本公開的實(shí)施例總體上涉及一種電加熱爐，這種電加熱爐用于從碳?xì)浠衔镌?進(jìn)料氣)大規(guī)模地生產(chǎn)諸如乙烯、丙烯和丁二烯以及芳烴和其他產(chǎn)物(產(chǎn)物氣體)等散裝化學(xué)品。

背景技術(shù)：

1、蒸汽裂解器因?yàn)樯a(chǎn)用于下游過程的散裝化學(xué)品，所以它們是石化生產(chǎn)設(shè)施的核心。然而，用于蒸汽裂解器的能源通常來自燃燒化石燃料，對于世界級石化設(shè)施而言，其能量輸入超過900mw。大規(guī)模生產(chǎn)是通過在單一爐封閉體中包含多個(gè)(例如6至8個(gè))反應(yīng)“盤管”并且使用化石燃料作為用于將碳?xì)浠衔镌限D(zhuǎn)換成諸如烯烴等有用產(chǎn)品的吸熱反應(yīng)的能源來實(shí)現(xiàn)的。管狀反應(yīng)器是優(yōu)選構(gòu)造并且存在本領(lǐng)域已知的多種配置。經(jīng)預(yù)熱的碳?xì)浠衔镞M(jìn)料在500℃至730℃進(jìn)入盤管，并且被迅速地加熱至750℃至925℃。管狀反應(yīng)器(或裂解盤管)被設(shè)計(jì)成使沿輻射盤管的溫度和壓力分布最佳化以便通過裂解盤管的入口段中更迅速的溫度增加和出口段中的低壓力下降使有價(jià)值產(chǎn)物的產(chǎn)量最大化。然而，需要的能量輸入非常大。如果這種能量是通過燃燒燃料供應(yīng)的，則根據(jù)對蒸汽裂解器的進(jìn)料，產(chǎn)生范圍從每噸乙烯0.3噸至1.6噸(t/t)的大量co2。此外，由于熱解需要高溫，因此煙氣中產(chǎn)生nox排放物。

2、圖1例示了用于碳?xì)浠衔餆崃呀獾牡湫腿剂先紵隣t。爐100包括具有底板和/或壁燃燒器12的輻射段10以及對流段14。設(shè)置在對流段14中的是用于從煙氣中回收對流熱的加熱盤管，其可以用于預(yù)熱碳?xì)浠衔镞M(jìn)料16、從鍋爐進(jìn)料(bf)18產(chǎn)生蒸汽20，并且可以用于使蒸汽進(jìn)料(蒸汽)22過熱成高壓力蒸汽(hp蒸汽)20。一旦進(jìn)料在一個(gè)或多個(gè)對流段盤管中被預(yù)熱，其便可以被供給至設(shè)置在加熱器的輻射段10中的反應(yīng)盤管，被迅速地加熱，致使碳?xì)浠衔锏钠谕呀猓a(chǎn)生裂解氣體22。為了防止過度裂解，可以提供輸送管線交換器24以迅速地冷卻輻射段流出物，提供經(jīng)冷卻的裂解氣體產(chǎn)物流26。還可以因適用于特定流程方案而使用蒸汽鼓28和其他熱回收裝置來促進(jìn)碳?xì)浠衔锖驼羝M(jìn)料的加熱、冷卻或混合。

3、與用于裂解碳?xì)浠衔锏臓t相關(guān)的各種出版物可以包括以下內(nèi)容。wo2020245016a1公開了一個(gè)或多個(gè)耗熱過程(>500℃)，其中的至少一個(gè)被電加熱。耗熱過程的產(chǎn)物被傳遞至具有5gwh容量的能源載體網(wǎng)絡(luò)。us5321191a描述了一種用于在電爐中熱解的過程，該電爐具有由陶瓷構(gòu)成的整體結(jié)構(gòu)。wo2021214256a1和wo2021214257a1涉及在反應(yīng)管損壞并且有可燃?xì)怏w釋放到反應(yīng)器封閉體中的情況下用于電反應(yīng)器的保護(hù)系統(tǒng)。us20090022635a1教導(dǎo)了用于熱裂解碳?xì)浠衔锏臓t可以再分成多個(gè)離散區(qū)段并且熱源可以集中在離散區(qū)段中。us9908091b2公開了一種用于蒸汽重整的爐，該爐包括至少一個(gè)燃燒器和至少一個(gè)連接至反應(yīng)器管的電壓源。電流通過反應(yīng)器管以加熱原料。us20210254774a1公開了一種具有燃燒室的蒸汽重整器，該燃燒室包含反應(yīng)器管。加熱元件被放置在反應(yīng)器管內(nèi)部。us20210051770a1公開了一種用于包括丙烷脫氫的吸熱反應(yīng)的可電加熱固體填充裝置(列出，但未詳細(xì)描述)。該填充床被分成電氣地隔離的上、中和下三段。加熱是借助于安裝在導(dǎo)電固態(tài)填充物中的電極。us20210171344a1公開了一種具有支撐催化劑涂層的宏觀結(jié)構(gòu)的蒸汽重整反應(yīng)器。電流通過宏觀結(jié)構(gòu)將催化劑的一部分加熱至>500℃。

4、us20210113980('980)描述了一種包括電加熱爐的反應(yīng)器系統(tǒng)，在該爐內(nèi)具有至少一個(gè)電輻射加熱元件(熱通過輻射傳遞到反應(yīng)器管)。本文中的圖2是'980圖1的復(fù)制圖，例示了加熱機(jī)構(gòu)為包括輻射熱和對流熱，輻射熱是從反應(yīng)器的壁或隔熱層的熱面(t3)以及加熱元件(t2)發(fā)出，并且對流熱是由反應(yīng)器內(nèi)的蒸氣的循環(huán)提供，各輻射和對流熱向反應(yīng)器管(t1)提供熱。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、提供本
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
是為了介紹下文在具體實(shí)施方式中進(jìn)一步描述的一系列構(gòu)思。本發(fā)明內(nèi)容不旨在確定所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或必要特征，也不旨在用于幫助限制所要求保護(hù)的主題的范圍。

2、在一方面中，本文中公開的實(shí)施例涉及電加熱爐。該爐包括一個(gè)或多個(gè)單元室。每個(gè)單元室包括輻射加熱段、設(shè)置在該輻射加熱段內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)過程盤管、以及用于冷卻來自該一個(gè)或多個(gè)處理盤管的經(jīng)裂解的產(chǎn)物并且產(chǎn)生經(jīng)驟冷的反應(yīng)產(chǎn)物的驟冷單元。該爐還包括設(shè)置在該輻射加熱段內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)電加熱元件，該一個(gè)或多個(gè)電加熱元件布置成向該一個(gè)或多個(gè)過程盤管提供輻射能。此外，該電加熱爐包括：第一面積，該第一面積對應(yīng)于該一個(gè)或多個(gè)電加熱元件的加熱面積；第二面積，該第二面積對應(yīng)于在其上設(shè)置該一個(gè)或多個(gè)電加熱元件的壁的壁面積；以及第三面積，該第三面積對應(yīng)于該一個(gè)或多個(gè)過程盤管的表面面積。

3、所要求保護(hù)的主題的其他方面和優(yōu)點(diǎn)將根據(jù)以下描述和所附權(quán)利要求變得顯而易見

技術(shù)特征：

1.一種電加熱爐，其包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其進(jìn)一步包括進(jìn)料入口熱交換器，所述進(jìn)料入口熱交換器用于預(yù)熱包含一種或多種碳?xì)浠衔锖拖♂寗┱羝姆磻?yīng)原料，產(chǎn)生經(jīng)預(yù)熱的反應(yīng)原料。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其進(jìn)一步包括輸送管線熱交換器，所述輸送管線熱交換器配置成在所述經(jīng)驟冷的反應(yīng)產(chǎn)物與所述經(jīng)預(yù)熱的反應(yīng)原料之間間接地交換熱。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述一個(gè)或多個(gè)電加熱元件具有連接至電源的第一端和連接至共用接地的第二端，其中所述一個(gè)或多個(gè)電加熱元件沿所述輻射加熱段的一個(gè)或多個(gè)壁水平地布置，其中所述第一端中的每個(gè)第一端布置在所述一個(gè)或多個(gè)壁的第一側(cè)上并且所述第二端中的每個(gè)第二端布置在所述一個(gè)或多個(gè)壁的第二側(cè)上。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述一個(gè)或多個(gè)電加熱元件具有連接至電源的第一端和連接至共用接地的第二端，其中所述一個(gè)或多個(gè)電加熱元件沿所述輻射加熱段的一個(gè)或多個(gè)壁水平地布置，其中第一電加熱元件的所述第二端電氣地連接至第二電加熱元件的第一端。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其進(jìn)一步包括電力控制器，所述電力控制器配置成從電力網(wǎng)接收電力。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其進(jìn)一步包括變壓器，所述變壓器配置成將來自所述電力控制器的電壓調(diào)整為所述一個(gè)或多個(gè)電加熱元件的操作電壓。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述一個(gè)或多個(gè)電加熱元件由選自由nicr、fecral、sic和mosi2組成的組的材料制成。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述一個(gè)或多個(gè)電加熱元件由sic制成并且具有在1m與10m之間的長度。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其進(jìn)一步包括氧氣控制器，所述氧氣控制器配置成維持所述輻射段中的氧氣濃度，所述氧氣濃度低到足以防止爆炸并且高到足以維持所述一個(gè)或多個(gè)電加熱元件的表面上的保護(hù)性氧化物層。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一面積和所述第二面積各大于所述第三面積。

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述一個(gè)或多個(gè)電加熱元件以相對于所述一個(gè)或多個(gè)過程盤管呈45度至90度的角度布置在所述輻射段中。

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述一個(gè)或多個(gè)過程盤管流體地連接至共用原料集管。

14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中多個(gè)所述一個(gè)或多個(gè)單元室流體地連接至共用驟冷單元。

15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述一個(gè)或多個(gè)單元室中的第一單元室能夠以除焦模式或維護(hù)模式被操作，而所述一個(gè)或多個(gè)單元室中的第二單元室能夠以裂解模式被操作。

16.一種用于裂解碳?xì)浠衔锏难b置，所述裝置包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的電加熱爐。

技術(shù)總結(jié)
本公開提供了一種電加熱爐，所述電加熱爐包括一個(gè)或多個(gè)單元室。每個(gè)單元室包括輻射加熱段、設(shè)置在所述輻射加熱段內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)過程盤管、以及用于冷卻來自所述一個(gè)或多個(gè)處理盤管的經(jīng)裂解的產(chǎn)物并且產(chǎn)生經(jīng)驟冷的反應(yīng)產(chǎn)物的驟冷單元。所述爐還包括設(shè)置在所述輻射加熱段內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)電加熱元件，所述一個(gè)或多個(gè)電加熱元件布置成向所述一個(gè)或多個(gè)過程盤管提供輻射能。此外，所述電加熱爐包括：第一面積，所述第一面積對應(yīng)于所述一個(gè)或多個(gè)電加熱元件的加熱面積；第二面積，所述第二面積對應(yīng)于在其上設(shè)置所述一個(gè)或多個(gè)電加熱元件的壁的壁面積；以及第三面積，所述第三面積對應(yīng)于所述一個(gè)或多個(gè)過程盤管的表面面積。

技術(shù)研發(fā)人員：趙寶忠,D·L·吉蒙,R·J·吉布,李雪平,K·蘇達(dá)拉姆,R·E·哈特,S·J·斯坦利
受保護(hù)的技術(shù)使用者：魯瑪斯科技有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2