[0001] 本公开的实施方案总体涉及用于对烃进行改质的系统和方法。

[0002] 乙烯被广泛用作石油化工工业中的中间体，并且其产量超过任何其他有机化合物的产量。大部分乙烯生产用于制造环氧乙烷、二氯化乙烯和聚乙烯，它们是多种日常消费品的前体。尽管多年来在热效率、可靠性和安全性方面进行了各种改进，但是用于形成烃诸如乙烯的蒸汽裂化炉仍然严重依赖于燃烧化石燃料来提供工艺热量，从而导致大量的温室气体排放。

[0003] 生产乙烯的蒸汽裂化方法所需的能量是竞争方法(例如，直接C1转化技术)的大约一半，预计仍然是最节能的方法。乙烷蒸汽裂化的CO2排放量在0.76吨至1.06吨CO2/吨生产的乙烯范围内，低于石脑油蒸汽裂化，并替代了基于C1的路线来生产乙烯。按照预计的乙烯生产速率，常规蒸汽裂化的CO2排放量在未来几年可能超过300Mta‑CO2。蒸汽裂化过程中约85％的CO2排放量在辐射燃烧炉节段中排出。在常规的辐射炉中，许多燃料气体燃烧器被部署为通过包含流动原料(例如，烃和蒸汽)和产物气体的管状反应器壁有效地辐射燃烧过程产生的热量，从而提供热量，以进行所需的吸热化学反应。

[0004] 可再生电力的增长和可用性为在乙烯形成过程中使用可再生能源创造了机会，从而无需燃烧化石燃料，并实现了低排放方法。各种电加热技术诸如阻抗、感应、等离子体和微波可用于代替燃烧加热，以生成热量并有效地将热量传递到蒸汽裂化炉的辐射炉管中。然而，仍需要能通过用可再生电源加热来形成乙烯和其他烃的系统。
发明内容

[0005] 大规模蒸汽裂化过程中应用直接电加热时，需要大量的电流和电力。关键的挑战是，如何通过需要数百兆瓦电力的由多个管道组成的加热器有效地和策略性地将直接电加热应用于大规模蒸汽裂化器。本公开的加热设备可将电源所需的总电流减少一半，同时避免使用电隔离装置(诸如隔离凸缘)并产生多个加热区，以向加热设备的每个导电管递送定制的电力和热负荷。减少所需的电流可提高电源和相关联的电气连接以及支持设备的效率。此外，促进对导电管的定制热量注入速率可增加期望的产品产率。

[0006] 本公开的实施方案包括加热设备，该加热设备包括一对导电管、具有流体进口和接地连接的进料通道、具有流体出口和接地连接的产物通道以及DC电流电压源。该进料通道流体连接到该对导电管的入口，并且该产物通道流体连接到该对导电管的出口。该对导电管包括串联连接的第一导电管和第二导电管，并且该DC电流电压源电连接到该第一导电管和该第二导电管。

[0007] 本公开的附加实施方案包括对烃流体进行改质的方法，该方法包括将烃流体引入进料通道的流体进口，将烃流体的第一部分引入第一导电管的入口，以及将烃流体的第二部分引入第二导电管的入口。该方法还包括向第一导电管施加DC电流，以将导电管内的烃流体的第一部分加热至反应温度，形成第一产物流，以及向第二导电管施加DC电流，以将导电管内的烃流体的第二部分加热至反应温度，形成第二产物流。该方法还包括通过第一导电管的出口将第一产物流引入产物通道，以及通过第二导电管的出口将第二产物流引入产物通道。附图说明

[0008] 当结合随附的附图阅读时，可以最好地理解以下对本公开的具体实施方案的详细描述，在附图中：

[0009] 图1是根据本发明实施方案的对烃进行改质的方法和设备的示意图；

[0010] 图2A是根据本发明实施方案的对烃进行改质的设备的第一侧视图；

[0011] 图2B是根据本发明实施方案的对烃进行改质的设备的第二侧视图；

[0012] 图3A是根据本发明实施方案的对烃进行改质的设备的第一平面图；

[0013] 图3B是根据本发明实施方案的对烃进行改质的设备的第二平面图；

[0014] 图4是根据本发明实施方案的乙烯产率随裂化温度变化的图形描绘；

[0015] 图5是根据本发明实施方案的工艺气体温度分布的图形描绘；并且

[0016] 图6是根据本发明实施方案的乙烯产率的图形描绘。

[0017] 本公开的实施方案涉及加热设备，该加热设备包括一对导电管、具有流体进口和接地连接的进料通道、具有流体出口和接地连接的产物通道以及DC电流电压源。该进料通道流体连接到该对导电管的入口，并且该产物通道流体连接到该对导电管的出口。该对导电管包括串联连接的第一导电管和第二导电管，并且该DC电流电压源电连接到该第一导电管和该第二导电管。应当理解，本公开的加热设备可以不同的形式体现，并且不应被解释为限于本公开所阐述的具体实施方案。相反，提供实施方案使得本公开将是彻底且完整的，并且实施方案将向本领域技术人员充分传达主题的范围。

[0018] 本公开的实施方案还涉及对烃流体进行改质的方法，该方法包括将烃流体引入进料通道的流体入口，将烃流体的第一部分引入第一导电管的入口，以及将烃流体的第二部分引入第二导电管的入口。该方法还包括向第一导电管施加DC电流，以将导电管内的烃流体的第一部分加热至反应温度，形成第一产物流，以及向第二导电管施加DC电流，以将导电管内的烃流体的第二部分加热至反应温度，形成第二产物流。该方法还包括通过第一导电管的出口将第一产物流引入产物通道，以及通过第二导电管的出口将第二产物流引入产物通道。应当理解，本公开的对烃进行改质的方法可以不同的形式体现，并且不应被解释为限于本公开所阐述的具体实施例。相反，提供实施方案使得本公开将是彻底且完整的，并且实施方案将向本领域技术人员充分传达主题的范围。

[0019] 现在将参考附图来描述具体的实施方案。

[0020] 图1示意性地示出了根据本文所述的实施方案的对烃流体202中的烃进行改质的加热设备100。

[0021] 加热设备100包括一对导电管(如图1所示，所述一对导电管可包括220a和220b)、进料通道210、产物通道214和DC电流电压源120。进料通道210具有流体进口212和接地连接140，并且流体连接到所述一对导电管220a、220b的入口211。类似地，产物通道214具有流体出口216和接地连接件140，并且流体连接到所述一对导电管220a、220b的出口215。

[0022] 在实施方案中，可向变压器112提供电力馈电110。变压器112可以是本领域已知的将电能从一个电路传输到另一个电路的任何变压器。在实施方案中，变压器112可以是电源降压变压器，用于降低电源的电压水平，从而形成降低电压的电源114，其被提供到DC电流电压源120。电源降压变压器112和相关联的DC电流电压源120可使用半导体技术，诸如晶闸管、二极管、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、集成栅极换向晶闸管(IGCT)，其可通过诸如Fuji Electric或ABB等公司商购获得，并且通常用于电化学或金属工业。应当理解，尽管为了清楚起见，变压器112和DC电流电压源120在图1中被示为单独的单元，但是在实施方案中，这些部件可被集成到单个单元中。

[0023] 如图1所示，所述一对导电管包括串联连接的第一导电管220a和第二导电管220b。如整个本公开中所用，220a和220b将分别用于指代术语“第一导电管”和“第二导电管”，以指代一对导电管或一对导电管中的每个部件；然而，这并不意味着仅限于特定的一对导电管或第一对导电管，而是意味着通常是指任何一对导电管或一对导电管中的任何部件。在实施方案中(如图1所示)，可存在附加的成对导电管，诸如包括220a和220b的第二对导电管。在实施方案中(未示出)，可存在2对以上导电管。在实施方案中，加热设备100可包括2至
100对、2至75对、2至60对、2至50对、2至40对、2至35对、2至30对、2至25对、2至20对、2至15对、2至10对、2至5对、5至100对、5至75对、5至60对、5至50对、5至40对、5至35对、5至30对、5至25对、5至20对、5至15对、5至10对、10至100对、10至75对、10至60对、10至50对、10至40对、
10至35对、10至30对、10至25对、10至20对、10至15对、15至100对、15至75对、15至60对、15至
50对、15至40对、15至35对、15至30对、15至25对、15至20对、20至100对、20至75对、20至60对、20至50对、20至40对、20至35对、20至30对、20至25对、25至100对、25至75对、25至60对、
25至50对、25至40对、25至35对、25至30对、30至100对、30至75对、30至60对、30至50对、30至
40对、30至35对、35至100对、35至75对、35至60对、35至50对、35至40对、40至100对、40至75对、40至60对、40至50对、50至100对、50至75对、50至60对、60至100对、60至75对或75至100对导电管。在加热设备100包括至少2对导电管的实施方案中，第一对导电管和第二对导电管可彼此平行地物理布置，在水平轴上相隔一定距离(d)，如图所示。

[0024] 在实施方案中，第一导电管、第二导电管或两者可沿着导电管的长度具有曲线。每个导电管的形状可以不同，例如类似于字母M、W、U、倒U、I或它们的组合。期望的是，连接到电力馈电110的每个导电管具有类似的形状和几何形状，并由类似的材料制成，并且在室温和在操作温度下的电阻值在新材料规定范围的+/‑10％范围内，以确保每个导电管所需的电源输出在大约+/‑11％的期望范围内，从而确保与现有常规燃烧炉中递送到管道的热通量(其可在整个炉中变化高达100％)相比，递送到所有管道的热通量在更窄的范围内(平均值的+/‑11％)。导电管的均匀热通量可提供更均匀的管道温度，使得与在常规燃烧炉中存在的最高管道温度相比，沿着炉中的单个管道和相邻管道的最高管道温度都有所降低。最高管道温度降低可允许平均管道温度升高，这将改善反应物的转化率并提高对所需产物(乙烯)的选择性。因此，改善对导电裂化管道最高温度的控制将导致管道内壁上的焦炭积聚速率降低。在没有焦炭积聚的情况下运行的管道表现出更高的热传递速率，有助于管道冷却，进一步限制管道过热。结焦速率降低可导致操作运行时间更长，从而降低管道除焦所需的昂贵的炉停工的频率，因此使用导电管可预期更长的管道总寿命。

[0025] 在实施方案中，任何一对导电管可具有900℃下1.0μΩ·m至4.0μΩ·m、900℃下1.0μΩ·m至3.5μΩ·m、900℃下1.0μΩ·m至3.0μΩ·m、900℃下1.0μΩ·m至2.5μΩ·m、
900℃下1.0μΩ·m至2.0μΩ·m、900℃下1.0μΩ·m至1.5μΩ·m、900℃下1.5μΩ·m至4.0μΩ·m、900℃下1.5μΩ·m至3.5μΩ·m、900℃下1.5μΩ·m至3.0μΩ·m、900℃下1.5μΩ·m至2.5μΩ·m、900℃下1.5μΩ·m至2.0μΩ·m、900℃下2.0μΩ·m至4.0μΩ·m、900℃下2.0μΩ·m至3.5μΩ·m、900℃下2.0μΩ·m至3.0μΩ·m、900℃下2.0μΩ·m至2.5μΩ·m、900℃下2.5μΩ·m至4.0μΩ·m、900℃下2.5μΩ·m至3.5μΩ·m、900℃下2.5μΩ·m至3.0μΩ·m、900℃下3.0μΩ·m至4.0μΩ·m、900℃下3.0μΩ·m至3.5μΩ·m或900℃下
3.5μΩ·m至4.0μΩ·m的电阻率。在实施方案中，导电管的电阻率可在导电管的长度上变化。

[0026] 在实施方案中，任何导电管可具有1至6英寸(in)、1in至5in、1in至4in、1in至3in、1in至2in、2in至6in、2in至5in、2in至4in、2in至3in、3in至6in、3in至5in、3in至4in、4in至
6in、4in至5in或5in至6in的内径。任何导电管可具有0.1in至1.5in、0.1in至1.25in、0.1in至1.0in、0.1in至0.75in、0.1in至0.5in、0.1in至0.25in、0.25in至1.5in、0.25in至
1.25in、0.25in至1.0in、0.25in至0.75in、0.25in至0.5in、0.5in至1.5in、0.5in至1.25in、
0.5in至1.0in、0.5in至0.75in、0.75in至1.5in、0.75in至1.25in、0.75in至1.0in、1.0in至
1.5in、1.0in至1.25in或1.25in至1.5in的壁厚。任何导电管可具有10至60米(m)、10m至
50m、10m至40m、10m至30m、10m至20m、20m至60m、20m至50m、20m至40m、20m至30m、30m至60m、
30m至50m、30m至40m、40m至60m、40m至50m或50m至60m的长度。在实施方案中，内径、壁厚或两者可在导电管的长度上变化。

[0027] 如前所述，可对导电管的各种特性进行修改，以将不同的热负荷递送到导电管的不同节段。可以预期的是，改变导电管的特性可导致以有利于改善性能的方式递送热量。可通过对导电管的第一部分的电阻和导电管的第二部分的电阻相对于彼此进行调节来实现对递送到导电管的电力和热负荷的定制。在实施方案中，任何导电管的第一部分可邻近入口211。类似地，任何导电管的第二部分可邻近出口215。可通过调节导电管的各部分的特性来调节电阻，其中所述特性是本文所述的那些特性中的任一者。可以预期的是，还可以通过使用具有不同电阻率的不同材料来改变导电管的每个部分的电阻。

[0028] 在实施方案中，第一导电管220a可电连接到第二导电管220b。在实施方案中，第一电流桥连接件218a和第二电流桥连接件218b电定位在第一导电管220a与第二导电管220b之间。电流桥连接件218a、218b被配置为在进料通道210、产物通道214或两者上传导电流。在实施方案中，电流桥连接件218a、218b可连接到接地连接140，如图1所示，其中接地连接
140被示为连接到电流桥连接件218a。虽然图1示出了连接到电流桥连接件218a的接地连接
140，但应当理解，可存在连接到其他电流桥连接件218a、218b的附加或另选的接地连接
140。在实施方案(未示出)中，每个电流桥连接件218a、218b可连接到单独的或独立的接地连接140。

[0029] 第一电流桥连接件218a和第二电流桥连接件218b可包括具有高熔点、低电阻的材料，并且与它们所附接的管道的材料(诸如与管道相同的材料)是电兼容的。根据实施方案，第一电流桥连接件218a和第二电流桥连接件218b由电阻率小于或等于用于形成所述一对导电管220a、220b的材料的电阻率的材料制成，以限制在电流桥连接件中生成的过多热量。

[0030] DC电流电压源120电连接到第一导电管220a和第二导电管220b。在实施方案中，所述一对导电管220a、220b被配置为使得从DC电流电压源120生成的DC电流130从第一导电管220a流到第二导电管220b，并从第二导电管220b流到DC电流电压源120。在实施方案中，DC电流130可通过第一电流桥连接件218a和第二电流桥连接件218b从第一导电管220a流到第二导电管220b。

[0031] DC电流电压源120的输出电压(Vo)是每个导电管的电压电位(Vp)的两倍，因此允许相同量的DC电流130为串联电连接的所述一对导电管220a、220b供电。可以预期的是，使输出电压(Vo)为每个导电管的电压电势(Vp)的两倍，可允许来自DC电流电压源120的用于所述一对导电管220a、220b的输出电流(Io)等于每个管组件的电流。这可将来自DC电流电压源120的输出电流(Io)保持在最低水平，同时允许所述一对导电管220a、220b的入口211和出口215通过接地连接140电接地，以确保安全操作，同时也不需要使用电隔离装置(诸如隔离凸缘)。

[0032] 如前所述，所述一对导电管220a、220b具有入口211和出口215。任何导电管可具有一个入口211(如图所示)或可具有多个入口211(未示出)。在实施方案中，任何导电管可具有2、3、4、5或6个入口211。任何导电管可具有一个出口215(如图所示)或可具有多个出口215(未示出)。在实施方案中，任何导电管可具有2、3、4、5或6个出口215。在实施方案中，所述一对导电管220a、220b的入口211各自具有0电压电位。附加地或另选地，在实施方案中，一对导电管220a、220b的出口215各自具有0电压电位。入口211和/或出口215可由于导电连接到接地连接140而具有0电压电位。

[0033] 加热设备100还可被配置为将DC电流130从第一导电管220a的入口211跨过第一电流桥连接件218a送至第二导电管220b的入口211。加热设备100还可被配置为将DC电流130从第一导电管220a的出口215跨过第二电流桥连接件218b送至第二导电管220b的出口215。可以预期的是，与入口211或出口215之间的连接相比，电流桥连接件218a、218b是低电阻路径；因此，与通过入口211和出口215之间的连接相比，DC电流130流经电流桥连接件218a、
218b的部分相对较大。

[0034] 在实施方案中，加热设备100还可包括正导体124和负导体126。在实施方案中，正导体124电连接DC电流电压源120和第一导电管220a。类似地，负导体126可电连接DC电流电压源120和第二导电管220b。

[0035] 在实施方案中，加热设备100可被配置为将来自DC电流电压源120的DC电流130通过正导体124送至第一导电管220a。附加地或另选地，加热设备100可被配置为将DC电流130从第二导电管220b通过负导体126送至DC电流电压源120。

[0036] 在实施方案中，正导体124可电连接到第一导电管220a在入口211与出口215之间的位置。类似地，在实施方案中，负导体126可电连接到第二导电管220b在入口211与出口215之间的位置。在实施方案中，正导体124和负导体126可在沿着导电管220a、220b的长度的大约一半的位置处电连接。在实施方案中，正导体124和负导体126可在更靠近导电管
220a、220b的入口211(与出口215相比)的位置处电连接，如图1所示。在正导体124和负导体
126在沿着导电管220a、220b的长度更靠近入口211(与出口215相比)的位置处电连接的实施方案中，每个导电管220a、220b的总电生成热量的50％以上可在导电管220a、220b的前半部分中生成。在实施方案中，每个导电管220a、220b的总电生成热量的50％至95％、50％至
90％、50％至85％、50％至80％、50％至75％、50％至70％、50％至65％、50％至60％、50％至
55％、55％至95％、55％至90％、55％至85％、55％至80％、55％至75％、55％至70％、55％至
65％、55％至60％、60％至95％、60％至90％、60％至85％、60％至80％、60％至75％、60％至
70％、60％至65％、65％至95％、65％至90％、65％至85％、65％至80％、65％至75％、65％至
70％、70％至95％、70％至90％、70％至85％、70％至80％、70％至75％、75％至95％、75％至
90％、75％至85％、75％至80％、80％至95％、80％至90％、80％至85％、85％至95％、85％至
90％或90％至95％可在导电管220a、220b的前半部分中生成。在实施方案中，沿着每个导电
2
管的长度的平均热负荷(总热量除以总表面积)在10至150千瓦/平方米(kW/m)的范围内，
2 2 2 2 2 2 2 2
诸如15Kw/m 至150Kw/m 、20Kw/m 至150Kw/m 、25Kw/m 至150Kw/m 、30Kw/m至150Kw/m 、
2 2 2 2 2 2 2 2 2
40Kw/m至150Kw/m 、50Kw/m至150Kw/m、70Kw/m至150Kw/m 、90Kw/m至150Kw/m、100Kw/m
2 2 2 2 2 2 2 2
至150Kw/m 、125Kw/m 至150Kw/m 、10Kw/m 至125kW/m 、15Kw/m 至125Kw/m 、20Kw/m 至
2 2 2 2 2 2 2 2
125Kw/m、25Kw/m 至125Kw/m、30Kw/m 至125Kw/m、40Kw/m 至125Kw/m、50Kw/m 至125Kw/
2 2 2 2 2 2 2 2 2
m 、70Kw/m 至125Kw/m 、90Kw/m 至125Kw/m 、100Kw/m 至125Kw/m 、10Kw/m 至100kW/m 、
2 2 2 2 2 2 2 2 2
15Kw/m 至100Kw/m 、20Kw/m 至100Kw/m 、25Kw/m 至100Kw/m 、30Kw/m 至100Kw/m 、40Kw/m
2 2 2 2 2 2 2 2
至100Kw/m 、50Kw/m至100Kw/m、70Kw/m至100Kw/m、90Kw/m 至100Kw/m 、10Kw/m至90kW/
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
m、15Kw/m至90Kw/m、20Kw/m至90Kw/m、25Kw/m至90Kw/m、30Kw/m 至90Kw/m、40Kw/m 至
2 2 2 2 2 2 2 2 2
90Kw/m 、50Kw/m至90Kw/m 、70Kw/m至90Kw/m 、10Kw/m 至70kW/m 、15Kw/m 至70Kw/m 、
2 2 2 2 2 2 2 2 2
20Kw/m 至70Kw/m 、25Kw/m至70Kw/m 、30Kw/m至70Kw/m 、40Kw/m 至70Kw/m、50Kw/m 至
2 2 2 2 2 2 2 2 2
70Kw/m 、10Kw/m至50kW/m 、15Kw/m至50Kw/m 、20Kw/m 至50Kw/m 、25Kw/m 至50Kw/m 、
2 2 2 2 2 2 2 2 2
30Kw/m 至50Kw/m 、40Kw/m至50Kw/m 、10Kw/m至40kW/m 、15Kw/m 至40Kw/m、20Kw/m 至
2 2 2 2 2 2 2 2 2
40Kw/m 、25Kw/m至40Kw/m 、30Kw/m至40Kw/m 、10Kw/m 至30kW/m 、15Kw/m 至30Kw/m 、
2 2 2 2 2 2 2 2 2
20Kw/m 至30Kw/m 、25Kw/m至30Kw/m 、10Kw/m至25kW/m 、15Kw/m 至25Kw/m、20Kw/m 至
2 2 2 2 2 2 2
25Kw/m、10Kw/m至20kW/m、15Kw/m至20Kw/m或10Kw/m至15kW/m。

[0037] 现在将参照图2A和图2B进一步定义根据本文所公开和描述的实施方案的上述加热设备100，图2A和图2B是根据一个或多个实施方案的加热设备100的侧视图。如图2A所示，接地连接140电连接到第一导电管220a的左侧和右侧。此外，正导体124连接到第一导电管220a的中间，以向第一导电管220a提供电流。由于第一导电管220a的电阻，经由正导体124向第一导电管220a施加电流会导致第一导电管220a的温度升高，从而加热在图2A左侧进入第一导电管220a的烃流体的第一部分202a。烃流体的第一部分202a在第一导电管220a内反应，形成产物流204。

[0038] 如图2B所示，接地连接140电连接到第二导电管220b的左侧和右侧。此外，负导体126连接到第二导电管220b的中间，以提供与图2A中所示的第一导电管220a和正导体124的电路。再次参考图2B，由于第二导电管220b的电阻，经由由正导体124、第一导电管220a、第二导电管220b和负导体126形成的电路施加电流，会导致第二导电管220b的温度升高，从而加热在图2B左侧进入第二导电管220b的烃流体的第二部分202b。烃流体的第二部分202b在第二导电管220b内反应，形成产物流204。

[0039] 将参照图3A和图3B进一步定义根据本文所公开和描述的实施方案的加热设备100，图3A和图3B是根据一个或多个实施方案的加热设备100的透视图。如图3A所示，第一导电管220a和导电管220b各自流体连接到图3A左侧的进料通道210，其中烃流体的第一部分
202a(未示出)进入第一导电管220a，并且烃流体的第二部分202b(未示出)进入第二导电管
220b。类似地，第一导电管220a和第二导电管220b流体连接到产物通道214，在该产物通道处，产物流204(未示出)离开第一导电管220a和第二导电管220b。正导体124电连接到第一导电管220a，以向第一导电管220a提供电流，从而使得第一导电管220a的温度因其电阻而升高。第一电流桥连接件118a和第二电流桥连接件118b电连接第一导电管220a和第二导电管220b，从而允许电流更容易地在第一导电管220a与第二导电管220b之间流动。应当理解，第一电流桥连接件118a和第二电流桥连接件118b可存在于图2A和图2B中所示的实施方案中，但在侧视图中将不可见。再次参考图3A，接地连接140电连接到第一电流桥连接件118a和第二电流桥连接件118b。第二导电管220b电连接到负导体126，从而完成正导体124、第一导电管220a、第一电流桥连接件118a、第二电流桥连接件118b、第二导电管220b和负导体
126之间的电路。

[0040] 如图3B所示，多个第一导电管220a和多个导电管220b各自流体连接到图3B左侧的进料通道210，其中烃流体的第一部分202a进入多个第一导电管220a，并且烃流体的第二部分202b进入多个第二导电管220b。类似地，所述多个第一导电管220a和所述多个第二导电管220b流体连接到产物通道214，在该产物通道处，产物流204离开所述多个第一导电管220a和所述多个第二导电管220b。多个正导体124电连接到所述多个第一导电管220a，以向所述多个第一导电管220a提供电流，从而使得所述多个第一导电管220a的温度因其电阻而升高。多个第一电流桥连接件118a和多个第二电流桥连接件118b电连接所述多个第一导电管220a和所述多个第二导电管220b，从而允许电流更容易地在所述多个第一导电管220a和所述多个第二导电管220b之间流动。接地连接140电连接到所述多个第一电流桥连接件
118a和所述多个第二电流桥连接件118b。所述多个第二导电管220b电连接到多个负导体
126，从而完成所述多个正导体124、所述多个第一导电管220a、所述多个第一电流桥连接件
118a、所述多个第二电流桥连接件118b、所述多个第二导电管220b和多个负导体126之间的电路。

[0041] 本公开还涉及使用本文所述的加热设备对烃流体进行改质的方法。该方法可使用本公开中先前描述的加热设备中的任一者。

[0042] 对烃流体202进行改质的方法包括将烃流体202引入进料通道210的流体进口212，以及将烃流体202引入所述一对导电管220a、220b。在实施方案中，烃流体202可包括60重量％至99重量％、60重量％至95重量％、60重量％至85重量％、60重量％至80重量％、60重量％至75重量％、60重量％至70重量％、60重量％至65重量％、65重量％至99重量％、65重量％至95重量％、65重量％至85重量％、65重量％至80重量％、65重量％至75重量％、65重量％至70重量％、70重量％至99重量％、70重量％至95重量％、70重量％至85重量％、70重量％至80重量％、70重量％至75重量％、75重量％至99重量％、75重量％至95重量％、75重量％至85重量％、75重量％至80重量％、80重量％至99重量％、80重量％至95重量％、80重量％至85重量％、85重量％至99重量％、85重量％至95重量％、85重量％至90重量％、90重量％至95重量％或95重量％至99重量％的链烷烃。烃流体202可以是气体、液体或两者的组合。在实施方案中，链烷烃可包括无环饱和烃，诸如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷或它们的组合。

[0043] 将烃流体202引入所述一对导电管220a、220b包括将烃流体的第一部分202a引入第一导电管220a的入口211，以及将烃流体的第二部分202b引入第二导电管220b的入口211。应当理解，使用附加的成对导电管也将发生类似的流动。在实施方案中，该方法可包括如前所述的附加的成对导电管。

[0044] 该方法还包括向第一导电管220a施加DC电流130，以将第一导电管220a内的烃流体的第一部分202a加热至反应温度，形成第一产物流204。该方法还包括向第二导电管220b施加DC电流130，以将第二导电管220b内的烃流体的第二部分202b加热至反应温度，形成第二产物流204。在实施方案中，加热烃流体的第一部分202a和加热烃流体的第二部分202b包括加热至600℃至900℃、600℃至850℃、600℃至800℃、600℃至750℃、600℃至700℃、600℃至650℃、650℃至900℃、650℃至850℃、650℃至800℃、650℃至750℃、650℃至700℃、700℃至900℃、700℃至850℃、700℃至800℃、700℃至750℃、750℃至900℃、750℃至850℃、750℃至800℃、800℃至900℃、800℃至850℃或850℃至900℃。

[0045] 在实施方案中，该方法可附加包括将DC电流130从DC电流电压源120通过正导体124送至第一导电管220a，以及将DC电流130从第一导电管220a送至第二导电管220b。该方法还可包括将DC电流130从第二导电管220b通过负导体126送至DC电流电压源120。

[0046] 在实施方案中，向导电管220施加DC电流130可在导电管220的前半部分中提供大于50％、50％至95％、50％至85％、50％至80％、50％至75％、50％至70％、50％至65％、50％至60％、50％至55％、55％至95％、55％至85％、55％至80％、55％至75％、55％至70％、55％至65％、55％至60％、60％至95％、60％至85％、60％至80％、60％至75％、60％至70％、60％至65％、65％至95％、65％至85％、65％至80％、65％至75％、65％至70％、70％至95％、70％至85％、70％至80％、70％至75％、75％至95％、75％至85％、75％至80％、80％至95％、80％至85％、85％至95％、85％至90％或90％至95％的总热负荷。具体地，在实施方案中，向第一导电管220a施加DC电流130可在第一导电管220a的前半部分中提供大于50％的总热负荷。类似地，在实施方案中，向第二导电管220b施加DC电流可在第二导电管220b的前半部分中提供大于50％、50％至95％、50％至85％、50％至80％、50％至75％、50％至70％、50％至
65％、50％至60％、50％至55％、55％至95％、55％至85％、55％至80％、55％至75％、55％至
70％、55％至65％、55％至60％、60％至95％、60％至85％、60％至80％、60％至75％、60％至
70％、60％至65％、65％至95％、65％至85％、65％至80％、65％至75％、65％至70％、70％至
95％、70％至85％、70％至80％、70％至75％、75％至95％、75％至85％、75％至80％、80％至
95％、80％至85％、85％至95％、85％至90％或90％至95％的总热负荷。

[0047] 该方法还包括通过第一导电管220a的出口215将第一产物流204引入产物通道214，以及通过第二导电管220b的出口215将第二产物流204引入产物通道214。第一和第二产物流204可包括烯烃，诸如乙烯、丙烯、1‑丁烯、2‑丁烯、异丁烯、1‑戊烯、2‑戊烯、2‑甲基‑
1‑丁烯、3‑甲基‑1‑丁烯、2‑甲基‑2‑丁烯或它们的组合。在实施方案中，第一产物流204和第二产物流204可包括大于20重量％、大于25重量％、大于30重量％、大于35重量％或大于40重量％的烯烃。在实施方案中，第一产物流204和第二产物流204可包括20重量％至100重量％、20重量％至95重量％、20重量％至90重量％、20重量％至85重量％、20重量％至80重量％、20重量％至75重量％、20重量％至70重量％、20重量％至65重量％、20重量％至60重量％、20重量％至55重量％、20重量％至50重量％、20重量％至45重量％、20重量％至40重量％、20重量％至35重量％、20重量％至30重量％、20重量％至25重量％、25重量％至100重量％、25重量％至95重量％、25重量％至90重量％、25重量％至85重量％、25重量％至80重量％、25重量％至75重量％、25重量％至70重量％、25重量％至65重量％、25重量％至60重量％、25重量％至55重量％、25重量％至50重量％、25重量％至45重量％、25重量％至40重量％、25重量％至35重量％、25重量％至30重量％、30重量％至100重量％、30重量％至95重量％、30重量％至90重量％、30重量％至85重量％、30重量％至80重量％、30重量％至75重量％、30重量％至70重量％、30重量％至65重量％、30重量％至60重量％、30重量％至55重量％、30重量％至50重量％、30重量％至45重量％、30重量％至40重量％、30重量％至35重量％、35重量％至100重量％、35重量％至95重量％、35重量％至90重量％、35重量％至85重量％、35重量％至80重量％、35重量％至75重量％、35重量％至70重量％、35重量％至65重量％、35重量％至60重量％、35重量％至55重量％、35重量％至50重量％、35重量％至45重量％、35重量％至40重量％、40重量％至100重量％、40重量％至95重量％、40重量％至90重量％、40重量％至85重量％、40重量％至80重量％、40重量％至75重量％、40重量％至70重量％、40重量％至65重量％、40重量％至60重量％、40重量％至55重量％、40重量％至50重量％、40重量％至45重量％、45重量％至100重量％、45重量％至95重量％、45重量％至90重量％、45重量％至85重量％、45重量％至80重量％、45重量％至75重量％、45重量％至70重量％、45重量％至65重量％、45重量％至60重量％、45重量％至55重量％、45重量％至50重量％、50重量％至100重量％、50重量％至95重量％、50重量％至90重量％、50重量％至85重量％、50重量％至80重量％、50重量％至75重量％、50重量％至70重量％、50重量％至65重量％、50重量％至60重量％、50重量％至55重量％、55重量％至100重量％、55重量％至95重量％、55重量％至90重量％、55重量％至85重量％、55重量％至80重量％、55重量％至75重量％、55重量％至70重量％、55重量％至65重量％、55重量％至60重量％、60重量％至100重量％、60重量％至95重量％、60重量％至90重量％、60重量％至85重量％、60重量％至80重量％、60重量％至75重量％、60重量％至70重量％、60重量％至65重量％、65重量％至100重量％、65重量％至95重量％、65重量％至90重量％、65重量％至85重量％、65重量％至80重量％、65重量％至75重量％、65重量％至70重量％、70重量％至100重量％、70重量％至95重量％、70重量％至90重量％、70重量％至85重量％、70重量％至80重量％、70重量％至75重量％、75重量％至100重量％、75重量％至95重量％、75重量％至90重量％、75重量％至85重量％、75重量％至80重量％、80重量％至100重量％、80重量％至95重量％、80重量％至90重量％、80重量％至85重量％、85重量％至100重量％、85重量％至95重量％、85重量％至90重量％、90重量％至100重量％、90重量％至95重量％或95重量％至100重量％的烯烃。

[0048] 实施例

[0049] 根据上述实施方案，使用沿着整个管道长度具有单一恒定热通量的裂化管道和具有双加热区的导电管计算对烃进行改质的方法，该双加热区由管道入口部分中的较高加热区和紧接着的具有较低热通量的区组成。

[0050] 单加热区裂化管道具有3"的内径、0.355"的壁厚、40.5m的长度和900℃下1.494μΩ‑m的电阻率。假设温度随电阻率变化。管道在管通道一端连接到132V DC电位，在该通道另一端连接到0V DC电位。总电流(Io)为4892安培。这种配置在整个管道中具有均匀的发热率。然后使烃流体以793.7Kg/hr的流速流经常规裂化管道，入口温度为675℃。烃流体包括80重量％乙烷和20重量％蒸汽。

[0051] 具有双区热通量的导电管具有3"的内径、40.5m的长度和900℃下1.494μΩ‑m的电阻率。假设温度随电阻率变化。在距入口17.5m的位置处，向串联电连接的管对施加122V的DC电位差。第一导电管的壁厚为0.5"，其余的导电管的壁厚为0.3"。然后使烃流体以793.7Kg/hr的流速流经常规裂化管道，入口温度为675℃。烃流体包括80重量％乙烷和20重量％蒸汽。通过Fluent V.19.4，使用计算流体动力学(CFD)模型模拟电势场、DC电流、工艺流程和裂化反应。在导电管体积的前50％中生成的电热占导电管长度总热量的73％。然后将计算出的温度和压力场应用于一维动力学模型，以进一步确认裂化性能。

[0052] 图4是基于反应动力学的模拟系统的乙烯产率随裂化变化的图形描绘；其表示在恒定的烃停留时间下，通过本文所公开和描述的系统实现的产率如何随裂化温度变化。具体地，曲线1示出了乙烯产率，曲线2示出了C2H4选择性，并且曲线3示出了C2H6选择性。对于上述实施例，图4上的星号突出显示了曲线1在最大流出乙烯质量分数和相应的有利反应温度下的拐点。在下面的本实施例的结果汇总中将显示，实现了导电管中的热负荷配置和电位布置、有利的反应温度和更高的工艺产率。

[0053] 结果汇总于下表1以及图5和图6中。对于单加热区裂化管道和双加热区导电管，管道长度上的工艺压降为约7.5磅/平方英寸差(psid)。图5比较了预测的工艺气体温度分布，其中曲线1是单加热区裂化管道，曲线2是本公开的双加热区(多加热区的示例)导电管，其中后者显示最接近有利反应温度的工艺气体温度。图6比较了沿着管道长度的乙烯干质量分数，其中曲线1是单加热区裂化管道，曲线2是本公开的双加热区导电管。据观察，双加热区导电管比单区裂化管道更快地提高烃流体的温度，然后在初始加热后将烃流体的温度保持在窄范围内。如下表1所示，经测定，双区导电管产生52.8重量％(干)的流出乙烯质量分数，单区裂化管道产生49.2重量％(干重)的流出乙烯质量分数。

[0054] 表1：建模结果的汇总

[0055]

[0056] 对于本领域技术人员应当显而易见的是，在不脱离所要求保护的主题的精神和范围的情况下，可以对所描述的实施例进行各种修改。因此，本说明书旨在覆盖描述的实施例的修改和变化，只要这些修改和变化在所附权利要求书和其等同物的范围内。