[发明专利]共进料的甲烷和烃原料转化为更高价值的烃

说明书

发明领域

本发明涉及使用再生性热解反应器的烃转化。本发明涉及 用于在再生性热解反应器中裂解存在于包含非挥发性物质的烃原料中 的烃的方法。在烃进行热裂解之前将非挥发性物质从原料中除去。更 特别的，本发明涉及用于改进进料到再生性热解反应器系统或多个这 种热解反应器系统中的含非挥发性物质的原料的品质的方法和设备。

发明背景

常规的蒸汽裂解器已知作为用于裂解含有大部分挥发性烃 的高品质原料，例如乙烷、瓦斯油和石脑油的有效工具。类似的，再 生性热解反应器也已知并且常规上用于转化或裂解并且实现循环的、 高温化学过程例如那些可以在高于可以适合在常规蒸汽裂解器中进行 的温度下进行的反应。再生性反应器循环典型地是对称的(在两个方 向上是相同的化学过程或反应)或不对称的(化学过程或反应随着循 环的步骤变化)。对称的循环典型的用于相对温和的放热化学，其实 例是再生性热氧化(“RTO”)和自热重整(“ATR”)。不对称的循 环典型的用于实行吸热化学，且期望的吸热化学与不同的放热化学(典 型地燃烧)是成对的以提供用于吸热反应的反应热。不对称循环的实 例是Wulff裂解，变压重整，以及其它再生性热解反应器过程。再生 性热解反应器通常在本领域已知能够转化或裂解烃。但是，它们并不 能在商业上实现或者广泛用于烃转化，至少部分是由于它们不能较好 地放大地经济规模的原因。这种失败大部分是因为设备对充分的控制 和对付极高的温度以及燃料和氧化剂在过程的再生或加热步骤期间合 并的方式是无能为力的。高温难以定位并且包含延长的一段时间，并 且导致过早的设备破坏。2006年12月21日向USPTO提交的题目为“甲 烷转化为高级烃”的US专利申请No.11/643,541建议了一种解决方 案，其主要涉及利用发明性延迟的燃烧过程，用于热解系统的甲烷物 料。

与蒸汽裂解器一样，再生性热解反应器也非常适用于实质 上不含非挥发性组分的挥发性的或可挥发的原料，例如金属和其它残 留物或非挥发性组分，它们会作为灰分剩下或在反应器中累积。热解 反应器典型的在比蒸汽裂解器更高的温度下操作。非挥发性物质可以 广泛地定义为表示任何残油，金属，矿物，形成灰分的，沥青类的， 焦油，焦炭或原料中的其它在低于选择的沸点或温度下并不蒸发的组 分或污染物，且这些物质在热解期间或之后可以在反应器系统中剩余 不期望的剩余物或灰分。大部分受到关注的非挥发性组分是那些作为 灰分在反应器系统中沉淀的且并不易于通过再生除去的物质。许多烃 焦炭组分仅仅在典型的用于热解反应器系统中的高温下的床中燃尽并 且因此倾向于比一些其它残余物组分受到更少的关注。一些非挥发性 的物料组分，例如金属和/或矿物可以留下灰分组分，它们甚至在高再 生温度下难以从反应器中除去。

典型的，再生性反应器包括反应器床或区，典型的包括一 些类型的耐火材料，其中反应在反应器系统中发生。常规的再生性反 应器典型的将燃料、氧化剂或这些反应物中追加量的一种的物流直接 传送到反应器床流动途径中的某处地方。传送的反应物导致其中的放 热反应并且加热反应器介质或床。其后，反应的反应物耗尽且将热解 原料，例如烃物料流，优选是蒸汽化的，引入加热的反应器介质或床 区域，并且暴露于加热的介质以导致反应器原料加热和热解为热解的 反应器物料。然后从反应器的反应区域中除去热解的反应器物料并且 将其骤冷或冷却，例如在反应器系统的骤冷区，以便停止热解反应并 且获得热解产物。