CN114175450A - 可再生能源在化学品生产中的应用 - Google Patents

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CN114175450A
CN114175450A CN202080021299.2A CN202080021299A CN114175450A CN 114175450 A CN114175450 A CN 114175450A CN 202080021299 A CN202080021299 A CN 202080021299A CN 114175450 A CN114175450 A CN 114175450A
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chemical
steam
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斯科特·史蒂文森
安德鲁·马克·沃德
蒂姆·阿尔伯特
肯尼思·弗朗西斯·劳森
约瑟夫·威廉·施罗尔
迈克尔·爱德华·哈克曼
阿诺·奥普林斯
赵准
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Abstract

一种化学合成设备，其包括：一个或多于一个反应器，其配置用于从一种或多于一种反应物生产包含至少一种化学产品的工艺流；进料制备系统，其配置为制备一种或多于一种进料流，所述进料流包含一种或多于一种反应物中的一种或多于一种以引入到一个或多于一个反应器中；和/或产品纯化系统，其配置为将至少一种化学产品与所述工艺流内的反应副产品、未反应的反应物或其组合分离，其中化学合成设备配置成使得经由一个或多于一个反应器、进料制备系统、产品纯化系统或其组合使用的加热、冷却、压缩或其组合所需的大部分净能量由非碳基能源、可再生能源和/或电力提供。

Description

可再生能源在化学品生产中的应用
技术领域
本公开涉及非碳基或可再生能量在化学品生产中的应用；更具体地，本公开涉及化学合成设备的电气化；还更具体地，本公开涉及通过减少用于化学合成设备中的燃料的烃(例如，天然气/化石燃料)的燃烧来减少环境排放，例如二氧化碳。
背景技术
化学合成设备用于提供多种化学品。通常，燃烧或“烧”专用燃料以提供化学合成的反应热、加热一个或多于一个工艺流的能量、蒸发液体的能量(例如，开水用作稀释剂)、作功的能量(例如，驱动压缩机或泵)或为整个化学合成设备的其他工艺操作提供能量。燃料的这种燃烧或烧导致产生对环境有害的烟道气，并且还导致该工艺的能量效率的损失。同样，蒸汽通常常规地用作化学合成设备内的全设备范围的热量和/或能量传递流体。用于热量和/或能量传递的蒸汽通常是通过燃料的燃烧产生的，这导致在化学合成过程中产生额外的烟道气和进一步的能量效率损失。此外，使用本来可用作燃烧反应物的材料作为燃料也减少化学合成设备中从给定量材料中产生所需化学产品的量。因此，需要增强的化学合成的系统和方法，从而减少或消除燃烧以提供能量的燃料、特别是化石燃料的量。理想地，这种系统和方法还提供化学合成设备的能量效率的增加和/或排放的减少，例如温室气体(GHG)的排放的减少。
发明内容
本文公开化学合成设备，其包括：一个或多于一个反应器，其配置用于从一种或多于一种反应物生产包含至少一种化学产品的工艺流；进料制备系统，其配置为制备一种或多于一种进料流，所述进料流包含一种或多于一种反应物中的一种或多于一种以引入到一个或多于一个反应器中；和/或产品纯化系统，其配置为将至少一种化学产品与工艺流内的反应副产品、未反应的反应物或其组合进行分离，其中化学合成设备配置成使得通过一个或多于一个反应器、进料制备系统、产品纯化系统或其组合利用的用于加热、冷却、压缩或其组合所需的净能量的大部分(例如，大于50％、60％、70％、80％、90％或100％)是由非碳基能源、可再生能源和/或电力提供的。
本文还公开化学合成设备，其中通常由燃料燃烧提供的净能量输入的大部分(例如，大于50％、60％、70％、80％、90％或100％)是由电力提供的。
本文还公开化学合成设备，其中通常由燃料燃烧提供的大部分净能量是由非碳基能源、可再生能源和/或可再生电力提供的。
本文还公开化学合成设备，其包括：一个或多于一个反应器，其配置用于从一种或多于一种反应物生产包含至少一种化学产品的工艺流；进料制备系统，其配置为制备一种或多于一种进料流，所述进料流包含一种或多于一种反应物中的一种或多于一种以引入反应器；和/或产品纯化系统，其配置为将至少一种化学产品与工艺流内的反应副产品、未反应的反应物或其组合进行分离，其中化学合成设备配置成：(a)使得不产生燃烧烟道气；(b)没有基本上全设备范围内的蒸汽系统；(c)使得其中不使用蒸汽来作机械功；(d)使得在化学合成设备内用作稀释剂和/或反应物的任意蒸汽是通过电力产生的；(e)使得用作稀释剂和/或反应物的任意蒸汽进行电过热以提供热量/提高工艺流的温度；(f)使得从冷却工艺流中获得的热量仅用于预热其他工艺流；或(g)(a)至(f)的任意组合。
附图说明
为了更完整地理解本公开及其优点，现参考以下简要描述并且结合附图来详细描述，其中相同的附图标记代表相同的部件。
图1显示典型的现有技术化学工艺的概念图；
图2显示根据本公开的实施方案由可再生能量提供动力的化学工艺的概念图；和
图3显示根据本公开的实施方案的通用化学合成设备I的方框流程图；
具体实施方式
一开始应当理解，尽管下面提供一个或多于一个实施方案的说明性实施方式，但是可以使用任意数量的技术来实现所公开的组合物、方法和/或产品，无论该技术是目前已知的还是尚不存在的。本公开不应以任意方式限于以下说明的说明性实施方式、附图和技术，包括本文说明和描述的示例性设计和实施方式，而是可在所附权利要求的范围内连同其等同物的全部范围内进行修改。
虽然相信本领域的普通技术人员可很好地理解以下术语，但阐述以下定义以帮助解释本公开的主题。除非另有定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开的主题所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
如本文所用，“间歇性能源”或“““能源是不能连续地转换为电能并且不受直接控制的任意能源，因为使用的能源无法储存或在经济上不合需要。间歇性能源的可用性可能是可预测的或不可预测的。可再生间歇性能源是还来源于可再生能源的间歇性能源，如下文所定义。“间歇性电力”是指由IES产生的电力。
如本文所用，“可再生能源”和“非化石能源(ENF)F包括被自然、持续过程和核能迅速替代的源自可持续能源的能源。因此，术语“可再生能源”和“非化石基能源(ENF)F是指源自非化石燃料基能源的能源(例如，不是通过燃烧化石燃料(如煤或天然气)产生的能量)，而“不可再生”或“化石基能源(EF)E是源自化石燃料基能源的能源(例如，通过化石燃料燃烧产生的能源)。化石燃料是在地质历史中由生物体的遗骸形成的天然燃料，例如煤或天然气。因此，如本文所用，“可再生”和“非化石基能源(ENF)F包括但不限于风能、太阳能、水流/运动或生物质，它们在使用时不会被耗尽，这与来自使用时会耗尽的来源例如化石燃料的“不可再生能源”相反。因此，可再生能源不包括基于化石燃料的能源(EF)，而是包括生物燃料。
如本文所用，“非碳基能源(ENC)C是来自非碳基能源的能量(例如，不是通过碳基燃料如烃的燃烧产生的能量)，而碳基能源(EC)是来自碳基能源的能量(例如，通过碳基燃料如烃的燃烧产生的能量)。核能在本文中认为是可再生的非化石(ENF)基能源和非碳基能源(ENC)。因此，碳基能源(EC)可以是可再生的(例如基于非化石燃料的)或不可再生的(例如基于化石燃料的)。例如，各种碳基生物燃料在本文中认为是可再生的碳基能源。
如本文所用，“可再生电力”表示由可再生能源产生的电力，而“不可再生电力”是由不可再生能源产生的电力。如本文所用，“非碳基电力”表示由非碳基能源产生的电力，而“碳基电力”是由碳基能源产生的电力。
例如，在实施方案中，可通过来自可再生(例如，生物)来源的可再生烃的燃烧来提供贯穿本文公开的化学合成设备的可再生电力和/或热量。例如，在实施方案中，可再生电力可以通过ENF/EC能源的燃烧产生，所述能源包括在用农业废物供给的消化器中产生的甲烷。同样，在实施方案中，包含使用短循环碳废料产生的合成气的ENF/EC能源可用作燃料(例如，燃烧以产生可再生电力和/或热)。理想地，由这种燃烧产生的二氧化碳被回收(例如，通过新作物的生长)。
如本文所用，“外部”燃烧燃料是指在反应器外部，例如在炉中燃烧燃料。作为主要反应一部分的燃烧(例如，在自热重整(ATR)中的重整发生的燃烧)不会视为“外部”燃烧。如本文所用，“专用”燃料是仅用于提供燃料值(例如，燃烧热)而不转化为产品所引入的燃料或一部分的进料流。
如本文所用，“传热蒸汽(SHT)”表示单独或主要作为能量或热传递介质产生的蒸汽(例如，不用作稀释剂和/或反应物的蒸汽)。
如本文所用，“净”热量输入或排出是指导致一次能源消耗的热量输入或排出，例如，未从设备的另一部分或流提供的，例如未通过与另一工艺流进行热交换提供的热量输入或排出。类似地，“净”能量是指导致一次能源消耗的能量，例如，未从设备的另一部分或流提供的能量，例如，未通过与另一工艺流进行热交换提供的热能。
如本文所用，“提供动力”表示提供机械能和/或电能。
如本文所用，“加热”表示供给热能。如本文所用，“冷却”表示从中排出热能。如本文所用，“直接”加热或冷却是指不使用热传递介质/流体的加热或冷却；“间接”加热或冷却是指通过热传递介质/流体的加热或冷却。
如本文所用，“多数”或“大部分”表示大于50％或大于一半。
如本文所用，“期望”参数(例如，期望温度)可以指参数的预期值或目标值，例如预定值，例如用于过程控制的设定点值。
耗电量：对耗电量的提及可以是指在特定位置测量的电力使用速率(例如，以MW计)。例如，可以在每个电炉的边界处或在整个烯烃合成设备边界处计算速率。该计算可考虑该位置内使用的所有电力。
烟道气：在发电站和/或工业设备中燃烧燃料或其他材料可产生的气体混合物，其中气体混合物可通过管道抽取。
烟道气热回收：烟道气热回收可以指从热烟道气中提取有用的热能，例如通过将所述热烟道气通过一个或多于一个热交换器以提高较冷工艺流体的温度和/或改变所述流体的相(例如，将水煮沸以产生蒸汽)。在任意烟道气热回收之后留在烟道气中的任意能量都可称为烟道气(能量)损失。烟道气热回收部分可以是用于回收烟道气热量的设备和所述设备的相应位置。缺少烟道气热回收部分可意指没有从热烟道气中回收热量的设备或区域。
对流部分：对流部分可以是炉(例如，蒸汽裂解炉或重整炉)的一部分，其中通过对流热传递从热烟道气中回收热量。缺少对流部分可意指没有可通过来自热烟道气的对流热传递来回收热量的设备或区域。
“无蒸汽”或“基本上无蒸汽”：“无蒸汽”可以指不使用蒸汽将能量从一个过程操作转移到另一个过程操作或从外部将能量带入过程的过程。“基本上无蒸汽”可意指将能量从一个过程操作转移到另一个过程操作或从外部将能量带入过程使用的蒸汽已被最小化，使得使用蒸汽的所有能量转移的总和小于提供的净能量的大约10％、大约20％或大约30％。用作反应物、稀释剂、作为产物获得或直接与工艺流混合的蒸汽可称为“工艺蒸汽”，并且不包括在该定义中。
一次能量传递介质：一次能量传递介质可以是用于将热能形式的能量从一个过程操作转移到另一个过程操作，或将能量带入过程的物质。注意，一种物质在一个过程中可以起到多个目的，例如充当反应物或反应稀释剂，同时还充当介质将热量从一个过程操作传递到另一个过程操作。在这种情况下，使用蒸汽作为反应物或稀释剂可认为是主要的，而还传递热量的效果可认为是次要的。
电阻加热：电阻加热可以是通过使电流通过电阻单元来加热。
感应加热：感应加热可以是通过电磁感应加热导电物体(通常是金属)的过程。
辐射加热：辐射加热可以是通过来自一个或多于一个较热物体的辐射加热物体的过程。
外部燃烧：外部燃烧可意指燃烧燃料以产生热量并且将该热量通过表面(例如管壁)传递给工艺流体，使得燃烧产物不会与工艺流体混合。
热电设备：热电设备可以是通过热电偶将温差直接转换为电压(或反之亦然)的设备。
等温操作：等温操作可以是在恒定温度下的操作。等温操作可将温度保持在预定操作温度的0.5％、1％、2％、3％、4％、5％直至10％。
对流传热：对流传热可以是通过一种流体或多种流体的运动将热量从一个地方移动到另一个地方。
尽管上述定义中的大部分基本上如本领域技术人员所理解的那样，但上述定义中的一个或多于一个可以是在上文中定义的，其由于本文对当前公开的主题的具体描述而不同于本领域技术人员通常理解的含义的方式。
图1显示典型的常规化学工艺的概念图。该工艺的目标是将进料A转化为产品B，但通常也产生一些副产品(表示为流C)。
用于实现这种转换的单元操作需要大量的能量。通常，该能量主要通过燃烧燃料，通常通过燃烧天然气来产生热量来提供的，在图1中表示为ΔHC(例如，燃烧热)。这导致不希望的二氧化碳(CO2)产生和排放。如果反应是放热的，则可通过反应热ΔHr提供额外能量；如果反应是吸热的，则需要添加等于ΔHr的额外能量。如果燃烧某些副产品以产生能量，表示为ΔHbp，则总能量平衡也可受到影响。然而，许多化学工艺，即使是涉及放热反应的工艺，都是净能量消耗的，因此需要外部能源(通常由烃燃料提供)来提供净工艺能量。
在大多数化学生产过程中，通常只有很少的外部输入的电力。内部电气需求例如照明或控制，通常小到可以忽略不计。在那些需要大量电力的少数过程中，例如电化学反应器(例如，制造氯(Cl2)和氢氧化钠(NaOH)的氯碱工艺)，通常是在设备边界内通过烃的燃烧产生这种电力。即使电力不是在设备边界内产生的，如果电力是通过烃的燃烧获得的，而不是可再生的，则在能量效率和CO2排放方面，这样使用电力与通过烃燃烧现场发电相当。
在大多数化工生产工艺中，能源消耗可方便地分为三大类。在第一个这样的大类中，本文中称为第一类C1，热量通过燃料(例如天然气/化石燃料)在炉中的燃烧直接作为热能提供。(本文使用的“直接”表示不存在中间热传递介质，例如蒸汽)。这些炉通常在高温下运行并且需要大的热通量。这种炉的能量效率受到炉烟道气中的热损失的限制。即使通过冷却烟道气以回收能量(例如产生蒸汽或提供工艺加热)将这些热损失降至最低，燃料中包含的化学能转化为可用热能的转化率通常不超过85％至90％，即使有大量投资及设计和操作灵活性的损失。
化学过程中能源消耗的第二大类，本文中称为第二类C2，包括加热各种化学流，主要是为了将其温度升高到所需反应温度或为分离，最常见的是蒸馏提供能量。尽管可通过与其他化学流进行交换来获得该热量中的一部分，但最常见的是通过烃类燃料(例如天然气/化石燃料)燃烧直接产生的蒸汽或通过来自高温炉的烟道气的热传递来提供(例如，来自C1类)。大多数现代化学工艺包括相对复杂的蒸汽系统(或其他传热流体系统，为了简单起见，本文将其统称为蒸汽传热系统)以将能量从过剩的地方转移到需要的地方。该蒸汽系统可包括多个压力水平的蒸汽以在不同温度下提供热量，以及蒸汽和冷凝水回收系统，并且容易受到腐蚀、结垢和其他操作困难，包括水处理和受污染的冷凝水处理。由于传热、蒸汽冷凝和锅炉水循环的实际限制，可用于加热工艺流的蒸汽中所含能量的比例通常限制为90％至95％。如果蒸汽是由专用的外部锅炉产生的，则燃料中至多有80％至85％的化学能将由化学工艺用作热量，因为另外10％至15％或多于15％将损失给烟道气如第一类C1。
化学工艺中能量使用的第三大类，在本文中称为第三类C3，是用于执行机械功的能量。该功主要用于加压和将流体从一个地方移动到另一个地方，并且用于驱动旋转设备，例如泵、压缩机和风扇。第三类C3还包括制冷设备，因为它主要由压缩提供动力。在大多数化学设施中，该功的能量由蒸汽提供，通过与热工艺流的热传递、通过与来自C1类炉(例如，在对流部分)的部分冷却的烟道气流进行热传递而获得，或直接来自专用外部锅炉中的烃(例如天然气/化石燃料)的燃烧。由于热能转化为机械功的限制，这些用途能量效率相对于用作燃料的烃所含的化学能的能量效率很低，通常仅有25％至40％。
已经出人意料地发现，使用电力(例如，可再生和/或不可再生电力)替代从化学工艺中的烃燃料获得的能量可通过提高整体能量效率同时减少二氧化碳排放来改进该工艺。在一些情况下，使用电力(例如，可再生和/或不可再生电力)来替代从化学工艺中的烃燃料获得的能量还可提高可靠性和可操作性，减少例如NOx、SOx、CO和/或挥发性有机化合物，和/或降低生产成本(例如，如果低成本电力是可用的)。
根据本公开的实施方案，通常由燃料(例如，天然气/化石燃料)在炉和/或第一类C1的其他加热中的燃烧作为热能供给的热量被电加热替代。电热、电加热、电产生热、电加热器设备等是指将电能转化为可应用于流体的热能。这种电加热包括但不限于通过阻抗加热(例如，当电流流过携带待加热流体的导管时)，通过欧姆加热、等离子体、电弧、射频(RF)、红外线(IR)、UV和/或微波加热，通过流经电阻加热元件加热，通过电加热元件的辐射加热，通过感应(例如，振荡磁场)加热，通过电驱动的机械方式(例如压缩)加热，经由热泵加热，通过使相对热的惰性气体或另一种介质通过包含待加热的流体的管来加热，其中热的惰性气体或另一种介质进行电加热，或者通过这些的某种组合等进行加热。
根据本公开的实施方案，消除如在第二类C2中使用蒸汽(或另一种传热流体)和/或通过电产生或加热仅用作中间热传递介质的任意蒸汽(或其他流体)(例如，通过电加热水)。
根据本公开的实施方案，在第三类C3中使用的常规旋转设备(例如，蒸汽涡轮)被电驱动设备替代。根据本公开的实施方案，第三类C3中的热除去被电动热除去例如冷却和/或制冷替代。电冷却、电冷却器、电除去热量、电冷却或制冷设备等是指从流体中除去热能。这种电冷却包括但不限于通过电动设备进行冷却。例如但不限于，电冷却可通过用电为制冷循环提供动力而提供，其中制冷剂由电动压缩机压缩。作为另一实例，电冷却可通过为吹送空气的冷却风扇提供动力而提供，其中空气冷却工艺流体或元件。在实施方案中，任意电源都可实施电加热和冷却。
图2是根据本公开的实施方案的由可再生能源提供动力的化学工艺示意图。如图2中所示,在实施方案中，由可再生能源驱动的工艺可以看起来类似于常规的化学工艺。然而，燃料提供的一部分、大部分或在一些情况下几乎所有的能量输入可被可再生能源和/或可再生电力替代。在实施方案中，这种由非碳基能源、可再生能源和/或可再生电力替代燃料输入将允许CO2排放量显著减少。在实施方案中，可使用任意可用形式的可再生能源。然而，如果使用可再生电力，收益可最大。可再生能源可从例如但不限于太阳能、风能或水力发电而获得。根据本公开的实施方案，其他类型的可再生能源也可应用于化工设备。例如，在实施方案中，集中太阳能、地热能和/或使用直接太阳能加热可用于提供热能并且减少CO2排放。
通过(例如，可再生)电力供给所需能量的主要优势之一可以是将提高该工艺的能量效率。表1显示单元操作的能量效率，示例上述化工设备中能量使用的三类为C1、C2和C3。从表1中可以看出，当使用电能时，三类能源消耗的的每种的效率都更大。根据本公开的实施方案，当用于旋转设备的蒸汽驱动器替换为电动机(如上文讨论的第三类C3)时，收益可最大，该电动机可以高达蒸汽驱动器三倍的能量效率运行。仅有当电力来自非碳基可再生能源时才实现这些收益，因为通过碳基燃料燃烧发电的能量效率仅为30％至45％。将可再生电力用于加热应用时(如上文讨论的第一类C1和第二类C2)的能量效率收益较小，但仍然显著。最终结果是，如果使用可再生能量代替碳基燃料(例如天然气或其他烃)，将使用较少的总能量。
Figure BDA0003262493830000091
Figure BDA0003262493830000101
根据本公开，可以利用非碳基能源、可再生能源和/或电力(例如，来自可再生和/或不可再生资源)而不是上文描述的类别C1、C2和/或C3中的常规能源。在实施方案中，大多数或基本上全部装置都采用电气化。在实施方案中，大多数或基本上全部单元操作都采用电气化。在实施方案中，大多数或基本上全部装置和单元操作都采用电气化。在实施方案中，电气化用于大多数或基本上全部工艺应用、发动机、冷却和/或加热(例如，电动热泵、制冷、电加热)、辐射、存储系统或其组合。
在实施方案中，非碳基和/或可再生能源包括风能、太阳能、地热能、水力发电、核能、潮汐能、波浪能、海洋热梯度能、压力延迟渗透或其组合。在实施方案中，非碳基能源包括氢。在实施方案中，本文所述用于电气化的电力由这种可再生和/或非碳基能源产生。在实施方案中，部分或所有电力来自不可再生和/或碳基来源，例如但不限于烃(例如，可再生或不可再生的烃)、煤或源自烃(例如，可再生或不可再生的烃)的氢的燃烧。
大多数化工设备排放的大部分CO2是化石燃料燃烧为设备提供能量的结果。根据本公开的实施方案，在化学合成中使用可再生能量的另一益处是相对于其中可燃烧烃和/或化石燃料的等同常规化学合成设备或方法，排放的温室气体量将显著(例如，大于或等于至少5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或100％)减少。燃烧烃(例如天然气、甲烷)以产生能量导致产生二氧化碳(CO2)；根据本公开的实施方案，可通过使用可再生能源来减少或避免这种产生。本公开的实施方案中，每生产一吨产品所产生的CO2量减少小于或等于约1.6吨、1.5吨、1.4吨、1.3吨、1.2吨、1.1吨、1.0吨、0.75吨、0.5吨、0.30吨、0.25吨、0.2吨、0.1吨、0.05吨或0吨CO2每吨化学产品。此外，本公开的实施方案中，可再生能源的使用释放通常用于燃料燃烧的这些烃(例如天然气、甲烷)，用作化学原料(例如，制造甲醇)的，这是更高价值的用途。
在化学品生产中使用可再生电力也可带来操作优势。例如，在实施方案中，电力可用于提供更准确和可调节的热量输入，例如控制沿反应器的温度曲线或改变蒸馏塔中特定塔板的温度。在实施方案中，在反应部分(例如，在热解反应部分)中使用电加热导致更好地控制除焦和/或更快除焦。非限制性地，其他实例包括使用电动制冷单元来提高分离效率，以及用快速响应的按需电加热器和蒸汽发生器替换低效的备用燃气锅炉以及用于其他装置用途。电力的使用还可以在启动或关闭期间，或响应于工艺变化性而获得显著的操作优势。一般而言，电力作为能源可应用于特定位置，并且以精确和可调的量应用，对工艺变化做出快速响应，从而比使用热能/燃烧能具有多种优势。
根据本公开的实施方案的可再生电力的使用还可提高向多于一个化工设备(例如，烯烃合成设备和附近的氨合成设备或烯烃合成设备和附近的氨合成设备)供给能量的装置的能量效率。例如，如果为几个不同的生产设施提供氧气和氮气的空气分离单元中的压缩机使用可再生电力提供动力，则相对于使用天然气燃烧产生的蒸汽供给这种动力，可获得显著的能源收益。
在实施方案中，可通过高温热泵或蒸汽再压缩来提供能量回收。设备可还包括热和/或能量储存器，例如在利用间歇性能源(IES)时使用。在实施方案中，废热可通过电动热泵升级到可使用的温度水平。在其他实施方案中，当通过使用发电涡轮机而不是控制阀降低工艺流压力时，能量可作为电能回收。在其他实施方案中，使用热电设备可将能量作为电力回收。
根据本公开的实施方案，使用可再生电力代替天然气或其他烃作为能源，可作为现有化学工艺(例如现有甲醇、烯烃或氨合成设备)改造的一部分或作为新化工设备(例如，新甲醇、烯烃或氨合成设备)设计的组成部分来完成。在改造中，使用可再生能源的机会可取决于现有设计的要素，例如蒸汽系统；在改造中，将需要仔细检查整个能量平衡和蒸汽系统，因为在不考虑这些因素的情况下为单个装置通电会导致能量效率低下。在实施方案中，如表1所士，将旋转装置的蒸汽驱动器(例如，第三类C3)替换为电动机实现最高的效率增益。然而，不同目标可导致部分电气化的不同选择；在实施方案中，在一些情况下，有时可通过首先更换烃燃烧炉(例如，第一类C1中的)来实现较大程度的CO2减排，代价是能量效率的提高幅度较小。在实施方案中，如果热能和/或蒸汽是从多于一个的烃来源获得的，则可通过首先消除最昂贵和/或污染的燃料来源以实现最有利的操作。可包括多少可再生能量以及现有燃料消耗和二氧化碳(CO2)排放可减少到什么程度可根据应用而变化，并且在阅读本公开内容后将在本领域技术人员的技能范围内。
在实施方案中，在基层化学设施(例如基层甲醇、烯烃或氨合成设备)的设计中规划使用可再生能源可为提高能量效率和降低CO2排放提供更多重要机会。在实施方案中，利用电力为所有旋转装置(例如，第三类C3中的)提供动力可实现能量效率的大幅提升。在实施方案中，利用基本上全部(或大部分，或大于40％、50％、60％、70％、80％或90％)电加热(例如，在第一类C1和/或第二类C2中的)，并且由于烟道气中的热量损失而导致的低效率显著减少或甚至得以避免。在实施方案中，可最大限度地减少或完全避免使用通过燃烧化石燃料(例如，第二类C2中的)产生的蒸汽。在实施方案中，利用催化剂的改变和/或反应器操作条件的调节允许在反应器中产生更少的热量和/或产生更少的燃烧的副产品。在实施方案中，基于使用可再生电力的设备(例如甲醇、烯烃或氨合成设备)设计允许增强分离操作的优化，因为通过根据本公开的可再生电力的利用，压缩和制冷的相对成本发生改变。在实施方案中，这种增强的分离还可允许从排放流中进一步捕获次要副产品，释放这些次要产品以进一步用作原料或产品。此外，根据本公开的实施方案，使用低成本电力，可允许引入新技术，例如但不限于混合式气体和电加热器、变速压缩机驱动、分布式制冷、热泵、改善的蒸馏塔、流体的被动太阳能加热、精确控制反应器温度曲线、新型结构材料以及使用电制冷稀释剂进行骤冷或冷却。如果电的成本足够低，则如本文所教导的利用这种电可有利于引入新的电化学工艺。对于新配置，由于例如没有(例如，全设备范围内)蒸汽分配系统，电力驱动过程的资本密集度可较低。
根据本公开的实施方案，非碳基能源、可再生能源和/或电力(可再生、不可再生、碳基和/或非碳基电力)可用于生产几乎所有化学品，包括但不限于甲醇、氨、烯烃(例如乙烯、丙烯)、芳烃和聚合物。在实施方案中，非碳基能源、可再生能源和/或电力也可用于化学品和用于燃料生产的原料的制备，例如甲基叔丁基醚(MTBE)合成、裂解、异构化和重整。在这种实施方案中，整个设备/工艺或其一部分的一些(例如，至少约10％、20％、30％、40％或50％)、大部分(例如，至少约50％、60％、70％、80％、90％或95％)或全部(例如，约100％)的加热可以是通过电加热提供的，和/或整个设备/工艺或其一部分的一些(例如，至少约10％、20％、30％、40％或50％)、大部分(例如，至少约50％、60％、70％、80％、90％或95％)或全部(例如，约100％)的冷却可以是通过如上所述的电冷却来提供的。下文公开可再生能源、非碳基能源和/或电力在化学合成应用中的使用。
现将参考图3描述根据本公开的实施方案的通用化学合成设备，图3是根据本公开的实施方案的化学合成设备I的示意图。非限制性地，在具体实施方案中，至少一种化学产品包括乙烯，例如通过在一个或多于一个裂解反应器中裂解而生产的乙烯(例如，通过如2019年1月15日提交的题为Use of Renewable Energy in Olefin Synthesis的美国临时专利申请第62/792612号和第62/792615号中所述的烯烃合成，，为了不违背本公开内容的目的，在此将其各自的公开内容并入本文)；生产的氨，例如，在一个或多于一个氨合成反应器中生产的氨(例如，通过如题为Use of Renewable Energy in Ammonia Synthesis的美国临时专利申请第62/792617号和第62/792619号中所述的氨合成，其是同时提交的，为了不违背本公开的目的，在此将其各自的公开内容并入本文)；生产的甲醇，例如，在一个或多于一个甲醇合成反应器中生产的甲醇(例如，通过如2019年1月15日提交的题为Use ofRenewable Energy in Methanol Synthesis的美国临时专利申请第62/792622号和第62/792627号中所述的甲醇合成，为了不违背本公开内容的目的，在此将其各自的公开内容并入本文)；生产的丙烯，例如，通过裂解生产的丙烯；生产的环氧乙烷，例如，通过氧化乙烯生产的环氧乙烷；生产的单乙二醇，例如，通过环氧乙烷的水合生产的单乙二醇；生产的二氯化乙烯，例如，通过乙烯氯化生产的二氯化乙烯；生产的氯乙烯，例如，由二氯化乙烯生产的氯乙烯；生产的α-烯烃，例如，通过低聚生产的α-烯烃；生产的烯烃和二烯烃，例如，通过链烷烃脱氢生产的烯烃和二烯烃；生产的异链烷烃，例如，通过正链烷烃的异构化生产的异链烷烃(例如，由正丁烷生产的异丁烷)；生产的芳烃(BTX)，例如，通过环化和/或脱氢由链烷烃和/或环烷烃生产的芳烃；生产的芳烃，例如，通过环化和/或脱氢由石脑油生产的芳烃；生产的芳烃，例如，通过烷基转移或脱烷基化生产的芳烃；生产的环己烷，例如，通过苯加氢生产的环己烷；生产的乙苯，例如，通过苯与乙烯的烷基化生产的乙苯；生产的苯乙烯，例如，通过乙苯的脱氢生产的苯乙烯；生产的枯烯，例如，通过苯与丙烯的烷基化生产的枯烯；生产的苯酚，例如，通过枯烯氧化生产的苯酚；生产的对苯二甲酸，例如，通过对二甲苯氧化生产的对苯二甲酸；生产的氧气，例如，通过从空气中分离生产的氧气；生产的氮气，例如，通过从空气中分离生产的氮气；生产的醇，例如，通过烯烃的加氢甲酰化生产的醇；生产的酯，例如，通过羧酸和醇的缩合生产的酯；生产的MTBE，例如，通过异丁烯醚化生产的MTBE；生产的聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯和/或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PE、PP、PVC、PS、PC、PET)，例如，通过聚合生产的聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯和/或聚对苯二甲酸乙二醇酯。非限制性地，在其他具体实施方案中，至少一种化学产品包括生产的乙酸，例如，通过甲醇羰基化生产的乙酸；生产的乙酸乙烯酯，例如，通过乙酸与乙烯的反应生产的乙酸乙烯酯；生产的丙烯，例如，通过甲醇低聚(通常称为甲醇制烯烃工艺)生产的丙烯；生产的丙烯酸，例如，通过丙烯氧化生产的丙烯酸；生产的甲基丙烯醛，例如，通过异丁烯氧化生产的甲基丙烯醛；生产的甲基丙烯酸甲酯，例如，通过甲基丙烯醛氧化生产的甲基丙烯酸甲酯；生产的丙烯腈，例如，通过丙烯的氨氧化生产的丙烯腈；生产的硫酸，例如，通过硫的氧化生产的硫酸；生产的硝酸，例如，通过氨的氧化生产的硝酸；生产的丙二醇，例如，通过丙烯的水合生产的丙二醇；一种或多于一种尼龙前体，其选自己二酸、己内酰胺、环己酮、1,6二氨基己烷或其组合；或聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、尼龙。非限制性地，在具体实施方案中，至少一种化学产品包括例如如2019年1月15日提交的题为Use of Renewable Energy in the Production of Chemicals的美国临时专利申请第62/792631号、第62/792632号、第62/792633号、第62/792634号和第62/792635号中所述生产的化学品，为了不违背本公开内容的目的，在此将其各自的公开内容并入本文)。
本公开描述用于生产化学产品的化学合成设备，其中该化学合成设备配置为/可操作使得化学合成设备的一个或多于一个部分、单元或类似单元的组或单元操作所需的大部分能量由来自以下的非碳基能量(ENC)提供：非碳基能源(例如，不是通过碳基燃料如烃的燃烧产生的)、可再生能量(例如，来自非化石燃料衍生的能量(ENF))和/或电力和/或可再生电力。在实施方案中，ENC或ENF来源可包括、主要包括、组成为或基本上组成为电。在实施方案中，ENC或ENF来源可包括、主要包括、组成为或基本上组成为可再生电力。在实施方案中，整个化学合成设备、设备的一部分(例如，进料预处理部分、反应部分和/或产品纯化部分)、类似单元的组(例如，压缩机、提供动力的单元、加热单元、再沸器、制冷单元、冷却单元、分离器、反应器、蒸馏/分馏塔)或设备的单元操作(例如，压缩、提供动力、加热和/或冷却操作、反应、分离)或其组合所需的净能量的一部分(例如，大于或等于约5％、10％、20％、30％、40％、50％)、大部分(例如，大于或等于约50％、60％、70％、80％、90％或95％)或全部(例如，约100％)是由电力、可再生能量(例如，非化石燃料衍生能量(ENF))或非碳基能量(ENC)提供的。在实施方案中，电力是由可再生能源提供的，可再生能源例如但不限于风能(例如，通过风力涡轮机)、太阳能(例如，光伏(PV)面板或太阳能热)、水力发电、波浪能、地热、核能、潮汐能、生物质燃烧与替代作物中CO2的相关捕获，或其组合。在实施方案中，整个化学合成设备、该设备的一部分(例如，进料预处理部分、反应部分和/或产品纯化部分)、单元或类似单元的组(例如，压缩机、提供动力的单元、加热单元、再沸器、冷却单元、制冷单元、反应器、分离器、蒸馏/分馏塔)或化学合成设备的单元操作(例如，压缩、提供动力、分离、加热、冷却、反应)或其组合所需的，并且通常在类似化学合成设备中通过燃料、碳基燃料和/或化石燃料的燃烧和/或使用蒸汽(例如，蒸汽本身是通过燃料的燃烧产生的)作为中间热量(和/或能量)传递流体提供的一部分(例如，大于或等于约5％、10％、20％、30％、40％、50％)、大部分(例如，大于或等于约50％、60％、70％、80％、90％或95％)或全部(例如，约100％)的电力、可再生能量(例如，非化石燃料衍生能量(ENF))或非碳基能量(ENC)，是在不燃烧燃料、碳基燃料和/或化石燃料和/或不使用这种燃料燃烧产生的蒸汽作为中间热量(和/或能量)传递流体的情况下提供的。在实施方案中，整个设备或设备的一个或多于一个部分、单元或类似单元组的净能源由来自可再生能源的电力提供。例如，在实施方案中，加热通过电阻加热、感应加热或以其他方式将电能转换为热能和/或机械能而提供。
在实施方案中，本公开的化学合成设备配置成使得经由进料预处理系统、一个或多于一个反应器、产品纯化系统或其组合使用的用于提供动力、加热、冷却、压缩、分离或其组合使用的大部分(例如，大于50％、60％、70％、80％或90％)的净能量是由电力提供的。
在实施方案中，根据本公开的实施方案的化学合成设备是具有大于或等于约每年10000吨、每年100000吨、每年250000吨、每年1000000吨、每年1500000吨或每年10000000吨的所需化学产品生产能力的大型设备。在本公开中预期的规模下，由非碳基能源、可再生能源和/或电力提供的能量的量将相应地大。在实施方案中，根据本公开的方法的部分或完全电气化的设备将消耗大于或等于约25MW、50MW、100MW、150MW、200MW、300MW、400MW、500MW、750MW或1000MW的电力。
尽管将利用化学合成设备的一个特定实施方案来描述化学合成设备的电气化，如本文所公开的，但应理解，众多布置的单元和各种化学合成技术可以根据本公开进行电气化，如对于本领域技术人员在阅读本文的描述后将是明显的。
参考图3，其为通用化学合成设备I的概述，可认为化学合成设备包括一个或多于一个用于将包含一种或多于一种反应物的进料流5转化为化学产品流35(和任选一个或多于一个副产品流41)的如下工艺部分：进料预处理部分10、反应(主要反应)部分20、产品纯化部分30或其组合。其他部分，例如循环部分、能量(例如，电力)生产和/或能量存储(例如，氢气存储)部分也在本公开的范围内。这些部分将在接下来的几个段落中简要描述，并且在下文中更详细地描述。
如图3的化学合成图所示，化学合成设备的进料预处理部分10可操作以制备(例如，从进料中去除不需要的组分(例如，硫)，调节进料的温度和/或压力)用于反应的反应物进料5，提供预处理的进料15。在应用中，本公开的化学合成设备不包括进料预处理部分。反应或“化学合成”部分20可操作以从预处理的进料15生产所需的化学产品并且因此提供粗化学产品流25。化学产品纯化部分40可操作以从粗化学产品流25中分离纯化的化学产品35。在应用中，本公开的化学合成设备不包括产品纯化部分。
如上所述和图3所示，向化学合成设备或其一个或多于一个部分或单元的组、类似单元或单元操作或在化学合成设备或其一个或多于一个部分或单元的组、类似单元或单元操作内的能量(E)输入(通常可通过来自碳基能源的碳基能量(EC)2A、来自化石燃料基能源的化石燃料衍生能量(EF)3A、或通过使用蒸汽(例如，为该目的使用来自碳或化石燃料基能源的能量产生的蒸汽)单独或主要作为热或能量传递介质(SHT)1来提供)，可部分或完全被来自非碳基能源的非碳基能量(ENC)2B和/或电力(电力和/或可再生电力)替代。碳基能量(EC)2A、化石燃料衍生能量(EF)3A或两者都可部分或完全被电力替代。在实施方案中，电力可源自非碳基燃料、可再生燃料、可再生能源或其组合。通过本文公开的系统和方法获得的益处可以是减少来自化学合成设备或工艺的温室气体(GHG)排放4。
尽管不意欲受本文提供的实例的限制，但现将参考图3的示例性化学合成设备I，提供可对根据本公开的实施方案的化学合成设备进行电气化的一些方式的描述。在各种实施方案中，所描述的步骤、部分、单元的组或单元操作可以任意合适顺序存在或操作，一个或多于一个步骤、部分、单元或单元操作可不存在、重复、由不同的步骤、部分、单元或单元操作替代，可采用本文未描述的另外的步骤、部分、单元或单元操作。另外，尽管步骤标记为在特定部分中，但该步骤也可视为另一部分的一部分。
如上文所述，在实施方案中，本公开的化学合成设备包括进料预处理部分10。这样的进料预处理部分10可操作以从一种进料(或多种进料)中除去一种或多于一种组分，例如但不限于催化剂毒物，将所述一种进料或多种进料的压力调节至下游(例如反应)部分20内的所需操作压力、将所述一种进料或多种进料的温度调节至所需操作温度和/或以其他方式改变下游(例如反应)部分20之前的一种进料或多种进料。
如上所述，在实施方案中，本公开的化学合成设备包括化学合成部分20。这种化学合成部分20可操作以从一种或多种进料5或一种或多种预处理进料15生产期望的化学品(或多于一种的期望的化学品)。生产所需的化学品可包括将一个或多于一个反应器保持在所需的温度/温度曲线和/或压力下，在所需的组成、温度和/或压力下向一个或多于一个反应器提供另外组分(例如，稀释剂、催化剂)，从一个或多于一个反应器中提取化学产品等以提供粗化学产品25。一个或多于一个反应器可配置为串联或并联操作，并且可串联或并联地发生一种或多于一种化学反应。发生的反应本质上可以是吸热、放热或热中性的，并且发生的所有反应的净反应本质上可以是吸热、放热或热中性的。
如上所述，在实施方案中，本公开的化学合成设备任选地包括产品纯化部分30。这样的产品纯化部分30可操作为以任意种方式从粗化学产品中分离一种化学产品或多种产品和副产品。例如，分离可通过一个或多于一个蒸馏塔和相关的再沸器、闪蒸分离器、溶剂提取器、结晶器、蒸发器、相分离器(例如倾析器、旋风分离器等)、吸收器、吸附器、膜等进行，以提供化学产品流35。
如图3所示，在实施方案中，化学合成设备或其一个或多于一个部分内所需的净能量(例如，进料预处理部分10内所需的能量E1、反应部分20内所需的能量E2和/或产品纯化部分30内所需的能量E3)[或在一个或多于一个单元或单元的组(例如，压缩机、分离器、蒸馏塔)或单元操作(例如，压缩、提供动力、分离、加热、冷却)内，如下文所讨论]的大部分，大于20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％或基本上全部是由非碳基能源、可再生能源，例如可再生电力、或电力(来自任意来源，可再生和/或不可再生)提供的。在实施方案中，化学合成设备或其一个或多于一个部分内所需的净能量(例如，E＝E1+E2+E3)(例如，进料预处理部分10内所需的能量E1、反应部分20内所需的能量E2和/或产品纯化部分30内所需的能量E3)[或在一个或多于一个单元或单元的组(例如，压缩机、分离器、蒸馏塔)或单元操作(例如，压缩、提供动力、分离、加热、冷却)内，如下文所述]的大部分，大于20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％或基本上全部是在不燃烧燃料和/或不单独或根本不产生蒸汽作为热量(和/或能量)传递介质的情况下提供的。
在实施方案中，一个或多于一个单元或单元的组或单元操作所需的净能量的大部分，大于20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％或基本上全部是由非碳基能源、可再生能源例如可再生电力和/或电力(来自任意来源，可再生和/或不可再生)提供的。例如但不限于，在实施方案中，这种单元包括压缩机(例如进料压缩机和/或制冷压缩机)、泵、分离器(例如蒸馏塔、吸收单元和/或汽提塔)、萃取器(例如用于液-液萃取)、用于特定反应的反应器(例如，单个反应器或多个串联和/或并联的反应器)、加热器(例如，热交换器和/或再沸器)、冷却器(例如，制冷单元和/或低温单元、鼓风机、冷却水系统)、再生装置(例如，用于催化剂、吸附剂或汽提溶液的再生)或其组合。
在实施方案中，一组操作(例如，压缩、泵送、提供动力、混合、分离、加热、冷却、反应、循环、能量储存和/或能量生产)所需净能量的大部分，大于20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％或基本上全部是由非碳基能源、可再生能源例如可再生电力或电力(来自任意来源，可再生和/或不可再生)提供的。
化学设备所用的能量(E)的很大一部分用于加热和冷却(Q)；由于其重要性，可单独考虑作为加热和冷却传递的所有净能量的分数。如上所述，在实施方案中，用于加热和/或冷却所需的净能量的大部分，大于20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％或基本上全部是由非碳基能源、可再生能源例如可再生电力和/或电力(来自任意来源，可再生和/或不可再生)提供的。例如，在实施方案中，化学合成设备或其一个或多于一个部分内所需并且由一个或多于一个单元或单元组(例如，制冷单元、热交换器)提供的净热量输入或除去(例如，进料预处理部分10内所需的热量输入或除去Q1，反应部分20内所需的热量输入或除去Q2，和/或产品纯化部分30内所需的热量输入或除去Q3)的大部分，大于20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％或基本上全部是由非碳基能源、可再生能源例如可再生电力和/或电力(来自任意来源，可再生和/或不可再生)提供的。根据本公开，当冷却工艺流时，可使用尽可能多的热量来加热其他工艺流。然而，低于某个温度，进一步的热传递不再有效或有用，并且使用鼓风机、冷却水和/或制冷(需要能量输入以除去热量)。在实施方案中，例如，用于改变工艺流温度的热交换器、制冷单元或其组合可以是电力驱动的。在实施方案中，制冷单元包括一个或多于一个电动压缩机。在实施方案中，蒸汽不仅仅用作中间热量和/或能量传递流，并且设备或其一个或多个部分不包括复杂的蒸汽系统，例如常规用于能量传递的系统。在实施方案中，蒸汽用作传热流体，不用于做机械功，例如驱动泵或压缩机。在实施方案中，通过电阻加热提供加热。在实施方案中，通过感应加热提供加热。在实施方案中，加热通过电力提供给辐射板，然后通过辐射将热量传递给工艺。在实施方案中，上述蒸汽系统的消除或减少还可导致较低的资本和操作成本。
在实施方案中，根据本公开的实施方案，通常可以通过燃料燃烧直接或间接加热的反应部分20或其他地方的反应器可在不燃烧燃料下加热(因此，不会伴随产生相应的烟道气)。例如，在实施方案中，反应器可以是电加热的。以这种方式，可减少设备的温室气体排放，并且在一些情况下，通常在反应部分20(或其他地方)内作为燃料燃烧的烃可用于在此设备中或在不同的化学生产设备内生产另外的化学产品。在实施方案中，由于消除了烟道气中所含热量向大气的损失，因此通过消除烟道气而提高了能量效率。在实施方案中，利用反应器的电加热可提供沿反应区或反应器的增强的温度曲线。例如，可沿着反应器的长度提供期望的热通量，从而为反应、移动平衡和/或最小化焦化和/或催化剂失活提供增强的温度控制。
在实施方案中，一个或多于一个反应器、进料制备系统、产品纯化系统或其组合产生轻质流(例如，烟道气、吹扫气或尾气)，其中轻质流、在一个或多于一个反应器中使用的反应物或其组合包含选自氢气、一氧化碳、一种或多于一种轻质烃(例如，C1烃、C2烃、C3烃和/或C4烃)或其组合的组分，并且本公开的化学合成设备没有用于燃烧作为燃料的轻质流、组分或两者的配置。在实施方案中，这种燃烧的能量由电力替代。在实施方案中，吹扫气体出售和/或用作生产其他化学品的进料，或者吹扫气体分成两个或多于两个流，其中至少一个流可出售或用于生产其他化学品。
在实施方案中，电力可用于生产比常规更冷的冷却水(例如，冷2℃、5℃、10℃或15℃)，从而增强下游操作。在实施方案中，电力可用于操作以提高用作冷却水的水的质量，例如，通过除去污染物来提高。在实施方案中，电力可用于加热用于再生催化剂、吸附剂或吸收溶液的气体或液体流，例如吸附剂的汽提以使其再生。在实施方案中，电力用于再生胺吸收溶液。在实施方案中，电力可用于预热反应中使用的气体。在实施方案中，电力可用于蒸发进料和/或稀释剂，例如蒸汽或石脑油。在实施方案中，电力可用于加热伴热管线或容器，并且使气体和/或液体在储存和/或转移期间被保持在所需温度，否则它们会冷却。在实施方案中，电力可用于为热电装置和/或热泵提供动力，以能够实现同时加热和冷却。在实施方案中，电力用于为用于分配和/或除去热量的热泵提供动力。在实施方案中，热量通过蒸汽压缩热泵系统传递。在实施方案中，有机朗肯循环用作能量携带机制。在实施方案中，电力可用于提供“微调加热”，其中预先通过来自热反应产品流(通过进料/产品交换器)的热传递加热的气体或液体流在将所述流进给至反应器或其他下游设备之前进一步加热。在实施方案中，电力可用于为工艺提供“启动”加热，其中电动加热器可用于在设备启动时预热反应物或其他工艺流，但在设备在线时不再使用，因为其他热源例如但不限于热反应器产品流变得可用。
如上所述，在实施方案中，化学合成设备或其一个或多于一个部分(例如，进料预处理部分10、反应部分20和/或产品纯化部分30)内压缩所需的能量的大部分，大于20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％或基本上全部是由非碳基能源、可再生能源例如可再生电力和/或电力(来自任意来源，可再生和/或不可再生)提供的。这种压缩可用于，例如，提高预处理部分10中进料5的压力，提高反应部分20内流的压力，提高产品纯化部分30内流的压力，和/或提高循环流的压力。
例如，根据本公开的实施方案，压缩可以通过电动机驱动的压缩机实现，而不是通过由气体/燃料燃烧驱动的涡轮机或通过由烃燃烧产生的蒸汽提供动力的涡轮机实现。在实施方案中，压缩机通过由电加热产生的蒸汽驱动的涡轮机操作。例如，电动机和/或由电力产生的蒸汽驱动的涡轮机可用于在整个化学合成设备或其一个或多于一个部分中提供压缩，或用于一个或多于一个操作(例如，制冷)。在实施方案中，化学设备的一个或多于一个部分或一组类似单元(例如，制冷单元)或操作(例如，蒸汽加压、冷却、制冷)中的压缩机的大部分，大于20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％或基本上全部的压缩机使用电动机驱动的压缩机和/或由电产生的蒸汽驱动的涡轮机。
在实施方案中，设备内的高压蒸汽用来发电，供化学合成设备的一个或多于一个部分使用。例如，在实施例中，化学合成设备或其一个或多于一个部分内的降压步骤可通过涡轮机而不是控制阀来实现。
在实施方案中，由燃料燃烧产生或仅用于热量和/或能量传递产生的蒸汽未用于本公开的化学合成设备和方法中(例如，在预处理部分10、反应部分20和/或产品纯化部分30中)。以这种方式，可在实施方案中操作根据本公开的化学合成设备，而无需复杂的蒸汽热量和/或能量传递系统(其通常可在化学设备中用于生产相同的化学品)。在一些应用中，例如在反应器内使用蒸汽作为进料组分和/或稀释剂的情况下，这种蒸汽可以通过与化学合成设备内的工艺流的热传递产生和/或可以通过电产生。在实施方案中，通过与工艺流的热传递产生的蒸汽可以使用电力过热。在实施方案中，低温蒸汽的电力过热可改善热量和能量回收。在实施方案中，整个化学合成设备不使用蒸汽作为商品或实用品。在实施方案中，与用于生产相同化学品的常规设备相比，本公开的化学合成设备基本上无蒸汽，或使用显著更少的蒸汽(例如，使用少至少10、20、30、40、50、60、70、80、90或100体积百分比(体积％)的蒸汽)。例如，用于生产相同化学品的常规设备可利用蒸汽生产用于进料预处理部分10和/或产品纯化部分30的蒸馏塔的再沸器，可利用蒸汽生产来驱动蒸汽涡轮机用于压缩工艺和/或循环流，或可利用蒸汽生产来驱动蒸汽轮机进行制冷。在实施方案中，在根据本公开的化学合成设备中，不为这些操作产生蒸汽，或产生显著更少的蒸汽(例如，少至少10、20、30、40、50、60、70、80、90或100体积百分比(体积％)的蒸汽)。在实施方案中，蒸汽用作传热流体，但不用于做机械功(例如，驱动压缩机或泵)。在实施方案中，为这些操作产生的蒸汽主要是(例如，在所利用的总蒸汽中，最大百分比是电产生的)、主要(例如，大于50％的蒸汽是电产生的)或基本上全部是电产生的。在实施方案中，用作反应物或稀释剂的蒸汽大部分(在所利用的总蒸汽中，最大百分比是电产生的)，主要是(例如，大于50％的蒸汽是电产生的)或基本上全部是电产生的。在实施方案中，蒸汽用作反应物或使用电阻加热产生稀释剂。在实施方案中，用作反应物或稀释剂的蒸汽是使用电极锅炉或浸入式加热器产生的。在实施方案中，蒸汽使用电力过热。
在实施方案中，在本公开的化学合成设备或方法中，更多能量直接“原样”利用，例如，利用来自热产品流出流的热量来加热进料流，而不是转化，例如，通过产生蒸汽以及通过汽轮机将热能转化为机械能。根据本公开的实施方案，直接使用能量可提高化学合成设备的能量效率，例如，通过减少热量转化为机械能时发生的能量效率损失来提高。
在实施方案中，电力可用于为流体提供动力。例如，电力可用于驱动泵以移动和/或加压液体，和/或驱动鼓风机和/或风扇。在实施方案中，化学合成设备中所用泵数量的一部分、大部分或全部(例如，20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或100％)是电气化的。
如上所述，在实施方案中，分离所需的能量的大部分，大于20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％或基本上全部是由非碳基能源、可再生能源例如可再生电力或电力(来自任意来源、可再生和/或不可再生)提供的。根据本公开的实施方案，可以通过电力实现各种分离。如上所述，基于温度和/或压力变化的分离可包括通过电的加热/冷却和/或压缩。例如，在本公开的实施方案中，蒸馏、气体/固体分离、吸收、汽提、溶剂萃取、萃取蒸馏、变压吸附、变温吸附、闪蒸分离、结晶或其组合可电气化。作为非限制性实例，在实施方案中，设备的一个或多于一个部分的蒸馏塔可电加热。在实施方案中，与蒸馏塔相关的再沸器进行电加热和/或通过电产生的蒸汽(或其他流体)加热。在实施方案中，与蒸馏塔相关的再沸器由浸入式电加热器加热。在实施方案中，电力用于为热电设备或热泵提供动力，以在蒸馏塔中提供加热(至再沸器)和冷却(至冷凝器)两者。在实施方案中，用于汽提的蒸汽是电产生的。
如上所述，根据本公开的实施方案，当利用来自具有潜在或已知间歇供给的可再生来源(例如，间歇性能源或IES)的电力时，可以采取各种步骤来保持化学合成设备的操作。IES的这种处理可以如2019年1月15日提交的题为Use of Intermittent Energy inthe Production of Chemicals的美国临时专利申请第62/792636号和第62/792637号，出于不违背本公开的目的，在此将其各自的公开内容并入本文。例如，在实施方案中，压缩的氢气进行储存用于间歇性的电力供给。替代地或另外，可储存一种或多于一种低温液体以用于间歇性的电力供给。替代地或另外，可储存热量以用于间歇性的电力供给。替代地或另外，可保留电池以用于间歇性的电力供给。可为关键部件提供备用电源；在实施方案中，不可再生电力可用作间歇性可再生电力的备用电源。例如，这种备用电源可以通过由压缩气体或飞轮驱动的设备产生。
在实施方案中，将气态进料和/或产品压缩和储存用于间歇性的电力供给。在实施方案中，气态进料和/或产品在高于工艺操作压力的压力下压缩和储存，当压力降低时，产生电力。在实施方案中，气态进料和/或产品在电力容易地可用时压缩和液化，汽化和膨胀以发电，和/或在电力不可用时提供进料。在实施方案中，进料或产品进行冷藏和储存用作制冷剂，用于间歇性的电力供给。例如，在实施方案中，丙烷或氨可在电力容易地可用时被冷却，在电力不可用时用于冷却流；所得较热的液体或气体然后可用作进料和/或作为产品取出。在实施方案中，氢气进行储存，然后通过燃料电池发电来处理间歇性的电力供给。在实施方案中，将工艺中产生的氢气(例如，从吹扫流中分离)进行储存以备后用以产生电力或蒸汽。在实施方案中，空气分离设备产生的氧气或氮气在压力下储存以备后用，可能通过膨胀发电。在实施方案中，可使用相变材料来储存热能，其中可通过熔化材料作为液化潜热来捕获热能(例如，从工艺流或可再生能量)。通过使工艺流直接或间接与相变材料进行热接触并且使材料固化来回收能量。通过适当选择相变材料，可在任意所需温度下储存热能。在实施方案中，相变材料可在与相变相同的温度下提供工艺加热。例如，在实施方案中，可使用熔点为约271℃的亚硝酸钠作为相变材料，用于在适合于将包含CO和H2的气流预热至适合温度以供给至甲醇合成反应器的温度下存储和释放热能。或者，在实施方案中，可将熔点为约450℃的氧化硼用作相变材料，以在适合于将包含N2和H2的气流预热至适合温度以供给至氨合成反应器的温度下储存和释放热能。在这种应用的实施方案中，相变材料可使用电加热器或通过提取工艺流中存在的一些热量来熔化，只要IES可用。
在实施方案中，可使用重复的设备或能够使用多个能源的设备来处理IES。例如，由蒸汽或燃气轮机驱动的压缩机可作为电动机驱动的压缩机的备用压缩机。在实施方案中，不可再生电力可用作间歇性可再生电力的备用电力，例如，为电动压缩机提供动力。
本公开的化学合成设备的电气化可通过可以是高压或低压的电源提供。电气设备可在交流电(单相或多相)或直流电上是可操作的或操作。
由于能量消耗(例如，为了保持所需的温度和压力)占常规化学合成设备的运行成本的很大百分比，因此根据本公开内容提高能量效率(例如，通过电气化)和/或常规地利用一种或多于一种组分燃烧以提供热量和/或燃烧以进行压缩(例如，在反应器中燃烧以保持所需的操作温度，燃烧以产生蒸汽轮机的蒸汽，和/或燃烧以用于燃气轮机)以产生额外的化学产品可以提供相对于常规化学合成设备的经济优势。在实施方案中，相对于常规的化学生产系统，由化学合成设备提供的能量效率增加至少5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％或70％。在实施方案中，相对于其他类似的常规化学设备，燃料燃烧烃的量减少10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％或100％。在实施方案中，本公开的一些方面(例如，消除昂贵的蒸汽系统)可用于减少建造新化学设施所需的大量投资成本。伴随地，相对于其中烃作为燃料燃烧的常规化学合成设备，通过本公开实现的化石燃料(例如，天然气、甲烷)作为燃料的燃烧的减少提供减少的温室气体(GHG)排放。在实施方案中，相对于其中烃作为燃料燃烧的常规化学合成设备，GHG排放(例如，二氧化碳排放)减少至少5％、10％、20％、25％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％、98％或100％。在实施方案中，本公开的方面可使得工艺的碳效率增加，即工艺中消耗的一部分碳作为有用的产品重新出现，和/或比能耗(例如，用于合成一定量的化学产品的能量)降低。在实施方案中，与其他类似的常规工艺相比，比能耗(例如，提供给工艺的净外部能量除以产生的产品量)降低10％、20％、30％、40％、50％、60％或70％。在实施方案中，相对于其他类似的常规工艺，工艺的碳效率(例如，出现在最终产品中的进料和燃料中的碳分数)提高2％、3％、4％、5％、10％、15％、20％、25％、30％或35％。
常规上，化学工艺中单元操作所需的能量通常由燃烧化石燃料、特别是天然气来提供。本文公开了系统和方法，通过所述系统和方法可减少这种能量输入或用非碳基能量、可再生能量例如可再生电力和/或来自任意来源的电力(例如，可再生和/或不可再生)替代，使得提高能量效率(例如，减少能源损失)。在实施方案中，能量效率(例如，减少能量损失)通过减少或消除使用蒸汽来做机械功而提高。本文公开的非碳基能量、可再生能量和/或电力在化学品生产中的使用可以提高化学合成工艺中的能量效率并且减少从化学合成工艺中的二氧化碳排放和化石能源消耗，并且可通过减少或消除进料成分作为燃料的燃烧提供额外的进料。
尽管已经示出和描述各种实施方案，但本领域技术人员可以在不脱离本公开的精神和教导的情况下对其进行修改。本文描述的实施方案仅是示例性的，并不旨在进行限制。本文公开的主题的许多变化和修改是可能的并且在本公开的范围内。在明确规定数值范围或限制的情况下，这种明确范围或限制应理解为包括落入明确规定的范围或限制内的类似量级的迭代范围或限制(例如，约1至约10包括，2、3、4等；大于0.10包括0.11、0.12、0.13等)。例如，每当公开具有下限RL和上限RU的数值范围时，具体公开了落入该范围内的任意数字。特别地，具体公开了该范围内的以下数字：R＝RL+k*(RU-RL)，其中k是百分之1到百分之100的变量，增量为百分之1，即k是百分之1、百分之2、百分之3、百分之4、百分之5、...百分之50、百分之51、百分之52、...、百分之95、百分之96、百分之97、百分之98、百分之99％或百分之100。此外，还具体公开由如上定义的两个R数所定义的任意数值范围。关于权利要求的任意要素，使用术语“任选地”旨在表示主题要素是必需的，或替代地，不是必需的。两种替代方案都旨在权利要求的范围内。使用更广泛的术语，例如包括、包括、具有等应理解为支持更狭义的术语，例如组成为、基本上组成为、基本上包含......等。
因此，保护范围不受上述描述的限制，而仅受上述权利要求的限制，此范围包括权利要求的主题的所有等同物。每项和各项权利要求都作为本公开的一个实施方案并入说明书。因此，权利要求是对本公开的实施方案的进一步描述和补充。对参考文献的讨论并不是承认它是本公开的现有技术，特别是可在本申请的优先权日之后具有公布日期的任意参考文献。本文引用的所有专利、专利申请和出版物的公开内容在此通过引用并入，并入的程度使得它们提供对于本文所述那些的示例性、程序性或其他细节的补充内容。
第I部分的附加公开内容
以上公开的特定实施方案仅是说明性的，因为本公开可以不同但等同的方式进行修改和实践，这对于受益于本文教导的本领域技术人员是明显的。此外，除了如下面权利要求中描述的那样之外，并不旨在限制本文所示的配置或设计的细节。因此很明显，上面公开的特定说明性实施方案可进行改变或修改并且所有这样的变化都认为在本公开的范围和精神内。由于组合、整合和/或省略一个或多个实施方案的特征而产生的替代实施方案也在本公开的范围内。虽然以“具有”、“包含”、“含有”或“包括”各种组分或步骤的更广泛术语描述组合物和方法，但组合物和方法也可“基本上组成为”或“组成为”各种组分和步骤。对权利要求的任意要素使用术语“任选地”意指该要素是必需的，或替代地，该要素不是必需的，这两种选择都在权利要求的范围内。
上面公开的数字和范围可能会有所不同。每当公开具有下限和上限的数值范围时，则具体公开了落入该范围内的任意数字和任意包含的范围。特别地，本文公开的每个数值范围(形式为“约a至约b”，或等同地，“约a至b，”或等同地，“约a-b”)应理解为阐述更广泛的数值范围内包含的每个数字和范围。此外，除非专利权人另有清楚和明确的定义，否则权利要求中的术语具有其简单、普通的含义。此外，权利要求中不使用数量词在本文中定义为表示其引入的一个或多于一个要素。如果本说明书中的措辞或术语与一个或多于一个专利或其他文件的用法有冲突，应采用与本说明书一致的定义。
本文公开的实施方案包括：
A：化学合成设备，其包括：一个或多于一个反应器，其配置用于从一种或多于一种反应物生产包含至少一种化学产品的工艺流；进料制备系统，其配置为制备一种或多于一种进料流，所述进料流包含一种或多于一种反应物中的一种或多于一种以引入到一个或多于一个反应器中；和/或产品纯化系统，其配置为将至少一种化学产品与工艺流内的反应副产品、未反应的反应物或其组合分离，其中化学合成设备配置成使得通过一个或多于一个反应器、进料制备系统、产品纯化系统或其组合利用的用于加热、冷却、压缩或其组合所需的净能量的大部分(例如，大于50％、60％、70％、80％、90％或100％)是由非碳基能源、可再生能源和/或电力提供的。
B：化学合成设备，其中通常由燃料燃烧提供的净能量输入的大部分(例如，大于50％、60％、70％、80％、90％或100％)是由电力提供的。
C：化学合成设备，其中通常由燃料燃烧提供的大部分净能量是由非碳基能源、可再生能源和/或可再生电力提供的。
D：化学合成设备，其包括：一个或多于一个反应器，其配置用于从一种或多于一种反应物生产包含至少一种化学产品的工艺流；进料制备系统，其配置为制备一种或多于一种进料流，所述进料流包含一种或多于一种反应物中的一种或多于一种以引入反应器；和/或产品纯化系统，其配置为将至少一种化学产品与工艺流内的反应副产品、未反应的反应物或其组合分离，其中化学合成设备配置成：(a)使得不产生燃烧烟道气；(b)没有基本上全设备范围内的蒸汽系统；(c)使得其中不使用蒸汽来作机械功；(d)使得在化学合成设备内用作稀释剂和/或反应物的任意蒸汽是通过电力产生的；(e)使得用作稀释剂和/或反应物的任意蒸汽进行电过热以提供热量/提高工艺流的温度；(f)使得从冷却工艺流中获得的热量仅用于预热其他工艺流；或(g)(a)至(f)的任意组合。
实施方案A、B、C和D可各自具有以下附加要素中的一种或多于一种：要素1：其中用于生产相同化学产品的常规化学合成设备配置为使得常规化学合成设备需要的更少净能量是由非碳基能源、可再生能源和/或电力提供的。要素2：其中电力包括部分、主要或基本上完全来自可再生能源的电力。要素3：其中可再生能源包括太阳能、风能、地热能、水力发电、波浪能、潮汐能、核能或其组合。要素4：其中经由一个或多于一个反应器、进料制备系统、产品纯化系统或其组合使用的用于加热、冷却、压缩或其组合所需的净能量不是由燃烧提供的。要素5：其中，相对于其他配置为燃烧至少一部分副产品或产品流作为燃料的类似的化学合成设备，该化学合成设备产生减少的(例如，温室气体、二氧化碳(CO2)、火炬气、氮氧化物、硫氧化物等)排放。要素6：其中：(a)蒸汽不是纯粹为了热量和/或能量传递的目的而有意生产的；(b)蒸汽不用作主要的热和/或能量传递介质或根本不用作热量和/或能量传递介质；(c)蒸汽仅用于促进热量从一个工艺流向另一个工艺流的传递；(d)蒸汽不用于作机械功；或(e)所有有意产生的蒸汽都是通过电产生的。要素7：其中一个或多于一个反应器、进料制备系统、产品纯化系统或其组合产生轻质流(例如，烟道气、吹扫气或尾气)，其中轻质流、反应物或两者包括选自如下的组分：氢气、一氧化碳、一种或多于一种轻质烃(例如，C1烃、C2烃、C3烃和/或C4烃)或其组合，并且其中化学合成设备不配置用于作为燃料的轻质流、组分或两者的燃烧，并且任选地燃烧的能量由电力替代。要素8：其中轻质流是常规上作为燃料燃烧和/或骤燃的流。要素9：其中化学合成设备还包括循环管线，通过该循环管线能够将组分、轻质流或两者直接或在进一步加工和/或纯化之后作为反应物重新引入一个或多于一个反应器中的至少一个。要素10：其中组分是反应物，并且其中不燃烧组分的化学合成设备的配置提供，相对于用于生产至少一种化学产品的常规化学合成设备，将额外量的组分在一个或多于一个反应器中转化成至少一种化学产品。要素11：其中至少一种组分包括甲烷。要素12：其中：至少一种化学产品包括乙烯，并且一个或多于一个反应器包括一个或多于一个蒸汽裂解器；至少一种化学产品包括氨，并且一个或多于一个反应器包括一个或多于一个氨合成反应器；或者至少一种化学产品包括甲醇，并且一个或多于一个反应器包括一个或多于一个甲醇合成反应器。要素13：其中化学合成设备配置用于：通过裂解生产丙烯；通过乙烯的氧化生产环氧乙烷；通过环氧乙烷的水合生产单乙二醇；通过乙烯的氯化生产二氯化乙烯；由二氯化乙烯生产氯乙烯；通过低聚生产α-烯烃；通过链烷烃的脱氢生产烯烃和/或二烯烃；通过正构链烷烃的异构化生产异链烷烃；通过环化和/或脱氢由链烷烃和/或环烷烃生产芳烃(BTX)；通过环化和/或脱氢由石脑油生产芳烃；通过苯与乙烯的烷基化生产乙苯；通过乙苯的脱氢生产苯乙烯；通过苯与丙烯的烷基化生产枯烯；通过枯烯的氧化生产苯酚；通过对二甲苯的氧化生产对苯二甲酸；通过从空气中分离生产氧气；通过从空气中分离生产氮气；通过异丁烯的醚化生产MTBE；和/或通过聚合生产聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PE、PP、PVC、PS、PC、PET)。要素14：其中化学合成设备配置用于：通过甲醇的羰基化生产乙酸；通过乙酸与乙烯的反应生产乙酸乙烯酯；通过甲醇的低聚生产丙烯(通常称为甲醇制烯烃工艺)；通过烷基转移或脱烷基化生产芳烃；通过苯的加氢生产环己烷；通过丙烯的氧化生产丙烯酸；通过异丁烯的氧化生产甲基丙烯醛；通过甲基丙烯醛的氧化生产甲基丙烯酸甲酯；通过丙烯的氨氧化生产丙烯腈；通过硫的氧化生产硫酸；通过氨的氧化生产硝酸；通过丙烯的水合生产丙二醇；通过烯烃的加氢甲酰化生产醇；通过羧酸和醇的缩合生产酯；生产一种或多于一种尼龙前体，其选自己二酸、己内酰胺、环己酮、1,6二氨基己烷或其组合；和/或生产聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、尼龙。要素15：其中少量电力或几乎没有电力是通过燃烧(即通过化学能)直接或间接产生的。要素16：不包括其中通过燃料的燃烧产生蒸汽的燃气涡轮机或蒸汽驱动涡轮机。要素17：还包括：一个或多于一个电动和/或电操作组件，其选自：可操作以将热通量转化为电能的热电设备；可操作以将热能从热源传递到散热器的热泵；蒸馏塔；配置为存储机械能的飞轮；加热器。要素18：还包括通过电汽化的一个或多于一个进料流或工艺流。要素19：还包括实现汽化的电极锅炉或浸入式加热器。要素20：其中一个或多于一个进料流或工艺流包含水。要素21：还包括以压缩氢气、进料的压缩烃、压缩的烃产品、低温液体、热电池、电池、相变材料或其组合形式储存的能量，使得当可再生电力不可用或不经济时，可利用来自压缩氢气、来自进料的压缩烃、压缩烃产品、低温液体、热电池、电池或其组合的储存能量。要素22：还包括实现至少一部分冷却的鼓风机、冷却水和/或制冷系统。要素23：其中制冷系统包括一个或多于一个电驱动的压缩机。要素24：其中用于压缩机的许多压缩机中的大多数是电动的。要素25：配置为泵送工艺和/或装置流体的大部分能量是电力供给的。要素26：其中相对于其他类似的常规化学设备，烃燃料的消耗量减少至少10％。要素27：其中相对于其他类似的常规化学设备，每吨产品产生的CO2量减少至少10％。要素28：其中相对于其他类似的常规化学设备，比能耗减少至少10％。要素29：其中相对于其他类似的常规化学设备，碳效率增加至少5％。要素30：其中：(a)蒸汽不是纯粹为了热和/或能量传递的目的而有意生产的；(b)蒸汽不用作主要的热量和/或能量传递介质或根本不用作热量和/或能量传递介质；(c)蒸汽仅用于促进热量从一个工艺流向另一个工艺流的传递；(d)蒸汽不用于作机械功；或(e)所有有意产生的蒸汽都是电力产生的。要素31：其中大部分净能量主要由来自可再生能源的电力提供。
第II部分的附加公开内容
以下是根据本公开的非限制性具体实施方案：
第一实施方案，其为化学合成设备，包括一个或多于一个反应器，所述反应器配置用于由一种或多于一种反应物生产包含至少一种化学产品的工艺流；进料制备系统，其配置为制备一种或多于一种进料流，所述进料流包含一种或多于一种反应物中的一种或多于一种以引入到一个或多于一个反应器中；和/或产品纯化系统，其配置为将至少一种化学产品与工艺流内的反应副产品、未反应的反应物或其组合分离，其中化学合成设备配置成使得通过一个或多于一个反应器、进料制备系统、产品纯化系统或其组合利用的用于加热、冷却、压缩或其组合所需的净能量的大部分(例如，大于50％、60％、70％、80％、90％或100％)是由非碳基能源、由可再生能源和/或由电力提供的。
第二实施方案，其为第一实施方案的化学合成设备，其中用于生产相同化学产品的常规化学合成设备配置为使得常规化学合成设备所需的较少净能量是由非碳基能源、可再生能源和/或电力提供的。
第三实施方案，其为第一实施方案的化学合成设备，其中电力包括部分、主要或基本上完全来自可再生来源的电力。
第四实施方案，其为第三实施方案的化学合成设备，其中可再生能源包括太阳能、风能、地热能、水力发电、波浪能、潮汐能、核能或其组合。
第五实施方案，其为第三实施方案的化学生产系统，其中经由一个或多于一个反应器、进料制备系统、产品纯化系统或其组合利用的用于加热、冷却、压缩或其组合所需的净能量不是由燃烧提供的。
第六实施方案，其为第一或第三实施方案的化学合成设备，其中，相对于配置用于燃烧作为燃料的副产品或产品流的至少一部分的其他类似的化学合成设备，该化学合成设备产生减少的(例如温室气体、二氧化碳(CO2)、火炬气、氮氧化物、硫氧化物等)排放。
第七实施方案，其为第一或第三实施方案的化学合成设备，其中(a)蒸汽不是纯粹为了热和/或能量传递的目的而有意生产的；(b)蒸汽不用作主要的热量和/或能量传递介质或根本不用作热量和/或能量传递介质；(c)蒸汽仅用于促进热量从一个工艺流向另一个工艺流的传递；(d)蒸汽不用于作机械功；或(e)所有有意产生的蒸汽都是电力产生的。
第八实施方案，其为第一或第三实施方案的化学合成设备，其中一个或多于一个反应器、进料制备系统、产品纯化系统或其组合产生轻质流(例如，烟道气、吹扫气或尾气)，其中轻质流、反应物或两者包括选自氢气、一氧化碳、一种或多于一种轻质烃(例如，C1烃、C2烃、C3烃和/或C4烃)或其组合的组分，并且其中化学合成设备不配置用于作为燃料的轻质流、组分或两者的燃烧，并且任选地燃烧的能量是由电力替代的。
第九实施方案，其为第八实施方案的化学合成设备，其中轻质流是常规上作为燃料燃烧和/或骤燃的流。
第十实施方案，其为第九实施方案的化学合成设备，其中化学合成设备还包括循环管线，通过该循环管线可将组分、轻质流或两者直接或在进一步加工和/或纯化之后作为反应物重新引入一个或多于一个反应器中的至少一个。
第十一实施方案，其为第七实施方案的化学合成设备，其中组分是反应物，并且其中相对于用于生产至少一种化学产品的常规化学合成设备，不燃烧组分下的化学合成设备的配置提供将额外量的组分在一个或多于一个反应器中转化为至少一种化学产品。
第十二实施方案，其为第七实施方案的化学合成设备，其中至少一种组分包含甲烷。
第十三实施方案，其为第一或第三实施方案的化学合成设备，其中至少一种化学产品包括乙烯，并且一个或多于一个反应器包括一个或多于一个蒸汽裂解器，至少一种化学产品包括氨，并且一个或多于一个反应器包括一个或多于一个氨合成反应器；或至少一种化学产品包括甲醇，并且一个或多于一个反应器包括一个或多于一个甲醇合成反应器。
第十四实施方案，其为第一或第三实施方案的化学合成设备，其中化学合成设备配置用于通过裂解生产丙烯、通过乙烯的氧化生产环氧乙烷、通过环氧乙烷的水合生产单乙二醇、由二氯化乙烯生产氯乙烯、通过低聚生产α-烯烃、通过链烷烃的脱氢生产烯烃和/或二烯烃，通过正链烷烃的异构化生产异链烷烃，通过环化和/或脱氢由链烷烃和/或环烷烃生产芳烃(BTX)，通过环化和/或脱氢由石脑油生产芳烃，通过苯与乙烯的烷基化生产乙苯，通过乙苯脱氢生产苯乙烯，通过苯与丙烯的烷基化生产枯烯，通过枯烯的氧化生产苯酚，通过对二甲苯的氧化生产对苯二甲酸，通过从空气中分离生产氧气，通过从空气中分离生产氮气，通过异丁烯的醚化生产MTBE；和/或通过聚合生产聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PE、PP、PVC、PS、PC、PET)。
第十五实施方案，其为第一或第三实施方案的化学合成设备，其中化学合成设备配置用于通过甲醇的羰基化生产乙酸；通过乙酸与乙烯的反应生产乙酸乙烯酯；通过甲醇低聚生产丙烯(通常称为甲醇制烯烃工艺)；通过烷基转移或脱烷基化生产芳烃；通过苯的加氢生产环己烷；通过丙烯的氧化生产丙烯酸；通过异丁烯的氧化生产甲基丙烯醛；通过甲基丙烯醛的氧化生产甲基丙烯酸甲酯；通过丙烯的氨氧化生产丙烯腈；通过硫的氧化生产硫酸；通过氨的氧化生产硝酸；通过丙烯的水合生产丙二醇；通过烯烃的加氢甲酰化生产醇；通过羧酸和醇的缩合生产酯；生产一种或多于一种尼龙前体，其选自己二酸、己内酰胺、环己酮、1,6二氨基己烷或其组合；和/或生产聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、尼龙。
第十六实施方案，其为第一或第三实施方案的化学合成设备，其中少量电力或几乎没有电力是通过燃烧(即通过化学能)直接或间接产生的。
第十七实施方案，其为第一或第三实施方案的化学合成设备，不包括其中通过燃料燃烧产生蒸汽的燃气涡轮机或蒸汽驱动涡轮机。
第十八实施方案，其为第一或第三实施方案的化学合成设备，还包括一个或多于一个电动和/或电操作组件，其选自可操作以将热通量转化为电能的热电设备；可操作以将热能从热源传递到散热器的热泵；蒸馏塔；配置为存储机械能的飞轮；加热器。
第十九实施方案，其为第一或第三实施方案的化学合成设备，还包括通过电汽化的一个或多于一个进料流或工艺流。
第二十实施方案，其为第十九实施方案的化学合成设备，还包括实现汽化的电极锅炉或浸入式加热器。
第二十一实施方案，其为第十九实施方案的化学合成设备，其中一个或多于一个进料流或工艺流包含水。
第二十二实施方案，其为第一或第三实施方案的化学合成设备，还包括以压缩氢气、进料的压缩烃、压缩烃产品、低温液体、热电池、电池、相变材料或其组合形式储存的能量，使得当可再生电力不可用或不经济时，可利用来自压缩氢气、来自进料的压缩烃、压缩烃产物、低温液体、热电池、电池或其组合的储存的能量。
第二十三实施方案，其为第一或第三实施方案的化学合成设备，还包括实现至少一部分冷却的鼓风机、冷却水和/或制冷系统。
第二十四实施方案，其为第二十三实施方案的化学合成设备，其中制冷系统包含一个或多于一个电驱动的压缩机。
第二十五实施方案，其为第一或第三实施方案的化学合成设备，其中用于压缩机的许多压缩机中的大多数是电动的。
第二十六实施方案，其为第一或第三实施方案的化学合成设备，配置为使得泵送工艺和/或装置流体的大部分能量是通过电供给的。
第二十七实施方案，其为第一或第三实施方案的化学合成设备，其中相对于其他类似的常规化学设备，烃燃料的消耗量减少至少10％。
第二十八实施方案，其为第一或第三实施方案的化学合成设备，其中相对于其他类似的常规化学设备，每吨产品产生的CO2量减少至少10％。
第二十九实施方案，其为第一或第三实施方案的化学合成设备，其中相对于其他类似的常规化学设备，比能耗减少至少10％。
第三十实施方案，其为第一或第三实施方案的化学合成设备，其中相对于其他类似的常规化学设备，碳效率增加至少5％。
第三十一实施方案，其为化学合成设备，其中通常由燃料燃烧提供的净能量输入的大部分(例如，大于50％、60％、70％、80％、90％或100％)是由电力提供的。
第三十二实施方案，其为化学合成设备，其中通常由燃料燃烧提供的大部分净能量是由非碳基能源、可再生能源和/或可再生电力提供的。
第三十三实施方案，其为第三十一或第三十二实施方案的化学合成设备，其中(a)蒸汽不是纯粹为了热量和/或能量传递的目的而有意生产的；(b)蒸汽不用作主要的热量和/或能量传递介质或根本不用作热量和/或能量传递介质；(c)蒸汽仅用于促进热量从一个工艺流向另一个工艺流的传递；(d)蒸汽不用于作机械功；或(e)所有有意产生的蒸汽都是通过电产生的。
第三十四实施方案，其为第三十一或第三十二实施方案的化学合成设备，其中大部分净能量主要由来自可再生来源的电力提供。
第三十五实施方案，其为化学合成设备，包括一个或多于一个反应器，所述反应器配置用于由一种或多于一种反应物生产包含至少一种化学产品的工艺流；进料制备系统，其配置为制备一种或多于一种进料流，所述进料流包含一种或多于一种反应物中的一种或多于一种以引入反应器；和/或产品纯化系统，其配置为将至少一种化学产品与工艺流内的反应副产品、未反应的反应物或其组合分离，其中化学合成设备配置为(a)使得不产生燃烧烟道气，(b)没有基本上全设备范围内的蒸汽系统，(c)使得其中不使用蒸汽来作机械功，(d)使得在化学合成设备内用作稀释剂和/或反应物的任意蒸汽是通过电力产生的，(e)使得用作稀释剂和/或反应物的任意蒸汽进行电过热以提供热量/提高工艺流的温度，(f)使得从冷却工艺流中获得的热量仅用于预热其他工艺流；或(g)(a)至(f)的任意组合。
第III部分的附加公开内容
以下是根据本公开的非限制性具体实施方案：
本文公开的实施方案包括：
A：用于生产所需化学产品的化学合成设备，所述化学合成设备包括：在引入后续单元之前被加热或冷却的一个或多于一个流；在引入后续单元之前被压缩的一个或多于一个流；被保持在所需操作温度或温度曲线的一个或多于一个容器；或其组合；其中化学合成设备配置成使得用于加热一个或多于一个被加热的流、冷却一个或多于一个被冷却的流、压缩一个或多于一个被压缩的流以及保持一个或多于一个被保持在所需操作温度或温度曲线的容器的净能量输入，可在不燃烧在一个或多于一个容器外部的碳基燃料下实现。
B：用于生产所需化学品的化学合成设备，所述化学合成设备包括：在引入后续单元之前被加热或冷却的一个或多于一个流；在引入后续单元之前被压缩的一个或多于一个流；被保持在所需操作温度或温度曲线的一个或多于一个容器；或其组合；其中所述化学合成设备配置成使得加热一个或多于一个被加热的流、冷却一个或多于一个被冷却的流、压缩一个或多于一个被压缩的流和/或保持一个或多于一个被保持在所需的操作温度或温度曲线下的容器所需净能量的大部分、基本上全部或大于或等于10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或100％，当可用时，可以使用来自可再生能源的电力，并且当来自可再生能源的电力不可用时，使用来自不可再生能源的电力或通过燃料燃烧来实现。
实施方案A和B可各自具有以下附加要素中的一种或多于一种：要素1：其中用于加热、冷却、压缩和维持所需的净能量包括、主要包括、组成为或基本上组成为可再生能量。要素2：其中能量包括电力。要素3：其中电力包括来自可再生来源的电力、来自不可再生来源的电力或两者。要素4：其中可再生来源包括风能、太阳能、地热能、水力发电、波浪能、潮汐能、核能或其组合。要素5：其中大部分电力是在场外生产的。要素6：其中一个或多于一个容器包括可在沿其长度的温度曲线操作的反应器，并且其中相对于通过燃料燃烧被保持操作温度曲线的反应器，通过电力保持温度曲线能够增强对温度曲线的控制。要素7：其中化学合成设备的所需产品生产能力大于或等于约每年100000吨。要素8：其中加热、冷却、压缩、保持或其组合是通过可通过电力操作且可通过燃料燃烧操作的双功能设备来实现，由此当可用时，双功能设备可通过来自可再生间歇性能源的电力操作，否则通过来自不可再生来源的电力和/或燃料的燃烧操作。要素9：其中双功能设备包括压缩机。要素10：其中除非在反应器中用作反应物或稀释剂，否则不会有意产生蒸汽。要素11：其中蒸汽用作反应物、稀释剂或两者，并且大部分、一部分或基本上全部的蒸汽是通过电加热产生的。要素12：其中用于为加热、冷却、压缩和/或保持提供净能量的大部分、一部分或基本上全部设备是电驱动的。要素13：其中化学合成设备是蒸汽裂解设备、氨合成设备或甲醇合成设备。要素14：其中化学合成设备配置用于：通过裂解生产丙烯；通过乙烯的氧化生产环氧乙烷；通过环氧乙烷的水合生产单乙二醇；通过乙烯的氯化生产二氯化乙烯；由二氯化乙烯生产氯乙烯；通过低聚生产α-烯烃；通过链烷烃的脱氢生产烯烃和/或二烯烃；通过正构链烷烃的异构化生产异链烷烃；通过环化和/或脱氢由链烷烃和/或环烷烃生产芳烃(BTX)；通过环化和/或脱氢由石脑油生产芳烃；通过苯与乙烯的烷基化生产乙苯；通过乙苯的脱氢生产苯乙烯；通过苯与丙烯的烷基化生产枯烯；通过枯烯的氧化生产苯酚；通过对二甲苯的氧化生产对苯二甲酸；通过从空气中分离生产氧气；通过从空气中分离生产氮气；通过异丁烯的醚化生产MTBE；和/或通过聚合生产聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PE、PP、PVC、PS、PC、PET)。要素15：其中所述化学合成设备配置用于：通过甲醇的羰基化生产乙酸；通过乙酸与乙烯的反应生产乙酸乙烯酯；通过甲醇的低聚生产丙烯(通常称为甲醇制烯烃工艺)；通过烷基转移或脱烷基化生产芳烃；通过苯的加氢生产环己烷；通过丙烯的氧化生产丙烯酸；通过异丁烯的氧化生产甲基丙烯醛；通过甲基丙烯醛的氧化生产甲基丙烯酸甲酯；通过丙烯的氨氧化生产丙烯腈；通过硫的氧化生产硫酸；通过氨的氧化生产硝酸；通过丙烯的水合生产丙二醇；通过烯烃的加氢甲酰化生产醇；通过羧酸和醇的缩合生产酯；生产一种或多于一种尼龙前体，其选自己二酸、己内酰胺、环己酮、1,6二氨基己烷或其组合；和/或生产聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、尼龙。要素16：其中，相对于配置成使得用于加热一个或多于一个被加热的流、冷却一个或多于一个被冷却的流、压缩一个或多于一个被压缩的流和/或保持一个或多于一个被保持在所需的操作温度或温度曲线下的容器的净能量输入是通过燃烧燃料来实现的常规和其他类似的设备，该化学合成设备产生降低水平的(例如，CO2、氮氧化物、硫氧化物和/或挥发性有机化合物)排放。要素17：其中用于生产化学品的常规化学合成设备配置用于利用适合作为进料组分的一部分组分作为燃料来提供净能量，并且其中相对于常规化学合成设备，所要求保护的化学合成设备由适合作为进料组分的给定量组分产生额外量的所需化学产品。要素18：其中化学合成设备配置成使得用于加热一个或多于一个被加热的流、冷却一个或多于一个被冷却的流、压缩一个或多于一个被压缩的流和/或保持一个或多于一个被保持在所需操作温度或温度曲线的容器的大部分、一部分或基本上全部的能量输入，能够在不使用蒸汽作为中间能量载体下实现。要素19：其中来自可再生来源的电力包括通过一个或多于一个场外太阳能电池阵列、一个或多于一个场外风电场、一个或多于一个场外水力发电站或其组合产生的电力。要素20：还包括可操作以从一个或多于一个工艺流(例如吹扫流)中分离氢气的氢气分离设备，以及可操作以从至少一部分分离的氢气产生电力、热量和/或蒸汽的设备。要素21：还包括储存设备，其配置用于储存至少一部分分离的氢气以备后用，以产生电力、热量或蒸汽。要素22：其中可操作以从至少一部分分离的氢气产生电力、热量和/或蒸汽的设备包括可操作以从至少一部分分离的氢气产生电力的燃料电池。要素23：其中可操作以从至少一部分分离的氢气产生电力、热量和/或蒸汽的设备配置为产生蒸汽，并且其中将化学合成设备配置为用于利用蒸汽作为反应物和/或稀释剂。
第IV部分的附加公开内容
以下是根据本公开的非限制性具体实施方案：
第一实施方案，其为用于生产所需化学产品的化学合成设备，所述化学合成设备包括在引入后续单元之前加热或冷却的一个或多于一个流，在引入后续单元之前被压缩的一个或多于一个流，被保持在所需的操作温度或温度曲线的一个或多于一个容器，或其组合，其中化学合成设备配置成使得用于加热一个或多于一个被加热的流、冷却一个或多于一个被冷却的流、压缩一个或多于一个被压缩的流以及保持一个或多于一个被保持在所需的操作温度或温度曲线的容器的净能量输入，可在不燃烧一个或多于一个容器外部的碳基燃料下实现。
第二实施方案，其为第一实施方案的化学合成设备，其中用于加热、冷却、压缩和保持所需的净能量包括、主要包括、组成为或基本上组成为可再生能量。
第三实施方案，其为第二实施方案的化学合成设备，其中能量包括电力。
第四实施方案，其为第三实施方案的化学合成设备，其中电力包括来自可再生来源的电力、来自不可再生来源的电力或两者。
第五实施方案，其为第四实施方案的化学合成设备，其中可再生能源包括风能、太阳能、地热能、水力发电、波浪能、潮汐能、核能或其组合。
第六实施方案，其为第三实施方案的化学合成设备，其中大部分电力是在场外生产的。
第七实施方案，其为第三实施方案的化学合成设备，其中一个或多于一个容器包括可在沿反应器长度的温度曲线下操作的反应器，并且其中相对于通过燃料燃烧被保持操作温度曲线下的反应器，通过电力保持在温度曲线下能够增强对温度曲线的控制。
第八实施方案，其为第一实施方案的化学合成设备，其中化学合成设备的所需产品生产能力大于或等于约每年100000吨。
第九实施方案，其为第一实施方案的化学合成设备，其中加热、冷却、压缩、保持或其组合是通过可通过电力操作且可通过燃料燃烧操作的双功能设备来实现的，当可用时，可由此双功能设备通过来自可再生间歇性能源的电力操作，否则通过来自不可再生来源的电力和/或燃料的燃烧操作。
第十实施方案，其为第九实施方案的化学合成设备，其中双功能设备包括压缩机。
第十一实施方案，其为第一实施方案的化学合成设备，其中除非在反应器中用作反应物或稀释剂，否则不会有意产生蒸汽。
第十二实施方案，其为第一实施方案的化学合成设备，其中蒸汽用作反应物、稀释剂或两者，并且大部分、一部分或基本上全部的蒸汽是通过电加热产生的。
第十三实施方案，其为第一实施方案的化学合成设备，其中用于为加热、冷却、压缩和/或保持提供净能量的大部分、一部分或基本上全部设备是电驱动的。
第十四实施方案，其为第一实施方案的化学合成设备，其中化学合成设备是蒸汽裂解设备、氨合成设备或甲醇合成设备。
第十五实施方案，其为第一实施方案的化学合成设备，其中化学合成设备配置用于通过裂解生产丙烯；通过乙烯的氧化生产环氧乙烷；通过环氧乙烷的水合生产单乙二醇；通过乙烯的氯化生产二氯化乙烯；由二氯化乙烯生产氯乙烯；通过低聚生产α-烯烃；通过链烷烃脱氢生产烯烃和/或二烯烃；通过正构链烷烃的异构化生产异链烷烃；通过环化和/或脱氢由链烷烃和/或环烷烃生产芳烃(BTX)；通过环化和/或脱氢由石脑油生产芳烃；通过苯与乙烯的烷基化生产乙苯；通过乙苯的脱氢生产苯乙烯；通过苯与丙烯的烷基化生产枯烯；通过枯烯的氧化生产苯酚；通过对二甲苯的氧化生产对苯二甲酸；通过从空气中分离生产氧气；通过从空气中分离生产氮气；通过异丁烯的醚化生产MTBE；和/或通过聚合生产聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PE、PP、PVC、PS、PC、PET)。
第十六实施方案，其为第一实施方案的化学合成设备，其中化学合成设备配置用于：通过甲醇的羰基化生产乙酸；通过乙酸与乙烯的反应生产乙酸乙烯酯；通过甲醇的低聚生产丙烯(通常称为甲醇制烯烃工艺)；通过烷基转移或脱烷基化生产芳烃；通过苯加氢生产环己烷；通过丙烯的氧化生产丙烯酸；通过异丁烯的氧化生产甲基丙烯醛；通过甲基丙烯醛的氧化生产甲基丙烯酸甲酯；通过丙烯的氨氧化生产丙烯腈；通过硫的氧化生产硫酸；通过氨的氧化生产硝酸；通过丙烯的水合生产丙二醇；通过烯烃的加氢甲酰化生产醇；通过羧酸和醇的缩合生产酯；生产一种或多于一种尼龙前体，其选自己二酸、己内酰胺、环己酮、1,6二氨基己烷或其组合；和/或生产聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、尼龙。
第十七实施方案，其为第一实施方案的化学合成设备，其中，相对于常规和其他类似的设备，其配置使得用于加热一个或多于一个被加热的流、冷却一个或多于一个被冷却的流、压缩一个或多于一个被压缩的流和/或保持一个或多于一个被保持在所需的操作温度或温度曲线下的容器的净能量输入是通过燃烧燃料来实现的，化学合成设备产生降低水平的(例如，CO2、氮氧化物、硫氧化物和/或挥发性有机化合物)排放。
第十八实施方案，其为第一实施方案的化学合成设备，其中用于生产化学品的常规化学合成设备配置用于利用适合作为进料组分的一部分组分作为燃料来提供净能量，并且其中相对于常规化学合成设备，所要求保护的化学合成设备由适合作为进料组分的给定量组分产生额外量的所需化学产品。
第十九实施方案，其为第一实施方案的化学合成设备，其中化学合成设备配置成使得用于加热一个或多于一个被加热的流、冷却一个或多于一个被冷却的流、压缩一个或多于一个被压缩的流和/或保持一个或多于一个被保持在所需操作温度或温度曲线的容器的大部分、一部分或基本上全部的能量输入，可在不使用蒸汽作为中间能量载体下实现。
第二十实施方案，其为用于生产所需化学品的化学合成设备，所述化学合成设备包括在引入后续单元之前加热或冷却的一个或多于一个流，在引入后续单元之前被压缩的一个或多于一个流，被保持在所需的操作温度或操作温度曲线的一个或多于一个容器，或其组合，其中化学合成设备配置成使得加热一个或多于一个被加热的流、冷却一个或多于一个被冷却的流、压缩一个或多于一个被压缩的流和/或保持一个或多于一个被保持在所需的操作温度或温度曲线下的容器所需净能量的大部分、基本上全部或大于或等于10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或100％，当可用时，可以使用来自可再生来源的电力来实现，并且当来自可再生来源的电力不可用时，可以使用来自不可再生来源的电力或通过燃料燃烧来实现。
第二十一实施方案，其为第二十实施方案的化学合成设备，其中来自可再生来源的电力包括通过一个或多于一个场外太阳能电池阵列、一个或多于一个场外风电场、一个或多于一个场外水力发电站或其组合产生的电力。
第二十二实施方案，其为第二十实施方案的化学合成设备，其还包括可操作以从一个或多于一个工艺流(例如吹扫流)中分离氢气的氢气分离设备，以及可操作以从至少一部分分离的氢气产生电力、热量和/或蒸汽的设备。
第二十三实施方案，其为第二十二实施方案的化学合成设备，其还包括配置为储存至少一部分分离的氢气以备后用以产生电力、热量或蒸汽的储存设备。
第二十四实施方案，其为第二十二实施方案的化学合成设备，其中可操作以从至少一部分分离的氢气产生电力、热量和/或蒸汽的设备包括可操作以从至少一部分分离的氢气产生电力的燃料电池。
第二十五实施方案，其为权利要求22的化学合成设备，其中可操作以从至少一部分分离的氢气产生电力、热量和/或蒸汽的设备配置为产生蒸汽，并且其中化学合成设备配置为用于利用蒸汽作为反应物和/或稀释剂。
第V部分的附加公开内容
以下是根据本公开的非限制性具体实施方案：
本文公开的实施方案包括：
A：化学合成设备，其包括：一个或多于一个反应器，其配置用于从一种或多于一种反应物生产包含至少一种化学产品的工艺流；进料制备系统，其配置为制备一种或多于一种进料流，所述进料流包含一种或多于一种反应物中的一种或多于一种以引入到一个或多于一个反应器中；和/或产品纯化系统，其配置为将至少一种化学产品与工艺流内的反应副产品、未反应的反应物或其组合分离，(a)其中一个或多于一个反应器中的至少一个配置为使得可在不燃烧燃料或不利用通过燃烧燃料产生的蒸汽作为设备内的中间热量和/或能量传递介质下保持期望的操作温度或操作温度曲线；(b)其中进料制备系统配置为在引入一个或多于一个反应器之前从进料中分离至少一种组分，将进料流加热至所需的反应器入口温度，将进料流冷却至所需的反应器入口温度，将进料流的压力增至所需的反应器入口压力，或其组合，并且配置用于在不燃烧燃料或不利用通过燃烧燃料产生的蒸汽作为设备内的中间热量和/或能量传递介质下操作；和/或(c)其中产品纯化系统配置为增加工艺流的压力，通过调节工艺流的温度和/或压力或两者从工艺流中分离一种或多于一种组分，并且配置用于在不燃烧燃料或不利用通过燃烧燃料产生的蒸汽作为设备内的中间热量和/或能量传递介质下操作；或(d)(a)至(c)的组合。
B：用于生产主要化工产品的化学合成设备，所述化学合成设备包括：电动、加热或冷却设备，其用于替代用于生产主要化工产品的常规化学设备的蒸汽驱动或燃烧驱动的、加热或冷却设备的10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或100％。
实施方案A和B可各自具有以下附加要素中的一种或多于一种：要素1：其中一个或多于一个反应器、进料制备系统、产品纯化系统或其组合配置为通过可再生能量操作。要素2：其中一个或多于一个反应器、进料制备系统、产品纯化系统或其组合配置为通过电力操作。要素3：其中一个或多于一个反应器、进料制备系统、产品纯化系统或其组合双功能地配置为通过电力或燃料燃烧进行操作。要素4：其中进料制备系统、产品纯化系统或两者包括双功能配置用于通过电力或燃料燃烧进行操作的压缩机。要素5：其中至少一部分、大部分或全部电力不是现场生产的(即来自外部电网)。要素6：其中电力是通过一个或多于一个场外太阳能电池阵列、风力涡轮机、水力发电站、潮汐发电站、地热发电站、核电站或其组合产生的。要素7：其中一个或多于一个反应器中的至少一个配置用于按照温度曲线操作，并且其中通过电阻加热或感应加热保持期望的操作曲线。要素8：其中相对于通过燃料燃烧保持类似反应器的所需温度曲线，电阻或感应加热提供对沿至少一个反应器的所需温度曲线的增强控制。要素9：其中进料制备系统、产品纯化系统或两者都包括一个或多于一个蒸馏塔，并且其中一个或多于一个蒸馏塔和/或相关再沸器中的一些或全部进行电加热。要素10：其中相对于除了配置为通过燃料燃烧操作之外基本上相同的化学合成设备，一个或多于一个反应器、进料制备系统、产品纯化系统或其组合用于在不燃烧外部燃料下操作的配置提供减少的排放(例如，二氧化碳(CO2)排放)。要素11：其中设备所需的大部分净能量输入是由非碳基能源提供的。要素12：其中一个或多于一个反应器、进料制备系统和产品纯化系统用于在不燃烧燃料下操作的配置能够实现轻质气流，选自C1烃(例如，甲烷)、C2烃(例如，乙烷)、C3烃(例如，丙烷)、氢气或其组合的组分在化学合成设备内循环(例如，作为进料组分)、出售或用于在该化学合成设备或另一个化学合成设备中生产另一种化学品，从而提供经济上的益处。要素13：还包括配置为将轻质气流，选自C1烃(例如，甲烷)、C2烃(例如，乙烷)、C3烃(例如，丙烷)、氢气或其组合的组分循环至一个或多于一个反应器中的至少一个的循环管线，其中轻质气流，选自C1烃(例如，甲烷)、C2烃(例如，乙烷)、C3烃、氢气或其组合的组分通常作为燃料骤燃或燃烧。要素14：其中化学合成设备是蒸汽裂解设备、氨合成设备或甲醇合成设备。要素15：其中化学合成设备配置用于：通过裂解生产丙烯；通过乙烯的氧化生产环氧乙烷；通过环氧乙烷的水合生产单乙二醇；通过乙烯的氯化生产二氯化乙烯；由二氯化乙烯生产氯乙烯；通过低聚生产α-烯烃；通过链烷烃的脱氢生产烯烃和/或二烯烃；通过正构链烷烃的异构化生产异链烷烃；通过环化和/或脱氢由链烷烃和/或环烷烃生产芳烃(BTX)；通过环化和/或脱氢由石脑油生产芳烃；通过苯与乙烯的烷基化生产乙苯；通过乙苯的脱氢生产苯乙烯；通过苯与丙烯的烷基化生产枯烯；通过枯烯的氧化生产苯酚；通过对二甲苯的氧化生产对苯二甲酸；通过从空气中分离生产氧气；通过从空气中分离生产氮气；通过异丁烯醚化生产MTBE；和/或通过聚合生产聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PE、PP、PVC、PS、PC、PET)。要素16：其中化学合成设备配置用于：通过甲醇的羰基化生产乙酸；通过乙酸与乙烯的反应生产乙酸乙烯酯；通过甲醇的低聚生产丙烯(通常称为甲醇制烯烃工艺)；通过烷基转移或脱烷基化生产芳烃；通过苯的加氢生产环己烷；通过丙烯的氧化生产丙烯酸；通过异丁烯的氧化生产甲基丙烯醛；通过甲基丙烯醛的氧化生产甲基丙烯酸甲酯；通过丙烯的氨氧化生产丙烯腈；通过硫的氧化生产硫酸；通过氨的氧化生产硝酸；通过丙烯的水合生产丙二醇；通过烯烃的加氢甲酰化生产醇；通过羧酸和醇的缩合生产酯；生产一种或多于一种尼龙前体，其选自己二酸、己内酰胺、环己酮、1,6二氨基己烷或其组合；和/或生产聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、尼龙。要素17：其中相对于其中进料制备系统、一个或多于一个反应器和/或产品纯化系统配置用于燃烧燃料和/或利用蒸汽作为热量传递介质的常规化学合成设备，进料制备系统、一个或多于一个反应器和/或产品纯化系统不燃烧燃料或不利用蒸汽作为热量传递介质的配置提高化学合成设备的能量效率和/或减少碳排放。要素18：其中相对于常规的化学生产系统，由化学合成设备提供的能量效率增加至少5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％或70％。要素19：包括：电力驱动的压缩机，而不是由气体、蒸汽或通过燃烧产生的蒸汽驱动的压缩机；和/或没有配置用于生产蒸汽和/或利用蒸汽或通过燃料燃烧产生的蒸汽单独或主要作为中间热量和/或能量传递设备的设备。要素20：包括电驱动的、加热或冷却的设备，其替代用于生产主要化学产品的常规化学合成设备的蒸汽驱动或燃烧驱动的、加热或冷却的设备的大部分。
第VI部分的附加公开内容
以下是根据本公开的非限制性具体实施方案：
第一实施方案，其为化学合成设备，其包括一个或多于一个反应器，所述反应器配置用于由一种或多于一种反应物生产包含至少一种化学产品的工艺流；进料制备系统，所述进料制备系统配置为制备一个或多于一个进料流，所述进料流包含一种或多于一种反应物中的一种或多于一种以引入到一个或多于一个反应器中；和/或产品纯化系统，其配置为将至少一种化学产品与工艺流内的反应副产品、未反应的反应物或其组合分离，(a)其中一个或多于一个反应器中的至少一个配置为使得可在不燃烧燃料或不利用通过燃烧燃料产生的蒸汽作为设备内的中间热量和/或能量传递介质下保持所需的操作温度或操作温度曲线，(b)其中进料制备系统配置为在引入一个或多于一个反应器之前从进料中分离至少一种组分，将进料流加热至所需的反应器入口温度，将进料流冷却至所需的反应器入口温度，将进料流的压力增至所需的反应器入口压力，或其组合，并且配置用于在不燃烧燃料或不利用通过燃烧燃料产生的蒸汽作为设备内的中间热量和/或能量传递介质下操作，和/或(c)其中产品纯化系统配置为增加工艺流的压力，通过调节工艺流的温度和/或压力或两者从工艺流中分离一种或多于一种组分，并且配置用于在不燃烧燃料或不利用通过燃烧燃料产生的蒸汽作为设备内的中间热量和/或能量传递介质下操作，或(d)(a)至(c)的组合。
第二实施方案，其为第一实施方案的化学合成设备，其中一个或多于一个反应器、进料制备系统、产品纯化系统或其组合配置为通过可再生能量操作。
第三实施方案，其为第一或第二实施方案的化学合成设备，其中一个或多于一个反应器、进料制备系统、产品纯化系统或其组合配置为通过电力操作。
第四实施方案，其为第三实施方案的化学合成设备，其中一个或多于一个反应器、进料制备系统、产品纯化系统或其组合双功能地配置为通过电力或燃料燃烧进行操作。
第五实施方案，其为第四实施方案的化学合成设备，其中进料制备系统、产品纯化系统或两者都包括双功能地配置为通过电力或燃料燃烧进行操作的压缩机。
第六实施方案，其为第三实施方案的化学合成设备，其中至少一部分、大部分或全部电力不是现场生产的(即来自外部电网)。
第七实施方案，其为第六实施方案的化学合成设备，其中电力是通过一个或多于一个场外太阳能电池阵列、风力涡轮机、水力发电站、潮汐发电站、地热发电站、核电站或其组合产生的。
第八实施方案，其为第一实施方案的化学合成设备，其中一个或多于一个反应器中的至少一个配置用于按照所需温度曲线操作，并且其中所需操作曲线是通过电阻加热或感应加热来保持的。
第九实施方案，其为第八实施方案的化学合成设备，其中相对于通过燃料燃烧保持类似反应器的所需温度曲线，电阻或感应加热提供对按照至少一个反应器的所需温度曲线的增强控制。
第十实施方案，其为第一实施方案的化学合成设备，其中进料制备系统、产品纯化系统或两者都包括一个或多于一个蒸馏塔，并且其中一个或多于一个蒸馏塔中的一些或全部和/或相关再沸器是电加热的。
第十一实施方案，其为第一实施方案的化学合成设备，其中相对于除了配置为通过燃料燃烧操作之外基本上相同的化学合成设备，一个或多于一个反应器、进料制备系统、产品纯化系统或其组合用于在不燃烧外部燃料下操作的配置提供减少的排放(例如，二氧化碳(CO2)排放)。
第十二实施方案，其为第一实施方案的化学合成设备，其中设备所需的大部分净能量输入是由非碳基能源提供的。
第十三实施方案，其为第一实施方案的化学合成设备，其中一个或多于一个反应器、进料制备系统和产品纯化系统用于在不燃烧燃料下操作的配置能够实现轻质气流，选自C1烃(例如，甲烷)、C2烃(例如，乙烷)、C3烃(例如，丙烷)、氢气或其组合的组分在化学合成设备内循环(例如，作为进料组分)、出售或用于在该化学合成设备或另一个化学合成设备中生产另一种化学品，从而提供经济上的益处。
第十四实施方案，其为第十三实施方案的化学合成设备，还包括配置为将轻质气流，选自C1烃(例如，甲烷)、C2烃(例如，乙烷)、C3烃(例如，丙烷)、氢气或其组合的组分循环至一个或多于一个反应器中的至少一个的循环管线，其中轻质气流，选自C1烃(例如，甲烷)、C2烃(例如，乙烷)、C3烃、氢气或其组合的组分通常作为燃料骤燃或燃烧。
第十五实施方案，其为第一实施方案的化学合成设备，其中化学合成设备是蒸汽裂解设备、氨合成设备或甲醇合成设备。
第十六实施方案，其为第一实施方案的化学合成设备，其中化学合成设备配置用于：通过裂解生产丙烯；通过乙烯的氧化生产环氧乙烷；通过环氧乙烷的水合生产单乙二醇；通过乙烯的氯化生产二氯化乙烯；由二氯化乙烯生产氯乙烯；通过低聚生产α-烯烃；通过链烷烃的脱氢生产烯烃和/或二烯烃；通过正构链烷烃的异构化生产异链烷烃；通过环化和/或脱氢由链烷烃和/或环烷烃生产芳烃(BTX)；通过环化和/或脱氢由石脑油生产芳烃；通过苯与乙烯的烷基化生产乙苯；通过乙苯的脱氢生产苯乙烯；通过苯与丙烯的烷基化生产枯烯；通过枯烯的氧化生产苯酚；通过对二甲苯的氧化生产对苯二甲酸；通过从空气中分离生产氧气；通过从空气中分离生产氮气；通过异丁烯的醚化生产MTBE；和/或通过聚合生产聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PE、PP、PVC、PS、PC、PET)。
第十七实施方案，其为第一实施方案的化学合成设备，其中化学合成设备配置用于：通过甲醇的羰基化生产乙酸；通过乙酸与乙烯的反应生产乙酸乙烯酯；通过甲醇的低聚生产丙烯(通常称为甲醇制烯烃工艺)；通过烷基转移或脱烷基化生产芳烃；通过苯的加氢生产环己烷；通过丙烯的氧化生产丙烯酸；通过异丁烯的氧化生产甲基丙烯醛；通过甲基丙烯醛的氧化生产甲基丙烯酸甲酯；通过丙烯的氨氧化生产丙烯腈；通过硫的氧化生产硫酸；通过氨的氧化生产硝酸；通过丙烯的水合生产丙二醇；通过烯烃的加氢甲酰化生产醇；通过羧酸和醇的缩合生产酯；生产一种或多于一种尼龙前体，其选自己二酸、己内酰胺、环己酮、1,6二氨基己烷或其组合；和/或生产聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、尼龙。
第十八实施方案，其为第一实施方案的化学合成设备，其中相对于其中进料制备系统、一个或多于一个反应器和/或产品纯化系统配置用于燃烧燃料和/或利用蒸汽作为热量传递介质的常规化学合成设备，进料制备系统、一个或多于一个反应器和/或产品纯化系统不燃烧燃料或不利用蒸汽作为热量传递介质的配置提高化学合成设备的能量效率和/或减少碳排放。
第十九实施方案，其为第十八实施方案的化学生产系统，其中相对于常规的化学生产系统，由化学合成设备提供的能量效率增加至少5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％或70％。
第二十实施方案，其为用于生产主要化学产品的化学合成设备，所述化学合成设备包括电驱动的、加热或冷却的设备，其替代用于生产主要化学产品的常规化学合成设备的蒸汽驱动或燃烧驱动的、加热或冷却的设备的10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或100％。
第二十一实施方案，其为第二十实施方案的化学合成设备，其包括电动压缩机，并且没有由气体、蒸汽或通过燃烧产生的蒸汽驱动的压缩机，和/或没有配置用于生产和/或利用蒸汽或通过燃料燃烧产生的蒸汽单独或主要作为中间热量和/或能量传递设备的设备。
第二十二实施方案，其为第二十实施方案的化学合成设备，其包括电驱动的、加热或冷却的设备，以替代用于生产主要化学产品的常规化学合成设备的蒸汽驱动或燃烧驱动的、加热或冷却的设备的大部分。
第二十三实施方案，其为如本文所述的化学合成设备。
第VII部分的附加公开内容
以下是根据本公开的非限制性具体实施方案：
本文公开的实施方案包括：
A：生产化学产品的方法，所述方法包括：制备包含一种或多于一种反应物的一个或多于一个进料流以引入反应器；在反应器中使一种或多于一种反应物反应以生产包含化学产品的产品流；将化学产品与产品流中的反应副产品、未反应的反应物或其组合分离；和/或任选地循环一种或多于一种未反应的反应物和/或反应副产品，其中用于提供动力、泵送、加热、冷却、压缩、分离或其组合所需并且用于制备、反应、分离、循环或其组合中一种或多于一种的净能量的大部分，大于20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％或基本上全部由非碳基能源、可再生能源和/或电力提供。
B：提高在化学设备操作期间的能量效率的方法，所述方法包括：通过电力提供的加热替代常规上通过燃烧碳基燃料提供的加热；最小化或消除使用复杂的蒸汽系统来传递整个化学设备的热量和/或能量；用电力为常规上通过燃料燃烧或通过燃料燃烧产生的产品(例如，通过燃料燃烧产生的蒸汽)提供动力的单元提供动力。
C：操作化学合成设备的方法，所述方法包括：提供大部分，大于20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％或基本上全部的如下能量：常规上通过燃料燃烧作为热能直接提供的净能量(例如，在第一类C1中的)，用于加热各种化学流的净能量(例如，在第二类C2中的)，和/或用于在不燃烧碳基能源下，使用可再生能量例如可再生电力和/或使用电力(例如，使用来自任意来源的电力，可再生和/或不可再生)作机械功的能量(例如，在第三类C3中的)。
实施方案A、B和C可各自具有以下附加要素中的一种或多于一种：要素1：还包括在整个化学生产过程中，不使用蒸汽主要作为热量和/或能量传递介质。要素2：还包括不利用燃料燃烧所提供的热量产生蒸汽。要素3：包括提供由电力压缩所需的基本上全部净能量。要素4：其中提供由电力压缩所需的基本上全部净能量包括通过电动机驱动的压缩机或由电力产生的蒸汽驱动的涡轮驱动的压缩机进行压缩。要素5：包括提供由来自电力的方法利用的净能量的大部分，大于20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％或基本上全部。要素6：还包括提供至少25MW的电力。要素7：还包括利用电力的大部分，大多数或至少20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％，所述电力来自可再生来源。要素8：其中可再生来源包括水电、太阳能、风能、地热能、核能、波浪能、潮汐能或其组合。要素9：其中化学产品包括烯烃、氨或甲醇。要素10：其中提供用于提供动力、泵送、加热、冷却、压缩、分离或其组合的，用于制备、反应、分离、循环或其组合中的一种或多于一种的，来自非碳基能源、来自可再生能源和/或来自电力的所需的大部分净能量，还包括通过电加热再生一个或多于一个保护床、吸附器、吸收器、工艺气体干燥器、汽提器和/或一些催化剂，添加电压缩的气体，和/或添加电产生的蒸汽。要素11：其中通过电加热替代常规上通过燃烧碳基燃料提供的加热包括通过电加热反应器替代通过燃料燃烧加热的反应器。要素12：其中相对于温度曲线不是电控制的反应器，电加热的反应器提供沿其长度的温度曲线的控制，使得转化率和/或选择性增加和/或失活率和/或结垢减少。要素13：其中为常规上通过燃料燃烧或通过燃料燃烧产生的产品提供动力的单元提供动力包括利用电动机驱动的压缩机或由电力产生的蒸汽驱动的涡轮驱动压缩机来提供压缩，而不是燃气涡轮机或通过由燃料燃烧产生的蒸汽驱动的涡轮机。要素14：其中在整个化学设备中，最小化或消除使用复杂的蒸汽系统来传递的热量和/或能量，包括用电加热的再沸器和/或蒸馏塔替代蒸汽加热的再沸器和/或蒸馏塔。要素15：其中用电加热替代常规上通过燃烧碳基燃料提供的加热包括用电加热的再沸器和/或蒸馏塔替代通过燃烧直接或间接加热的再沸器和/或蒸馏塔。要素16：还包括利用电力的大部分，大多数或至少20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％，所述电力来自可再生来源。要素17：其中电力包括来自IES的可再生电力，并且其中在设备在线时间的至少20％、30％、40％或50％，电力是由IES提供的。要素18：其中通过电力所提供的加热替代常规上通过燃烧碳基燃料提供的加热，和/或用电力为常规上通过燃料燃烧或通过燃料燃烧产生的产品提供动力的设备提供动力，结果是化学设备的温室气体(GHG)排放减少。要素19：其中化学设备包括蒸汽裂解设备、氨合成设备或甲醇合成设备。要素20：其中通过电力提供的加热替代常规上通过燃烧碳基燃料提供的加热包括通过电阻加热或感应加热来加热一个或多于一个气流。要素21：其中通过电力提供的加热替代常规上通过燃烧碳基燃料提供的加热包括通过电阻加热或感应加热来加热一个或多于一个反应器。要素22：其中通过电力提供的加热替代常规上通过燃烧碳基燃料提供的加热包括经由辐射部分加热一个或多于一个反应器，辐射部分中电产生的热量用于加热辐射板，辐射板通过辐射将热量传递给一个或多于一个反应器。要素23：其中用电力提供动力是通过蒸汽压缩热泵系统完成的。
第VIII部分的附加公开内容
以下是根据本公开的非限制性具体实施方案：
第一实施方案，其为生产化学产品的方法，所述方法包括制备包含一种或多于一种反应物的一个或多于一个进料流以引入反应器，使一种或多于一种反应物在反应器中反应以产生包含化学产品的产品流，将化学产品与产流中的反应副产品、未反应的反应物或其组合分离，和/或循环一种或多于一种未反应的反应物和/或反应副产品，其中用于提供动力、泵送、加热、冷却、压缩、分离或其组合的，用于制备、反应、分离、循环或其组合中一种或多于一种所需的净能量的大部分，大于20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％或基本上全部是由非碳基能源、可再生能源和/或电力提供的。
第二实施方案，其为第一实施方案的方法，其还包括在整个化学生产过程中，不使用蒸汽主要作为热量和/或能量传递介质。
第三实施方案，其为第一实施方案的方法，其还包括不利用燃料燃烧所提供的热量产生蒸汽。
第四实施方案，其为第一实施方案的方法，其包括由电力提供用于压缩所需的基本上全部净能量。
第五实施方案，其为第四实施方案的方法，其中由电力提供用于压缩所需的基本上全部净能量包括通过电动机驱动的压缩机或由电力产生的蒸汽驱动的涡轮驱动的压缩机进行压缩。
第六实施方案，其为第一实施方案的方法，其包括由电力提供方法利用的净能量的大部分，大于20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％或基本上全部。
第七实施方案，其为第一实施方案的方法，其还包括提供至少25MW的电力。
第八实施方案，其为第一实施方案的方法，其还包括利用电力的大部分、大多数或至少20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％，所述电力来自可再生来源。
第九实施方案，其为第八实施方案的方法，其中可再生来源包括水电、太阳能、风能、地热能、核能、波浪能、潮汐能或其组合。
第十实施方案，其为第一实施方案的方法，其中化学产品包括烯烃、氨或甲醇。
第十一实施方案，其为第一实施方案的方法，其中提供用于提供动力、泵送、加热、冷却、压缩、分离或其组合的，用于制备、反应、分离、循环或其组合中的一种或多于一种的，来自非碳基能源、来自可再生能源和/或来自电力的所需的大部分净能量，还包括通过电加热再生一个或多于一个保护床、吸附器、吸收器、工艺气体干燥器、汽提器和/或一些催化剂，添加电压缩的气体，和/或添加电产生的蒸汽。
第十二实施方案，其为提高在化学操作期间的能量效率的方法，所述方法包括通过电力所提供的加热替代常规上通过燃烧碳基燃料提供的加热，在整个化学设备中最小化或消除使用复杂的蒸汽系统来传递的热量和/或能量，用电力为常规上通过燃料燃烧或通过燃料燃烧产生的产品(例如，通过燃料燃烧产生的蒸汽)提供动力的单元提供动力。
第十三实施方案，其为第十二实施方案的方法，其中通过电加热替代常规上通过燃烧碳基燃料提供的加热包括通过电加热反应器替代通过燃料燃烧加热的反应器。
第十四实施方案，其为第十三实施方案的方法，其中相对于温度曲线不是电控制的反应器，电加热反应器提供沿其长度的温度曲线的控制，使得转化率和/或选择性增加和/或失活率和/或结垢减少。
第十五实施方案，其为第十二实施方案的方法，其中为常规上通过燃料燃烧或通过燃料燃烧产生的产品提供动力的单元提供动力包括利用电动机驱动的压缩机或由电力产生的蒸汽驱动的涡轮驱动压缩机来提供压缩，而不是燃气涡轮机或通过由燃料燃烧产生的蒸汽驱动的涡轮机。
第十六实施方案，其为第十二实施方案的方法，其中在整个化学设备中最小化或消除使用复杂的蒸汽系统来传递的热量和/或能量，包括用电加热的再沸器和/或蒸馏塔替代蒸汽加热的再沸器和/或蒸馏塔。
第十七实施方案，其为第十二实施方案的方法，其中用电加热替代常规上通过燃烧碳基燃料提供的加热包括用电加热的再沸器和/或蒸馏塔替代通过燃烧直接或间接加热的再沸器和/或蒸馏塔。
第十八实施方案，其为第十二实施方案的方法，其还包括利用电力的大部分，大多数或至少20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％，所述电力来自可再生来源。
第十九实施方案，其为第十八实施方案的方法，其中电力包括来自IES的可再生电力，并且其中在设备在线时间的至少20％、30％、40％或50％，电力由IES提供。
第二十实施方案，其为第十二实施方案的方法，其中通过电力所提供的加热替代常规上通过燃烧碳基燃料提供的加热，和/或用电力为常规上通过燃料燃烧或通过燃料燃烧产生的产品提供动力的设备提供动力，结果是化学设备的温室气体(GHG)排放减少。
第二十一实施方案，其为第十二实施方案的方法，其中化学设备包括蒸汽裂解设备、氨合成设备或甲醇合成设备。
第二十二实施方案，其为第十二实施方案的方法，其中通过电力提供的加热替代常规上通过燃烧碳基燃料提供的加热包括通过电阻加热或感应加热来加热一个或多于一个气流。
第二十三实施方案，其为第十二实施方案的方法，其中通过电力提供的加热替代常规上通过燃烧碳基燃料提供的加热包括通过电阻加热或感应加热来加热一个或多于一个反应器。
第二十四实施方案，其为第十二实施方案的方法，其中通过电力提供的加热替代常规上通过燃烧碳基燃料提供的加热包括经由辐射部分加热一个或多于一个反应器，辐射部分中电产生的热用于加热辐射板，辐射板通过辐射将热量传递给一个或多于一个反应器。
第二十五实施方案，其为第十二实施方案的方法，其中电力驱动是通过蒸汽压缩热泵系统完成的。
第二十六实施方案，其为操作化学合成设备的方法，所述方法包括提供大部分，大于20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％或基本上全部的如下能量：常规上通过燃料燃烧作为热能直接提供的净能量(例如，在第一类C1中的)，用于加热各种化学流的净能量(例如，在第二类C2中的)，和/或用于在不燃烧碳基能源下，使用可再生能量例如可再生电力和/或使用电力(例如，使用来自任意来源的电力，可再生和/或不可再生)作机械功的能量(例如，在第三类C3中的)。
第IX部分的附加公开内容
以下是根据本公开的非限制性具体实施方案：
本文公开的实施方案包括：
A：提高在合成至少一种化学产品的化学合成设备操作过程中的能量效率的方法，所述方法包括：在整个设备中消除大于百分之10、20、30、40、50、60、70、80、90或基本上全部的由配置为传递热量和/或能量的蒸汽系统产生的蒸汽。
B：操作、设计和/或改造化学合成设备的方法，所述方法包括：通过用电力提供的加热来替代在常规设备中通过燃烧碳基燃料提供的加热。
C：操作化学设备的方法，所述方法包括：通过电力替代常规上通过燃烧碳基燃料产生的一定量的能量，使得相对于使用通过燃烧碳基燃料产生的一定量的能量来操作的常规化学设备，化学设备产生的温室气体排放减少大于或等于约5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或100％。
实施方案A、B和C可各自具有以下附加要素中的一种或多于一种：要素1：其中在整个设备中消除大于百分之10、20、30、40、50、60、70、80、90或基本上全部的由配置为传递热量和/或能量的蒸汽系统产生的蒸汽，包括用电动机替代蒸汽轮机，用电加热再沸器替代蒸汽加热再沸器，或两者。要素2：还包括在整个化学合成设备中，通过电力提供常规上通过与蒸汽的热传递来提供的热量的大部分，至少百分之10、20、30、40、50、60、70、80、90或基本上全部。要素3：其中化学合成设备是蒸汽裂解设备、氨合成设备或甲醇合成设备。要素4：其中相对于在通过燃烧碳基燃料提供的加热下操作的常规化学合成设备，通过电力提供的加热替代在常规设备中通过燃烧碳基燃料提供的加热使来自化学合成设备的温室气体排放减少至少约10％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或基本上100％。要素5：其中常规设备在通过燃烧作为碳基燃料的一部分进料组分提供的加热下操作，并且其中相对于由常规设备中供给的进料组分生产的化学产品的量，通过电力提供的加热来替代在常规设备中通过燃烧碳基燃料提供的加热增加由供给进料组分生产的化学产品的量。要素6：其中通过用电力提供的加热来替代在常规设备中通过燃烧碳基燃料直接或间接提供的加热包括通过一个或多于一个电加热反应器来替代常规上通过燃烧燃料被保持在操作温度下的一个或多于一个反应器。要素7：其中一个或多于一个反应器选自蒸汽重整器、预重整器、热解炉、脱氢反应器、催化石脑油重整器、脱烷基化反应器、固定床反应器、流化床反应器、搅拌釜反应器及其组合。要素8：其中通过电力提供的加热替代在常规设备中通过燃烧碳基燃料提供的加热包括用一个或多于一个电加热器替代化学合成设备的一个或多于一个、大多数或全部热交换器。要素9：其中通过电力提供的加热替代在常规设备中通过燃烧碳基燃料提供的加热包括用一个或多于一个电加热器替代化学合成设备的一个或多于一个、大多数或全部进料预热器。要素10：其中通过电力提供的加热替代在常规设备中通过燃烧碳基燃料提供的加热包括用电加热再沸器替代由蒸汽或气体燃烧加热的化学设备的一个或多于一个、大多数或全部再沸器。要素11：其中通过电力提供的加热替代在常规设备中通过燃烧碳基燃料提供的加热包括用电加热蒸馏塔替代一个或多于一个、大多数或全部蒸馏塔。要素12：其中电力的大部分，至少百分之10、20、30、40、50、60、70、80、90或基本上全部是来自可再生能源的可再生电力。要素13：还包括在整个化学合成设备中不利用蒸汽作为主要的热量和/或能量传递介质传递热量。要素14：其中在整个化学合成设备中不利用蒸汽作为主要的热量和/或能量传递介质传递热量和/或能量包括用电动机替代化学合成设备的蒸汽轮机驱动器的大部分，至少百分之10、20、30、40、50、60、70、80、90或基本上全部。要素15：其中在整个化学合成设备中不利用蒸汽作为主要的热量和/或能量传递介质传递热包括用电加热再沸器替代化学合成设备的蒸汽加热的再沸器的大部分，至少百分之10、20、30、40、50、60、70、80、90或基本上全部。要素16：其中化学合成设备是蒸汽裂解设备、氨合成设备或甲醇合成设备。要素17：还包括利用低温蒸汽的电加热进一步提高能量效率。要素18：其中至少一种化学产品包括：丙烯；环氧乙烷；单乙二醇；二氯化乙烯；氯乙烯；一种或多于一种烯烃；一种或多于一种二烯烃；一种或多于一种异链烷烃；一种或多于一种芳烃；环己烷；乙苯；苯乙烯；枯烯；苯酚；对苯二甲酸；氧气；氮气；甲基叔丁基醚(MTBE)；聚乙烯；聚丙烯；聚氯乙烯；聚苯乙烯；聚碳酸酯；聚对苯二甲酸乙二醇酯；或其组合。要素19：其中化学设备是蒸汽裂解设备、氨合成设备或甲醇合成设备。
第X部分的附加公开内容
以下是根据本公开的非限制性具体实施方案：
第一实施方案，其为提高在用于合成至少一种化学产品的化学合成设备的操作过程中的能量效率的方法，所述方法包括在整个设备中消除由配置为传递热量和/或能量的蒸汽系统产生的蒸汽的大于百分之10、20、30、40、50、60、70、80、90或基本上全部。
第二实施方案，其为第一实施方案的方法，其中在整个设备中消除由配置为传递热量和/或能量的蒸汽系统产生的蒸汽的大于百分之10、20、30、40、50、60、70、80、90或基本上全部，包括用电动机替代蒸汽轮机，用电加热再沸器替代蒸汽加热再沸器，或两者。
第三实施方案，其为第一实施方案的方法，其还包括在整个化学合成设备中用电力提供常规上通过与蒸汽的热传递来提供的热量的大部分，至少百分之10、20、30、40、50、60、70、80、90或基本上全部。
第四实施方案，其为第一实施方案的方法，其中化学合成设备是蒸汽裂解设备、氨合成设备或甲醇合成设备。
第五实施方案，其为操作、设计和/或改造化学合成设备的方法，所述方法包括其中通过电力提供的加热替代在常规设备中通过燃烧碳基燃料提供的加热。
第六实施方案，其为第五实施方案的方法，其中相对于在通过燃烧碳基燃料提供的加热下操作的常规化学合成设备，通过电力提供的加热替代在常规设备中通过燃烧碳基燃料提供的加热使来自化学合成设备的温室气体排放减少至少约10％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或基本上100％。
第七实施方案，其为第五实施方案的方法，其中常规设备在通过燃烧作为碳基燃料的一部分进料组分提供的加热下操作，并且其中相对于由常规设备中供给的进料组分生产的化学产品的量，通过电力提供的加热来替代在常规设备中通过燃烧碳基燃料提供的加热增加由供给进料组分生产的化学产品的量。
第八实施方案，其为第五实施方案的方法，其中通过用电力提供的加热来替代在常规设备中通过燃烧碳基燃料直接或间接提供的加热包括通过一个或多于一个电加热的反应器来替代常规上通过燃烧燃料被保持在操作温度下的一个或多于一个反应器。
第九实施方案，其为第八实施方案的方法，其中一个或多于一个反应器选自蒸汽重整器、预重整器、热解炉、脱氢反应器、催化石脑油重整器、脱烷基化反应器、固定床反应器、流化床反应器、搅拌釜反应器及其组合。
第十实施方案，其为第五实施方案的方法，其中通过电力提供的加热替代在常规设备中通过燃烧碳基燃料提供的加热包括用一个或多于一个电加热器替代化学合成设备的一个或多于一个、大多数或全部热交换器。
第十一实施方案，其为第五实施方案的方法，其中通过电力提供的加热替代在常规设备中通过燃烧碳基燃料提供的加热包括用一个或多于一个电加热器替代化学合成设备的一个或多于一个、大多数或全部进料预热器。
第十二实施方案，其为第五实施方案的方法，其中通过电力提供的加热替代在常规设备中通过燃烧碳基燃料提供的加热包括用电加热再沸器替代由蒸汽或气体燃烧加热的化学设备的一个或多于一个、大多数或全部再沸器。
第十三实施方案，其为第五实施方案的方法，其中通过电力提供的加热替代在常规设备中通过燃烧碳基燃料提供的加热包括用电加热的蒸馏塔替代一个或多于一个、大多数或全部蒸馏塔。
第十四实施方案，其为第五实施方案的方法，其中电力的大部分、至少百分之10、20、30、40、50、60、70、80、90或基本上全部是来自可再生能源的可再生电力。
第十五实施方案，其为第五实施方案的方法，其还包括在整个化学合成设备中不利用蒸汽作为主要的热量和/或能量传递介质传递热。
第十六实施方案，其为第十五实施方案的方法，其中在整个化学合成设备中不利用蒸汽作为主要的热量和/或能量传递介质传递热量和/或能量包括用电动机替代化学合成设备的蒸汽轮机驱动器的大部分、至少百分之10、20、30、40、50、60、70、80、90或基本上全部。
第十七实施方案，其为第十五实施方案的方法，其中在整个化学合成设备中不利用蒸汽作为主要的热量和/或能量传递介质传递热包括用电加热再沸器替代化学合成设备的蒸汽加热再沸器的大部分、至少百分之10、20、30、40、50、60、70、80、90或基本上全部。
第十八实施方案，其为第五实施方案的方法，其中化学合成设备是蒸汽裂解设备、氨合成设备或甲醇合成设备。
第十九实施方案，其为第一实施方案的方法，其还包括利用低温蒸汽的电加热进一步提高能量效率。
第二十实施方案，其为第一实施方案的方法，其中至少一种化学产品包括：丙烯；环氧乙烷；单乙二醇；二氯化乙烯；氯乙烯；一种或多于一种烯烃；一种或多于一种二烯烃；一种或多于一种异链烷烃；一种或多于一种芳烃；环己烷；乙苯；苯乙烯；枯烯；苯酚；对苯二甲酸；氧气；氮气；甲基叔丁基醚(MTBE)；聚乙烯；聚丙烯；聚氯乙烯；聚苯乙烯；聚碳酸酯；聚对苯二甲酸乙二醇酯；或其组合。
第二十一实施方案，其为操作化学设备的方法，所述方法包括相对于使用通过燃烧碳基燃料产生的一定量的能源来操作的常规化学设备，通过电力替代常规上通过燃烧碳基燃料产生的一定量的能源，使得化学设备产生的温室气体排放减少大于或等于约5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或100％。
第二十二实施方案，其为第二十一实施方案的方法，其中化学设备是蒸汽裂解设备、氨合成设备或甲醇合成设备。
第二十三实施方案，其为生产化学产品、操作化学合成设备、或提高在化学合成设备的操作过程中的能量效率的方法，如本文所述。
第XI部分的附加公开内容
以下是根据本公开的非限制性具体实施方案：
第一实施方案，其为化学合成设备，其包括一个或多于一个反应器，所述反应器配置用于由一种或多于一种反应物生产包含至少一种化学产品的工艺流；进料制备系统，其配置为制备一种或多于一种进料流，所述进料流包含一种或多于一种反应物中的一种或多于一种以引入到反应器中；和/或产品纯化系统，其配置为将至少一种化学产品与工艺流内的反应副产品、未反应的反应物或其组合分离，其中化学合成设备配置为(a)使得不产生燃烧烟道气，(b)没有基本上全设备范围内的蒸汽系统，(c)使得其中不使用蒸汽作机械功，(d)使得在化学合成设备内用作稀释剂和/或反应物的任意蒸汽是通过电力产生的，(e)使得用作稀释剂和/或反应物的任意蒸汽进行电过热以提供热量/提高工艺流的温度，(f)使得从冷却工艺流中获得的热量仅用于预热其他工艺流，或(g)(a)至(f)的任意组合。
第二实施方案，其为根据第一实施方案所述的化学合成设备，其中化学合成设备不包括烟道气热回收部分。
第三实施方案，其为根据第一或第二实施方案所述的化学合成设备，其中一个或多于一个反应器、进料制备系统、产品纯化系统或其组合产生轻质流，其中轻质流、反应物或两者包含选自氢气、一氧化碳、一种或多于一种轻质烃的组分，并且其中化学合成设备不配置用于作为燃料的轻质流、组分或两者的燃烧，并且其中燃烧的能量由电力替代。
第四实施方案，其为根据第三实施方案所述的化学合成设备，其中化学合成设备还包括循环管线，通过该循环管线可将组分、轻质流或两者直接或在进一步加工和/或纯化之后作为反应物重新引入一个或多于一个反应器中的至少一个。
第五实施方案，其为根据第三或第四实施方案所述的化学合成设备，其中组分是反应物，并且其中化学合成设备不燃烧组分的配置提供额外量的组分以在一个或多于一个反应器内转化为至少一种化学产品。
第六实施方案，其为根据第三至第五实施方案中任一项所述的化学合成设备，其中至少一种组分包括甲烷。
第七实施方案，其为根据第一至第六实施方案中任一项所述的化学合成设备，其中化学合成设备配置用于通过裂解生产丙烯；通过乙烯的氧化生产环氧乙烷；通过环氧乙烷的水合生产单乙二醇；通过乙烯的氯化生产二氯化乙烯；由二氯化乙烯生产氯乙烯；通过低聚生产α-烯烃；通过链烷烃的脱氢生产烯烃和/或二烯烃；通过正构链烷烃的异构化生产异链烷烃；通过环化和/或脱氢由链烷烃和/或环烷烃生产芳烃(BTX)；通过环化和/或脱氢由石脑油生产芳烃；通过苯与乙烯的烷基化生产乙苯；通过乙苯的脱氢生产苯乙烯；通过苯与丙烯的烷基化生产枯烯；通过枯烯的氧化生产苯酚；通过对二甲苯的氧化生产对苯二甲酸；通过从空气中分离生产氧气；通过从空气中分离生产氮气；通过异丁烯的醚化生产MTBE；或通过聚合生产聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PE、PP、PVC、PS、PC、PET)。
第八实施方案，其为根据第一实施方案所述的化学合成设备，其中化学合成设备配置用于通过甲醇的羰基化生产乙酸；通过乙酸与乙烯的反应生产乙酸乙烯酯；通过甲醇的低聚生产丙烯(通常称为甲醇制烯烃工艺)；通过烷基转移或脱烷基化生产芳烃；通过苯的加氢生产环己烷；通过丙烯的氧化生产丙烯酸；通过异丁烯的氧化生产甲基丙烯醛；通过甲基丙烯醛的氧化生产甲基丙烯酸甲酯；通过丙烯的氨氧化生产丙烯腈；通过硫的氧化生产硫酸；通过氨的氧化生产硝酸；通过丙烯的水合生产丙二醇；通过烯烃的加氢甲酰化生产醇；通过羧酸和醇的缩合生产酯；生产一种或多于一种尼龙前体，其选自己二酸、己内酰胺、环己酮、1,6二氨基己烷或其组合；或生产聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、尼龙。
第九实施方案，其为根据第一至第八实施方案中任一项所述的化学合成设备，其中相对于除了配置为通过燃料燃烧操作之外基本上相同的化学合成设备，一个或多于一个反应器、进料制备系统、产品纯化系统或其组合用于在不燃烧外部燃料下操作的配置提供减少的二氧化碳(CO2)排放。
第十实施方案，其为根据第一至第九实施方案中任一项所述的化学合成设备，其中用于在不燃烧所述燃料下操作的一个或多于一个反应器、进料制备系统和产品纯化系统的配置使得轻质气流，选自C1烃、C2烃、C3烃、氢气或其组合的组分能够作为化学合成设备内的进料组分回收、出售或用于在该化学合成设备或另一个化学合成设备中生产另一种化学品。
第十一实施方案，其为根据第十实施方案所述的化学合成设备，还包括循环管线，其配置为将轻质气流，选自C1烃、C2烃、C3烃、氢气或其组合的组分循环至一个或多于一个反应器中的至少一个，其中轻质气流，选自C1烃、C2烃、C3烃、氢气或其组合的组分通常作为燃料骤燃或燃烧。
第十二实施方案，其为用于生产化学产品的化学合成设备，所述化学合成设备包括在引入后续单元之前加热或冷却的一个或多于一个流，在引入后续单元之前被压缩的一个或多于一个流，被保持在预定操作温度或温度曲线的一个或多于一个容器，或其组合，其中化学合成设备配置成使得用于加热一个或多于一个被加热的流、冷却一个或多于一个被冷却的流、压缩一个或多于一个被压缩的流以及保持一个或多于一个被保持在预定操作温度或温度曲线的容器的净能量输入，可在不燃烧所述一个或多于一个容器外部的碳基燃料下实现。
第十三实施方案，其为生产化学产品的方法，所述方法包括制备包含一种或多于一种反应物的一个或多于一个进料流以引入反应器，在反应器中使一种或多于一种反应物反应以生产包含化学产品的产品流，将化学产品与产品流中的反应副产品、未反应的反应物或其组合分离，和/或循环一种或多于一种未反应的反应物和/或反应副产品，其中用于制备、反应、分离、循环或其组合中的一种或多于一种所用的供能、泵送、加热、冷却、压缩、分离或其组合所需的净能量的至少50％是由电力提供的。
第十四实施方案，其为根据第十三实施方案所述的方法，其中用于加热反应器的能量通过辐射部分实现，在所述辐射部分中，电产生的热量用于加热通过辐射将热量传递至反应器的辐射板。
第十五实施方案，其为根据第十三实施方案所述的方法，其中化学合成设备的一个或多于一个进料预热器的能量是由电加热器提供的。
第十六实施方案，其为根据第十三实施方案所述的方法，其还包括利用低温蒸汽的电加热来进一步提高能量效率。
虽然已经示出和描述本发明的优选实施方案，但是本领域技术人员可以在不脱离本公开的教导的情况下对其进行修改。本文所描述的实施方案仅是示例性的，并非旨在进行限制。本文公开的本发明的许多变化和修改是可能的并且在本发明的范围内。
完全理解上述公开内容后，许多其他修改、等同物和替代物对于本领域技术人员将变得明显。旨在将本申请的权利要求解释为在适用的情况下包括所有此类修改、等同物和替代物。因此，保护范围不受上述描述的限制，而仅受上述权利要求的限制，此范围包括权利要求的主题的所有等同物。每项和各项权利要求都作为本发明的实施方案并入说明书中。因此，权利要求是对本发明的详细描述的进一步描述和补充。本文引用的所有专利、专利申请和出版物的公开内容通过引用并入本文。

Claims (16)

1.一种化学合成设备，其包括：
一个或多于一个反应器，其配置用于从一种或多于一种反应物生产包含至少一种化学产品的工艺流；
进料制备系统，其配置为制备一种或多于一种进料流，所述进料流包含一种或多于一种反应物中的一种或多于一种以引入反应器；和/或
产品纯化系统，其配置为将至少一种化学产品与工艺流内的反应副产品、未反应的反应物或其组合分离，
其中化学合成设备的配置：
(a)使得不产生燃烧烟道气；
(b)没有基本上全设备范围内的蒸汽系统；
(c)使得其中不使用蒸汽来作机械功；
(d)使得在化学合成设备内用作稀释剂和/或反应物的任意蒸汽是通过电力产生的；
(e)使得用作稀释剂和/或反应物的任意蒸汽进行电过热以提供热量/提高工艺流的温度；
(f)使得从冷却工艺流中获得的热量仅用于预热其他工艺流；或
(g)(a)至(f)的任意组合。
2.根据权利要求1所述的化学合成设备，其中化学合成设备不包括烟道气热回收部分。
3.根据权利要求1所述的化学合成设备，其中一个或多于一个反应器、进料制备系统、产品纯化系统或其组合产生轻质流，其中轻质流、反应物或两者包含选自氢气、一氧化碳、一种或多于一种轻质烃的组分，并且其中化学合成设备不配置用于作为燃料的轻质流、所述组分或两者的燃烧，并且其中燃烧的能量由电力替代。
4.根据权利要求3所述的化学合成设备，其中化学合成设备还包括循环管线，通过循环管线能够将所述组分、轻质流或两者直接或在进一步加工和/或纯化之后作为反应物重新引入一个或多于一个反应器中的至少一个。
5.根据权利要求3所述的化学合成设备，其中所述组分是反应物，并且其中不燃烧所述组分的化学合成设备的配置提供额外量的所述组分以在一个或多于一个反应器内转化为至少一种化学产品。
6.根据权利要求3所述的化学合成设备，其中至少一种组分包括甲烷。
7.根据权利要求1所述的化学合成设备，其中化学合成设备配置用于：
通过裂解生产丙烯；
通过乙烯的氧化生产环氧乙烷；
通过环氧乙烷的水合生产单乙二醇；
通过乙烯的氯化生产二氯化乙烯；
由二氯化乙烯生产氯乙烯；
通过低聚生产α-烯烃；
通过链烷烃的脱氢生产烯烃和/或二烯烃；
通过正构链烷烃的异构化生产异链烷烃；
通过环化和/或脱氢由链烷烃和/或环烷烃生产芳烃(BTX)；
通过环化和/或脱氢由石脑油生产芳烃；
通过苯与乙烯的烷基化生产乙苯；
通过乙苯的脱氢生产苯乙烯；
通过苯与丙烯的烷基化生产枯烯；
通过枯烯的氧化生产苯酚；
通过对二甲苯的氧化生产对苯二甲酸；
通过从空气中分离生产氧气；
通过从空气中分离生产氮气；
通过异丁烯的醚化生产MTBE；或
通过聚合生产聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PE、PP、PVC、PS、PC、PET)。
8.根据权利要求1所述的化学合成设备，其中化学合成设备配置用于：
通过甲醇的羰基化生产乙酸；
通过乙酸与乙烯的反应生产乙酸乙烯酯；
通过甲醇的低聚生产丙烯(通常称为甲醇制烯烃工艺)；
通过烷基转移或脱烷基化生产芳烃；
通过苯的加氢生产环己烷；
通过丙烯的氧化生产丙烯酸；
通过异丁烯的氧化生产甲基丙烯醛；
通过甲基丙烯醛的氧化生产甲基丙烯酸甲酯；
通过丙烯的氨氧化生产丙烯腈；
通过硫的氧化生产硫酸；
通过氨的氧化生产硝酸；
通过丙烯的水合生产丙二醇；
通过烯烃的加氢甲酰化生产醇；
通过羧酸和醇的缩合生产酯；
生产一种或多于一种尼龙前体，其选自己二酸、己内酰胺、环己酮、1,6二氨基己烷或其组合；或
生产聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、尼龙。
9.根据权利要求1所述的化学合成设备，其中一个或多于一个反应器、进料制备系统、产品纯化系统或其组合的配置用于在不燃烧外部燃料下操作以提供相对于除了配置为通过燃料燃烧操作之外基本上相同的化学合成设备，减少的二氧化碳(CO2)排放。
10.根据权利要求1所述的化学合成设备，其中用于在不燃烧燃料下操作的一个或多于一个反应器、进料制备系统和产品纯化系统的配置使得轻质气流、选自C1烃、C2烃、C3烃、氢气或其组合的组分能够作为化学合成设备内的进料组分回收、出售或用于在该化学合成设备或另一个化学合成设备中生产另一种化学品。
11.根据权利要求10所述的化学合成设备，其还包括循环管线，所述循环管线配置为将轻质气流、选自C1烃、C2烃、C3烃、氢气或其组合的组分循环至一个或多于一个反应器中的至少一个，其中轻质气流，选自C1烃、C2烃、C3烃、氢气或其组合的组分通常作为燃料骤燃或燃烧。
12.一种用于生产化学产品的化学合成设备，所述化学合成设备包含：
在引入后续单元之前被加热或冷却的一个或多于一个流；
在引入后续单元之前被压缩的一个或多于一个流；
被保持在预定操作温度或温度曲线的一个或多于一个容器；
或其组合；
其中化学合成设备配置成使得用于加热一个或多于一个被加热的流、冷却一个或多于一个被冷却的流、压缩一个或多于一个被压缩的流以及保持一个或多于一个被保持在预定操作温度或温度曲线的容器的净能量输入，能够在不燃烧一个或多于一个容器外部的碳基燃料下实现。
13.一种生产化学产品的方法，所述方法包括：
制备包含一种或多于一种反应物的一个或多于一个进料流以引入反应器；
在反应器中使一种或多于一种反应物反应以生产包含化学产品的产品流；
将化学产品与产品流中的反应副产品、未反应的反应物或其组合进行分离；和/或
循环未反应的反应物和/或反应副产品的一种或多于一种，
其中用于为制备、反应、分离、循环或其组合中的一种或多于一种提供动力、泵送、加热、冷却、压缩、分离或其组合所需的净能量的至少50％是由电力提供的。
14.根据权利要求13所述的方法，其中用于加热所述反应器的能量是通过辐射部分实现的，在所述辐射部分中，电产生的热量用于加热通过辐射将热量传递至反应器的辐射板。
15.根据权利要求13所述的方法，其中化学合成设备的一个或多于一个进料预热器的能量是由电加热器提供的。
16.根据权利要求13所述的方法，其还包括利用电加热低温蒸汽来进一步提高能量效率。
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