本發(fā)明涉及用于在重油改質(zhì)期間減少焦炭形成的方法和裝置。更具體而言，本發(fā)明涉及用于在雙壁反應(yīng)器中使用超臨界水以減少焦炭形成從而改質(zhì)重油的方法和裝置。
背景技術(shù)：
：人們對(duì)汽油和柴油的需求增加，這需要更多的可以混合到汽油和柴油庫(pool)中的輕質(zhì)和中間餾出物的石油產(chǎn)物。然而，目前可獲得的烴資源通常包括原油和其他重餾分及重餾分餾出物，它們都需要精煉方法以產(chǎn)生所需產(chǎn)物。常規(guī)精煉方法借助于熱能、催化劑和氫氣而將重油改質(zhì)成輕質(zhì)和中間餾出物產(chǎn)物。代表性的常規(guī)方法包括催化加氫處理和焦化方法。諸如加氫裂化等的催化加氫處理生產(chǎn)了清潔的汽油和柴油產(chǎn)物，其中使諸如硫之類的雜質(zhì)變得最少，但產(chǎn)物的高品質(zhì)需要消耗大量的氫氣來進(jìn)行生產(chǎn)。不使用催化劑和氫氣的焦化方法利用熱裂解反應(yīng)而將重油改質(zhì)成氣體、輕餾分和中間餾分，但也產(chǎn)生大量的低經(jīng)濟(jì)價(jià)值的副產(chǎn)物，例如固化焦。改質(zhì)重油的第三種選擇是使用超臨界水。低介電常數(shù)使超臨界水成為有機(jī)化合物的良好的溶劑。超臨界水已被用作諸如氧化等某些化學(xué)反應(yīng)以及改質(zhì)烴的反應(yīng)介質(zhì)。超臨界水是一種良好的用于改質(zhì)的反應(yīng)介質(zhì)，這是因?yàn)闅淇梢詮乃修D(zhuǎn)移到烴中。因此，不需要大量的氫氣供應(yīng)。超臨界水用作稀釋烴的稀釋劑。在使用超臨界水改質(zhì)重油時(shí)，如在熱裂解中，由于化學(xué)鍵斷裂而產(chǎn)生自由基。分子重排遵循自由基的擴(kuò)增，其包括裂解、二聚和低聚。然而，與單獨(dú)的熱裂解不同，超臨界水中的改質(zhì)反應(yīng)降低了自由基被低聚的機(jī)會(huì)，這是因?yàn)槌R界水起著限制自由基的“籠”的作用。通過籠效應(yīng)(即，一個(gè)或多個(gè)水分子圍繞自由基，然后防止自由基相互作用的條件)，自由基被超臨界水穩(wěn)定。據(jù)認(rèn)為，自由基的穩(wěn)定有助于防止自由基間的縮合，從而在本發(fā)明中減少總的焦炭產(chǎn)量。例如，焦炭產(chǎn)生可為自由基間縮合所導(dǎo)致的結(jié)果。焦炭或石油焦炭是在改質(zhì)反應(yīng)中形成的固體材料。該固體材料可與液體產(chǎn)物一起離開反應(yīng)器，但是通常會(huì)以層的形式殘留在反應(yīng)器和工藝管線的內(nèi)表面上。為了成為有用的產(chǎn)物，焦炭需要進(jìn)一步被處理，因此對(duì)于改質(zhì)烴來說，其被認(rèn)為是不太有價(jià)值的副產(chǎn)物。焦化是改質(zhì)反應(yīng)中的重要問題。焦化在高溫下增加。雖然焦化發(fā)生的程度很難預(yù)測，但已知高于400℃的溫度足以形成焦炭。焦化在較高溫度下加速的一個(gè)原因是因?yàn)樵谳^高溫度下加速了自由基的形成。更多的自由基會(huì)導(dǎo)致更多的低聚反應(yīng)，這增加了分子縮合反應(yīng)或焦炭形成。過熱點(diǎn)會(huì)促使改質(zhì)反應(yīng)器中發(fā)生焦化。反應(yīng)器壁等金屬表面上的局部加熱會(huì)導(dǎo)致過熱點(diǎn)的產(chǎn)生。通常，局部加熱由諸如火焰、電加熱器等直接熱源的不規(guī)則或不均勻分布、金屬表面上的絕緣體的形成、或者金屬表面上的不規(guī)則流體分布而引起。在金屬表面上的不規(guī)則流體分布的實(shí)例是工藝流體在管式反應(yīng)器中的流動(dòng)受到阻塞(stoppage)。因此，加熱爐或加熱器必須設(shè)計(jì)成使得整個(gè)反應(yīng)器壁的溫度均勻分布。一種設(shè)計(jì)特征是使用傳熱材料涂覆反應(yīng)器的表面以提供更好的熱分布，但是這種傳熱材料的使用期限通常較短并且其更換價(jià)格高昂。第二種設(shè)計(jì)選擇是確保工藝流體以高的表觀速度通過反應(yīng)器。高的表觀速度可以改善溫度分布。然而，在一些情況下，高的表觀速度的設(shè)計(jì)需要反應(yīng)器管具有高的長徑比，由于反應(yīng)器管的材料重量從而會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)器的成本增加。任何設(shè)計(jì)都應(yīng)具有敏感的儀器來監(jiān)測整個(gè)反應(yīng)器的溫度以防止過熱點(diǎn)的形成。然而，即使具有精密的設(shè)計(jì)和儀器，在直接加熱系統(tǒng)中，過熱點(diǎn)仍然是無法避免的。最多也只是希望反應(yīng)器設(shè)計(jì)能盡可能地減少過熱點(diǎn)的數(shù)量和強(qiáng)度。過熱點(diǎn)會(huì)促使焦化發(fā)生，這是因?yàn)檫^熱點(diǎn)會(huì)引起反應(yīng)器中流體的局部過度加熱。過度加熱會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)壁上形成局部焦炭。一旦在內(nèi)壁上形成焦炭，則過熱點(diǎn)的尺寸和強(qiáng)度可能都會(huì)增加，從而導(dǎo)致更多的焦炭形成。此外，焦炭形成阻礙了反應(yīng)器中溫度的精確測定。改質(zhì)過程中的焦炭形成限制了改質(zhì)過程的功能。改質(zhì)期間焦炭形成的減少將導(dǎo)致液態(tài)烴產(chǎn)物的產(chǎn)量增加。焦炭形成限制了石油在反應(yīng)器中的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間或停留時(shí)間。較短的停留時(shí)間會(huì)導(dǎo)致改質(zhì)效率降低。焦炭堵塞工藝管線，從而導(dǎo)致工藝管線和反應(yīng)器的壓力增加。如果壓力增加到某一點(diǎn)以上，則必須關(guān)閉整個(gè)工藝，以便可以除去焦炭。否則壓力積聚可能會(huì)導(dǎo)致工廠設(shè)備的機(jī)械故障。焦炭形成是精煉過程非計(jì)劃停機(jī)的常見原因之一。與純粹的熱過程相比，超臨界水減少了焦炭形成。然而，超臨界水所實(shí)現(xiàn)的焦化抑制程度取決于重油的類型。甚至，超臨界水在防止焦炭形成方面會(huì)受到限制，這是因?yàn)榉肿印⑻貏e是重分子由于其低溶解性而不易溶解在超臨界水中，因此，諸如瀝青烯等較大的分子可以通過自由基介導(dǎo)的反應(yīng)而容易地轉(zhuǎn)化為焦炭。此外，較高溫度下的超臨界水具有比重油更低的密度，并且在超臨界壓力下隨著溫度的升高，該密度變化更快。在25mpa下，400℃的水的密度為166.54kg/m3，而450℃的水的密度為108.98kg/m3。重油和超臨界水的密度的相對(duì)差異會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)器底部或壁上的重分子沉降，其中這種分離的重分子起到了焦炭形成的前驅(qū)體的作用。即使在超臨界水反應(yīng)器中，重分子的聚集也可能會(huì)導(dǎo)致焦炭形成，并且焦炭可能會(huì)導(dǎo)致形成過熱點(diǎn)。減少或防止形成過熱點(diǎn)的超臨界水方法將是有利的。與常規(guī)超臨界水方法相比，減少焦炭形成并提高操作穩(wěn)定性的超臨界水方法將是有利的。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提供采用超臨界水改質(zhì)烴原料的方法和裝置，其中該改質(zhì)方法特別排除了水熱催化劑的使用或外部供應(yīng)氫氣的使用。在本發(fā)明的第一方面，提供了使用雙壁反應(yīng)器從而在烴改質(zhì)反應(yīng)期間減少焦炭形成的方法。該方法包括將經(jīng)加熱的進(jìn)料水供應(yīng)至雙壁反應(yīng)器的殼程空間(shell-sidevolume)以產(chǎn)生傳熱流的步驟。雙壁反應(yīng)器包括：外壁和內(nèi)壁，該外壁和該內(nèi)壁限定了設(shè)置在它們之間的殼程空間；由內(nèi)壁限定的反應(yīng)部分空間；加熱元件，該加熱元件與外壁相鄰，其中所述加熱元件被構(gòu)造為加熱傳熱流以產(chǎn)生熱水回路，使得傳熱流高于水的臨界溫度，其中熱量從傳熱流通過內(nèi)壁傳遞到反應(yīng)部分空間，其中熱水回路離開殼程空間，其中該傳熱流的溫度高于水的臨界溫度，并且傳熱流的壓力大于水的臨界壓力。該方法還包括以下步驟：通過過濾器供應(yīng)離開雙壁反應(yīng)器的殼程空間的熱水回路，過濾器被構(gòu)造為去除微粒以形成經(jīng)過濾的水流；將該經(jīng)過濾的水流與經(jīng)加熱的烴原料在混合器中混合以產(chǎn)生混合流，其中經(jīng)加熱的烴原料的壓力大于水的臨界壓力，并且其溫度大于50℃；在與傳熱流逆流的流動(dòng)構(gòu)造中，將混合流供應(yīng)至雙壁反應(yīng)器的反應(yīng)部分空間以產(chǎn)生反應(yīng)流動(dòng)流；使反應(yīng)流動(dòng)流在反應(yīng)溫度下在反應(yīng)部分空間內(nèi)發(fā)生反應(yīng)，以產(chǎn)生反應(yīng)器流出物，其中從傳熱流轉(zhuǎn)移到反應(yīng)部分空間的熱量能夠有效地將反應(yīng)溫度維持在高于水的臨界溫度；在反應(yīng)器冷卻器中將反應(yīng)器流出物冷卻以產(chǎn)生經(jīng)冷卻的流出物；在減壓器中將經(jīng)冷卻的流出物減壓以產(chǎn)生經(jīng)減壓的流出物；在相分離器中將經(jīng)減壓的流出物分離以產(chǎn)生氣相產(chǎn)物和液相產(chǎn)物；以及在產(chǎn)物分離器中將液相產(chǎn)物分離以產(chǎn)生經(jīng)分離的水流和經(jīng)改質(zhì)的烴流。在本發(fā)明的某些方面，該方法還包括以下步驟：將經(jīng)分離的水流再循環(huán)以與雙壁反應(yīng)器的上游進(jìn)料水結(jié)合的步驟。在本發(fā)明的某些方面，雙壁反應(yīng)器還包括殼程入口，該殼程入口被構(gòu)造為接收經(jīng)加熱的進(jìn)料水；殼程出口，該殼程出口被構(gòu)造為將傳熱流作為熱水回路而排出；反應(yīng)入口，該反應(yīng)入口被構(gòu)造為接收混合流；以及反應(yīng)出口，該反應(yīng)出口被構(gòu)造為排出反應(yīng)流動(dòng)流作為反應(yīng)器流出物，其中該殼程入口、該殼程出口、該反應(yīng)入口和該反應(yīng)出口被構(gòu)造為在傳熱流和反應(yīng)流動(dòng)流之間產(chǎn)生逆流的流動(dòng)構(gòu)造。在本發(fā)明的某些方面，雙壁反應(yīng)器還包括：從外壁延伸到殼程空間的擋板，擋板被構(gòu)造為提高從加熱元件和外壁到傳熱流的熱傳遞。在本發(fā)明的某些方面，該方法還包括將熱水回路供至混合器預(yù)熱器的步驟，該混合器預(yù)熱器被構(gòu)造為提高熱水回路的溫度以產(chǎn)生熱的混合器進(jìn)料；以及將熱的混合器進(jìn)料供至過濾器以產(chǎn)生經(jīng)過濾的水流。在本發(fā)明的某些方面，該方法還包括將經(jīng)加熱的進(jìn)料水供至水過熱器的步驟，該水過熱器被構(gòu)造為提高經(jīng)加熱的進(jìn)料水的溫度以產(chǎn)生熱水供應(yīng)；以及將熱水供應(yīng)供至雙壁反應(yīng)器的殼程空間的步驟。在本發(fā)明的某些方面，該方法還包括將反應(yīng)器流出物供至超臨界水反應(yīng)器的步驟，該超臨界水反應(yīng)器被構(gòu)造為對(duì)存在于反應(yīng)器流出物中的烴進(jìn)行改質(zhì)，其中超臨界水反應(yīng)器的溫度高于水的臨界溫度，其中超臨界水反應(yīng)器的壓力大于水的臨界壓力；使反應(yīng)器流出物反應(yīng)以產(chǎn)生產(chǎn)物流的步驟；以及將產(chǎn)物流供至反應(yīng)器冷卻器的步驟。在本發(fā)明的某些方面，液體產(chǎn)率大于98體積％。在本發(fā)明的某些方面，經(jīng)改質(zhì)的烴流中的瀝青烯、硫和其他雜質(zhì)的量減少。在本發(fā)明的某些方面，反應(yīng)流動(dòng)流在雙壁反應(yīng)器中的停留時(shí)間大于10秒。在本發(fā)明的第二方面，提供了能夠改質(zhì)烴并且焦炭形成減少的超臨界水設(shè)備。該超臨界水設(shè)備包括烴原料泵，該烴原料泵被構(gòu)造為將烴原料加壓至高于水的臨界壓力以產(chǎn)生經(jīng)加壓的烴原料；烴原料加熱器，其與烴原料泵流體連接，該烴原料加熱器被構(gòu)造為將經(jīng)加壓的烴原料加熱到大于50℃的溫度以產(chǎn)生經(jīng)加熱的烴原料；進(jìn)料水泵，該進(jìn)料水泵被構(gòu)造為將進(jìn)料水加壓至高于水的臨界壓力以產(chǎn)生經(jīng)加壓的進(jìn)料水；進(jìn)料水加熱器，其與進(jìn)料水泵流體連接，該進(jìn)料水泵被構(gòu)造為將經(jīng)加壓的進(jìn)料水加熱至高于水的臨界溫度以產(chǎn)生經(jīng)加熱的進(jìn)料水；雙壁反應(yīng)器，該雙壁反應(yīng)器被構(gòu)造為利用改質(zhì)反應(yīng)來對(duì)烴進(jìn)行改質(zhì)，該雙壁反應(yīng)器被進(jìn)一步構(gòu)造為限制改質(zhì)反應(yīng)期間的焦炭形成。該雙壁反應(yīng)器包括流體連接到進(jìn)料水加熱器的殼程入口，該殼程入口被構(gòu)造為接收經(jīng)加熱的進(jìn)料水以在殼程空間中產(chǎn)生傳熱流；外壁和內(nèi)壁，外壁和內(nèi)壁限定了設(shè)置在它們之間的殼程空間，殼程空間被構(gòu)造為接收傳熱流；由內(nèi)壁限定的反應(yīng)部分空間；流體連接到殼程空間的殼程出口，該殼程出口被構(gòu)造為將傳熱流排出以產(chǎn)生熱水回路；以及加熱元件，該加熱元件與外壁相鄰，其中加熱元件被構(gòu)造為加熱傳熱流，使得傳熱流高于水的臨界溫度，其中熱量從傳熱流通過內(nèi)壁而傳遞到反應(yīng)部分空間。超臨界水設(shè)備還包括流體連接到殼程出口的過濾器，該過濾器被構(gòu)造為從熱水回路中除去微粒以形成經(jīng)過濾的水流；流體連接到過濾器的混合器，該混合器被構(gòu)造為將經(jīng)過濾的水流和經(jīng)加熱的烴原料混合以產(chǎn)生混合流，其中將混合流以與傳熱流逆流的流動(dòng)構(gòu)造形式供應(yīng)到雙壁反應(yīng)器的反應(yīng)部分空間以產(chǎn)生反應(yīng)流動(dòng)流，其中該反應(yīng)部分空間能夠有效地對(duì)反應(yīng)流動(dòng)流中的烴進(jìn)行改質(zhì)以產(chǎn)生反應(yīng)器流出物；流體連接到雙壁反應(yīng)器的反應(yīng)器冷卻器，該反應(yīng)器冷卻器被構(gòu)造為將反應(yīng)器流出物冷卻至低于水的臨界溫度以產(chǎn)生經(jīng)冷卻的流出物；流體連接到反應(yīng)器冷卻器的減壓器，該減壓器被構(gòu)造為將經(jīng)冷卻的流出物的壓力降低至低于水的臨界壓力以產(chǎn)生經(jīng)減壓的流出物；流體連接到減壓器的相分離器，該相分離器被構(gòu)造為將經(jīng)減壓的流出物分離成氣相產(chǎn)物和液相產(chǎn)物；以及流體連接到相分離器的產(chǎn)物分離器，該產(chǎn)物分離器被構(gòu)造為將液相產(chǎn)物分離成已改質(zhì)的烴流和分離的水流。在本發(fā)明的某些方面，將經(jīng)分離的水流與進(jìn)料水泵的上游的進(jìn)料水結(jié)合。在本發(fā)明的某些方面，雙壁反應(yīng)器還包括：反應(yīng)入口，該反應(yīng)入口被構(gòu)造為接收混合流；以及反應(yīng)出口，該反應(yīng)出口被構(gòu)造為將反應(yīng)流動(dòng)流作為反應(yīng)器流出物出排出，其中該殼程入口、該殼程出口、該反應(yīng)入口和該反應(yīng)出口被構(gòu)造為在傳熱流和反應(yīng)流動(dòng)流之間產(chǎn)生逆流的流動(dòng)構(gòu)造。在本發(fā)明的某些方面，雙壁反應(yīng)器還包括從外壁延伸到殼程空間的擋板，該擋板被構(gòu)造為提高從加熱元件和外壁到傳熱流的熱傳遞。在本發(fā)明的某些方面，超臨界水設(shè)備還包括流體連接到雙壁反應(yīng)器的混合器預(yù)熱器，該混合器預(yù)熱器被構(gòu)造為提高熱水回路的溫度以產(chǎn)生熱的混合器進(jìn)料，其中將熱的混合器進(jìn)料供應(yīng)到過濾器以產(chǎn)生經(jīng)過濾的水流。在本發(fā)明的某些方面，超臨界水設(shè)備還包括流體連接到進(jìn)料水加熱器的水過熱器，該水過熱器被構(gòu)造為提高經(jīng)加熱的進(jìn)料水的溫度以產(chǎn)生熱水供應(yīng)，其中將熱水供應(yīng)供至雙壁反應(yīng)器的殼程空間。在本發(fā)明的某些方面，超臨界水設(shè)備還包括流體連接到雙壁反應(yīng)器的超臨界水反應(yīng)器，該超臨界水反應(yīng)器被構(gòu)造為對(duì)存在于反應(yīng)器流出物中的未反應(yīng)的烴進(jìn)行改質(zhì)以產(chǎn)生產(chǎn)物流，其中超臨界水反應(yīng)器的溫度高于水的臨界溫度，其中超臨界水反應(yīng)器的壓力大于水的臨界壓力，其中將產(chǎn)物流供應(yīng)到反應(yīng)器冷卻器。在本發(fā)明的某些方面，液體產(chǎn)率大于98體積％。在本發(fā)明的某些方面，經(jīng)改質(zhì)的烴流中的瀝青烯、硫和其他雜質(zhì)的量減少。在本發(fā)明的某些方面，反應(yīng)流動(dòng)流在雙壁反應(yīng)器中的停留時(shí)間大于10秒。附圖說明參照以下說明、權(quán)利要求和附圖，將更好地理解本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)。然而應(yīng)當(dāng)注意的是，附圖僅僅示出了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方案，因此，不應(yīng)被視為是對(duì)本發(fā)明范圍的限制，因?yàn)楸景l(fā)明可允許其他同等有效的實(shí)施方案。圖1提供了根據(jù)本發(fā)明的烴原料改質(zhì)方法的一個(gè)實(shí)施方案的流程圖。圖2提供了雙壁反應(yīng)器的實(shí)施方案的平面圖。圖2a提供了雙壁反應(yīng)器的實(shí)施方案的平面圖。圖3提供了根據(jù)本發(fā)明的烴原料改質(zhì)方法的一個(gè)實(shí)施方案的流程圖。圖4提供了根據(jù)本發(fā)明的烴原料改質(zhì)方法的一個(gè)實(shí)施方案的流程圖。圖5提供了根據(jù)本發(fā)明的烴原料改質(zhì)方法的一個(gè)實(shí)施方案的流程圖。圖6提供了根據(jù)本發(fā)明的烴原料改質(zhì)方法的一個(gè)實(shí)施方案的流程圖。具體實(shí)施方式雖然為了說明的目的，以下詳細(xì)說明中包含了許多具體細(xì)節(jié)，但是應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)可的是對(duì)于以下細(xì)節(jié)的許多示例、變化和改變都在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。因此，在此描述并在附圖中提供的本發(fā)明的示例性實(shí)施方案以不喪失任何通用性的情況進(jìn)行描述，同時(shí)也不會(huì)對(duì)所要求保護(hù)的發(fā)明進(jìn)行任何的限制。實(shí)施方案的這些特征可以與其他實(shí)施方案的特征相結(jié)合。參見圖1，提供了用于減少雙壁反應(yīng)器中焦炭形成的方法的實(shí)施方案。將烴原料10在烴原料泵104中加壓以產(chǎn)生經(jīng)加壓的烴原料12。烴原料10可以來自于任意烴源。用作烴原料10的示例性烴源包括全范圍原油、蒸餾原油、殘油、減壓渣油、拔頂原油、原油的底餾分、來自煉油廠的產(chǎn)物流、減壓瓦斯油、來自蒸汽裂解工藝的產(chǎn)物流、液化煤、從油或焦油砂、瀝青、油頁巖、瀝青烯、生物質(zhì)碳?xì)浠衔锏戎谢厥盏囊后w產(chǎn)物。經(jīng)加壓的烴原料12的壓力大于約22.064mpa，或者在約22.1mpa至約31.9mpa之間。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，經(jīng)加壓的烴原料12的壓力為25.0mpa。水的臨界壓力為22.064mpa。將經(jīng)加壓的烴原料12在烴原料加熱器106中加熱以形成經(jīng)加熱的烴原料14。經(jīng)加熱的烴原料14的溫度在約10℃至約300℃之間，或者在約50℃至250℃之間，或者在約50℃至200℃之間，或者在約50℃至150℃之間，或者在約50℃至約100℃之間，或者在約100℃至約200℃之間，或者在約150℃至約250℃之間，或者在約200℃至約300℃之間。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，經(jīng)加熱的烴原料14的溫度大于50℃。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，經(jīng)加熱的烴原料14的溫度為125℃。烴原料加熱器106可以是能夠?qū)⒔?jīng)加壓的烴原料12加熱的任意傳熱單元?？捎米鳠N原料加熱器106的示例性傳熱單元包括天然氣燃燒加熱器、熱交換器和電加熱器。在一些實(shí)施方案中，在交叉交換操作中，經(jīng)加壓的烴原料12在熱交換器中被其他工藝流所加熱。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，烴原料加熱器106被設(shè)計(jì)為使壓降最小化，從而使得離開烴原料加熱器106的經(jīng)加熱的烴原料14的壓力高于水的臨界壓力。將經(jīng)加熱的烴原料14供至混合器108。進(jìn)料水20可以是任意水源。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，進(jìn)料水20的導(dǎo)電率小于約10.0微歐姆/厘米(μmhos/cm)。導(dǎo)電率是確定水中離子化合物濃度的最常用方法。較高的導(dǎo)電率表示水中離子化合物的濃度增加。盡管諸如氯化鈉等的離子化合物在亞臨界條件下溶解在水中，但是其可能會(huì)在超臨界水條件下沉淀?？捎米鬟M(jìn)料水20的示例性水源包括軟化水、蒸餾水、鍋爐進(jìn)料水、去離子水和經(jīng)處理的循環(huán)水。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，進(jìn)料水20是軟化水。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，進(jìn)料水20不存在有鹽水。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，進(jìn)料水20包括回收自經(jīng)分離的水流60的水。將進(jìn)料水20在進(jìn)料水泵100中加壓以產(chǎn)生經(jīng)加壓的進(jìn)料水22。經(jīng)加壓的進(jìn)料水22的壓力大于約22.064mpa，或者在約22.1mpa至約31.9mpa之間，或者在約22.9mpa至約31.1mpa之間。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，經(jīng)加壓的進(jìn)料水22的壓力為25.0mpa。水的臨界壓力為22.064mpa。在進(jìn)料水加熱器102中加熱經(jīng)加壓的進(jìn)料水22以產(chǎn)生經(jīng)加熱的進(jìn)料水24。經(jīng)加熱的進(jìn)料水24的溫度大于約374℃，或者在約374℃至約600℃之間，或者在約400℃至約550℃之間，或者在約400℃至約450℃之間，或者在450℃至約500℃之間，或者在約500℃至約550℃之間，或者在約550℃至約600℃之間?；趯?duì)雙壁反應(yīng)器110的結(jié)構(gòu)材料和返回進(jìn)料水加熱器102的相關(guān)管道的考慮來選擇水的最高溫度。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，經(jīng)加熱的進(jìn)料水24的溫度為520℃。水的臨界溫度為373.946℃。進(jìn)料水加熱器102可以是能夠加熱經(jīng)加壓的進(jìn)料水22的任意類型的傳熱單元。用作進(jìn)料水加熱器102的示例性傳熱單元包括天然氣燃燒加熱器、熱交換器、電加熱器、或者本領(lǐng)域已知的任意加熱器或熱交換器。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，在交叉交換操作中，經(jīng)加壓的進(jìn)料水22在熱交換器中被其他工藝流部分地加熱。經(jīng)加熱的進(jìn)料水24是在水的臨界溫度和臨界壓力以上、或者是在水的臨界點(diǎn)以上的超臨界水。當(dāng)高于臨界溫度和壓力時(shí)，水的液相和氣相之間的邊界消失，并且流體兼具液態(tài)和氣態(tài)物質(zhì)這兩者的特性。超臨界水能夠溶解諸如有機(jī)溶劑之類的有機(jī)化合物，并且像氣體一樣具有優(yōu)異的擴(kuò)散性。調(diào)節(jié)溫度和壓力，從而連續(xù)地調(diào)整超臨界水的性質(zhì)更多地偏向液態(tài)、或者更多地偏向氣態(tài)。與液相亞臨界水相比，超臨界水具有更低的密度和更低的極性，從而極大地?cái)U(kuò)展了可在水中進(jìn)行的化學(xué)作用的可能范圍。由于超臨界水達(dá)到了超臨界邊界，因此其具有各種預(yù)料之外的性能。超臨界水對(duì)于有機(jī)化合物的溶解度非常高，并且與氣體具有無限的混溶性。在某些實(shí)施方案中，超臨界水通過蒸汽重整反應(yīng)和水煤氣轉(zhuǎn)換反應(yīng)來產(chǎn)生氫氣，該氫氣隨后可用于改質(zhì)反應(yīng)。將經(jīng)加熱的進(jìn)料水24供至雙壁反應(yīng)器110。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，雙壁反應(yīng)器110與雙管熱交換器具有一些相同的特征。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，雙壁反應(yīng)器110的設(shè)計(jì)規(guī)格取決于包括流速在內(nèi)的工藝條件。參見圖2來描述雙壁反應(yīng)器110。雙壁反應(yīng)器110具有外壁210和內(nèi)壁212。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，外壁210和內(nèi)壁212由在兩端開口的兩個(gè)同心圓柱體形成，這兩個(gè)同心圓柱體并不相連。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，雙壁反應(yīng)器110是具有外部加熱源的雙管式容器。由內(nèi)壁212包圍的體積限定了反應(yīng)部分空間214。內(nèi)壁212和外壁210之間的體積限定了殼程空間216。反應(yīng)部分空間214具有一個(gè)反應(yīng)入口230和一個(gè)反應(yīng)出口232。殼程空間216具有殼程入口220和殼程出口222。經(jīng)加熱的進(jìn)料水24通過殼程入口220進(jìn)入雙壁反應(yīng)器110的殼程空間216，以產(chǎn)生傳熱流30。限制殼程空間216和反應(yīng)部分空間214之間的直接流體交換的雙壁反應(yīng)器110的設(shè)計(jì)減少了機(jī)械故障(接頭、噴嘴、端口等處的機(jī)械路障)的風(fēng)險(xiǎn)，簡化了雙壁反應(yīng)器110的制造，并且提供了對(duì)壓力和溫度的更可控的控制。反應(yīng)部分空間214內(nèi)以及沿著內(nèi)壁212的溫度控制是本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。加熱元件218與外壁210相鄰。加熱元件218是任意的直接加熱源。用作加熱元件218的示例性直接加熱源包括電加熱器、燃?xì)饧訜崞?、燃液加熱器和燃煤加熱器。加熱元?18將熱量傳遞到傳熱流30。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，加熱元件218保持傳熱流30相對(duì)于經(jīng)加熱的進(jìn)料水24的溫度。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，加熱元件218在外壁210的整個(gè)長度或基本上整個(gè)長度范圍內(nèi)延伸。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，加熱元件218的延伸長度小于外壁210的整個(gè)長度。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，加熱元件218纏繞在外壁210的整個(gè)圓周上。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，加熱元件218與外壁210的圓周的一部分相鄰。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，加熱元件218使傳熱流30的溫度升高至高于經(jīng)加熱的進(jìn)料水24的溫度。傳熱流30的加熱不存在氧化反應(yīng)，這可以有助于脫離反應(yīng)溫度。熱量從外壁210通過殼程空間216中的傳熱流30而傳遞到內(nèi)壁212，并通過內(nèi)壁212而傳遞到反應(yīng)部分空間214?；趯?duì)從外壁210通過殼程空間216而到內(nèi)壁212的熱量傳遞需求的考慮，使內(nèi)壁212和外壁210之間的體積、傳熱流30的流速以及傳熱流30的溫度最優(yōu)化，從而提高作為傳熱介質(zhì)的傳熱流30的效率。傳熱流30的速度受目標(biāo)反應(yīng)溫度的影響。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，可以通過將擋板240安裝在外壁210附近并延伸到殼程空間216中來提高傳熱流30的傳熱效率。擋板240通過增加暴露于傳熱流30的流動(dòng)的表面積、形成更大的與傳熱流30相互作用的表面，從而提高了加熱元件218到傳熱流30的傳熱能力。對(duì)傳熱流30的加熱的改善提高了從傳熱流30到反應(yīng)部分空間214的傳熱效率。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，擋板240是翅片。基于對(duì)優(yōu)化反應(yīng)器參數(shù)的考慮來設(shè)計(jì)雙壁反應(yīng)器110。反應(yīng)器參數(shù)包括停留時(shí)間、反應(yīng)器取向、流動(dòng)方向、反應(yīng)體積、反應(yīng)器長徑比和操作條件。在雙壁反應(yīng)器110中的停留時(shí)間為至少5秒，或者為至少10秒，或者為至少15秒，或者為至少20秒，或者為至少30秒，或者為至少40秒。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，雙壁反應(yīng)器110中的停留時(shí)間為至少10秒。本文中所用的反應(yīng)器取向指的是反應(yīng)器相對(duì)于地面的方向。示例性的反應(yīng)器取向包括垂直的和水平的。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，雙壁反應(yīng)器110具有垂直的反應(yīng)器取向。流動(dòng)方向指的是混合流40在垂直反應(yīng)器中的流動(dòng)是上升流還是下降流。在上升流的流動(dòng)方向上，雙壁反應(yīng)器110的反應(yīng)入口230位于相對(duì)于雙壁反應(yīng)器110出口更接近于基準(zhǔn)面(grade)的位置，并且混合流40被供應(yīng)至反應(yīng)入口230。在下降流的流動(dòng)方向上，反應(yīng)入口230位于相對(duì)于反應(yīng)出口232更遠(yuǎn)離基準(zhǔn)面的位置。反應(yīng)體積指的是反應(yīng)部分空間214的總體積。通過考慮所需的停留時(shí)間、經(jīng)加熱的進(jìn)料水24的傳熱效率和反應(yīng)器長徑比來計(jì)算反應(yīng)體積。反應(yīng)器長徑比是雙壁反應(yīng)器110的長度與直徑的比率。長徑比在傳熱能力、停留時(shí)間和流動(dòng)方式方面起到一定的作用。操作條件包括反應(yīng)器溫度和反應(yīng)器壓力。反應(yīng)器溫度被定義為反應(yīng)部分空間214的端部處的流體溫度。再次參見圖1，傳熱流30作為熱水回路32而離開雙壁反應(yīng)器110的殼程空間216。熱水回路32的溫度在經(jīng)加熱的進(jìn)料水24的溫度的10度內(nèi)，或者20度內(nèi)，或者30度內(nèi)，或者40度內(nèi)，或者50度內(nèi)。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，熱水回路32的溫度高于經(jīng)加熱的進(jìn)料水24的溫度。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，熱水回路32的溫度低于經(jīng)加熱的進(jìn)料水24的溫度。熱水回路32成為反應(yīng)部分空間214中的反應(yīng)物之一。熱水回路32流過過濾器124以產(chǎn)生經(jīng)過濾的水流36。過濾器124可以是本領(lǐng)域已知的能夠去除包括焦炭在內(nèi)的顆粒物的任意類型的過濾元件。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，過濾器124具有金屬外殼。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，過濾器124包括以平行組件方式布置的多個(gè)過濾元件。將經(jīng)過濾的水流36供至混合器108以產(chǎn)生混合流40。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，熱水回路32不存在過濾器124，并且熱水回路32直接與混合器108中的經(jīng)加熱的烴原料14混合。經(jīng)過濾的水流36和經(jīng)加熱的烴原料14在雙壁反應(yīng)器110的外部進(jìn)行混合。雙壁反應(yīng)器110沒有設(shè)計(jì)用于增強(qiáng)反應(yīng)物的混合的特征。將經(jīng)加熱的烴原料14和經(jīng)過濾的水流36在雙壁反應(yīng)器110中混合會(huì)降低雙壁反應(yīng)器110中保持對(duì)溫度、壓力和流速的控制的能力，從而在雙壁反應(yīng)器110中產(chǎn)生不穩(wěn)定條件。如圖2所示，經(jīng)加熱的烴原料14和雙壁反應(yīng)器110上游的經(jīng)過濾的水流36的混合(在雙壁反應(yīng)器110的外部)確保了混合流40在進(jìn)入雙壁反應(yīng)器110時(shí)、以及其作為反應(yīng)流動(dòng)流42而流經(jīng)反應(yīng)部分空間214時(shí)的溫度分布更均勻。混合器108可以是能夠?qū)⒔?jīng)過濾的水流36和經(jīng)加熱的烴原料14混合的任意類型的混合設(shè)備。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，混合器108是聯(lián)機(jī)混合器?；旌狭?0的水與烴的比率以進(jìn)料水20的體積流速(υ20)與烴原料10的體積流速(υ10)的比率表示。在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度和壓力下測定的υ20與υ10的比率在約10:1至約1:10的范圍內(nèi)，或者在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度和壓力下測定的υ20與υ10的比率在約5:1至約1:5的范圍內(nèi)，或者在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度和壓力下測定的υ20與υ10的比率為小于4:1，或者在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度和壓力下測定的υ20與υ10的比率為小于3:1，或者在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度和壓力下測定的υ20與υ10的比率為小于2:1。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度和壓力下測定的υ20與υ10的比率為1.4:1。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度和壓力下測定的υ20與υ10的比率為2.5:1?；旌狭?0被供至雙壁反應(yīng)器110的反應(yīng)部分空間214中。在此所使用的“標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度和壓力”指的是25℃和0.1mpa。標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力指的是0℃和0.1mpa。標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度和壓力是更適用的。如圖2所示，混合流40和經(jīng)加熱的進(jìn)料水24以逆流的流動(dòng)構(gòu)造形式被供應(yīng)至雙壁反應(yīng)器110。在此所使用的逆流的流動(dòng)構(gòu)造指的是料流的流動(dòng)方向，并且指的是雙壁反應(yīng)器110中的料流從相對(duì)的端部進(jìn)入容器，使得一個(gè)料流的進(jìn)料位置與第二料流的出口位置相鄰。逆流的流動(dòng)構(gòu)造使得在反應(yīng)部分空間214的整個(gè)長度范圍內(nèi)反應(yīng)流動(dòng)流42中的溫度分布保持均勻或基本均勻。反應(yīng)流動(dòng)流42經(jīng)由內(nèi)壁212被傳熱流30間接加熱而接收熱量，從而使反應(yīng)流動(dòng)流42保持在反應(yīng)溫度。反應(yīng)流動(dòng)流42是連續(xù)流。傳熱流30是連續(xù)流。雙壁反應(yīng)器110是超臨界反應(yīng)器。在沒有外部提供的氫氣的情況下，雙壁反應(yīng)器110使用超臨界水作為反應(yīng)部分空間214中的反應(yīng)介質(zhì)，從而進(jìn)行烴改質(zhì)反應(yīng)。雙壁反應(yīng)器110沒有外部提供的氧化劑。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，雙壁反應(yīng)器110沒有催化劑。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，超臨界水用作雙壁反應(yīng)器110中的稀釋劑。通過向反應(yīng)部分空間214提供間接加熱，雙壁反應(yīng)器110的結(jié)構(gòu)減少了焦炭形成。在內(nèi)壁212上沒有直接加熱，這使得內(nèi)壁212上的溫度分布均勻。均勻的溫度分布減少或消除了內(nèi)壁212上的過熱點(diǎn)的形成。過熱點(diǎn)的減少使得反應(yīng)部分空間214內(nèi)的焦炭形成減少。由于放熱或吸熱反應(yīng)分別會(huì)涉及局部加熱或冷卻，因此，放熱和吸熱反應(yīng)會(huì)影響控制反應(yīng)溫度的能力。不受特定理論的約束，據(jù)信，對(duì)于具有不均勻分布的成分和/或溫度的烴流體反應(yīng)器，其局部溫度也不均勻，這是由于放熱或吸熱反應(yīng)的緣故。因此，雙壁反應(yīng)器110通過形成均勻的溫度分布從而減少了放熱和/或吸熱反應(yīng)。雙壁反應(yīng)器110的反應(yīng)部分空間214產(chǎn)生了反應(yīng)器流出物50。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，由于被雙壁反應(yīng)器110端部的管路(未示出)所冷卻，因此，反應(yīng)器流出物50的溫度低于反應(yīng)器溫度。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，由于雙壁反應(yīng)器110中的間接加熱，因此，反應(yīng)器流出物50的溫度大于混合流40的溫度。反應(yīng)器流出物50中的反應(yīng)產(chǎn)物取決于烴原料10的組成、υ20與υ10的比率以及雙壁反應(yīng)器110的反應(yīng)部分空間214的操作溫度。將反應(yīng)器流出物50在反應(yīng)器冷卻器112中冷卻以產(chǎn)生經(jīng)冷卻的流出物52。經(jīng)冷卻的流出物52的溫度在約10℃至約200℃之間，或者在約30℃至約120℃之間，或者在約50℃至約100℃之間。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，經(jīng)冷卻的流出物52的溫度為60℃。反應(yīng)器冷卻器112可以是能夠冷卻反應(yīng)器流出物50的任意傳熱單元。可用作反應(yīng)器冷卻器112的示例性傳熱單元包括熱交換器、蒸汽發(fā)生器、交叉交換器或空氣冷卻器。根據(jù)圖5所示的本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案，反應(yīng)器冷卻器140是交叉交換器，其利用來自反應(yīng)器流出物50的熱量來加熱經(jīng)加壓的進(jìn)料水22，并且在該過程中冷卻反應(yīng)器流出物50。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以利用交叉熱交換器在系統(tǒng)內(nèi)提供能量回收。經(jīng)冷卻的流出物52的壓力在減壓器114中降低，以形成經(jīng)減壓的流出物54。經(jīng)減壓的流出物54的壓力在約0.11mpa至約2.2mpa之間，或者在約0.05mpa至約1.2mpa之間，或者在約0.05mpa至約1.0mpa之間，或者在約0.11mpa至約0.5mpa之間。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，經(jīng)減壓的流出物54的壓力為0.11mpa。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，經(jīng)減壓的流出物54的壓力為大氣壓(101.3kpa)。減壓器114可以是能夠降低經(jīng)冷卻的流出物52的壓力的任意類型的減壓設(shè)備。適合用作減壓器114的示例性設(shè)備包括壓力控制閥和毛細(xì)管式壓力釋放設(shè)備。將經(jīng)減壓的流出物54供至相分離器116。反應(yīng)器流出物50、經(jīng)冷卻的流出物52和經(jīng)減壓的流出物54含有水、已改質(zhì)的烴和其他烴。經(jīng)減壓的流出物54還包含諸如二氧化碳之類的氣體。與烴原料10相比，反應(yīng)器流出物50、經(jīng)冷卻的流出物52和經(jīng)減壓的流出物54具有更高含量的輕質(zhì)烴。與烴原料10中存在的烴的沸點(diǎn)范圍相比，經(jīng)減壓的流出物54中的烴的沸點(diǎn)范圍更低。烴的沸點(diǎn)范圍更低表示重餾分烴的含量更少。存在于反應(yīng)器流出物50、經(jīng)冷卻的流出物52和經(jīng)減壓的流出物54中的水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)取決于雙壁反應(yīng)器110中的操作條件、進(jìn)料水20的流速以及混合流40中的水與烴的進(jìn)料比。相分離器116將經(jīng)減壓的流出物54分離成氣相產(chǎn)物56和液相產(chǎn)物58。相分離器116是氣-液分離器。用作相分離器116的示例性分離器包括閃蒸鼓、閃蒸塔、多級(jí)塔、汽提型塔。考慮到對(duì)氣相產(chǎn)物56和液相產(chǎn)物58進(jìn)行的處理步驟，從而對(duì)反應(yīng)器冷卻器112、減壓器114和相分離器116的操作條件進(jìn)行調(diào)節(jié)。反應(yīng)器冷卻器112、減壓器114和相分離器116的操作條件會(huì)影響氣相產(chǎn)物56和液相產(chǎn)物58的總量和組成。可以傳送氣相產(chǎn)物56從而進(jìn)行進(jìn)一步加工以回收物流中的組分，或者可以傳送氣相產(chǎn)物56從而用于加工和處理。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，氣相產(chǎn)物56含有輕質(zhì)烴氣體，其包括甲烷、乙烷、乙烯、丙烷和丙烯。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，氣相產(chǎn)物56可用作燃料氣體。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，氣相產(chǎn)物56含有輕質(zhì)烴氣體和硫化氫。液相產(chǎn)物58被供至產(chǎn)物分離器118以將液相產(chǎn)物58分離成經(jīng)改質(zhì)的烴流62和經(jīng)分離的水流60。與烴原料10相比，經(jīng)改質(zhì)的烴流62含有更少的雜質(zhì)?？梢詡魉徒?jīng)改質(zhì)的烴流62從而進(jìn)行進(jìn)一步加工，可以將其與其他經(jīng)改質(zhì)的烴匯合，或者可以將其用于適合于經(jīng)改質(zhì)的烴流的任何其他功能。經(jīng)改質(zhì)的烴流62相對(duì)于烴原料10的液體產(chǎn)率大于95％，或者大于98％，或者大于98.5％，或者大于99％。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，液體產(chǎn)率大于98％。液體產(chǎn)率是經(jīng)改質(zhì)的烴流62的總重量除以烴原料10的總重量的百分率。由于氣體和水的損失，其中烴溶解在水中，因此液體產(chǎn)率將小于100％?？梢詡魉徒?jīng)分離的水流60從而進(jìn)行進(jìn)一步加工，可以將其現(xiàn)場儲(chǔ)存，可以將其傳送以供處理，或者可以將其回收至工藝的前端。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，將經(jīng)分離的水流60回收以與進(jìn)料水20混合或用作進(jìn)料水20。經(jīng)分離的水流60含有總有機(jī)碳量?？傆袡C(jī)碳量為正烷烴、芳香族化合物和其他烴類的形式。相對(duì)于正烷烴，芳香族烴在超臨界水中的溶解度更高。從將要回收到雙壁反應(yīng)器110中的超臨界水工藝中的經(jīng)分離的水流60中除去烴是重要的，如此可避免由烴分解而導(dǎo)致的焦炭的生成，焦炭的生成可能會(huì)堵塞工藝管線。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，處理經(jīng)分離的水流60，使得其總有機(jī)碳量小于20,000ppm(以重量計(jì))，或者小于10,000ppm(以重量計(jì))，或者小于5,000ppm(以重量計(jì))，或者小于1,000ppm(以重量計(jì))?？梢詫⒐に噧x器和分析器添加到系統(tǒng)中，從而通過改進(jìn)處理單元的加熱和壓力控制來改進(jìn)已改質(zhì)的烴流62的組成。參見圖3，其示出了本發(fā)明的實(shí)施方案。根據(jù)如圖3所示的本發(fā)明的實(shí)施方案，并參見在此所說明的圖1，熱水回路32離開雙壁反應(yīng)器110的殼程空間216，并被供至混合器預(yù)熱器120以產(chǎn)生熱的混合器進(jìn)料34?；旌掀黝A(yù)熱器120可以是能夠加熱熱水回路32的任意類型的傳熱單元。用作混合器預(yù)熱器120的示例性傳熱單元包括天然氣燃燒加熱器、熱交換器、電加熱器、或者本領(lǐng)域已知的任意加熱器或熱交換器。熱的混合器進(jìn)料34被加熱到高于374℃的溫度，或者被加熱到高于熱水回路32離開殼程空間216時(shí)的溫度，或者被加熱到熱水回路32離開殼程空間216時(shí)的溫度至600℃之間的溫度。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，混合器預(yù)熱器120升高了熱水回路32的溫度。將熱的混合器進(jìn)料34與經(jīng)加熱的烴原料14在混合器108中混合以產(chǎn)生混合流40。參見圖4，其示出了本發(fā)明的實(shí)施方案。根據(jù)如圖4所示的本發(fā)明的實(shí)施方案，并參見本文所述的圖1，經(jīng)加熱的進(jìn)料水24離開進(jìn)料水加熱器102并且被引入到水過熱器122以產(chǎn)生熱水供應(yīng)26。水過熱器122可以是能夠?qū)?jīng)加熱的進(jìn)料水24進(jìn)行加熱的任意類型的傳熱單元24。用作水過熱器122的示例性傳熱單元包括天然氣燃燒加熱器、熱交換器、電加熱器、或者本領(lǐng)域已知的任意加熱器或熱交換器。熱水供應(yīng)26被加熱到高于374℃的溫度，或者被加熱到經(jīng)加熱的進(jìn)料水24離開進(jìn)料水加熱器102時(shí)的溫度，或者被加熱到經(jīng)加熱的進(jìn)料水24離開進(jìn)料水加熱器102時(shí)的溫度至600℃之間的溫度。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，水過熱器122升高了經(jīng)加熱的進(jìn)料水24的溫度?？梢云胶膺M(jìn)料水加熱器102和水過熱器122，從而有效地進(jìn)行加熱以產(chǎn)生熱水供應(yīng)26。熱水供應(yīng)26被供至雙壁反應(yīng)器110的殼程空間216。參見圖6，其示出了本發(fā)明的實(shí)施方案。根據(jù)如圖6所示的本發(fā)明的實(shí)施方案，并參見在此所說明的圖1，通過與產(chǎn)物流70交叉交換，經(jīng)加壓的進(jìn)料水22在進(jìn)料水交叉交換器126中被加熱。如參見圖1所示，將經(jīng)加壓的進(jìn)料水22加熱以產(chǎn)生經(jīng)加熱的進(jìn)料水24，然后將其供至雙壁反應(yīng)器110的殼程空間216。將反應(yīng)器流出物50供至雙壁反應(yīng)器110下游的超臨界水反應(yīng)器130。超臨界水反應(yīng)器130是超臨界反應(yīng)器。雙壁反應(yīng)器110和超臨界水反應(yīng)器130是處于串聯(lián)結(jié)構(gòu)中的雙反應(yīng)器。在串聯(lián)結(jié)構(gòu)的雙反應(yīng)器中，第一反應(yīng)器，即，雙壁反應(yīng)器110確保了烴和超臨界水的混合以及改質(zhì)反應(yīng)開始發(fā)生。在第二反應(yīng)器超臨界水反應(yīng)器130中，發(fā)生了大量的改質(zhì)反應(yīng)，包括裂化、脫硫和異構(gòu)化反應(yīng)。通過確保組分在第一反應(yīng)器中充分混合，從而消除了第二反應(yīng)器中的所有的或基本上所有的過熱點(diǎn)。過熱點(diǎn)的消除防止了或基本上防止了在第二反應(yīng)器中形成任何的焦炭。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，超臨界水反應(yīng)器130是具有直接加熱源的單壁反應(yīng)器。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，第二反應(yīng)器是具有反應(yīng)部分的雙壁反應(yīng)器，該反應(yīng)部分通過間接加熱來進(jìn)行加熱。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，雙壁反應(yīng)器110的反應(yīng)器參數(shù)和超臨界水反應(yīng)堆130的反應(yīng)器參數(shù)是相同的。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，雙壁反應(yīng)器110的反應(yīng)器參數(shù)和超臨界水反應(yīng)器130的反應(yīng)器參數(shù)是不同的。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中，雙壁反應(yīng)器110的至少一個(gè)反應(yīng)器參數(shù)與超臨界水反應(yīng)器130相同，并且雙壁反應(yīng)器110的至少一個(gè)反應(yīng)器參數(shù)與超臨界水反應(yīng)器130不同。超臨界水反應(yīng)器130產(chǎn)生了產(chǎn)物流70。產(chǎn)物流70被供至進(jìn)料水交叉交換器126。使產(chǎn)物流70在進(jìn)料水交叉交換器126中冷卻以產(chǎn)生經(jīng)冷卻的流出物52。實(shí)施例比較例。為了比較單壁反應(yīng)器和本發(fā)明的雙壁反應(yīng)器，設(shè)計(jì)了兩個(gè)模擬器。在兩個(gè)模擬器中，以10桶/天的速度將烴原料加壓至25.0mpa的壓力并加熱到125℃的溫度。在單壁反應(yīng)器模擬器中，在25.0mpa的壓力和460℃的溫度下將烴原料與進(jìn)料水混合。水流是來自反應(yīng)器下游的液體分離器的水循環(huán)流。將單壁反應(yīng)器模擬為內(nèi)部容積為10l的管狀容器。液體產(chǎn)率為95重量％。表1包括各種料流的操作條件。表2示出了烴原料和已改質(zhì)烴流的性能。表1.料流的操作條件表2.料流的性能性能烴原料已改質(zhì)的烴流比重(api)1724瀝青烯(wt％)13.02.0硫(重量％硫)3.22.6在雙壁反應(yīng)器模擬器中，如參見圖1所示，進(jìn)行實(shí)施方案的模擬。將進(jìn)料水20加壓至25.0mpa的壓力并加熱至450℃，然后將其作為經(jīng)加熱的進(jìn)料水24供至雙壁反應(yīng)器110的殼程空間216。將離開雙壁反應(yīng)器110的熱水回路32與經(jīng)加熱的烴原料14混合，并且以與經(jīng)加熱的進(jìn)料水24呈逆流流動(dòng)的形式供至雙壁反應(yīng)器110的反應(yīng)部分空間214?；厥諄碜援a(chǎn)物分離器118的進(jìn)料水20，以作為經(jīng)分離的水流60的至少一部分。由于雙壁反應(yīng)器110的外壁210上的加熱元件218，熱水回路32的溫度為480℃。在模擬實(shí)驗(yàn)中，將加熱元件218模擬為外部燃?xì)饧訜崞?。液體產(chǎn)率為98重量％。操作條件在表3中示出。料流的性能在表4中示出。表3.料流的操作條件表4.料流的性能性能烴原料已改質(zhì)的烴流比重(api)1725瀝青烯(wt％)13.01.8硫(重量％硫)3.22.5不受任何特定理論的約束，據(jù)信，與單壁反應(yīng)器相比，雙壁反應(yīng)器中不存在過熱點(diǎn)，從而得到更高的液體產(chǎn)率，即，雙壁反應(yīng)器的液體產(chǎn)率為98重量％，而單壁反應(yīng)器的液體產(chǎn)率為95重量％，并且，雙壁反應(yīng)器即使在更低的反應(yīng)器溫度下(雙壁反應(yīng)器為430℃，單壁反應(yīng)器為450℃)仍具有更高的產(chǎn)品質(zhì)量、更低的瀝青烯重量百分比和硫重量百分比。據(jù)推測，單壁反應(yīng)器模擬器中的過熱點(diǎn)引發(fā)了重分子之間的縮合反應(yīng)，從而導(dǎo)致焦炭的形成，并導(dǎo)致過度裂解從而產(chǎn)生氣相產(chǎn)物?？s合反應(yīng)捕獲作為縮合反應(yīng)產(chǎn)物的較重分子中的硫和金屬。雖然已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)地描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的原則和范圍的情況下，可以對(duì)其進(jìn)行各種改變、替換和更改。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)由所附權(quán)利要求及其適當(dāng)?shù)姆ǘǖ韧飦泶_定。除非上下文另有明確規(guī)定，則否則單數(shù)形式的“一”、“一個(gè)”和“該”包括復(fù)數(shù)形式。任選或任選地是指隨后描述的事件或情況可能發(fā)生或可能不發(fā)生。該描述包括事件或情況發(fā)生的情況以及其不發(fā)生的情況。在本文中的范圍可以表示為從大約一個(gè)特定值到大約另一個(gè)特定值。當(dāng)表示為這樣的范圍時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解，另一個(gè)實(shí)施方案是從所述一個(gè)特定值到另一個(gè)特定值以及所述范圍內(nèi)的所有組合。當(dāng)前第1頁12