相關(guān)申請的交叉引用

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發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)乙烯的烴轉(zhuǎn)化方法和反應(yīng)器。具體地，本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)乙烯的低溫、高烴分壓熱解。

發(fā)明背景

烯烴或烯屬烴是同系烴化合物，特征在于在兩個碳原子之間具有四個共用電子的雙鍵。由于它們的可用性、反應(yīng)性和多樣性，因此烯烴，特別是輕質(zhì)烯烴例如乙烯、丙烯、丁烯和丁二烯，持續(xù)經(jīng)歷需求的大幅增長。乙烯(最簡單的烯烴成員)依然是生產(chǎn)的最大產(chǎn)量的烯烴。

乙烯的商業(yè)生產(chǎn)幾乎專門是通過在安裝于外燃式加熱器中的管式反應(yīng)器盤管中熱解烴(例如烴供料在高溫和無氧存在下的熱化學(xué)分解)來完成的。熱解給料包括烴例如乙烷、丙烷或者沸點從輕質(zhì)直餾汽油到瓦斯油到重質(zhì)油的烴液體。

生產(chǎn)乙烯的熱解或者熱裂解方法通常是吸熱平衡反應(yīng)。作為實例，熱裂解乙烷以生產(chǎn)乙烯包括吸熱平衡反應(yīng)：

因為該熱解方法包括吸熱平衡反應(yīng)，因此lechatelier原理建議通過在較高溫度和較低壓力下進行所述方法，將有利于烯烴產(chǎn)物的高平衡產(chǎn)率。

由于在進行熱解反應(yīng)中使用了非常高的溫度，因此商業(yè)乙烯生產(chǎn)方法總是產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物例如乙炔、丁二烯和苯。通常將這些副產(chǎn)物從乙烯中除去，例如以使得乙烯可以用于其他轉(zhuǎn)化方法中。副產(chǎn)物的產(chǎn)生也是有問題的，因為它們在熱解溫度下可以產(chǎn)生大量焦炭。焦炭形成是不期望的，因為它可以造成增加的反應(yīng)器壓力降和大量的傳熱損失。

通常將蒸汽加入熱解給料中以同時提高乙烯產(chǎn)率和降低焦炭積聚。蒸汽的加入降低了給料的烴部分的分壓，由此降低了反應(yīng)物供料壓力以提高對乙烯的選擇性。該蒸汽還減少了焦炭的積聚。在熱裂解方法中，每磅供料所用的蒸汽量在一定程度上取決于所用的烴供料。通常，蒸汽壓力在約30lbs/sq.in.(psig，207kpag)-約80psig(552kpag)的范圍內(nèi)。加入的蒸汽量通常在約0.2lbs蒸汽/磅總烴供料(0.09kg/kg)-0.7lbs蒸汽/磅總烴供料(0.32kg/kg)的范圍內(nèi)。

在蒸汽裂解爐中，烴和蒸汽的混合物通常經(jīng)受約750℃-900℃的溫度，并且該烴通過熱解反應(yīng)轉(zhuǎn)化以產(chǎn)生流出物氣體混合物，其通常包含乙烯、甲烷、氫和未轉(zhuǎn)化的供料，以及一些比供料重的烴。將該流出物氣體例如通過與冷卻水間接接觸和/或通過與循環(huán)冷卻的急冷油和/或循環(huán)冷卻的水直接接觸來冷卻。這些冷卻步驟通常冷凝和至少部分除去了流出物流中相對重質(zhì)的烴，通常是石腦油范圍和更重的烴。

該流出物流的未冷凝的冷卻氣體部分包含乙烯和具有相對接近于乙烯的沸點的其他氣體。通常將該流出物氣體流在一個或多個壓縮機級(通常3-5級)中壓縮到高壓。在進入隨后的壓縮級之前，來自每級的流出物通常靠環(huán)境溫度介質(zhì)和任何所除去的冷凝液體來冷卻。酸性氣體例如h2s和co2通常在這些壓縮級的至少一個之后除去，例如通過使用苛性接觸塔或者胺洗滌系統(tǒng)。一旦壓縮、洗滌和干燥，則該爐流出物氣體進入分離部分以回收乙烯。

該分離部分通常使用若干個蒸餾塔以從流出物氣體中的各種其他化合物中回收乙烯和充分凈化該乙烯以用于下游工藝中，例如制造聚乙烯。存在許多用于乙烯分離部分設(shè)計的供選擇的方案。通常，乙烯分離設(shè)計將使用至少脫乙烷塔，其目的是分離c2和c3組分(即，分別將乙烯和乙烷與丙烯和丙烷分離)，脫甲烷塔，其用于將c2組分與比c2組分輕的任何組分分離，和c2分離塔，其用于將乙烯與乙烷最終分離。例如，乙烷-乙烯分離可以在c2分離塔中在約-30℃至-20℃的溫度和約300psig(2068kpag)-350psig(2413kpag)的壓力下進行。

提高來自熱解反應(yīng)的乙烯的整體平衡生產(chǎn)率的方法是期望的。具體地，期望這樣的乙烯熱解生產(chǎn)方法，其降低了整體能耗。更具體地，期望這樣的乙烯熱解生產(chǎn)方法，其降低了在下游加工中所需的壓縮能以更有效地將乙烯與各種類似沸點的副產(chǎn)物例如乙烷、乙炔和丙烯分離。

發(fā)明概述

本發(fā)明的某些方面涉及烴熱解方法和反應(yīng)器，其提高了來自通常的熱解的乙烯的整體平衡生產(chǎn)率。該乙烯生產(chǎn)熱解方法可以以與目前的方法相比降低的整體能耗來進行。具體地，與目前的生產(chǎn)乙烯的方法相比，該熱解方法可以在相對更高的烴分壓下進行相對短的時間段，以產(chǎn)生相對高量的乙烯。配置該熱解反應(yīng)器用于在相對較高的烴分壓下進行該熱解反應(yīng)可以降低通常的轉(zhuǎn)化方法下游所需的壓縮能，其可以導(dǎo)致更有效和高效的乙烯與各種類似沸點副產(chǎn)物例如乙烷、乙炔和丙烯的分離。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了烴轉(zhuǎn)化方法。該方法包括提供包含烴的熱解供料，其中該烴包含乙烷和/或c3+烴。還提供了反應(yīng)器，其包括(i)至少一種熱質(zhì)，和(ii)具有第一區(qū)、第二區(qū)和處于該第一和第二區(qū)中間的反應(yīng)區(qū)。

可以將熱解供料從反應(yīng)器的第一區(qū)輸送到第二區(qū)，并且當(dāng)該熱解供料被輸送通過反應(yīng)器時，將熱量從位于緊鄰第一區(qū)的熱質(zhì)傳遞到熱解供料?？梢栽讪R7psia的烴分壓下，在反應(yīng)區(qū)中，在850℃-1200℃的峰值熱解溫度下，將該熱解供料輸送緊鄰熱質(zhì)，以將該熱解供料中烴的≧10.0wt％轉(zhuǎn)化成熱解產(chǎn)物。該熱解產(chǎn)物可以包含c2不飽和物，該c2不飽和物的乙烯：乙炔摩爾比為≧1：1。可以通過以下方法來使該方法急冷：通過將熱量從熱解產(chǎn)物傳遞到位于緊鄰第二區(qū)的熱質(zhì)，以將該熱解產(chǎn)物冷卻到低于峰值熱解溫度的溫度。緊鄰第一區(qū)的熱質(zhì)和緊鄰第二區(qū)的熱質(zhì)可以是相同的熱質(zhì)區(qū)域，或者供選擇地，它們可以是分開的熱質(zhì)。

根據(jù)本發(fā)明另一方面，該反應(yīng)器可以是逆流反應(yīng)器，并且在第一時間間隔過程中將該熱解供料輸送到逆流反應(yīng)器，以產(chǎn)生熱解產(chǎn)物。在第二時間間隔過程中，可以將所提供的包含烴燃料和氧化劑的燃燒供料輸送到該逆流反應(yīng)器?？梢詫崃繌牡诙^(qū)傳遞到燃燒供料，和加熱的燃燒供料可以通常在緊鄰反應(yīng)區(qū)處進行放熱反應(yīng)，以產(chǎn)生燃燒產(chǎn)物和熱量?？梢詫崃繌娜紵磻?yīng)傳遞到第一區(qū)以冷卻燃燒產(chǎn)物。位于所述區(qū)中的熱質(zhì)接收、存儲和釋放所傳遞的熱量。

在某些方面，將該熱解供料以≦1.0秒的在該熱質(zhì)中的總氣體停留時間輸送通過該熱質(zhì)。供選擇地或者另外地，可以將該熱解供料以≦0.100秒的在熱質(zhì)反應(yīng)區(qū)中在800℃以上的總氣體停留時間輸送通過該熱質(zhì)。

在其他方面，該熱解供料的烴可以包含≧50wt％的乙烷，基于該熱解供料中烴的總重量。該熱解產(chǎn)物可以包含來自熱解供料的未反應(yīng)的烴。該熱解供料還可以包含稀釋劑，和該熱解產(chǎn)物可以包含未反應(yīng)的稀釋劑。

更具體地，該熱解供料的烴可以包含≧90.0wt％的乙烷。該熱解供料還可以包含稀釋劑，所述稀釋劑包含≧90.0wt％甲烷，和該反應(yīng)區(qū)可以處于≧120psig(18.2bar表壓，“barg”)的總壓力。供選擇地，該熱解供料的稀釋劑可以包含≧90.0wt％的水，和該反應(yīng)區(qū)可以處于≧40psig(2.7barg)的總壓力。

所述烴轉(zhuǎn)化方法可以進一步包括從熱解產(chǎn)物中分離c2不飽和物的步驟。該分離可以進行(i)不增加該熱解產(chǎn)物的總壓力，或者(ii)使該熱解產(chǎn)物總壓力增加到≦2.0倍或者≦5.0倍。

在其他方面，可以將熱解供料在900℃-1100℃的峰值熱解溫度和≧20psia的烴分壓下輸送通過該熱質(zhì)。在這些或者在供選擇的方面，可以將該熱解供料以≦0.75秒的在熱質(zhì)中的總氣體停留時間輸送通過該熱質(zhì)，以將該熱解供料的烴的≧50.0wt％轉(zhuǎn)化成c2不飽和物。

附圖簡要描述

圖1a和1b是可以進行本發(fā)明的技術(shù)的再生床反應(yīng)器系統(tǒng)的兩步非對稱循環(huán)的示意圖代表。

圖2顯示了在指定的裂解溫度和裂解時間下，來自乙烷裂解的最大c2-不飽和物(乙烯+乙炔)產(chǎn)率的模型預(yù)測。

圖3是本發(fā)明的四個方面與常規(guī)蒸汽裂解曲線的對比。

雖然可以在烴轉(zhuǎn)化方法方面，特別是生產(chǎn)烯烴例如乙烯的熱解反應(yīng)方法方面來描述本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于此。換言之，就下面的詳細描述特定于具體實施方案或者具體用途來說，其僅意在是說明性的，并非解釋為限制本發(fā)明的范圍。相反，意在覆蓋可以包括在如隨附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的全部的供選擇的方案、改變和等價物。

發(fā)明詳細描述

i.熱解反應(yīng)

本發(fā)明的某些方面涉及烴轉(zhuǎn)化方法，以及配置以進行這樣的烴轉(zhuǎn)化方法的反應(yīng)器。具體地，該烴轉(zhuǎn)化方法可以包括熱解方法，其是用于熱斷開(即，裂解)c—c和/或c—h鍵的吸熱反應(yīng)。

與通常的熱解反應(yīng)相比，本發(fā)明的熱解方法通常增加了乙烯的整體平衡生產(chǎn)率。本發(fā)明的熱解方法可以在低的或者不苛刻的溫度曲線下進行，這意味著該轉(zhuǎn)化方法可以在小于1200℃的溫度下有效進行相對短的時間段。因此，不需要用于非常高的或苛刻的溫度方法的特定的材料。

因為本發(fā)明的熱解可以在高于常規(guī)熱解的烴分壓下進行，因此乙烯與各種類似沸點副產(chǎn)物例如乙烷，乙炔和丙烯的下游分離可以有效使用較低功率的壓縮機來進行。因此可以大幅降低能耗。

雖然反應(yīng)器的類型不是關(guān)鍵的，但是所述方法特別適于熱解反應(yīng)器例如再生式反應(yīng)器(其包括熱質(zhì))，特別是再生式逆流反應(yīng)器。例如，該再生式逆流反應(yīng)器可以具有單一熱質(zhì)或者至少兩種彼此流體連通和彼此串聯(lián)的熱質(zhì)。本發(fā)明可以特別有益于這樣的熱解方法，其使用了循環(huán)方法，其在每個循環(huán)中包括重復(fù)的加熱步驟、熱解步驟和任何其他步驟(如果有的話)。

雖然再生式或者再生式逆流反應(yīng)器已經(jīng)用于熱解反應(yīng)，但是該反應(yīng)通常在有利于生產(chǎn)乙炔的條件下進行。例如，“wulff”反應(yīng)器，如ihs，sriconsulting的processeconomicsprogram“acetylene”reportnumber16(1966)和16a(1982)中所描述的，和美國專利no.2319679；2678339；2692819；2956864；2967205；3024094；3093697；和gb830574中所描述的反應(yīng)器，是通常的逆流熱解反應(yīng)器。配置這些反應(yīng)器以在大于1200℃的溫度和不大于7psi的烴分壓下操作以生產(chǎn)炔烴例如乙炔。

配置反應(yīng)器例如再生式或者再生式逆流反應(yīng)器以在較低的溫度和較高的烴分壓下進行熱解反應(yīng)具有大幅改變熱解反應(yīng)的平衡產(chǎn)率以有利于乙烯生產(chǎn)而非乙炔生產(chǎn)的無法預(yù)料的效果。因此，本發(fā)明包括配置反應(yīng)器以進行反應(yīng)方法，其是與公知的lechatelier原理背道而馳的，該原理表明通過在較高溫度和較低烴分壓下進行所述方法將有利于烯烴產(chǎn)物的高平衡產(chǎn)率。在較高烴分壓下運行該熱解反應(yīng)器通過能夠減少轉(zhuǎn)化方法下游所需的壓縮能以更有效和高效地將乙烯與各種類似沸點副產(chǎn)物例如乙烷，乙炔和丙烯中分離，而提供了另外的益處。

ii.熱解反應(yīng)器

本發(fā)明的熱解反應(yīng)在這樣的反應(yīng)器中進行，所述反應(yīng)器能夠限定溫度，壓力和接觸時間來由熱解反應(yīng)生產(chǎn)商業(yè)規(guī)模的乙烯。反應(yīng)器指的是用于化學(xué)轉(zhuǎn)化的設(shè)備。因此，稱作反應(yīng)器的幾個物品可以組合以變成單個實體，其也稱作反應(yīng)器，因為單個和組合的實體可以表征為用于化學(xué)轉(zhuǎn)化的設(shè)備。

熱解反應(yīng)器指的是用于通過熱解化學(xué)來轉(zhuǎn)化烴的設(shè)備。熱解或者熱解化學(xué)包括將烴轉(zhuǎn)化成不飽和物，特別是c2不飽和物例如乙烯和乙炔，其是需要加入熱量的吸熱反應(yīng)。

熱解反應(yīng)器可以包括一種或多種反應(yīng)器和/或相關(guān)設(shè)備和管線。即，在某些方面，該熱解反應(yīng)器包括一種或多種熱質(zhì)(例如一種熱質(zhì)或者至少兩種彼此流體連通和彼此串聯(lián)的熱質(zhì)，或者可以包括在單個反應(yīng)器中串聯(lián)的兩種熱質(zhì))。這樣的反應(yīng)器的實例包括但不限于逆流再生式反應(yīng)器，如在美國專利申請公開no.2007/0191664中所描述的那些；和熱解反應(yīng)器，如美國專利no.7491250和美國專利申請公開no.2007/0144940和2008/0142409中所描述的。

術(shù)語“裂解”和“裂化”可以與術(shù)語熱解和熱裂解互換使用。在熱解反應(yīng)中，該熱量的≧50％，≧80％或者≧90％是通過從反應(yīng)器，例如從固體表面例如管或者床材料熱傳遞來提供的。任何燃燒化學(xué)(其發(fā)生在熱解反應(yīng)器的熱解流中)提供了熱解的較少部分的吸熱熱量，例如熱解的吸熱熱量的<50％，<20％或者<10％。

如本文所用的，區(qū)指的是熱解反應(yīng)器內(nèi)的位置，其可以包括一種或多種反應(yīng)器部件和/或相關(guān)設(shè)備和管線。該區(qū)可以包括反應(yīng)器內(nèi)特定的體積，兩個反應(yīng)器之間的特定體積和/或一個或多個反應(yīng)器中的不同的不連接的體積的組合。雖然本文所述的熱解逆流再生式反應(yīng)器可以包括單一熱質(zhì)，但是包括兩種或更多種熱質(zhì)或者其他合適構(gòu)造的反應(yīng)器也處于本發(fā)明的范圍內(nèi)。

反應(yīng)區(qū)，供選擇地稱作熱解區(qū)，是熱解系統(tǒng)中的位置，在熱解系統(tǒng)中烴轉(zhuǎn)化成c2不飽和物這一轉(zhuǎn)化的>50％，>75％和/或>90％在這里進行。即，雖然一些熱裂解可以在反應(yīng)區(qū)上游進行，但是該反應(yīng)區(qū)是反應(yīng)器中這樣的位置或者體積，在這里由提供到該反應(yīng)器的初始烴產(chǎn)生大量較小的分子。例如，用于蒸汽裂解系統(tǒng)的反應(yīng)區(qū)是蒸汽裂解爐的輻射管，而反應(yīng)區(qū)通常是逆流再生式反應(yīng)器的中心位置。熱質(zhì)可以位于緊鄰該中心位置。熱質(zhì)還可以位于緊鄰置于一個或多個區(qū)之間的任何混合部件。

在某些熱解反應(yīng)器(例如蒸汽裂解爐構(gòu)造)中，加熱和熱解工藝?yán)缡褂迷诟綦x物(通常是壁或管)的一側(cè)的燃燒流和在另一側(cè)的熱解流，同時發(fā)生。這樣的反應(yīng)器是處于或者近于穩(wěn)態(tài)來操作。燃燒供料(例如在加熱步驟過程中所用的反應(yīng)物)和熱解供料之間的隔離物具有真實的物理尺寸，并且溫度不是處處相等的。例如在燃燒側(cè)，溫度可以在接近于火焰區(qū)(例如燃燒器)處是最熱的，和在熱解側(cè)，溫度隨著加熱而升高，直到達到一定的最高溫度。這些系統(tǒng)中的穩(wěn)態(tài)表示在任何相對于固定隔離物的給定位置，溫度保持相對穩(wěn)定。然而，穿過反應(yīng)器的氣體是通過在反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)和傳熱來加熱和冷卻的。

術(shù)語“峰值熱解溫度”表示當(dāng)氣體穿過熱解反應(yīng)器(例如緊鄰反應(yīng)器中的一種或多種熱質(zhì))時，熱解流氣體(例如包含供料和產(chǎn)物組分的總氣體流)所達到的最高溫度。

“熱解溫度”可以被認(rèn)為是熱解反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)中的氣體的溫度，其可以通過不與熱質(zhì)材料接觸的裝置(例如熱電偶)來測量。例如，對于被輸送到和穿過熱解反應(yīng)器的管或者穿過熱質(zhì)中的通道的熱解供料而言，該熱解氣體溫度可以被看作為總氣體(例如供料和轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物氣體)通過的管或通道橫截面處的平均溫度。峰值熱解氣體溫度可以被認(rèn)為是管或通道橫截面中的最高橫截面平均溫度。

逆流再生式反應(yīng)器可以包括依次重復(fù)以形成用于所述方法的循環(huán)的多個步驟。所述方法可以包括加熱步驟以加熱逆流反應(yīng)器的熱質(zhì)，和熱解步驟，以將烴轉(zhuǎn)化成反應(yīng)產(chǎn)物。所述步驟可以包括使各個流在固定方向上通過固體材料(例如一種或多種熱質(zhì))，其利用了閥門來將熱解流中的烴和/或燃燒流交替引入反應(yīng)器內(nèi)部。

在某些方面，所述方法是循環(huán)進行的，例如通過在每個循環(huán)中重復(fù)加熱步驟、熱解步驟和任何其他步驟(如果存在的話)，作為烴加工模式的一部分。所述方法可以在烴加工模式和非運行模式過程中包括不同的步驟。該烴加工模式可以指的是反應(yīng)器系統(tǒng)用于將供料中的烴轉(zhuǎn)化成有用的產(chǎn)物例如c2不飽和物的步驟。例如，如上所述，該烴加工模式的循環(huán)方法中的步驟可以包括在每個循環(huán)中重復(fù)加熱步驟、熱解步驟和任何其他步驟(如果存在的話)。這些步驟可以包括沖洗步驟和/或加熱步驟，其作為循環(huán)的一部分，從反應(yīng)器中除去了非揮發(fā)物的至少一部分。供選擇地，非運行模式可以用于反應(yīng)器清潔操作。該非運行模式通常包括中斷烴的流動，以對爐或者反應(yīng)器脫焦，其中脫焦指的是除去沉積在反應(yīng)器系統(tǒng)的各種表面上的焦炭的至少一部分。

所述循環(huán)可以連續(xù)、半連續(xù)或者甚至間歇式操作來進行。因此，循環(huán)包括在加熱步驟花費的時間加上熱解步驟花費的時間加上步驟間轉(zhuǎn)換所需的任何時間或者在重復(fù)所述次序之前用于另外的步驟的時間。通常的循環(huán)時間可以是1-60秒，或者1-30秒。該加熱和熱解步驟可以具有相等的持續(xù)時間或者可以調(diào)節(jié)以具有不同的持續(xù)時間。較短的循環(huán)時間在某些情況中可以是有益的，以避免非揮發(fā)性化合物在熱解步驟中明顯的積聚。這些非揮發(fā)性化合物可以隨后在過渡步驟中除掉或者通過改變操作條件來燃燒。

所述熱質(zhì)通常包含一種或多種有利于熱量加入和除去的過程的材料。這樣的材料可以為通道網(wǎng)的形式，其在每個步驟中為氣體所用以通過含有固體材料的區(qū)域。熱量加入的步驟在固體材料中留下了溫度曲線，即，沿著氣體通過固體材料的路徑而變化的溫度。所述曲線的形狀取決于許多因素，包括是否發(fā)生熱釋放(燃燒)反應(yīng)及其位置，初始溫度分布，加熱步驟持續(xù)時間，氣流的流速和入口溫度，和氣體和固體材料的熱容和轉(zhuǎn)移性能。平均來說，固體材料在加熱步驟結(jié)束時是最熱的。該熱解步驟消耗了熱量和降低了固體材料的平均溫度。該熱解步驟以一定方式改變了固體材料中的溫度曲線，其取決于許多因素，包括熱消耗(熱解)反應(yīng)發(fā)生的位置，初始溫度分布，熱解步驟持續(xù)時間，氣流的流速和入口溫度，和氣體和固體的熱容和轉(zhuǎn)移性能。固定固體再生式熱解反應(yīng)器不以穩(wěn)態(tài)操作。即，在任何給定位置溫度變化。然而，這些反應(yīng)器可以處于周期性穩(wěn)態(tài)，這意味著當(dāng)反應(yīng)器依次重復(fù)加熱和熱解步驟時，反復(fù)地發(fā)生相同的溫度循環(huán)。

再生式逆流反應(yīng)器可以被認(rèn)為(i)“逆流”含義是反應(yīng)器相對于第一供料混合物平均流動的上游區(qū)域?qū)?yīng)于相對于第二供料混合物的平均流動的下游區(qū)域，和(ii)“再生”含義是在第一間隔過程中通過轉(zhuǎn)移到吸熱反應(yīng)而從反應(yīng)器熱質(zhì)中除去的任何熱的至少一部分通過在第二間隔中釋放熱而重新存儲到熱質(zhì)(反之亦然)。例如在至少一個時間間隔過程中，逆流反應(yīng)器放熱反應(yīng)燃燒供料混合物，并且在該反應(yīng)器的內(nèi)部體積中，例如在熱質(zhì)中存儲燃燒熱量的至少一部分。換言之，該內(nèi)部體積通常包括至少一種熱質(zhì)，其包含傳熱材料，用于傳熱到流過該反應(yīng)器的燃燒供料，燃燒產(chǎn)物，熱解供料和熱解產(chǎn)物和從其中傳出熱。

可以使用各種再生式逆流反應(yīng)器。例如逆流反應(yīng)器可以包括外殼，多個流動控制件(例如管道和閥門)，一種或多種隔絕部件(例如隔絕磚)和一種或多種工藝流動部件(例如熱質(zhì)，混合部件等)。所述外殼可以用于包納內(nèi)部區(qū)域和具有一種或多種與外殼相鄰布置的隔絕部件。多個流動控制件可以包括一個或多個管道，一個或多個孔和一個或多個閥門，其配置以管控從內(nèi)部區(qū)域或外殼之外的位置向該內(nèi)部區(qū)域流入和流出的一種或多種流的流動。工藝流動部件可以配置和/或排列以管控流體穿過內(nèi)部區(qū)域的流動。例如，某些工藝流動部件可以包括具有多個部分(例如多個段)的熱質(zhì)，并且每個具有不同的流道和潤濕區(qū)域。一種或多種混合器或者混合器分配器可以用于混合供料組分。

再生式逆流反應(yīng)器可以包括依次重復(fù)以形成用于所述方法的循環(huán)的多個步驟。即，在向前流動中進行烴轉(zhuǎn)化化學(xué)的步驟可以與逆向流動中的再生步驟交替，以預(yù)熱、加熱或者再加熱所述熱質(zhì)。該步驟可以包括將混合物沿固定方向輸送通過固體材料(例如一種或多種熱質(zhì)或者其部分)。作為這些步驟的一部分，閥門可以用于將第一供料混合物和/或第二供料混合物交替引入到反應(yīng)器的內(nèi)部區(qū)域中以接觸熱質(zhì)。

作為一個實例，逆流再生步驟可以用于連續(xù)向前流動的烴轉(zhuǎn)化步驟之間。在該再生步驟過程中，包含燃料和氧化劑的燃燒供料可以沿著反應(yīng)器內(nèi)的流路傳遞到一定位置(例如混合區(qū))。所傳遞的燃燒供料中的燃料和氧化劑然后放熱反應(yīng)(燃燒)和加熱熱質(zhì)的至少一部分。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在烴轉(zhuǎn)化(熱解)反應(yīng)中的一個或多個間隔之前或之后，可以進行所述燃燒反應(yīng)以加熱反應(yīng)器的一種或多種熱質(zhì)。例如，可以進行燃燒反應(yīng)以初始加熱(例如預(yù)熱)逆流反應(yīng)器中的至少一種熱質(zhì)。然后可以例如通過沖洗流體例如惰性氣體將它們從反應(yīng)器沖洗出來將燃燒產(chǎn)物排出。

在反應(yīng)器再生后，第一供料混合物(熱解供料)可以引入該反應(yīng)器和暴露于位于緊鄰第一區(qū)的加熱的熱質(zhì)，以加熱第一供料混合物中的烴。當(dāng)該加熱的第一供料混合物向下游朝向第二區(qū)流動時，烴轉(zhuǎn)化(熱解)在該反應(yīng)器的反應(yīng)(熱解)區(qū)中進行。該熱解區(qū)通常位于第一和第二區(qū)中間(例如完全處于其之間)。反應(yīng)產(chǎn)物和/或供料混合物中的未反應(yīng)的烴然后可以當(dāng)它們流過反應(yīng)器時在第二區(qū)中急冷，以停止熱解反應(yīng)以產(chǎn)生反應(yīng)或者熱解產(chǎn)物。所述急冷可以例如通過傳熱到反應(yīng)器熱質(zhì)的較冷區(qū)域或者傳熱到位于第一熱質(zhì)下游(相對于向前流動)的第二熱質(zhì)(例如急冷區(qū))，這消除了對于如常規(guī)蒸汽裂解器中對外部急冷的需要。例如，該逆流反應(yīng)器可以包含第二熱質(zhì)(例如位于緊鄰急冷區(qū))，其冷于位于緊鄰熱解區(qū)(在這里熱解是大約峰值熱解氣體溫度下進行)的熱質(zhì)。配置供料/轉(zhuǎn)化流的流動，以使得相對于其中達到峰值熱解氣體溫度的熱質(zhì)反應(yīng)區(qū)(例如熱解區(qū))的位置，較冷的熱質(zhì)區(qū)位于流動方向的下游(在向前流動過程中)。在操作中，較冷的熱質(zhì)區(qū)在第一時間間隔過程中吸收來自于熱解產(chǎn)物混合物的熱，其足以(i)冷卻或者急冷來自于第一供料流中的烴熱解的產(chǎn)物混合物，和(ii)當(dāng)在第二時間間隔過程中流動逆轉(zhuǎn)時(逆向流動)，施加熱到再加熱步驟的燃料和氧化劑流。

該逆流反應(yīng)器可以包括反應(yīng)器部件，例如工藝流動部件(例如用于管控混合物穿過反應(yīng)器的流動的反應(yīng)器部件，用于吸收、存儲和釋放熱的一種或多種熱質(zhì)和混合部件)和隔絕部件(例如用于管控從反應(yīng)器內(nèi)的工藝流到反應(yīng)器外表面的傳熱的反應(yīng)器部件，例如隔絕磚，瓷片或者填料)。該反應(yīng)器部件可以由不同的材料(例如難熔載體材料)形成。

在燃燒步驟過程中所產(chǎn)生的熱可以優(yōu)選存儲于該熱質(zhì)材料中，用于隨后的熱解步驟。該熱質(zhì)材料可以例如被設(shè)計或者適用于促進熱的存儲和利用。

在某些方面，該熱質(zhì)是這樣的材料(例如固體)，其可以在一定溫度范圍內(nèi)傳遞(例如吸收、存儲和釋放)熱能，以進行逆流循環(huán)，其包括熱解反應(yīng)和任何任選的燃燒反應(yīng)。例如，該熱質(zhì)可以是固體材料，其可以在一定溫度范圍內(nèi)吸收、釋放和存儲熱量到反應(yīng)物和產(chǎn)物和/或吸收、釋放和存儲來自于反應(yīng)物和產(chǎn)物的熱量，在所述溫度范圍內(nèi)可以進行熱解，包括沒有任何明顯相變來那樣進行的那些。所述熱質(zhì)吸收、存儲和釋放熱能的溫度范圍的實例包括50℃-1500℃，供選擇地100℃-1500℃或者200℃-1500℃，或者250℃-1200℃，或者300℃-1100℃。

該熱質(zhì)可以通過一種或多種性能來表征。這樣的性能的實例包括但不限于熔融溫度，孔隙率，堆密度，熱導(dǎo)率，熱膨脹和熱容。

熔融溫度(熔點)是熱質(zhì)耐受燃燒和熱解溫度，而沒有化學(xué)變化和/或物理破壞的能力的反映。根據(jù)本發(fā)明具有較高熔點的熱質(zhì)是優(yōu)選的。例如本發(fā)明的熱質(zhì)的熔點優(yōu)選是至少1200℃，或者至少1500℃。

幾何空隙表示在熱質(zhì)的主要通道中的空隙體積，其被氣體用于通過反應(yīng)器，并且不包括可以存在于反應(yīng)器內(nèi)容物的壁內(nèi)的小孔中的體積。例如，對于蜂窩整料來說，幾何空隙體積包括通道中的體積，但是不包括任何可以存在于通道壁中的孔體積。對于蜂窩整料來說，術(shù)語“開放正面面積”在本領(lǐng)域中也用于反映幾何空隙。幾何空隙最經(jīng)常表示為描述的物體的總(實體和空隙)體積百分比。幾何實體可以認(rèn)為是未被氣體用于通過反應(yīng)器的填充的體積。例如在蜂窩整料中，通道壁被認(rèn)為是幾何實體。對于填充床，床填充粒子例如球、粒料或者擠出物(圓柱體)被認(rèn)為是幾何實體，顆粒間的氣體空間被認(rèn)為是幾何空隙。

作為一個實例，本發(fā)明某些實施方案中所用熱質(zhì)可以具有約10％-70％，例如20％-60％的幾何空隙。幾何實體中，例如熱質(zhì)通道壁內(nèi)的孔體積或者孔隙率優(yōu)選最小化以改進如下所討論的熱性能。作為一個實例，本發(fā)明某些實施方案中所用熱質(zhì)的幾何實體內(nèi)的孔體積可以為不大于20％，或者不大于10％，或者不大于5％。

堆密度是給定體積的熱質(zhì)的重量的度量。較高的堆密度，和較低的幾何空隙分?jǐn)?shù)，可以是特別有效的。作為一個實例，本發(fā)明某些實施方案中所用熱質(zhì)的堆密度可以是至少0.5g/cm³。例如，堆密度可以是0.5g/cm³-5g/cm³或者1g/cm³-3g/cm³。

熱導(dǎo)率定義為在規(guī)定時間內(nèi)以已知的溫度梯度在穩(wěn)態(tài)條件下在垂直于表面積的方向上流過單位面積的熱的量。熱導(dǎo)率表示熱質(zhì)的幾何實體的一般性的熱流動特性。較高熱導(dǎo)率的熱質(zhì)是優(yōu)選的。例如，熱質(zhì)的幾何實體的熱導(dǎo)率可以是0.1w/mk-50w/mk或者0.5w/mk-30w/mk。

熱質(zhì)的熱膨脹不應(yīng)當(dāng)過大，以使得材料在反應(yīng)系統(tǒng)操作過程中發(fā)生破裂。在一方面，熱質(zhì)可以通過熱膨脹系數(shù)來表征。例如該熱質(zhì)的熱膨脹系數(shù)可以是0.1x10^-6/k至20x10^-6/k或者0.2x10^-6/k至15x10^-6/k。在該實例中，熱膨脹系數(shù)是作為25℃-800℃溫度范圍內(nèi)的值給出的。

熱容是材料保持熱量的能力。本發(fā)明某些實施方案中所用的熱質(zhì)優(yōu)選具有較高的熱容，但是不要過高，以至于增加了在較高溫度下裂解的可能性。例如本發(fā)明某些實施方案中所用的熱質(zhì)的熱容可以是250j/dm³k至4500j/dm³k或者500j/dm³k至3000j/dm³k。

格子磚、瓷磚和整料可以用于形成反應(yīng)器的熱質(zhì)，或者其部分、區(qū)域和片段。這樣的材料可以為通道網(wǎng)絡(luò)的形式或者可以排列以形成通道網(wǎng)絡(luò)，其在每個步驟中被氣體用于通過反應(yīng)器的一個或多個區(qū)域。該熱質(zhì)可以是陶瓷的，其可以包括氧化釔，氧化鋯，氧化鋁和/或能夠吸收、存儲和傳遞熱的其他難熔材料，并且其在耐受熱解反應(yīng)器內(nèi)的溫度方面是有效的。

潤濕區(qū)域是這樣的表面，在其上熱量從幾何實體傳遞到幾何空隙中的氣體，并且其單位是幾何表面積/熱質(zhì)松體積(不包括幾何實體內(nèi)的孔體積)。通常，使用具有高的表面積/體積的熱質(zhì)以幫助實現(xiàn)穿過反應(yīng)器的溫度的相對快的變化。該熱質(zhì)可以提供的平均潤濕表面積/體積是約1cm^-1-約100cm^-1，例如約3cm^-1-80cm^-1和例如約5cm^-1-50cm^-1。

所述熱質(zhì)可以包括分開的通道，以管控?zé)N組分和/或氧化劑流過反應(yīng)器和反應(yīng)器部件、區(qū)域和區(qū)。多個熱質(zhì)可以排列以容納熱流以加熱供料混合物和急冷反應(yīng)產(chǎn)物。通常，每個熱質(zhì)包括分開的通道。熱質(zhì)中分開的流道可以進一步包括流動擋板，其有效地充當(dāng)壁以減少或者防止通道之間流體(例如反應(yīng)物，氧化劑和/或產(chǎn)物)的交叉流動或者混合，除了在反應(yīng)器期望的區(qū)域之外。每個熱質(zhì)優(yōu)選包括多個通道，其可以優(yōu)選處于平行流動排列。帶有通道的熱質(zhì)可以優(yōu)選包含一個或多個蜂窩整料。優(yōu)選的蜂窩整料是這樣的結(jié)構(gòu)，其包含許多(例如多個，這意味著大于一個)氣體流道，其與用于分隔每個通道的壁以平行方式排列。這樣的反應(yīng)器可以包括單個整料或者多個整料。每個整料可以通過擠出或者模壓整料塊來形成，具有成形的(例如正方形或者六邊形)橫截面和二維或者三維堆疊，這樣的塊彼此疊置、前后放置和左右布置。整料作為熱質(zhì)是特別有效的，因為它們提供了高的傳熱能力和低的壓力降。

iii.逆流反應(yīng)器的加熱步驟

在某些方面，該熱解在逆流熱解反應(yīng)器中進行。該方法可以包括加熱步驟以加熱該熱質(zhì)，和熱解步驟，其使用在加熱步驟過程中在熱質(zhì)中存儲的熱量來將烴在反應(yīng)區(qū)中轉(zhuǎn)化成反應(yīng)產(chǎn)物。

在該加熱步驟中，燃燒供料可以供給到或者注入反應(yīng)器端區(qū)(例如處于反應(yīng)器的第一和/或第二區(qū)的第一端處或者與之相鄰)中。該燃燒供料流(例如燃料和氧化劑)可以流過穿過燃燒預(yù)熱區(qū)(例如穿過該熱質(zhì)的一部分)的分開的管道到反應(yīng)區(qū)，在這里該燃燒供料流合并和放熱反應(yīng)以加熱該反應(yīng)區(qū)。在其他方面，一個燃燒供料流可以流過反應(yīng)器，和另一種可以直接供給到反應(yīng)區(qū)。通常，該燃燒供料流包括烴燃料流和氧化劑流，其基本上保持分開，直到輸送到反應(yīng)區(qū)，并且其能夠共同反應(yīng)和燃燒以供給或者產(chǎn)生熱和產(chǎn)生燃燒產(chǎn)物。

該燃燒供料流可以包括兩種或更多種單個供料，其待組合以形成兩種或更多種供料流的混合燃燒供料，例如烴燃料(其不含氧化劑(例如o2)或者不可燃燒的非揮發(fā)物)和燃燒氧化劑(其可以包括氧或者含氧流體)。該烴燃料可以是氫、烴或者其混合物的含氫組合物。該烴可以與熱解供料中所用的烴相同或者不同?？梢杂米魅紵┝辖M分的烴燃料組合物的另外或者進一步具體的例子包括但不限于氫，甲烷，乙烷，乙烯，丙烷，丙烯，丁烷，丁烯，己烷，庚烷，甲醇，乙醇，丙醇，丁醇，二甲醚，二乙醚，液體天然氣(lng)，液體石油氣(lpg)，石腦油，汽油，煤油，輕質(zhì)瓦斯油，重油分解組分(具有最終astmd86沸點不大于565℃)，天然氣，煤層甲烷，掩埋氣，高爐氣，焦?fàn)t煤氣，轉(zhuǎn)爐氣，來源于化工廠的副產(chǎn)物氣體，通過煤或重油氣化獲得的氣體，煤干餾氣體，來自于煤氣化的水煤氣，煤部分燃燒氣體，通過重油熱分離獲得的輕質(zhì)油或者氣體，重油熱分解輕質(zhì)油或者氣體，重油氧化分解輕油或者氣體，超重油熱分解輕油或者氣體，超重油氧化分解輕油或者氣體，發(fā)酵氣體，包括這些物質(zhì)的中的一種或多種的混合物。

該氧化劑可以包含氧組合物，其具有足夠的氧含量以使得烴燃料能夠燃燒。氧化劑可以以任何適于燃燒的形式供給，例如純氧或者以空氣的形式。該氧化劑可以包括但不限于空氣，氧氣或者其混合物。該氧化劑例如可以是空氣中的氧。

該燃燒供料可以另外包括不可燃的，但是揮發(fā)性稀釋劑例如n2，co2，h2o和/或其他惰性氣體。

該燃燒供料通常包含氧的量是完全燃燒烴燃料組合物的化學(xué)計量的至少80％。例如，該燃燒供料可以包含完全燃燒所述燃燒供料中的烴燃料組合物的化學(xué)計量的量的氧，或者優(yōu)選超過完全燃燒所述燃燒供料中的烴燃料組合物的化學(xué)計量的量的氧。

該燃燒供料流的烴燃料組分和該燃燒供料流的氧化劑組分可以在進入反應(yīng)區(qū)時或之前混合。即，燃燒供料流組分可以首先穿過燃燒預(yù)熱區(qū)在熱質(zhì)(位于例如反應(yīng)器的第一和/或第二區(qū)的一部分)的分開的通道中流到反應(yīng)區(qū)。例如，該烴燃料流和氧化劑流可以分別引入反應(yīng)器和分別流過位于反應(yīng)區(qū)上游的熱質(zhì)的部分中的蜂窩通道排列中的分開的通道。該烴燃料流和氧化劑流通常當(dāng)它們流過通道時加熱，例如通過在在先熱解步驟過程中在急冷熱解產(chǎn)物過程中傳遞到這些部分的熱量來加熱。在加熱之后，該烴燃料流和氧化劑流然后混合，以便能夠進行燃燒。

在燃燒預(yù)熱區(qū)下游的一點(例如反應(yīng)區(qū))，該烴燃料流和氧化劑流可以混合在一起以放熱反應(yīng)，以產(chǎn)生燃燒產(chǎn)物和熱量。優(yōu)選該烴燃料和氧化劑組分在熱解反應(yīng)器內(nèi)的混合部件中混合在一起。

該燃燒產(chǎn)物然后向下游流到燃燒傳熱區(qū)(例如與熱質(zhì)緊鄰的第一和/或第二區(qū)的一部分)，并且位于該燃燒傳熱區(qū)的熱質(zhì)吸收燃燒流燃燒所產(chǎn)生的熱量。通過燃燒傳熱區(qū)中材料所吸收的該熱量足以能夠熱解在熱解步驟中流過熱解預(yù)熱區(qū)(例如熱質(zhì)的第一和/或第二區(qū)的一部分)的烴流(例如該熱解供料中的烴)，其在流動方向進行，該流動方向與燃燒步驟的流動方向相反。該燃燒熱還可以足以能夠使得焦炭或者焦油組分(其可以已經(jīng)在在先的熱解步驟過程中積聚在燃燒傳熱區(qū)中)燃燒，由此再生該燃燒傳熱區(qū)。這種加熱和加熱步驟的再生在引入加熱步驟和熱解步驟二者的循環(huán)方法中是特別有益的。

iv.逆流反應(yīng)器的熱解步驟

在逆流反應(yīng)器的熱解步驟中，包含烴和任選的稀釋劑的熱解供料可以供給到或者經(jīng)由熱解注入部件注入反應(yīng)器的端部。在從加熱步驟除去燃燒產(chǎn)物后，該熱解供料可以供給到或者注入熱解反應(yīng)器中，其可以包括清掃或者吹掃步驟以從整個反應(yīng)器的內(nèi)部區(qū)域除去產(chǎn)物。即，可以配置該熱解流以流過逆流反應(yīng)器的熱質(zhì)的第一和/或第二端。在逆流反應(yīng)器中，該熱解或者烴流通常被提供在反應(yīng)器的與燃燒流供給或者注入的端部的不同端部。換言之，該熱解流的流動方向可以與燃燒流的流動方向相反(例如逆向)，或者在某些方面可以處于相同的方向，其還可以包括一些交替的流動方式。

當(dāng)該熱解供料流流過熱解預(yù)熱區(qū)時，熱解供料的溫度升高。作為從反應(yīng)器的熱質(zhì)傳熱的結(jié)果，當(dāng)溫度升高到適當(dāng)?shù)乃綍r，該熱解供料流中的烴發(fā)生熱解，通常在反應(yīng)區(qū)中發(fā)生。在反應(yīng)區(qū)之后，該熱解產(chǎn)物(例如未反應(yīng)的和反應(yīng)的烴)流過熱解急冷區(qū)，其將該熱解產(chǎn)物的溫度降低到例如低于峰值熱解溫度。通常，熱解產(chǎn)物流過熱質(zhì)中與用于在燃燒步驟過程中在逆流方向上傳輸燃料和氧化劑相同的通道。該熱解產(chǎn)物可以從熱解急冷區(qū)中除去，和進一步輸送用于在回收單元中加工和分離乙烯、乙炔和氫中的一種或多種。

在該熱解步驟中，熱解反應(yīng)相對快地進行，以避免過度裂解，以避免不期望的副產(chǎn)物，特別是焦炭和焦油組合物的過度形成。因此，熱解反應(yīng)器可以以在熱解反應(yīng)器的熱質(zhì)內(nèi)總熱解氣體(例如供料和產(chǎn)物氣體)的停留時間來表征。

不同類型的熱解反應(yīng)器可以具有不同的熱曲線。即，熱解反應(yīng)器的一些實施方案可以以等溫方式操作，并且熱曲線(即，峰值熱解溫度曲線)是相對恒定的。然而，其他熱解反應(yīng)器的峰值熱解溫度曲線可以類似于高斯曲線。作為一個實例，再生式反應(yīng)器可以通過初始和最終溫度，以及包括在規(guī)定溫度范圍內(nèi)的峰值熱解溫度曲線來表征。

熱解反應(yīng)器通常包括在熱質(zhì)的一部分中，特別是在反應(yīng)器的一部分中的急冷區(qū)，在其中吸熱反應(yīng)減慢。即，急冷區(qū)內(nèi)的平均溫度低于反應(yīng)區(qū)的峰值熱解溫度范圍，例如比反應(yīng)區(qū)中的峰值熱解溫度低至少50℃或者至少100℃或者至少200℃。

在急冷區(qū)中，在期望的乙烯轉(zhuǎn)化率下，可以通過冷卻反應(yīng)氣體或者產(chǎn)物降低峰值熱解反應(yīng)溫度(即，急冷反應(yīng))，以降低進一步的反應(yīng)，其可以形成碳和其他不太期望的烴化合物。該急冷通常是快速冷卻，其包括將熱解產(chǎn)物輸送通過或橫穿熱質(zhì)。在某些實施方案中，該急冷區(qū)可以通過將水、其他烴、油、溶劑或者其他合適的流體注入反應(yīng)器中以充分冷卻到低于峰值熱解溫度，來主動進行。

如可以理解的，在期望的或者預(yù)定的時間之后可以中斷熱解供料的流動，并且燃燒供料可以被提供以再次加熱反應(yīng)器，例如在逆流反應(yīng)器中的熱解供料的逆向流動方向上。通過重復(fù)該加熱步驟和熱解步驟，整個反應(yīng)方法可以在相對長的時間段內(nèi)連續(xù)進行。

作為逆流反應(yīng)的一個實例，在第一時間間隔過程中，熱解供料可以被輸送到反應(yīng)器例如包含熱質(zhì)的逆流反應(yīng)器，并且該熱質(zhì)具有第一區(qū)、第二區(qū)和處于該第一和第二區(qū)之間的反應(yīng)區(qū)。來自第一區(qū)(其包含在先加熱的熱質(zhì))的熱量可以從熱質(zhì)傳遞到熱解供料，優(yōu)選將該熱解供料暴露于反應(yīng)區(qū)中的期望的峰值熱解溫度和烴分壓條件，其產(chǎn)生了包含期望水平的c2不飽和物的熱解產(chǎn)物。來自熱解產(chǎn)物的熱量可以傳遞到第二區(qū)(其包含在先冷卻的熱質(zhì))以將該熱解產(chǎn)物冷卻到低于峰值熱解溫度的溫度，并且該熱解供料向逆流反應(yīng)器的輸送在期望的冷卻水平下停止。

任選地，在第二時間間隔過程中，燃燒供料可以提供到逆流反應(yīng)器，并且熱量從第二區(qū)傳遞到燃燒供料。該燃燒供料的烴燃料和氧化劑組分可以放熱反應(yīng)以產(chǎn)生燃燒產(chǎn)物和熱量。來自于該燃燒反應(yīng)的熱量可以傳遞到位于緊鄰反應(yīng)器第一區(qū)的熱質(zhì)，以冷卻該燃燒產(chǎn)物，并且燃燒供料向逆流反應(yīng)器的輸送在期望的加熱水平下減小或者停止。

v.用于生產(chǎn)乙烯的熱解條件

在本發(fā)明中，操作該熱解反應(yīng)器，以使得反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)處于峰值熱解溫度范圍，其與通常的熱解反應(yīng)相比，對于由熱解供料中的烴來生產(chǎn)大量乙烯來說是有效的。具體地，操作該熱解反應(yīng)器，以將熱解給料暴露于反應(yīng)器的熱解區(qū)中小于1200℃的峰值熱解溫度。供選擇地，操作該熱解反應(yīng)器，以將熱解給料暴露于反應(yīng)器的熱解區(qū)中850℃-1200℃，或者850℃-小于1200℃，或者900℃-1150℃，或者900℃-1100℃的峰值熱解溫度。

在本發(fā)明中，該熱解反應(yīng)器進一步在這樣的壓力范圍操作，其與通常的熱解反應(yīng)相比，對于由供料中的烴來生產(chǎn)大量乙烯來說是有效的。具體地，操作該熱解反應(yīng)器以將熱解給料暴露于熱解區(qū)內(nèi)有效的生產(chǎn)乙烯的溫度，并且處于進一步有效生產(chǎn)大量乙烯的壓力范圍。例如該熱解反應(yīng)在這樣的壓力條件下是高度有效的，其中反應(yīng)器的熱解區(qū)中的烴的分壓為≧7psia(48kpa)，或者≧10psia(69kpa)，或者≧20psia(138kpa)，或者≧30psia(207kpa)。

該熱解反應(yīng)可以有效進行以在寬的壓力范圍內(nèi)(包括相對高的壓力)生產(chǎn)大量乙烯。例如，該熱解反應(yīng)在這樣的壓力條件下是高度有效的，其中反應(yīng)器的熱解區(qū)的總壓力為≧5psig(34kpag)，或者≧15psig(103kpag)，或者≧40psig(276kpag)，或者≧80psig(552kpag)，或者≧120psig(827kpag)。對于總壓力的實際考慮，該熱解反應(yīng)可以在這樣的壓力條件進行，其中反應(yīng)器的熱解區(qū)的總壓力為≦500psig(3447kpag)，或者≦300psig(2068kpag)，或者≦150psig(1034kpag)。

熱解氣體流(即，包含供料和產(chǎn)物組分的總氣體)在熱解反應(yīng)器的熱質(zhì)中的總氣體停留時間是相對短的。例如，熱解供料可以以在熱質(zhì)中總氣體停留時間為≦1.0秒，或者≦0.8秒；優(yōu)選≦0.75秒或者≦0.6秒；或者0.001秒-1.0秒，或者0.01秒-0.8秒，或者0.01秒-0.75秒送過反應(yīng)器的熱質(zhì)。

該熱解氣體流通過反應(yīng)器的熱質(zhì)的總氣體停留時間在較高溫度下是特別短的，以產(chǎn)生更大量的期望的c2不飽和物。優(yōu)選配置該熱解反應(yīng)器，以使得熱解供料可以通過該熱質(zhì)，僅僅在相對短的停留時間遇到大于800℃的溫度。例如該熱解供料可以在高于800℃，以在熱質(zhì)中的總氣體停留時間≦0.100秒，例如≦0.060秒，例如≦0.040秒，或者0.001秒-0.100秒，或者0.002秒-0.060秒，或者0.002秒-0.040秒通過該反應(yīng)器的熱質(zhì)。

對于再生式反應(yīng)器，所述方法可以以1秒-240秒，1秒-60秒，2秒-40秒，2秒-20秒或者3秒-10秒的循環(huán)時間來操作。

可以在本文所述的適當(dāng)?shù)臏囟龋瑝毫徒佑|條件下生產(chǎn)大量的乙烯。例如該熱解給料可以在適當(dāng)?shù)臏囟取毫徒佑|條件暴露以將給料中的總烴的≧10wt％，或者≧20wt％，或者≧30wt％，或者≧40wt％，或者≧50wt％轉(zhuǎn)化成c2不飽和物。該c2不飽和物將具有與常規(guī)方法相比相對高的乙烯濃度。例如該c2不飽和物的乙烯：乙炔摩爾比可以≧1：1，≧5：1，或者≧10：1，或者≧15：1。

vi.熱解供料

將熱解供料注入熱解反應(yīng)器的第一端，并且流過熱解反應(yīng)器中的反應(yīng)區(qū)，在其中該反應(yīng)區(qū)處于這樣的工藝條件下，所述工藝條件將供料中的烴熱解以產(chǎn)生熱解的烴產(chǎn)物。熱解(供選擇的熱解工藝或者熱解法)通常定義為熱分解工藝，在其中將熱解供料加熱，通常在不存在氧化性燃燒的情況下加熱，以分解烴(即，斷裂或者裂解烴的c—c和/或c—h鍵)以產(chǎn)生不飽和烴分子。

通常，熱解供料指的是含烴的供料，其供給到(即，進入)熱解反應(yīng)器以轉(zhuǎn)化成包括c2不飽和物的熱解產(chǎn)物。該熱解供料中的烴可以來源于能夠熱裂解成不飽和的烴化合物的任何烴供料。該烴可以任選地處理以用作熱解供料，或者其組分。例如，烴可以包括大量的非揮發(fā)物，以使得該烴本身作為熱解供料組分將是不期望的，除非除去該非揮發(fā)物的至少一部分。在這樣的情況下，該烴可以處理以減少非揮發(fā)物的量，或者所期望的任何其他類型的烴或者非烴組分的量。這樣的處理的例子包括但不限于通過殘油加氫處理裝置，臨氫減黏裝置，酸洗，過濾，螯合作用，膜或過濾，蒸餾，溶劑萃取，吸附，殘油加氫裝置，酸萃取或者任何數(shù)量的金屬還原方法處理。

可用作熱解供料或者熱解供料組分的烴包括具有至少一個鍵合到至少一個h上的c的化學(xué)化合物。該烴化合物可以包含(i)共價鍵合雜原子的較少組分(小于(<)10重量％(wt％))，和(ii)非共價鍵合雜原子的較少組分(<10wt％)(例如h2o)，其中這些重量百分比基于烴供料的總重量。提及“烴化合物”或者“熱解供料中的烴”表示這樣的分子，其包含至少氫和碳，和任選含有一個或多個雜原子例如氧、硫和氮。通常提供氫和碳的重量百分比(用于表征熱解供料的烴含量)作為總烴化合物在熱解供料中的重量百分比。優(yōu)選該烴化合物包含至少75百分比(％)的碳和氫二者，基于到反應(yīng)器的總熱解供料中烴化合物的總原子含量。

該熱解供料的烴部分可以包括作為非限定性實例的乙烷和c3+烴中的一種或多種，其中c3+烴指的是含有3或更多個碳原子的化合物。例如，該熱解供料的烴可以包含丙烷，丙烯，丁烷，丁烯和更高級的烴中的一種或多種。c3+烴另外的實例包括但不限于費-托產(chǎn)物，頁巖氣，生物氣，伴生氣，天然氣體及其混合物或者組分，蒸汽裂解的瓦斯油和殘留物，瓦斯油，取暖用油，噴氣燃料，柴油，煤油，汽油，石腦油(包括焦化石腦油，蒸汽裂解石腦油和催化裂解石腦油)，加氫裂化油，重整油，殘液油重整油，費-托液體，天然汽油，蒸餾物，直餾石腦油，原油，常壓管式加熱爐塔底油，減壓管式蒸餾裝置流(包括塔底油)，寬沸點范圍石腦油到瓦斯油冷凝物，來自于精煉廠的重質(zhì)直餾烴流，減壓瓦斯油，重瓦斯油，原油污染的石腦油，合成原油，頁巖油，煤液化產(chǎn)物，煤焦油，焦油，常壓殘油，重質(zhì)殘油，c4烴/殘油混合物，石腦油殘油混合物，裂解的供料，焦化餾出油流，來源于植物或動物物質(zhì)的烴流及其任何混合物。

可用于根據(jù)本發(fā)明的熱解供料中的具體的烴是那些，其可以在期望的溫度、壓力和總氣體停留時間的熱解條件下熱解以產(chǎn)生含有烯烴化合物，特別是乙烯的產(chǎn)物。通常，該烴化合物是那些，其可以熱解以產(chǎn)生含有等于或者大于(≧)1體積％(vol％)，更優(yōu)選≧3vol％和最優(yōu)選≧6vol％烯烴化合物(特別是乙烯)的產(chǎn)物，基于由該熱解方法產(chǎn)生的熱解產(chǎn)物的總體積。

在一種實施方案中，該熱解供料或者供料混合物可以包含富含乙烷的烴，在其中該給料中總烴的≧10wt％，或者≧20wt％，或者≧30wt％，或者≧40wt％，或者≧50wt％被轉(zhuǎn)化成c2不飽和物。例如富含乙烷的烴可以是這樣的烴，其包含≧50wt％，或者≧60wt％，或者≧70wt％，或者≧80wt％，或者≧90wt％的乙烷。乙烷可以供自于任何來源。例如乙烷可以供自于合成或者天然來源。在一種實施方案中，乙烷供自于石油精煉工藝。在一種可選擇的實施方案中，乙烷供自于地質(zhì)來源或者地質(zhì)起源，例如天然氣。

該熱解供料任選包含一種或多種稀釋劑。通常的稀釋劑是這樣的化合物，其在如本文所規(guī)定的熱解條件下基本上是非反應(yīng)性的，例如這樣的化合物，其在反應(yīng)器的熱解區(qū)中的熱解條件下是基本上耐裂解的。稀釋劑可以用于緩和該熱解反應(yīng)，例如來控制反應(yīng)器中的總壓力。有用的稀釋劑的實例包括但不限于以下中的一種或多種：甲烷，水(例如蒸汽)，氫氣，氮氣和稀有氣體，例如氦、氖和氬。

在一種實施方案中，該熱解供料或者供料混合物可以包含稀釋劑，在其中總熱解供料或者第一混合物的≧10wt％，或者≧20wt％，或者≧30wt％，或者≧40wt％，或者≧50wt％是稀釋劑。稀釋劑的量通常取決于期望的在反應(yīng)區(qū)中進行的熱解反應(yīng)的總壓力和期望的烴的分壓。稀釋劑對于增加總壓力和降低焦炭形成是特別有用的。例如稀釋劑在≧15psig(103kpag)，或者≧40psig(276kpag)，或者≧80psig(552kpag)，或者≧120psig(827kpag)的總熱解壓力下可以是特別有用的。

在某些方面，該稀釋劑包含甲烷和水中的至少一種。在一種實施方案中，該熱解供料可以包含天然氣例如頁巖氣，其包含大部分的甲烷和小部分的乙烷和c3+烴。在這樣的實施方案中，稀釋劑可以包含甲烷和水中的至少一種，其量是熱解供料或者第一混合物中的總稀釋劑的≧50wt％，或者≧60wt％，或者≧70wt％，或者≧80wt％，或者≧90wt％。這樣的稀釋劑在前述總壓力下是特別有用的。

該熱解供料可以包含揮發(fā)性烴組分和非揮發(fā)性烴組分。揮發(fā)性烴可以指的是這樣的烴，其可以在一個大氣壓下蒸發(fā)，在達到終沸點后具有很少(如果有的話)的殘留物保留。根據(jù)本發(fā)明可用的揮發(fā)性烴可以包括較低沸點的烴。例如，該揮發(fā)性烴組分可以是終沸點不大于1050°f(566℃)的烴組合物，其也可以稱作1050°f^-(566℃^-)餾分。本文提及的沸點優(yōu)選根據(jù)用于石油產(chǎn)品蒸餾的astmd86-07標(biāo)準(zhǔn)測試方法在大氣壓下測定。

非揮發(fā)性烴組分可以指的是這樣的組合物，其在一個大氣壓不會蒸發(fā)或者不會充分蒸發(fā)，而沒有顯著的固體或半固體殘留物沉積。非揮發(fā)性組分(即“非揮發(fā)物”)可以更具體地通過瀝青質(zhì)含量來定義。瀝青質(zhì)是半固體或固體，其可以根據(jù)用于測定原油和石油產(chǎn)品中的瀝青質(zhì)(庚烷不溶物)的astmd6560-00(2005)標(biāo)準(zhǔn)測試方法來測量。瀝青質(zhì)可以在重質(zhì)烴餾分中找到。例如瀝青質(zhì)可以在1050°f+(566℃+)餾分(沸點處于或高于1050°f(566℃)的烴)中發(fā)現(xiàn)。作為另一實例，阿拉伯中質(zhì)原油包含約25wt％的減壓殘油(1050°f+(566℃+)餾分)。減壓殘油的瀝青質(zhì)含量是約12wt％和不可燃的非揮發(fā)物(灰分)含量低到150ppmw。

該非揮發(fā)性烴組分可以包含可燃的非揮發(fā)物(可燃非揮發(fā)性組分)和不可燃非揮發(fā)物(不可燃的非揮發(fā)性組分)的混合物。該不可燃的非揮發(fā)物含量可以根據(jù)用于來自于石油產(chǎn)品的灰分的astmd482-07標(biāo)準(zhǔn)測試方法來測定。可燃的非揮發(fā)物含量因此可以作為非揮發(fā)性組分(瀝青質(zhì))含量減去不可燃的非揮發(fā)物含量來確定。

vii.熱解產(chǎn)物

熱解產(chǎn)物，本文也稱作產(chǎn)物混合物，是來自于熱解反應(yīng)區(qū)的流出物混合物。該熱解產(chǎn)物通常包含c2不飽和物(乙烯和/或乙炔)，未反應(yīng)的熱解供料，c3+烴，非揮發(fā)物等。

熱解產(chǎn)物通常具有相對高的烯烴：炔烴摩爾比(例如乙烯：乙炔)。例如，該熱解產(chǎn)物可以包含的乙烯和乙炔各個摩爾比是≧2：1，或者≧5：1，或者≧10：1。

該熱解產(chǎn)物可以包含非炔烴和非烯烴化合物，以及任何未反應(yīng)的烴供料和稀釋劑，通常以相對少的量。例如，當(dāng)熱解產(chǎn)物離開熱解反應(yīng)器時，該熱解產(chǎn)物可以包含≦30wt％的非炔烴和非烯烴化合物，包括未反應(yīng)的烴和稀釋劑，供選擇地≦40wt％的非炔烴和非烯烴化合物，包括未反應(yīng)的烴和稀釋劑，或者≦50wt％的非炔烴和非烯烴化合物，包括未反應(yīng)的烴和稀釋劑，基于熱解產(chǎn)物的總重量。在一個特定的方面，該稀釋劑包含甲烷和該熱解產(chǎn)物包含>70％的非炔烴和非烯烴化合物，包括未反應(yīng)的烴和稀釋劑，基于該熱解產(chǎn)物的總重量。

viii.c2不飽和物回收

氣態(tài)流出物是從熱解產(chǎn)物中抽出的，并且分離c2不飽和物用于另外的加工或者提質(zhì)成衍生物產(chǎn)物。乙烯是特別期望的熱解產(chǎn)物，回收高純形式的乙烯對于另外的加工或者提質(zhì)成衍生物產(chǎn)物是有利的。

從熱解方法中回收c2不飽和物，特別是乙烯，通常包括壓縮該氣態(tài)流出物到明顯更高的壓力，以增強有效分離期望的c2不飽和物的能力。因為本發(fā)明的熱解方法在相對高的壓力產(chǎn)生了相對大量的c2不飽和物，因此c2不飽和物，特別是乙烯的回收可以以明顯降低壓縮能來完成。

在某些方面，c2不飽和物例如乙烯可以從熱解產(chǎn)物(其出自于或者離開熱解反應(yīng)器)中分離，而不增加離開該熱解反應(yīng)器的熱解產(chǎn)物的總壓力。在其他方面，c2不飽和物例如乙烯可以通過將離開熱解反應(yīng)器的熱解產(chǎn)物的總壓力增加到≦2.0，或者≦5.0，或者≦10.0倍，來從熱解產(chǎn)物(其出自于或者離開熱解反應(yīng)器)中分離。

回收系統(tǒng)可以用于將c2不飽和物從氣態(tài)流出物或者壓縮的氣態(tài)流出物中分離。這樣的回收系統(tǒng)通常包括以下中的一種或多種或者組合：各種分離、分餾和/或蒸餾塔，柱，分流器或者輪系(train)，和其他相關(guān)設(shè)備例如各種冷凝器，熱交換器，冷凍系統(tǒng)或者冷卻輪系，壓縮器，分液罐或者端口，泵等。

分離塔、柱、分流器或者輪系(其單獨或組合使用)的非限定性實例包括以下中的一種或多種：脫甲烷塔，優(yōu)選高溫脫甲烷塔，脫乙烷塔，清洗塔(經(jīng)常稱作堿洗塔和/或急冷塔)，吸收器，吸附器，膜，乙烯(c2)分流器，丙烯(c3)分流器等。

可用于主要回收烯烴(一種或多種)，優(yōu)選初級(prime)或者輕質(zhì)烯烴(一種或多種)例如c2不飽和物，以及丙烯和/或丁烯的各種回收系統(tǒng)描述在美國專利no.5960643(二級富乙烯流)，美國專利no.5019143，5452581和5082481(膜分離)，美國專利no.5672197(壓力依賴性吸收劑)，美國專利no.6069288(氫除去)，美國專利no.5904880(在一步中回收甲醇到氫和二氧化碳)，美國專利no.5927063(回收甲醇到燃氣輪機發(fā)電設(shè)備)，美國專利no.6121503(高純烯烴，沒有超精餾)和美國專利no.6293998(變壓吸附)，其全部通過引用完全并入本文。

通常伴隨大部分回收系統(tǒng)的是生產(chǎn)、產(chǎn)生或者積聚另外的產(chǎn)物、副產(chǎn)物和/或污染物以及優(yōu)選的初級產(chǎn)物。該優(yōu)選的初級產(chǎn)物，c2不飽和物例如乙烯和乙炔，特別是乙烯，通常凈化用于衍生物制造工藝?yán)缇酆?。該回收系統(tǒng)因此通常還包括凈化系統(tǒng)，其除去了低水平的副產(chǎn)物或污染物。

其他回收系統(tǒng)(其包括凈化系統(tǒng)，例如用于凈化烯烴(一種或多種))描述在kirk-othmerencyclopediaofchemicaltechnology，第4版，第9卷，johnwiley&sons，1996，第249-271和894-899頁中，其通過引用并入本文。凈化系統(tǒng)還描述在例如美國專利no.6271428(凈化二烯烴烴流)，美國專利no.6293999(從丙烷中分離丙烯)和美國專利no.6593506中。

ix.衍生產(chǎn)物

根據(jù)本發(fā)明所生產(chǎn)的c2不飽和物可以聚合以形成衍生產(chǎn)物，特別是塑料組合物例如聚烯烴，特別是聚乙烯?？梢允褂萌魏涡纬删垡蚁┑姆椒?。催化方法是優(yōu)選的。特別優(yōu)選的是茂金屬，齊格勒/納塔，氧化鉻和酸催化體系。參見例如美國專利no.3258455；3305538；3364190；5892079；4659685；4076698；3645992；4302565；和4243691，每個的催化劑和方法描述明確通過引用并入本文。通常，這些方法包括在有效形成聚烯烴產(chǎn)物的壓力和溫度下將乙烯產(chǎn)物與聚烯烴形成催化劑接觸。

在本發(fā)明的一種實施方案中，該乙烯產(chǎn)物與茂金屬催化劑接觸以形成聚烯烴。期望地，聚烯烴形成方法在約50℃-約320℃的溫度下進行。該反應(yīng)可以在低、中或高壓下進行，所述壓力是約1bar絕對壓力(“bara”)-約3200bara范圍內(nèi)的任何壓力。對于在溶液中進行的方法，可以使用惰性稀釋劑。在這種類型的操作中，令人期望的是所述壓力是約10bar-約150bar，和優(yōu)選的溫度范圍是約120℃-約250℃。對于氣相方法，優(yōu)選的是該溫度通常是約60℃-120℃，和操作壓力是約5bar-約50bar。

除了聚烯烴之外，許多其他烯烴衍生物可以由根據(jù)本發(fā)明所生產(chǎn)的烯烴產(chǎn)物形成。根據(jù)本發(fā)明所生產(chǎn)的烯烴還可以用于制造這樣的化合物如醛，酸例如c2-c13一元羧酸，醇例如c2-c12一元醇，由c2-c12一元羧酸和c2-c12一元醇制成的酯，直鏈α烯烴，乙酸乙烯酯，二氯乙烯和氯乙烯，乙基苯，環(huán)氧乙烷，枯烯，丙烯醛，烯丙基氯，環(huán)氧丙烷，丙烯酸，乙烯-丙烯橡膠和丙烯腈，和乙烯和丙烯的三聚物和二聚物。

x.實施例

實施例1

本發(fā)明的熱解反應(yīng)可以在任何這樣的反應(yīng)器中進行，其能夠限制溫度，壓力和接觸時間以由熱解供料中的烴來生產(chǎn)大量乙烯。在一種實施方案中，該熱解反應(yīng)器是再生式反應(yīng)器系統(tǒng)例如再生式逆流反應(yīng)器系統(tǒng)。

圖1a和1b顯示了再生床反應(yīng)器系統(tǒng)的基本兩步非對稱循環(huán)。該再生床反應(yīng)器系統(tǒng)顯示為這樣的反應(yīng)器系統(tǒng)，其具有分開的熱質(zhì)區(qū)，包括第二區(qū)(7)[其包括朝向第一端(9)的換熱器/急冷區(qū)，以及緊鄰第二區(qū)(7)的第二端(11)的反應(yīng)或者熱解區(qū)的一部分]和第一區(qū)(1)[還包括緊鄰第一區(qū)(1)的次要端(5)的反應(yīng)或者熱解區(qū)的一部分]。第一區(qū)(1)和第二區(qū)(7)二者均包含再生床，其含有熱質(zhì)。術(shù)語再生反應(yīng)器表示再生介質(zhì)，其也可以用于進行化學(xué)反應(yīng)。該熱質(zhì)可以包含有效存儲和傳遞熱量的材料，例如玻璃或者陶瓷珠或者球，金屬珠或者球，陶瓷(包括氧化鋯)或者金屬蜂窩材料，陶瓷管，擠出的整料等，條件是它們能夠保持完整性、功能性和耐受長期暴露于超過期望的熱解溫度例如用于安全操作邊界的1200℃(2192°f)的溫度。

如圖1a所示，在逆流循環(huán)的“熱解步驟”開始時，反應(yīng)器的第一區(qū)(1)的次要端(5)與第一區(qū)(1)的主要端(3)相比處于高溫下，并且第二區(qū)(7)的至少一部分[例如第二區(qū)(7)的第一端(9)]處于低于反應(yīng)區(qū)[即，在第一區(qū)(1)的次要端(5)和第二區(qū)(7)的第二端(11)之間的部分]的溫度，以為反應(yīng)產(chǎn)物提供急冷效應(yīng)。將含烴的熱解供料(任選包含稀釋劑例如甲烷或者蒸汽)經(jīng)由至少一個管道(15)引入第一區(qū)(1)的主要端(3)。

該熱解供料吸收來自于第一區(qū)(1)的熱量，并且該熱解供料的烴吸熱反應(yīng)以產(chǎn)生期望的c2不飽和物。隨著這個步驟的進行，如箭頭所示，基于該系統(tǒng)的傳熱性能，產(chǎn)生了溫度曲線(2)中的偏移。該熱質(zhì)具有傳熱能力，其配置以提供相對陡的溫度梯度，隨著吸熱反應(yīng)步驟的進行，該梯度將橫跨第一區(qū)(1)移動。該溫度梯度曲線越陡，反應(yīng)可以控制得越好。當(dāng)該熱解流通過反應(yīng)器時，它首先被加熱，然后被冷卻。在最大溫度的一些點，它將達到它的峰值熱解溫度。該反應(yīng)或者熱解區(qū)被認(rèn)為是緊鄰反應(yīng)器的熱質(zhì)(例如在其處、附近、內(nèi)部或者上面)的位置，在這里熱解方法在高于800℃的溫度下進行，并且該熱解供料暴露于該區(qū)短的停留時間。

熱解反應(yīng)氣體(經(jīng)歷該熱解反應(yīng)的氣體)在高的峰值熱解溫度下通過次要端(5)離開區(qū)(1)，通過區(qū)(7)，進入穿過第二端(11)，在第一端(9)處作為熱解產(chǎn)物離開，該熱解產(chǎn)物包含乙烯，乙炔，一些未轉(zhuǎn)化的烴和稀釋劑，以及其他反應(yīng)產(chǎn)物。當(dāng)該熱解反應(yīng)氣體通過區(qū)(7)時，熱量在區(qū)(7)中傳遞到熱質(zhì)，熱的熱解產(chǎn)物急冷或冷卻到低于峰值熱解溫度的溫度。例如，該冷卻的熱解產(chǎn)物的溫度可以基本接近于第一端(9)處的溫度。當(dāng)該熱解反應(yīng)氣體在區(qū)(7)中冷卻時，在所述區(qū)的再生床(一個或多個)中產(chǎn)生了代表峰值熱解溫度的溫度梯度(4)，并且在熱解反應(yīng)過程中橫跨區(qū)(7)移動。在急冷后，該熱解產(chǎn)物在(9)處離開區(qū)(7)，傳導(dǎo)離開該熱解反應(yīng)器。該熱解產(chǎn)物可以被處理用于分離和回收各種組分例如乙烯。

循環(huán)的第二步驟(圖1b)，稱作逆流循環(huán)的“再生步驟”，包括在相對于熱解供料流動的逆流方向上將燃燒供料引入反應(yīng)器的步驟。例如該燃燒供料的烴燃料和氧化劑組分可以經(jīng)由例如熱質(zhì)材料內(nèi)的分開的管道或者通道(19)引入。該熱質(zhì)材料可以為蜂窩形式，其包含通過擋板隔開的至少一個第一通道和一個第二通道，其防止了至少大部分化學(xué)計量可反應(yīng)量的烴燃料與區(qū)(7)內(nèi)的氧化劑反應(yīng)。烴燃料和氧化劑分開的流可以分別送過熱區(qū)(7)朝向區(qū)(7)的第二端(11)，在這里該分開的流合并用于在反應(yīng)器系統(tǒng)的反應(yīng)區(qū)(13)之中或附近放熱反應(yīng)或者燃燒。在這樣做過程中，溫度梯度(6)和(8)可以如圖1b中的示例圖上的箭頭所示橫跨床移動，其類似于在圖1a中反應(yīng)循環(huán)過程中實現(xiàn)的溫度梯度的圖，但是處于與其相反的方向。從區(qū)(7)回收的熱與燃燒熱一起傳遞到反應(yīng)區(qū)(13)，從而使反應(yīng)區(qū)的熱質(zhì)熱再生。

實施例2

圖2中顯示了溫度和在熱解溫度下的停留時間對于c2不飽和物生產(chǎn)的影響。圖2中所示的數(shù)據(jù)是基于在所示的裂解溫度下，來自于烴裂解的最大c2不飽和物(乙烯+乙炔)產(chǎn)率以及在給定溫度所需的裂解時間的模型預(yù)測。用于該實施例的模型可以如chenxu等人，kineticmodelingofethanepyrolysisathighconversion，j.phys.chem.a2011，115，10470-10490所描述來進行，其通過引用全部并入本文。

圖2中所示的例子代表在35psia(2.4bara)(初始乙烷分壓23psia)(1.6bara)下含乙烷的熱解供料(并且該熱解供料包含33mol％的蒸汽)的裂解。將來自于裂解運行的最大c2不飽和物(c2u＝乙烯+乙炔)和乙烯(c2h4)產(chǎn)率相對于裂解溫度繪圖。

圖2顯示了低于900℃，最大c2不飽和物和乙烯產(chǎn)率低于60重量％。通過升溫到1100℃，c2不飽和物的最大產(chǎn)率可以增加到幾乎70％，并且乙烯的產(chǎn)率是幾乎65％。在高于1100℃的溫度下達到了非常小的增加的c2不飽和物和乙烯產(chǎn)率。圖2進一步顯示了隨著溫度增加，乙烯產(chǎn)率在大約1200℃下開始降低。

圖2進一步顯示了在熱解溫度下的停留時間的影響。在低于900℃的溫度下達到最大c2不飽和物和乙烯產(chǎn)率需要幾百毫秒的停留時間。在高于900℃的溫度下，達到最大c2不飽和物和乙烯產(chǎn)率所需的停留時間顯著降低。因為在高的熱解溫度下的停留時間顯著降低，因此可以顯著提高反應(yīng)器生產(chǎn)率。

實施例3

圖3比較了相比于常規(guī)蒸汽裂解方法(條a)，代表本發(fā)明的熱解方法的四種不同的預(yù)測運行(條b-e)，并且該預(yù)測模型與實施例2中所描述的相同。所有反應(yīng)以80％的轉(zhuǎn)化率運行。圖3中所示的每個運行的總壓力如下：a＝21psig(1.43barg)；b＝22psig(1.5barg)；c＝22psig(1.5barg)；d＝60psig(4.1barg)；e＝100psig(6.8barg)。每個運行的每個熱解供料流中的烴分壓顯示在圖3中。圖3中還顯示了峰值熱解溫度和在高于800℃的溫度下的總停留時間。在運行a、b和e中，稀釋劑(水)包括在該熱解供料中。因此，在運行a、b和e中，總壓力等于反應(yīng)器中烴和水(蒸汽)的分壓之和。在例子c和d中，沒有稀釋劑包括在該熱解供料中。因此，在例子c和d中，總壓力等于烴分壓。

如圖3中所示，與對比運行(a)的大約76％的c2不飽和物選擇性相比，代表本發(fā)明的每個運行(b-e)具有相對高的c2不飽和物選擇性(c2h2+c2h4)，即，至少79％。b-e運行的c2不飽和物選擇性相對于對比運行大幅提高。

圖3中的數(shù)據(jù)顯示了三種模式，其中根據(jù)本發(fā)明所進行的熱解方法通過以下模式增加了烴裂解的價值：

(1)用“正?！毕♂寗?例如蒸汽)和壓力水平操作以實現(xiàn)明顯更高的對乙烯的選擇性；

(2)在明顯更高的壓力下(使用稀釋劑)操作以避免有效回收反應(yīng)產(chǎn)物中的c2不飽和物(例如乙烯)的壓縮成本；和

(3)在中等壓力下在沒有蒸汽或其他稀釋劑的情況下操作以節(jié)約稀釋劑成本。

上文已經(jīng)參考各種示例性和優(yōu)選的實施方案描述了本發(fā)明的原理和操作模式。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，權(quán)利要求書所限定的方法包括了本文沒有明確列舉的其他優(yōu)選的實施方案。