵斷裂生成碳原子和碳氫自由基等小分子活性粒子。鏈烷烴等線形分子因C—C和C—H鍵的分解變為較短的烯烴，而環狀分子則發生重構形成陽離子自由基[43]。在脫離等離子體區域過程中，溫度迅速下降，隨后不斷聚合生長形成各類碳納米材料。

UV—Ultraviolet rays; CN—Carbon nanotubes; ES—Electrode sputtering圖2 液體放電生成碳納米材料的反應過程[42]Fig.2 Reaction process of generating carbon nanomaterials by liquid discharge[42]

碳源是影響碳納米材料種類的關鍵因素，常用碳源包括石墨、甲烷、煤炭和輕質有機液體等，重質油較少，典型碳納米材料的制備條件如表2所示。劉雯等[44]以苯為碳源，石墨為電極，制備了直徑10～30 nm的洋蔥狀富勒烯，提高電流能夠提高產量，但會導致洋蔥狀富勒烯純度下降。Kang等[45]使用針-針火花放電裂解苯，制備出了直徑20～100 nm的碳納米球。Ryzhkov等[46]使用交流/直流放電處理正己烷、環己烷、苯、甲苯等碳氫化合物，獲得了1～3 g/min的單壁和多壁碳納米管。Wu等[47]使用脈沖火花放電處理C5～C10液態烷烴，生成了聚炔C2nH2(n=4～6)，碳數越高越有利于生成聚炔，并推測C2自由基在生成聚炔過程中發揮關鍵作用。夏維東等[48]分別使用氬氣、氮氣和空氣電弧等離子體熱解乙烯焦油，成功制備與乙炔炭黑相似的20～50 nm炭黑。Liu等[36]采用交流火花放電裂解重質油，生成1～10 μm不定形碳。崔海超等[49]發現以焦油為原料時，等離子體法的炭黑收率可達94%，遠高于傳統爐法的炭黑收率(47.6%～66.6%)。

表2 典型碳納米材料的制備條件Table 2 Preparation conditions of typical carbon nanomaterials

摻雜碳納米材料和碳包裹金屬納米材料，能夠極大改善常規碳納米材料性能，已成為領域內研究熱點。Li等[50]用脈沖火花放電處理吡啶、丙烯腈和蒽的混合物，能夠直接生成具良好抗堿性腐蝕的氮摻雜多層石墨烯，可作燃料電池的電極材料。Panomsuwan等[51]使用脈沖火花放電裂解苯和硼酸三苯酯，在不使用催化劑條件下制備了粒徑15～40 nm硼摻雜納米顆粒，可用于生產儲能器件。Kang等[52]分別以鎢絲和鈷絲作為電極，金屬電極在高溫作用下濺射成為冷卻核，吸附碳自由基，最終形成高純度碳包裹的納米鎢或鈷顆粒，該材料擁有高飽和磁化強度、低矯頑力、高物理化學穩定性和生物相容性等優點。

低溫等離子體裂解重質油制備碳納米材料研究仍處于實驗室探索階段，對反應機理和產物調控方法的認識不足。未來還需要建立放電參數與不同樣品的轉化規律的對應關系，深入研究碳納米材料的形成機理與調控方法，最終把該技術推向實際工業應用。

4 低溫等離子體重整重質油及其模型化合物制備合成氣

合成氣(H2和CO)是一種重要燃料和工業原料，既可以充當加氫工藝的氫氣來源，也可以生產汽油、柴油、甲醇、氨和烯烴等產品。常規合成氣制備方法包括干重整法、濕重整法和部分氧化法等，需要高溫高壓和催化劑等反應條件，存在生產成本高、碳排放量大和催化劑易結焦失活等問題。低溫等離子體作為一種高級氧化技術，能夠與水、二氧化碳、氧氣等反應，在大氣壓環境產生大量O、O*、OH、NO3、O3、H2O2等活性粒子[53-54]，將重質油等原料直接重整為合成氣，有效減少積炭和碳排放，為解決上述問題提供新方向。

Liu等[55]以甲苯作為重油模型化合物，研究了低溫等離子體重整反應機理。首先在高能電子碰撞和含氧自由基氧化作用下，重油分子會發生側鏈斷裂、苯環開環、羥基取代等反應，生成H、CH3、碳氫小分子自由基、碳氫大分子以及醇、酚等物質。隨著氧化反應的進程，放電過程中產生的碳氫大分子會進一步被含氧自由基氧化裂解生成小分子自由基，碳氫小分子自由基會被分解成CO、CO2等，氫自由基則會相繼結合生成H2或與含氧自由基結合生成H2O。高能電子和含氧活性基團會不斷氧化分解重油裂解反應中的中間產物，最終形成小分子有機酸、有機醇、CO、H2、CO2和H2O等。

目前已開展多種等離子體形式重整重質油及其模型化合物制備合成氣研究，主要集中于不同放電形式的放電特性研究與轉化特性研究。Mei等[56]以甲苯和萘作為重油模型化合物，利用滑動弧放電等離子體研究了放電功率、反應物濃度對轉化率、收率和能量效率的影響，通過與水蒸氣進行重整，原料轉化率最高可達80%，CO收率達38.6%，H2收率達39.1%，同時能量效率為53.6 g/(kW·h)，并提出OH和O引起芳香環斷裂的反應路徑，為重質油重整提供了理論指導。Wang等[57]以正十六烷作為重油模型化合物，利用脈沖針-板放電等離子體研究了正十六烷與水混合后的放電特性和轉化特性，獲得電暈放電、絲狀放電和火花放電3種模式，實現正十六烷產物選擇性75.4%，同時正十六烷還被裂解為少量十二烷和十五烷。于紅等[19]采用空氣DBD等離子體處理重質油，發現重質油被徹底氧化生成二氧化碳、水以及含氧的烴類化合物(醚、醛、酮等)，剩余重質油出現縮聚現象而變得黏稠，說明DBD等離子體很難直接轉化重質油。李軒等[25]開展了熱等離子體裂解瀝青質的熱力學研究，發現加入水或CO2能夠提高瀝青質轉化率，顯著抑制結焦，氧元素幾乎全部生成CO。

現階段研究表明，等離子體技術能夠高效氧化重質油及其模型化合物，特別具有更高的放電功率和反應溫度的熱等離子體與溫等離子體，更適用于重油氧化重整反應。與無氧制乙炔體系相似，隨著反應規模的增大，工業放大和過程調控是該技術亟需解決的關鍵問題。

5 低溫等離子體重質油及其模型化合物加氫制備飽和烴探索

重質油加氫工藝將芳香烴加氫生成更容易燃燒、更環保的鏈烷烴或環烷烴，是理想的重質油加工工藝，但存在甲烷制氫能耗和高氣壓設備成本高、催化劑易失活、工藝流程長等不足[58]。如果能夠實現大氣壓條件下甲烷直接重質油加氫，將大幅提高重質油加氫技術的經濟性。然而，甲烷C—H鍵能高達435 kJ/mol，化學性質相對穩定，開發甲烷和重質油共活化催化劑難度較大[59-60]。低溫等離子體技術能夠在大氣壓條件下直接裂解甲烷產生氫自由基等活性粒子，無需高溫高壓反應裝置、不依賴催化劑、不受重質油雜質影響，可為突破重質油加氫工藝瓶頸提供新思路。

目前等離子體重油加氫的相關研究較少，主要處于理論研究和實驗驗證階段。在理論研究方面，Hao等[61]使用密度泛函理論計算甲苯與氫自由基的反應能壘，推測了等離子體甲苯加氫反應機理，結果表明，氫氣或甲烷與高能電子碰撞，發生解離反應，生成氫自由基等活性粒子。在室溫條件下，氫自由基與甲苯的加氫反應是最容易發生的反應路徑。甲苯在氫自由基作用下，逐步生成甲基環己烷，而且很難被加氫裂化為苯和甲烷。

在實驗驗證階段，Saleem等[62]使用氫氣DBD等離子體，進行了苯蒸汽加氫實驗，主要產物為環己烷、C1～C5低碳烴和積炭，在苯轉化率達到71%時，環己烷選擇性可達到14%。Liu等[63]開展甲烷DBD等離子體乙苯加氫機理與實驗研究，發現氫等離子體容易與乙苯蒸汽發生飽和加氫反應，但甲烷等離子體存在氫自由基與甲基自由基重組的競爭反應，加氫效果較弱。Hao等[18]將液相鼓泡DBD等離子體與熱裂解技術結合，研究了氮氣、氫氣和甲烷氣氛中重質油轉化規律，實驗結果表明，引入氫氣DBD等離子體后，輕油收率提高了8%～33%，高于甲烷和氮氣等離子體結果，因為氫等離子體產生的氫自由基能夠抑制重油結焦反應，有利于實現等離子體重油加氫。為增強加氫效果，國內外學者已在多個領域嘗試將催化劑引入等離子體加氫體系。樊永勝等[64]開展銳鈦型TiO2改性HZSM-5催化劑耦合DBD等離子體生物油提質研究，結果表明，等離子體產生的活性物質能夠提高精制生物油收率，降低結焦率。高遠等[65-66]和蘭俐穎等[67]發現，等離子體產生的振動激發態能夠降低CO2加氫反應的反應能壘，進而降低反應所需溫度。

當前，等離子體重質油加氫研究仍處于起步階段，已證實低溫等離子體存在一定加氫能力，但其加氫效果還有待提高。等離子體加氫依賴氫自由基，而氫自由基密度一般在1×1015cm-3量級[68]，如何提高氫自由基密度和生成速率，同時抑制競爭反應是提高等離子體重質油加氫的關鍵，需要進一步深入研究。

6 結語與展望

低溫等離子體技術在重質油加工領域發展多年，已取得了一些研究成果：(1)在生產乙炔和合成氣領域，熱等離子體技術已進入中試階段，具有原料適應性強、工藝流程短和碳排放量低等優點，但面臨能量效率偏低、工業放大和過程調控難度較高等工程問題。暖等離子體能夠顯著提高能量效率，降低過程調控難度，具有良好的工業應用前景；(2)在制備碳納米材料方面，等離子體已成功將重質油及其輕質模型化合物轉化為納米級炭黑、洋蔥狀富勒烯、碳納米管等碳納米材料，具有產物生長快速和晶化程度高等優點，但反應機理尚未明確，產品品質與收率還有待提高；(3)在重質油加氫探索方面，DBD等離子體能夠在不使用催化劑的條件下，實現常溫常壓加氫，具有理論研究和應用價值。

為實現從理論探索、實驗論證到生產應用的跨越，未來應重點發展：(1)繼續優化現有等離子體重油加工技術的轉化效率，同時探索高附加值化工品的制備方法，增強對等離子體反應機理的認識，為工業應用奠定理論基礎；(2)研究等離子體重油加工技術的工業放大方法，特別是等離子體激勵源和反應裝置，為工業應用奠定技術基礎；(3)充分利用等離子體反應裝置小型化和啟停迅速等優勢，探尋合適的應用場景，如分布式等離子體重質油加工系統等；(4)響應國家雙碳戰略，對接風光等可再生能源，充分消納波動性大、品質較差的可再生電力，提高技術經濟性。