CN116194205B - 在流化床反应器中进行蒸汽裂化反应的方法 - Google Patents
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Abstract
本公开内容涉及一种执行蒸汽裂化反应的方法，所述方法包括以下步骤：提供流化床反应器，该流化床反应器包含至少两个电极；以及包含颗粒的床，其中颗粒通过使流体料流向上通过所述床而处于流化状态，以获得流化床；将流化床加热到500℃至1200℃范围内的温度以进行吸热化学反应；其中基于床的颗粒的总重量计至少10重量％的颗粒是导电颗粒，并且具有在800℃下0.001Ohm.cm至500Ohm.cm范围内的电阻率，以及加热流化床的步骤通过使电流通过流化床来执行。
Description
发明领域
本公开内容涉及一种用于在流化床反应器中执行蒸汽裂化反应的方法，其中该反应在所述流化床反应器中不需要外部加热装置的情况下执行。本公开内容旨在有助于化石碳基燃料加热装置使用的替代。本公开内容涉及化学工业的电气化。
背景技术
气候变化和持续存在的能源转型使得必须用更加环境友好的低碳化能源来替代化学生产和再循环过程中的化石碳基燃料。使天然气转化成有价值的化学品需要高温(通常高于800℃并甚至多至1000℃)，并且通常是吸热的。因此，所需的能量高并且通常对环境不友好，如由普遍使用的燃烧加热反应器所展示。已经进行了若干研究以减少由这些(苛刻的)反应条件所施加的负担。
Asensio J.M.等人标题为“Hydrodeoxygenation using magnetic induction:high-temperature heterogeneous catalysis in solution”(Angew.Chem.Int.Ed.，2019，58，1-6)的研究描述了使用磁性纳米颗粒作为加热剂来提高在高温下执行的反应的能量效率，因为热量可然后直接且均匀地传递到介质而不需要对反应器壁加热。这被应用于酮的加氢脱氧。然而，在这样的系统中，达到了最多至280℃的相对低的温度，并且反应是放热的。
在Wismann S.T.等人标题为“Electrified methane reforming：A compactapproach to greener industrial hydrogen production”(Science，2019，364，756-759)的研究中，用电阻加热的反应器代替常规的燃烧反应器。使用基于直径为6mm且涂覆有130-μm镍浸渍的载体涂层(washcoat)的FeCrAl合金管的实验室规模反应器进行蒸汽甲烷重整。由于热源和管壁是一体的，可以使热损失最小化，然后使得蒸汽甲烷重整过程更有效且更经济。通过这种反应器达到最高800℃的温度。
在-Fjeld H.等人标题为“Thermo-electrochemical production ofcompressed hydrogen from methane with near-zero energy loss”(Nat.Energy，2017，2，923-931)的研究中，外径为1cm且由钙钛矿衍生物制成的陶瓷管被用作电解物。通过在电解物上施加电压并因此施加电流，可以从甲烷和蒸汽选择性地提取氢。钙钛矿衍生物补充有镍纳米颗粒以提供反应所需的催化剂。
在Varsano F.等人标题为“Dry reforming of methane powered by magneticinduction”(Int.J.of Hydrogen Energy，2019，44，21037-21044)的研究中，使用了催化非均相方法的电磁感应加热，并且已展示在工艺强化、能量效率、反应器设置简化以及来自射频使用的安全问题方面带来若干优势。在内径为1cm的反应器中850℃至900℃的范围内温度可以使用Ni60Co60粒料作为连续流动固定床反应器中的热介质来达到。
US 2,982,622描述了一种用于生产氢和高品质焦炭的方法，该方法包括使惰性固体颗粒作为相对致密物质(mass，团块)向下通过细长反应区，在所述反应区中，在所述固体物质的至少一部分上施加每英寸0.1至1000伏的电压，所述电压足以使所述固体的温度升高到1800至3000F，这是由于它们对电流的阻力()电阻而不会引起通过所述固体物质的显著电火花放电，从所述反应区向下取出由此加热的固体，通过与所述取出的固体热交换对烃进料进行预热，并且将所述预热的进料以向上移动的气态料流的形式引入到所述反应区中并向上通过所述反应区，所述进料与所述加热的固体接触并且转化为包括大部分氢的轻质蒸气和沉积在所述固体上的碳，在加热区中使从所述反应区取出的热蒸气与惰性固体进行热交换，将从反应区取出的固体的至少一部分循环并且预先与向所述加热区的所述进料热交换，将固体从所述加热区传送至所述反应区作为其固体进料，并将从反应区取出的固体的至少一部分作为产物收取，并从所述反应区的上部收取氢气和轻质蒸气。
US3259565描述了一种用于转化烃以产生低沸点烃和尺寸大于可流体化尺寸的固体焦炭颗粒的方法，该方法包括使焦炭附聚物向下通过焦炭颗粒的热流化床，将烃油进料引入到所述流化床中以裂化烃油，使裂化的气态产物通过顶，从所述流化床移除焦炭附聚物并使它们以与所述取出的裂化蒸气产物逆流接触的方式向下通过热交换器区，以冷却所述裂化蒸气产物并加热所述焦炭附聚物，同时使来自所述裂化蒸气产物的较高沸点烃冷凝并沉积在所述焦炭附聚物上，取出所得裂化蒸气产物作为产物，使如此处理的焦炭附聚物多次循环通过所述热交换区以沉积烃并且通过所述热流化焦炭床以焦化沉积的高沸点烃并增加焦炭附聚物的尺寸，从系统取出尺寸增加的焦炭附聚物作为产物。
GB1262166描述了一种通过采用间接加热在流化床中裂化重质烃来生产乙烯的方法，其中床经由从加热的气体热传递来加热。
US3948645描述了一种用于在含有流化床的反应器中实施需热过程的方法，其中床主要包含焦炭并且其中能量的至少一部分是电感应生成的。
这些实例显示，从减小对气候的影响的角度来看，在将化石源转化为有价值的化学品的领域中存在着进展。然而，这种进展还没有大规模发展，因为它相当局限于实验室环境。
关于这一点，CA 573348中描述的Shawinigan方法涉及一种在由耐高温石英玻璃制成且包含导电碳颗粒(如焦炭和/或石油焦)的流化床反应器中使用由氨来制备氢氰酸的方法。原理在于使用电来加热导电碳颗粒，该导电碳颗粒可使流化床维持于足以使氨转化成氢氰酸的温度，然后从离开流化床的排出气体收取氢氰酸。反应器管的内径为3.4cm。通过使用这种导电碳颗粒可以达到足以执行所要求的反应的1300℃至1600℃范围内的温度。
US 2017/0158516的公开内容描述了一种用于在工业水平上制备颗粒状多晶硅的由碳化硅构成的流化床反应器。该流化床反应器使用放置在反应器管的外壁与反应器容器的内壁之间的中间夹套中的加热装置进行加热。这种中间夹套包含绝缘材料，并且用惰性气体填充或吹扫。据发现使用具有98重量％的SiC含量的烧结碳化硅(SSiC)作为具有通过化学气相沉积法沉积的高纯度SiC涂层的反应器管的主要组成部分(要素，组件)允许达到多至1200℃的高温而不腐蚀管。还发现使用硅化碳化硅(SiSiC)作为反应器管的主要组成部分而无任何表面处理(如涂层的沉积)导致管被腐蚀。
另一方面，Goldberger W.M.等人标题为“The electrothermal fluidized bed”(Chem.Eng.Progress，1965，61(2)，63-67)的公开内容涉及由石墨构成且易于执行如烃的氢化裂化、有机物的热解、元素磷的产生或氧化锆的氯化的反应的流化床反应器。在多至约4400℃的温度下操作似乎是可能的。然而，从长期观点来看，还不确定用于设计流化床反应器的石墨材料是否能抵抗这种苛刻反应条件。实际上，在Uda T.等人标题为“Experimentson high temperature graphite and steam reactions under loss of coolantaccident conditions”(Fusion Engineering and Design,1995，29，238-246)的研究中，已经显示石墨在涉及蒸汽和高温(例如1000℃至1600℃)的条件下腐蚀。而且，如Qiao M-X.等人标题为“Corrosion of graphite electrode in electrochemical advancedoxidation processes:degradation protocol and environmental application”(Chem.Eng.J.，2018，344，410-418)的研究中所显示，石墨易受碳氧化反应的影响，该碳氧化反应通过显著限制可施加到石墨上的电压来影响其作为电极的活性。
本公开内容旨在为现有技术中遇到的一个或多个问题提供适于工业(如化学工业)中的应用的大规模解决方案。本公开内容旨在有助于流化床反应器中化石碳基燃料加热装置使用的替代。本公开内容提供了一种使烃吸热蒸汽裂化为氢、乙烯、丙烯、丁二烯和单环芳族化合物的解决方案。
发明内容
根据第一方面，本公开内容提供了一种执行具有至少两个碳的烃的蒸汽裂化反应的方法，所述方法包括以下步骤：
a)提供至少一个流化床反应器，该流化床反应器包含至少两个电极以及包含颗粒的床；
b)通过使流体料流向上通过所述床而使床的颗粒处于流化状态，以获得流化床；以及
c)将流化床加热到500℃至1200℃范围内的温度以对烃原料进行蒸汽裂化反应；
该方法的显著之处在于：基于床的颗粒的总重量计至少10重量％的颗粒为导电颗粒，并且在800℃下具有0.001Ohm.cm至500Ohm.cm范围内的电阻率；加热流化床的步骤c)通过使电流通过流化床来执行；以及床的导电颗粒是或者包含选自石墨、炭黑、一种或多种金属合金、一种或多种非金属电阻体(resistors，电阻器)、一种或多种金属碳化物、一种或多种过渡金属氮化物、一种或多种金属磷化物、一种或多种超离子导体、一种或多种磷酸盐电解质、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合氧化物、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合硫化物，以及它们的任何混合物中的一种或多种。
令人惊奇地，已发现在一个或多个通电的流化床反应器中使用导电颗粒(如碳化硅、混合氧化物和/或混合硫化物，所述混合氧化物和/或所述混合硫化物是离子或混合导体，即掺杂有一种或多种较低价阳离子)允许维持足以进行要求高温条件(如在500℃至1200℃范围内反应的温度)的烃的蒸汽裂化反应的温度，而无需要任何外部加热装置。在床的颗粒内使用至少10重量％的导电颗粒允许在施加电压时使热损失最小化。由于焦耳效应，大部分(如果不是全部)电能转化成用于加热反应器介质的热量。
流体料流可为气态料流和/或气化料流。
有利地，所述方法还包括收取反应的裂化产物的步骤d)。步骤d)在步骤c)之后执行。
在一个优选的实施方案中，体积生热率大于0.1MW/m3流化床，更优选地大于1MW/m3，特别是大于3MW/m3。
在一个优选的实施方案中，至少一个流化床反应器没有加热装置。例如，至少一个流化床反应器包含容器，并且没有位于容器周围或内部的加热装置。例如，至少一个流化床反应器没有选自烘箱、气体燃烧器、热板、或它们的任何组合的加热装置。例如，所有的流化床反应器没有选自烘箱、气体燃烧器、热板、或它们的任何组合的加热装置。
例如，导电颗粒的含量在基于床的颗粒的总重量计10重量％至100重量％；优选地15重量％至95重量％，更优选地20重量％至90重量％，甚至更优选地25重量％至80重量％并且最优选地30重量％至75重量％的范围内。
例如，基于床的总重量计的导电颗粒的含量为基于床的颗粒的总重量计至少12重量％；优选地至少15重量％，更优选地至少20重量％；甚至更优选地至少25重量％，并且最优选地至少30重量％或至少40重量％或至少50重量％或至少60重量％。
例如，导电颗粒具有在800℃下0.005至400Ohm.cm的范围内，优选地在800℃下0.01至300Ohm.cm的范围内；更优选地在800℃下0.05至150Ohm.cm的范围内并且最优选地在800℃下0.1至100Ohm.cm的范围内的电阻率。
例如，导电颗粒具有在800℃下至少0.005Ohm.cm；优选地在800℃下至少0.01Ohm.cm，更优选地在800℃下至少0.05Ohm.cm；甚至更优选地在800℃下至少0.1Ohm.cm，并且最优选地在800℃下至少0.5Ohm.cm的电阻率。
例如，导电颗粒具有在800℃下至多400Ohm.cm；优选地在800℃下至多300Ohm.cm，更优选地在800℃下至多200Ohm.cm；甚至更优选地在800℃下至多150Ohm.cm，并且最优选地在800℃下至多100Ohm.cm的电阻率。基于床的颗粒的总重量计的导电颗粒的含量以及给定电阻率的导电颗粒的选择影响流化床所达到的温度。因此，在未达到目标温度的情况下，本领域的技术人员可以增大颗粒床的密度、基于床的颗粒的总重量的导电颗粒的含量，并且/或者选择具有较低电阻率的导电颗粒以增大流化床达到的温度。
例如，颗粒床的密度表示为空隙分数。空隙分数或床孔隙率是颗粒之间空隙的体积除以床的总体积。在初始流态化速度下，空隙分数通常为0.4至0.5。在快速流化床中，空隙分数可增加至多至0.98，其中在床底部为约0.5的较低值，且在床顶部高于0.9。空隙分数可以通过流态化气体的线速度进行控制，并且可以通过使在顶部收取并送回到流化床底部的固体颗粒再循环利用来降低，这补偿了固体颗粒从床中夹带出。
空隙分数VF定义为颗粒床中空隙的体积分数并且根据下式确定：
其中Vt是床的总体积并由下式确定
Vt＝AH(2)
其中A是流化床的横截面积，并且H是流化床的高度；并且
其中Vp是流化床内颗粒的总体积。
例如，床的空隙分数在0.5至0.8的范围内；优选地在0.5至0.7，更优选地0.5至0.6范围内。为了增加颗粒床的密度，要降低空隙分数。
例如，床的颗粒具有根据ASTM D4513-11如通过筛分所测定的5至300μm的范围内，优选地10至200μm的范围内并且更优选地20至200μm或30至150μm的范围内的平均粒度。
根据ASTM D4513-11通过筛分测定是优选的。在颗粒具有低于20μm的平均尺寸的情况下，平均尺寸的测定也可以根据ASTM D4464-15通过激光散射进行。
例如，床的导电颗粒具有根据ASTM D4513-11如通过筛分所测定的5至300μm的范围内，优选地10至200μm的范围内并且更优选地30至150μm的范围内的平均粒度。
在一个实施方案中，基于床的导电颗粒的总重量计50重量％至100重量％；优选地60重量％至100重量％；更优选地70重量％至100重量％；甚至更优选地80重量％至100重量％并且最优选地90重量％至100重量％的床的导电颗粒是选自石墨、炭黑、一种或多种金属合金、一种或多种非金属电阻体、一种或多种金属碳化物、一种或多种过渡金属氮化物、一种或多种金属磷化物、一种或多种超离子导体、一种或多种磷酸盐电解质、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合氧化物、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合硫化物，以及它们的任何混合物中的一种或多种。
优选地，床的导电颗粒是或者包含选自石墨、炭黑、一种或多种金属合金、一种或多种非金属电阻体、一种或多种金属碳化物、一种或多种过渡金属氮化物、一种或多种金属磷化物、一种或多种超离子导体、一种或多种磷酸盐电解质、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合氧化物、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合硫化物，以及它们的任何混合物中的一种或多种；优选地，含量为基于床的导电颗粒的总重量计50重量％至100重量％；优选地60重量％至100重量％；更优选地70重量％至100重量％；甚至更优选地80重量％至100重量％并且最优选地90重量％至100重量％。
优选地，床的导电颗粒是或者包含选自石墨、炭黑、一种或多种非金属电阻体、一种或多种金属碳化物、一种或多种过渡金属氮化物、一种或多种金属磷化物、一种或多种超离子导体、一种或多种磷酸盐电解质、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合氧化物、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合硫化物，以及它们的任何混合物中的一种或多种；优选地，含量为基于床的导电颗粒的总重量计50重量％至100重量％；优选地60重量％至100重量％；更优选地70重量％至100重量％；甚至更优选地80重量％至100重量％并且最优选地90重量％至100重量％。
优选地，床的导电颗粒是或者包含选自一种或多种非金属电阻体、一种或多种金属碳化物、一种或多种过渡金属氮化物、一种或多种金属磷化物、一种或多种超离子导体、一种或多种磷酸盐电解质、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合氧化物、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合硫化物，以及它们的任何混合物中的一种或多种；优选地，含量为基于床的导电颗粒的总重量计50重量％至100重量％；优选地60重量％至100重量％；更优选地70重量％至100重量％；甚至更优选地80重量％至100重量％并且最优选地90重量％至100重量％。
例如，床的导电颗粒不含一种或多种含碳颗粒，该含碳颗粒选自石油焦、炭黑、焦炭或它们的混合物。
在一个实施方案中，床的导电颗粒不含一种或多种含碳颗粒，该含碳颗粒选自石墨、石油焦、炭黑、焦炭或它们的混合物。例如，床的导电颗粒不含石墨和/或炭黑。例如，床的导电颗粒不含石油焦和/或焦炭。
替代地，床的导电颗粒是或者包含石墨以及选自一种或多种金属合金、一种或多种非金属电阻体、一种或多种金属碳化物、一种或多种过渡金属氮化物、一种或多种金属磷化物、一种或多种超离子导体、一种或多种磷酸盐电解质、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合氧化物、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合硫化物，以及它们的任何混合物中的一种或多种；优选地，含量为基于床的导电颗粒的总重量计50重量％至100重量％；优选地60重量％至100重量％；更优选地70重量％至100重量％；甚至更优选地80重量％至100重量％并且最优选地90重量％至100重量％。
作为替代方案，床的导电颗粒是选自以下的一种或多种颗粒：一种或多种金属合金、一种或多种非金属电阻体(条件是非金属电阻体不为碳化硅)、一种或多种金属碳化物、一种或多种过渡金属氮化物、一种或多种金属磷化物、石墨、炭黑、一种或多种超离子导体、一种或多种磷酸盐电解质、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合氧化物、和/或掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种和/或混合硫化物以及它们的任何混合物；优选地，含量为基于床的导电颗粒的总重量计50重量％至100重量％；优选地60重量％至100重量％；更优选地70重量％至100重量％；甚至更优选地80重量％至100重量％并且最优选地90重量％至100重量％。
例如，床的导电颗粒是或者包含选自一种或多种金属合金、一种或多种非金属电阻体、石墨、炭黑、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合氧化物、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合硫化物，以及它们的任何混合物中的一种或多种，优选地，含量为基于床的导电颗粒的总重量计50重量％至100重量％；优选地60重量％至100重量％；更优选地70重量％至100重量％；甚至更优选地80重量％至100重量％并且最优选地90重量％至100重量％。
例如，床的导电颗粒是或者包含石墨以及选自一种或多种金属合金、一种或多种非金属电阻体、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合氧化物、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合硫化物，以及它们的任何混合物中的一种或多种；优选地，含量为基于床的导电颗粒的总重量计50重量％至100重量％；优选地60重量％至100重量％；更优选地70重量％至100重量％；甚至更优选地80重量％至100重量％并且最优选地90重量％至100重量％。
例如，床的导电颗粒是或者包含选自一种或多种金属合金、一种或多种非金属电阻体、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合氧化物、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合硫化物，以及它们的任何混合物中的一种或多种；优选地，含量为基于床的导电颗粒的总重量计50重量％至100重量％；优选地60重量％至100重量％；更优选地70重量％至100重量％；甚至更优选地80重量％至100重量％并且最优选地90重量％至100重量％。
例如，床的导电颗粒是或者包含选自一种或多种非金属电阻体、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合氧化物、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合硫化物，以及它们的任何混合物中的一种或多种；优选地，含量为基于床的导电颗粒的总重量计50重量％至100重量％；优选地60重量％至100重量％；更优选地70重量％至100重量％；甚至更优选地80重量％至100重量％并且最优选地90重量％至100重量％。
例如，所述一种或多种金属合金选自Ni-Cr、Fe-Ni-Cr、Fe-Ni-Al或它们的混合物。优选地，当所述金属合金至少包含铬时，铬含量为所述至少包含铬的金属合金的总摩尔含量的至少15摩尔％，更优选地至少20摩尔％，甚至更优选地至少25摩尔％，最优选地至少30摩尔％。还有利地，金属合金中的铁含量为基于所述金属合金的总摩尔含量计至多2.0％，优选地至多1.5摩尔％，更优选地至多1.0摩尔％，甚至更优选地至多0.5摩尔％。
例如，非金属电阻体为碳化硅(SiC)、二硅化钼(MoSi2)、硅化镍(NiSi)、硅化钠(Na2Si)、硅化镁(Mg2Si)、硅化铂(PtSi)、硅化钛(TiSi2)、硅化钨(WSi2)或它们的混合物，优选地碳化硅。
例如，所述一种或多种金属碳化物选自碳化铁(Fe3C)、碳化钼(如MoC和Mo2C的混合物)。
例如，所述一种或多种过渡金属氮化物选自氮化锆(ZrN)、氮化钨(如W2N、WN和WN2的混合物)、氮化钒(VN)、氮化钽(TaN)和/或氮化铌(NbN)。
例如，所述一种或多种金属磷化物选自磷化铜(Cu3P)、磷化铟(InP)、磷化镓(GaP)、磷化钠(Na3P)、磷化铝(AlP)、磷化锌(Zn3P2)和/或磷化钙(Ca3P2)。
例如，所述一种或多种超离子导体选自LiAlSiO4、Li10GeP2S12、Li3·6Si0.6P0·4O4、钠超离子导体(NaSICON)，如Na3Zr2PSi2O12，或钠β氧化铝，如NaAl11O17、Na1·6Al11017.3和/或Na1·76Li0·38Al10·62017。
例如，所述一种或多种磷酸盐电解质选自LiPO4或LaPO4。
例如，所述一种或多种混合氧化物是掺杂有一种或多种较低价阳离子的离子或混合导体。有利地，所述混合氧化物掺杂有一种或多种较低价阳离子，并且选自具有立方萤石结构、钙钛矿、烧绿石的氧化物。
例如，所述一种或多种混合硫化物是掺杂有一种或多种较低价阳离子的离子或混合导体。
例如，床的导电颗粒是或者包含碳化硅非金属电阻体。
例如，床的导电颗粒是或者包含为碳化硅的非金属电阻体与不同于碳化硅的导电颗粒的混合物。床中不同于碳化硅的导电颗粒的存在是任选的。它可以作为用于加热床的起始材料存在，因为发现碳化硅在室温下的电阻率太高而无法开始加热床。作为不同于碳化硅的导电颗粒存在的替代方案，可以在限定的时间内向反应器提供热量以开始反应。
例如，碳化硅选自烧结碳化硅、氮化物粘结碳化硅、重结晶碳化硅、反应粘结碳化硅以及它们的任何混合物。碳化硅材料的类型根据供给蒸汽裂化反应热必须的所需加热功率进行选择。
例如，床的导电颗粒是或者包含为碳化硅的非金属电阻体与不同于碳化硅的导电颗粒的混合物，并且床的导电颗粒包含基于床的导电颗粒的总重量计10重量％至99重量％；优选地15重量％至95重量％，更优选地20重量％至90重量％，甚至更优选地25重量％至80重量％并且最优选地30重量％至75重量％的碳化硅。
例如，床的导电颗粒是或者包含为碳化硅的非金属电阻体与不同于碳化硅的导电颗粒的混合物，并且所述不同于碳化硅的导电颗粒是石墨和/或掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合氧化物、和/或掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合硫化物。
例如，床的导电颗粒是或者包含一种或多种作为离子导体的混合氧化物(即掺杂有一种或多种较低价阳离子)；优选地，混合氧化物选自：
-至少部分地被一种或多种优先地选自Sm、Gd、Y、Sc、Yb、Mg、Ca、La、Dy、Er、Eu的低价阳离子取代的一种或多种具有立方萤石结构的氧化物；和/或
-一种或多种ABO3-钙钛矿，该ABO3-钙钛矿具有A和B三价阳离子，在A位至少部分地被一种或多种优先地选自Ca、Sr、或Mg的较低价阳离子取代，且在B位包含Ni、Ga、Co、Cr、Mn、Sc、Fe和/或它们的混合中的至少一种；和/或
-一种或多种ABO3-钙钛矿，该ABO3-钙钛矿具有A二价阳离子和B四价阳离子，至少部分地在B位被一种或多种优先地选自镁(Mg)、钪(Sc)、钇(Y)、钕(Nd)或镱(Yb)的较价阳离子或者在B位被不同B元素的混合取代；和/或
-一种或多种A2B2O7-烧绿石，该A2B2O7-烧绿石具有A三价阳离子和B四价阳离子，在A位至少部分地被一种或多种优先地选自Ca或Mg的较低价阳离子取代，且在B位包含Sn、Zr和Ti中的至少一种。
一种或多种混合硫化物的实例是
-至少部分地被一种或多种优先地选自Sm、Gd、Y、Sc、Yb、Mg、Ca、La、Dy、Er、Eu的低价阳离子取代的一种或多种具有立方萤石结构的硫化物；和/或
-一种或多种ABS3结构，该ABS3结构具有A和B三价阳离子，在A位至少部分地被一种或多种优选地选自Ca、Sr、或Mg的较低价阳离子取代，且在B位包含Ni、Ga、Co、Cr、Mn、Sc、Fe和/或它们的混合中的至少一种；和/或
-一种或多种ABS3结构，该ABS3结构具有A二价阳离子和B四价阳离子，至少部分地在B位被一种或多种优选地选自Mg、Sc、Y、Nd或Yb的较低价阳离子或者在B位被不同B元素的混合取代；和/或
-一种或多种A2B2S7结构，该A2B2S7结构具有A三价阳离子和B四价阳离子，在A位至少部分地被一种或多种优选地选自Ca或Mg的较低价阳离子取代，且在B位包含Sn、Zr和Ti中的至少一种。
优选地，基于具有立方萤石结构的一种或多种氧化物中存在的原子总数计，掺杂有一种或多种较低价阳离子且具有立方萤石结构的一种或多种混合氧化物中的取代度为1至15原子％，优选地3至12原子％，更优选地5至10原子％。
优选地，分别基于一种或多种具有A和B三价阳离子的ABO3-钙钛矿、一种或多种具有A二价阳离子和B四价阳离子的ABO3-钙钛矿或者一种或多种具有A三价阳离子和B四价阳离子的A2B2O7-烧绿石中存在的原子总数计，掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合氧化物中的取代度为1至50原子％，优选地3至20原子％，更优选地5至15原子％。
优选地，基于具有立方萤石结构的一种或多种氧化物中存在的原子总数计，掺杂有一种或多种较低价阳离子且具有立方萤石结构的一种或多种混合硫化物中的取代度为1至15原子％，优选地3至12原子％，更优选地5至10原子％。
优选地，分别基于一种或多种具有A和B三价阳离子的ABS3结构、一种或多种具有A二价阳离子和B四价阳离子的ABS3结构或者一种或多种具有A三价阳离子和B四价阳离子的A2B2S7结构中存在的原子总数计，掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合硫化物中的取代度为1至50原子％，优选地3至20原子％，更优选地5至15原子％。
例如，床的导电颗粒是或者包含一种或多种金属合金；优选地，一种或多种金属合金选自Ni-Cr、Fe-Ni-Cr、Fe-Ni-Al或它们的混合物。
优选地，当所述金属合金至少包含铬时，铬含量为所述至少包含铬的金属合金的总摩尔含量的至少15摩尔％，更优选地至少20摩尔％，甚至更优选地至少25摩尔％，最优选地至少30摩尔％。还有利地，金属合金中的铁含量为基于所述金属合金的总摩尔含量计至多2.0％，优选地至多1.5摩尔％，更优选地至多1.0摩尔％，甚至更优选地至多0.5摩尔％。
例如，床的导电颗粒是或者包含为碳化硅的非金属电阻体与不同于碳化硅的颗粒的混合物，其中不同于碳化硅的颗粒是或者包含石墨；优选地，所述石墨是具有根据ASTMD4513-11如通过筛分所测定的5至300μm的范围内，更优选地10至200μm的范围内并且最优选地30至150μm的范围内的平均粒度的石墨颗粒。
例如，所述蒸汽裂化反应在550℃至1200℃，优选地600℃至1100℃，更优选地650℃至1050℃并且最优选地700℃至1000℃范围内的温度下进行。
例如，所述蒸汽裂化反应在0.01MPa至1.0MPa，优选地0.1MPa至0.5MPa范围内的压力下执行。
在一个实施方案中，所述方法包括在流化床反应器中进行所述蒸汽裂化反应之前用气态料流预热所述流化床反应器的步骤；优选地，所述气态料流是惰性气体的料流并且/或者具有包含在500℃至1200℃之间的温度。当床的颗粒如石墨和/或电阻材料在室温下具有太高电阻率而无法开始床的电加热时，所述实施方案是令人感兴趣的。
例如，烃料流的所述蒸汽裂化在稀释料流的存在下进行，并且在包含在0.1h-1至100h-1之间，优选地包含在1.0h-1至50h-1之间，更优选地包含在1.5h-1至10h-1之间，甚至更优选地包含2.0h-1至6.0h-1之间的所述反应料流的重时空速下执行。重时空速定义为反应料流的质量流量与流化床中固体颗粒材料的质量之比。
用于本发明方法的烃原料选自乙烷、液化石油气、石脑油、瓦斯油(gasoils)和/或全原油。
例如，步骤b)中所提供的流体料流包含烃原料。
液化石油气(LPG)主要包含丙烷和丁烷。石油石脑油或石脑油定义为具有15℃至多至200℃的沸点的石油的烃馏分。它是直链和支链石蜡(单和多支链)、环石蜡以及具有5至约11个碳原子范围内的碳数的芳族化合物的复杂混合物。轻质石脑油具有15至90℃的沸程并且包含C5至C6烃，而重质石脑油具有90至200℃的沸程并且包含C7至约C11烃。瓦斯油具有约200至350℃的沸程，并且包含C10至C22烃，包括基本上直链和支链石蜡、环石蜡和芳族化合物(包括单-、萘并-和多-芳族化合物)。具有高于300℃的沸程和C20+烃(包括基本上直链和支链石蜡、环石蜡和芳族化合物(包括单-、萘并-和多-芳族化合物))的重质瓦斯油(如常压瓦斯油、减压瓦斯油、常压渣油和减压渣油)可得自常压或真空蒸馏单元。
特别地，在本发明方法中获得的裂化产物可以包括以下中的一种或多种：乙烯、丙烯和苯，以及任选地氢、甲苯、二甲苯和1，3-丁二烯。
在一个优选的实施方案中，反应器的出口温度可在800至1200℃，优选地820至1100℃，更优选地830至950℃，更优选地840℃至900℃的范围内。
在一个优选的实施方案中，烃原料在其中温度为500至1200℃的反应器的流化床段中的停留时间可以在0.005至0.5秒，优选地0.01至0.4秒的范围内。
在一个优选的实施方案中，对烃原料执行的蒸汽裂化反应在稀释蒸汽存在下以0.1至1.0kg蒸汽/kg烃原料，优选地0.25至0.7kg蒸汽/kg烃原料的比率，更优选地0.35至0.6kg蒸汽/kg烃原料的比率进行，以获得如上所定义的裂化产物。
在一个优选的实施方案中，反应器出口压力可以在0.050至0.250MPa，优选地0.070至0.200MPa的范围内，更优选地可为约0.15MPa。较低的操作压力导致轻质烯烃收率更大且焦炭形成减少。可能的最低压力通过以下方式实现：(i)使反应器的输出压力维持为尽可能接近裂化气体压缩机的抽吸处的气压；(ii)通过用蒸汽稀释来降低烃的分压(这对减缓焦炭形成具有显著影响)。
来自裂解炉的流出物含有未反应的原料、期望的烯烃(主要是乙烯和丙烯)、氢、甲烷、C4的混合物(主要是异丁烯和丁二烯)、热解汽油(C6至C8范围内的芳族化合物)、乙烷、丙烷、二烯烃(乙炔、甲基乙炔、丙二烯)以及在燃料油的温度范围内沸腾的较重质烃(热解燃料油)。使该裂化气体快速淬火至330-520℃，以停止热解反应、使连续反应最小化并且通过在平行输送管线热交换器(TLE)中生成高压蒸汽来收取气体中的显热(sensible heat)。在基于气态原料的机械设备中，TLE淬火气体料流向前流动至直接水淬火塔，在该处气体被循环冷水进一步冷却。在基于液体原料的机械设备中，预分馏塔在水淬火塔之前，以冷凝并从裂化气体分离燃料油馏分。在这两种类型的机械设备中，裂化气体中的大部分稀释蒸汽和重质汽油在35-40℃的水淬火塔中冷凝。水淬气体后续在4或5个阶段中压缩至约2.5MPa-3.5MPa。在压缩阶段之间，冷凝水和轻质汽油被移除，并且裂化气体用苛性碱溶液或者用再生胺溶液、继之以苛性碱溶液洗涤，以移除酸性气体(CO2、H2S和SO2)。压缩的裂化气体经干燥剂干燥并用丙烯和乙烯制冷剂冷却至低温以进行后续产物分馏：前端脱甲烷、前端脱丙烷或前端脱乙烷。
例如，加热流化床的步骤通过使至多300V，优选地至多200V，更优选地至多150V，甚至更优选地至多120V，最优选地至多100V，甚至最优选地至多90V的电压下的电流通过流化床来执行。
例如，所述方法包括在流化床反应器中进行所述蒸汽裂化反应之前用气态料流预热所述流化床反应器的步骤；优选地，所述气态料流是惰性气体的料流并且/或者具有包含在500℃至1200℃之间的温度。
例如，其中步骤a)中提供的至少一个流化床反应器包含加热区和反应区，并且其中步骤b)中提供的流体料流被提供给加热区并且包含稀释气体，将流化床加热到500℃至1200℃范围内的温度以进行烃原料的蒸汽裂化反应的步骤c)包括以下子步骤：
-通过使电流通过至少一个流化床的加热区，将流化床加热到500℃至1200℃范围内的温度，
-将加热的颗粒从加热区输送至反应区，
-在反应区中，通过使包含烃原料和任选的稀释气体的流体料流向上通过反应区的所述床而使加热的颗粒处于流化状态，以获得流化床并对烃原料进行蒸汽裂化反应，
-任选地，从反应区收取颗粒并将它们再循环到加热区。
流体料流可为气态料流和/或气化料流。
步骤c)提供了对烃原料执行蒸汽裂化反应，这意味着提供了烃原料。
例如，其中加热区和反应区被混合(即同一区)；步骤b)中提供的流体料流包含烃原料。
例如，其中加热区和反应区是分开的区，步骤b)中提供给加热区的流体料流不含烃原料。例如，其中该方法包括提供至少一个作为加热区的流化床反应器以及至少一个作为反应区的流化床反应器，步骤b)中提供给加热区的流体料流不含烃原料，并且步骤b)中提供给反应区的流体料流包含烃原料。
应当理解，将烃原料提供给反应区，并且当加热区与反应区分开时，不向加热区提供烃原料。应当理解，除了提供给反应区的烃原料之外，还可将蒸汽提供给反应区以达到如上所述的反应区中推荐的蒸汽与烃的比率。
根据第二方面，本公开内容提供了一种用于执行根据第一方面的蒸汽裂化反应的设备，所述设备包含至少一个流化床反应器，该流化床反应器包含：
-至少两个电极；优选地，一个电极是沉浸式中心电极，或者两个电极是沉浸式电极，
-反应器容器；
-一个或多个流体喷嘴，以用于将流态化气体和/或烃原料引入至少一个流化床反应器内；以及
-包含颗粒的床；
该设备的显著之处在于，基于床的颗粒的总重量计至少10重量％的床的颗粒是导电的，在800℃的温度下具有0.001Ohm.cm至500Ohm.cm范围内的电阻率，并且是或者包含选自一种或多种金属合金、一种或多种非金属电阻体、一种或多种金属碳化物、一种或多种过渡金属氮化物、一种或多种金属磷化物、石墨、炭黑、一种或多种超离子导体、一种或多种磷酸盐电解质、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合氧化物、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合硫化物，以及它们的任何混合物中的一种或多种。
有利地，至少一个流化床反应器没有加热装置。例如，至少一个流化床反应器没有位于反应器容器周围或内部的加热装置。例如，所有的流化床反应器均没有加热装置。当陈述至少一个流化床反应器没有“加热装置”时，其是指“典型的”加热装置，如烘箱、气体燃烧器、热板等等。除了流化床反应器本身的至少两个电极之外，没有其它加热装置。例如，至少一个流化床反应器没有选自烘箱、气体燃烧器、热板、或它们的任何组合的加热装置。例如，所有的流化床反应器没有选自烘箱、气体燃烧器、热板、或它们的任何组合的加热装置。
在一个优选的实施方案中，包含至少两个电极以及包含颗粒的床的至少一个流化床反应器没有填料。
例如，流态化气体是一种或多种稀释气体。
例如，至少一个反应器容器具有至少100cm，优选地至少200cm，更优选地至少300cm的内径。
优选地，反应器容器包含由作为耐腐蚀材料的材料制成的反应器壁，并且有利地，所述反应器壁材料包含镍(Ni)、SiAlON陶瓷、氧化钇稳定氧化锆(YSZ)、四方多晶氧化锆(TZP)和/或四方氧化锆多晶体(TPZ)。
优选地，电极中的一者为反应器容器或气体分配器，并且/或者所述至少两个电极由不锈钢材料或镍-铬合金或镍-铬-铁合金制成。
例如，至少一个流化床反应器包含加热区和反应区、向反应区提供烃原料的一个或多个流体喷嘴，以及将床的颗粒从反应区输送回加热区的任选装置。
例如，设备包含至少两个彼此连接的流化床反应器，其中所述至少两个流化床反应器中的至少一个反应器为加热区，并且所述至少两个流化床反应器中的至少另一个反应器为反应区。优选地，该设备包含一个或多个流体喷嘴，该流体喷嘴被布置成将烃原料注入作为反应区的至少一个流化床反应器中；在必要时将床的颗粒从加热区输送到反应区的装置；以及将颗粒从反应区输送回加热区的任选的装置。这种构造的显著之处在于给定的颗粒床对于至少两个流化床反应器是共用的。
例如，至少一个流化床反应器是单个流化床反应器，其中加热区是流化床反应器的底部部分，而述反应区是流化床反应器的顶部部分。优选地，该设备包含一个或多个流体喷嘴以在两个区之间注入烃原料。加热区和反应区的直径可以不同，以实现用于在底部区中加热的最佳条件以及用于在顶部区中甲烷转化的最佳条件。颗粒可以通过夹带从加热区移动至反应区，以及从相反方向通过重力从反应区返回到加热区。任选地，颗粒可以从上部加热区收集并且通过单独的输送管线输送回底部加热区。
例如，至少一个流化床包含至少两个横向区，该至少两个横向区是外部区和内部区，其中外部区围绕内部区，外部区是加热区并且内部区是反应区。在较不优选的构造中，外部区是反应区，并且内部区是加热区。优选地，设备包含一个或多个流体喷嘴以将烃原料注入反应区中。
在一个实施方案中，基于床的导电颗粒的总重量计50重量％至100重量％；优选地60重量％至100重量％；更优选地70重量％至100重量％；甚至更优选地80重量％至100重量％并且最优选地90重量％至100重量％的床的导电颗粒是选自石墨、炭黑、一种或多种金属合金、一种或多种非金属电阻体、一种或多种金属碳化物、一种或多种过渡金属氮化物、一种或多种金属磷化物、一种或多种超离子导体、一种或多种磷酸盐电解质、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合氧化物、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合硫化物，以及它们的任何混合物中的一种或多种。根据第三方面，本公开内容提供了包含颗粒的床在至少一个流化床反应器中用于执行根据第一方面的具有至少两个碳的烃的蒸汽裂化的方法的用途，该用途的显著之处在于，基于床的颗粒的总重量计至少10重量％的床的颗粒是导电的，具有在800℃的温度下0.001Ohm.cm至500Ohm.cm范围内的电阻率，并且是或者包含选自一种或多种金属合金、一种或多种非金属电阻体、一种或多种金属碳化物、一种或多种过渡金属氮化物、一种或多种金属磷化物、石墨、炭黑、一种或多种超离子导体、一种或多种磷酸盐电解质、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合氧化物、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合硫化物，以及它们的任何混合物中的一种或多种。
例如，该用途包括将包含颗粒的床在第一反应器中加热到500℃至1200℃范围内的温度，将加热的颗粒床从第一反应器输送至第二反应器，并将烃原料提供给第二反应器；优选地，至少第二反应器是流化床反应器并且/或者至少第二反应器没有加热装置；更优选地，第一反应器和第二反应器是流化床反应器，并且/或者第一和第二反应器没有加热装置。例如，第二反应器没有电极。
在一个实施方案中，基于床的导电颗粒的总重量计50重量％至100重量％；优选地60重量％至100重量％；更优选地70重量％至100重量％；甚至更优选地80重量％至100重量％并且最优选地90重量％至100重量％的床的导电颗粒是选自石墨、炭黑、一种或多种金属合金、一种或多种非金属电阻体、一种或多种金属碳化物、一种或多种过渡金属氮化物、一种或多种金属磷化物、一种或多种超离子导体、一种或多种磷酸盐电解质、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合氧化物、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合硫化物，以及它们的任何混合物中的一种或多种。
根据第四方面，本公开内容提供了包含至少一个流化床反应器的设备用于执行蒸汽裂化反应的用途，其显著之处在于该设备是根据第二方面的。优选地，含至少一个流化床反应器的设备用于在根据第一方面的方法中执行蒸汽裂化反应的用途。
可将特定特征、结构、特性或实施方案以任何合适的方式在一个或多个实施方案中组合，如对于本领域的技术人员而言从本公开内容显而易见。
附图说明
-图1示出了根据现有技术的设备。
-图2示出了根据本公开内容的具有一个反应器的设备，其中加热区和反应区是相同的。
-图3示出了根据本公开内容的具有一个反应器的设备，其中加热区和反应区一者布置在另一者之上。
-图4示出了根据本公开内容的具有一个反应器的设备，其中加热区和反应区彼此横向布置。
-图5示出了根据本公开内容的具有两个反应器的设备。
具体实施方式
对于本公开内容，给出以下定义：
如本文所用，术语“包含(comprising)”、“包含(comprises)”和“包含(comprisedof)”与“包括(including)”、“包括(includes)”或“含有(containing)”、“含有(contains)”同义，并且为包括性或开放性的，并且不排除额外的未列举成员、要素或方法步骤。术语“包含(comprising)”、“包含(comprises)”和“包含(comprised of)”也包括术语“由……组成(consisting of)”。
由端点表述的数值范围包括所有整数，并且在适当的情况下，包括该范围内包括的分数(例如，当提及到例如多个要素时，1至5可以包括1、2、3、4、5，并且当提及到例如测量值时，还可包括1.5、2、2.75和3.80)。端点的表述也包括所表述的端点值本身(例如，1.0至5.0包括1.0和5.0两者)。本文所表述的任何数值范围旨在包括其中包括的所有子范围。
常规的蒸汽裂化器是复杂的工业设施，其可以划分为三个主要区，每个区具有几种类型的具有极其特异性功能的装备：
(i)热区，包括裂化炉、淬火交换器和淬火回路、热分离链(train)的塔；
(ii)压缩区，包括裂化气体压缩机、纯化和分离塔、干燥器，以及
(iii)冷区，包括冷箱、脱甲烷塔、冷分离链的分馏塔、C2和C3转化器、汽油湿稳性(hydrostabilization，加氢稳定)反应器。
常规的蒸汽裂化在管式反应器中在直接火焰加热器(炉)中进行。可以使用各种容器尺寸和构造，如盘管、U形管、或直管布局。管直径范围为2.5cm至25cm。每个炉包含收取废热的对流区以及发生裂化的辐射区。
本公开内容提供了一种执行具有至少两个碳的烃的蒸汽裂化反应的方法，所述方法包括以下步骤：
a)提供至少一个流化床反应器，该流化床反应器包含至少两个电极以及包含颗粒的床；
b)通过使流体料流向上通过所述床而使床的颗粒处于流化状态，以获得流化床；
c)将流化床加热到500℃至1200℃范围内的温度以对烃原料进行蒸汽裂化反应；以及
d)任选地收取反应的裂化产物，
该方法的显著之处在于，基于床的颗粒的总重量计至少10重量％的颗粒是导电的，并且具有在800℃下0.001Ohm.cm至500Ohm.cm范围内的电阻率；加热流化床的步骤c)通过使电流通过流化床来执行；并且床的导电颗粒是或者包含选自石墨、炭黑、一种或多种金属合金、一种或多种非金属电阻体、一种或多种金属碳化物、一种或多种过渡金属氮化物、一种或多种金属磷化物、一种或多种超离子导体、一种或多种磷酸盐电解质、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合氧化物、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合硫化物，以及它们的任何混合物中的一种或多种。
在一个实施方案中，基于床的导电颗粒的总重量计50重量％至100重量％；优选地60重量％至100重量％；更优选地70重量％至100重量％；甚至更优选地80重量％至100重量％并且最优选地90重量％至100重量％的床的导电颗粒是选自石墨、炭黑、一种或多种金属合金、一种或多种非金属电阻体、一种或多种金属碳化物、一种或多种过渡金属氮化物、一种或多种金属磷化物、一种或多种超离子导体、一种或多种磷酸盐电解质、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合氧化物、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合硫化物，以及它们的任何混合物中的一种或多种。
流体料流可为气态料流和/或气化料流。
例如，加热流化床的步骤通过使至多300V，优选地至多200V，更优选地至多150V，甚至更优选地至多120V，最优选地至多100V，甚至最优选地至多90V的电压下的电流通过流化床来执行。
流化床反应器中的固体颗粒材料典型地由多孔板、穿孔板、具有喷嘴或烟道的板(称为分配器)负载。然后，流体被迫向上通过分配器并且行进通过固体颗粒材料之间的空隙。在较低的流体速度下，当流体通过材料中的空隙时，固体保持沉降，称为填充床反应器。当流体速度增加时，颗粒固体将达到其中流体对固体的力足以抗衡固体颗粒材料的重量的阶段。该阶段称为初始流态化并且在该最小流态化速度下发生。一旦超过该最小速度，反应器床的内容物就开始膨胀并变得流态化。取决于操作条件和固相的特性，在这样的反应器中可以观察到各种流型(flow regimes)。实现床层膨胀所需的最小流态化速度取决于颗粒的尺寸、形状、孔隙率和密度以及向上流动的流体的密度和粘度。
P.R.Gunjal，V.V.Ranade,Industrial Catalytic Processes for Fine andSpecialty Chemicals,(2016)查阅到Geldart已经区分了决定流态化流型的基于平均颗粒的四种不同类别的流态化：
-A型，可充气流态化(较易于流态化的中等尺寸中等密度的颗粒；颗粒典型地30-100μm，密度～1500kg/m3)；
-B型，沙状流态化(难以流态化的较重颗粒；颗粒典型地100-800μm、密度1500至4000kg/m3)；
-C型，内聚流态化(典型的粉末状固体颗粒流态化；细尺寸颗粒(～20μm)，颗粒内作用力或内聚力占优势)；以及
-D型，可喷动流态化(大密度和较大颗粒～1-4mm，致密且可喷动)。
流态化可广义上分为两种流型(Fluid Bed Technology in MaterialsProcessing,1999,CRC Press)：均匀流态化和非均匀流态化。在均匀或颗粒流态化中，颗粒均匀地流态化而没有任何明显的空隙。在非均匀或鼓泡流态化中，可明显地观察到无固体的气泡。这些空隙表现得像气液流中的气泡，并在介质中上升的同时与周围的均匀介质交换尺寸和形状变化的气体。在颗粒流态化中，床随着大量颗粒移动而平稳地膨胀，并且床表面被明确界定。仅对Geldart-A型颗粒观察到颗粒流态化。在比均匀流态化高得多的速度下观察到鼓泡流态化流型，其中从分配器生长的可辨别气泡可以与其它气泡聚结并最终在床的表面破裂。这些气泡加强了固体与气体的混合，并且气泡尺寸随着流态化速度的提高而趋向于进一步增加。当气泡直径增加至多到反应器直径时，观察到腾涌(slugging)流型。在湍流流型下，气泡生长并随着床的膨胀而开始破裂。在这些条件下，床的顶表面不再是可辨别的。在快速流态化或气动流态化中，颗粒被输送出床并且需要再循环回到反应器中。并未观察到明显的床表面。
流化床反应器具有以下优势：
均匀颗粒混合：由于固体颗粒材料的固有流体状行为，流化床不会经历像填充床那样较差的混合。径向和轴向浓度梯度的消除还允许更好的流体-固体接触，这对于反应效率和质量至关重要。
均匀温度梯度：许多化学反应需要增加或移除热量。在流态化情况下避免了反应床内的局部热点或冷点。
连续操作反应器的能力：这些反应器的流化床性质允许连续取出产物并将新反应物引入到反应器容器中的能力。在连续操作的化学反应的顶部，由于可流动固体颗粒材料，流化床还允许连续地或以给定的频率取出固体材料或者连续地或以给定的频率添加新鲜的固体材料。
热量可以通过使电流通过具有足够高电阻率的导电材料(电阻体)以使电转换成热量来产生。电阻率(也称为比电阻或体积电阻率，是与形状和尺寸无关的固有特性)及其倒数(电导率)是量化材料多强烈地抵抗或传导电流的材料基本特性(电阻率的SI单位是欧姆-米（）并且电导率是西门子/米(S/m))。
当电通过具有足够电阻率的导电颗粒固体的固定床时，该床提供对电流流动的电阻；该电阻取决于许多参数，包括固体的性质、床内颗粒间的连接的性质、床空隙度、床高度、电极几何形状等。如果相同的固定床经由通过的气体而流态化，则床的电阻增加；由导电颗粒提供的电阻在床内生成热量，并且可使床维持在等温条件下(称为电热流化床或电流体反应器)。在许多高温反应中，电流体反应器在反应期间提供原位加热，并且对于操作吸热反应特别有用，并因此节省能量，因为不需要外部加热或热传递。先决条件是至少部分固体颗粒材料是导电的，但可以混合不导电的固体颗粒并且仍然导致足够的热量生成。这种不导电或电阻率非常高的固体可以在化学转化中发挥催化作用。床材料的特性决定电热流化床炉的电阻；由于这是充电电阻器类型的热量生成，颗粒的比电阻影响床电阻。颗粒的尺寸、形状、组成和尺寸分布也影响床电阻的量值。而且，当床被流态化时，在颗粒之间生成的空隙增加了床电阻。床的总电阻是两个分量之和，例如电极接触电阻(即，电极与床之间的电阻)和床电阻。大接触电阻将会在电极附近引起大量的局部加热，同时床的其余部分保持相当冷。以下因素决定接触电阻：电流密度、流态化速度、床材料类型、电极尺寸以及用于电极的材料的类型。电极组合物可有利地为金属如铁、铸铁或其它钢合金、铜或铜基合金、镍或镍基合金或类耐熔(refractory like)金属、金属间化合物(intermetallics)或Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W的合金或类陶瓷碳化物、氮化物或类碳基石墨。取决于电极沉浸深度和流化床中颗粒材料的量，可以调节床材料与电极之间的接触面积。因此，电阻和功率电平可通过调节这些变量进行操纵。有利地，为了防止电极相比于流化床过热，电极的电阻率(并因此焦耳加热)应当低于流化床的颗粒材料。在一个优选的实施方案中，可以通过在电极内部或外部通过较冷流体来冷却电极。这种流体可以是在加热时蒸发的任何液体、气体料流，或者可以是在进入流化床之前首先冷却电极的较冷原料的一部分。
床电阻可以通过欧姆定律预测。流化床中的电流转移机制被认为是通过在低操作电压下沿着导电颗粒的连续链流动的电流而发生。在高电压下，电流转移通过导电颗粒链以及电极与床之间的电弧放电以及可能电离气体的颗粒间电弧放电的组合而发生，从而降低床电阻。原则上，床内的电弧放电是不希望的，因为它会降低电和热效率。气体速度强烈地影响床电阻，来自沉降床的电阻在气体流量增加时急剧增加；在接近初始流态化速度时出现最大值，随后在较高的速度下降低。在足以引发腾涌的气体流量下，电阻再次增加。平均粒度和形状影响电阻，因为它们影响颗粒之间的接触点。一般来讲，床电阻率从沉降床(例如对于石墨为20Ohm.cm)到初始流态化(对于石墨为60Ohm.cm)增加2至5倍，并且从沉降床到初始流态化速度的两倍增加10至40倍(对于石墨为300Ohm.cm)。可以向导电颗粒添加不导电或导电较小的颗粒。如果导电固体级分较小，则床的电阻率将由于电极之间的导电固体链中连接的断裂而增加。如果非导电固体级分在尺寸上较细小，则它将填充较大导电固体的间隙或空隙度，并因此增加床的电阻。
一般来讲，对于期望的高加热功率，低电压下的高电流是优选的。电源可以是AC或DC。在电热流化床中施加的电压典型地低于100V以达到足够的加热功率。电热流化床可以以下三种方式来控制：
1.调节气体流量：因为床的电导率取决于床内空隙度或气泡的程度，所以气体流速的任何变化将改变功率电平；因此，可以通过调节流态化气体流速来控制温度。最佳性能所需的流速对应于等于或稍微超过最小流态化速度的速度。
2.调节电极沉浸：还可以通过改变床内的电极浸入水平来控制功率电平，因为床的电导率取决于导电颗粒与电极之间的接触面积：可用于电流的电极的表面积随着电极沉浸而增加，导致总电阻减小。
3.调节所施加的电压：虽然通过使用前两种方法改变功率电平通常比增加所施加的电压更易负担或更经济，然而，在电热流化床中，三个变量可用于控制所产生的加热功率。
反应器的壁通常由石墨、陶瓷(如SiC)、高熔点金属或合金制成，因为它是通用的并且与工业上感兴趣的许多高温反应相容。由于氧化气氛可以使碳材料燃烧或者在金属或合金的顶部上产生不导电的金属氧化物层，用于反应的气氛通常限于中性或还原类型。壁和/或分配板本身可充当反应器的电极。流化固体可为石墨或任何其它高熔点导电颗粒。通常浸入床中的其它电极也可为石墨或高熔点金属、金属间化合物或合金。
可能有利的是在存在很少或基本上不存在原料烃但只有稀释气体的反应器的单独区中，通过加热导电颗粒和/或催化剂颗粒来生成所需的反应热。益处是可以最优化通过使电流通过导电颗粒床而适于生成热量的流态化条件，而烃转化期间的最佳反应条件可以选择用于反应器的其它区。最佳空隙率和线速度的这样的条件对于加热目的和化学转化目的可能是不同的。
在本公开内容的一个实施方案中，设备包含串联布置的两个区，即第一区是加热区，且第二区是反应区，其中导电颗粒和催化剂颗粒连续地从第一区移动或输送到第二区，反之亦然。第一和第二区可为流化床的不同部分，或者可位于彼此连接的单独流化床反应器中。
在所述实施方案中，执行具有至少两个碳的烃的蒸汽裂化反应的方法，所述方法包括以下步骤：
a)提供至少一个流化床反应器，该流化床反应器包含至少两个电极以及包含颗粒的床；
b)通过使流体料流向上通过所述床而使颗粒处于流化状态，以获得流化床；
c)将流化床加热到500℃至1200℃范围内的温度以进行烃原料的蒸汽裂化反应；以及
d)任选地收取反应的裂化产物；
其中基于床的颗粒的总重量计至少10重量％的颗粒是导电颗粒，具有在800℃下0.001Ohm.cm至500Ohm.cm范围内的电阻率，并且是或者包含选自一种或多种金属合金、一种或多种非金属电阻体、一种或多种金属碳化物、一种或多种过渡金属氮化物、一种或多种金属磷化物、石墨、炭黑、一种或多种超离子导体、一种或多种磷酸盐电解质、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合氧化物、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合硫化物，和/或它们的任何混合物中的一种或多种，其中步骤a)中提供的至少一个流化床反应器包含加热区和反应区，并且其中步骤b)中提供的流体料流被提供给加热区并且包含稀释气体，并且将流化床加热到500℃至1200℃范围内的温度以进行烃原料的蒸汽裂化反应的步骤c)包括以下子步骤：
-通过使电流通过至少一个流化床的加热区，将流化床加热到500℃至1200℃范围内的温度，
-将加热的颗粒从加热区输送至反应区，
-在反应区中，通过使包含烃原料和任选的稀释气体的流体料流向上通过反应区的所述床而使加热的颗粒处于流化状态，以获得流化床并对烃原料进行吸热蒸汽裂化反应，
-任选地，从反应区收取颗粒并将它们再循环到加热区。
例如，稀释气体可以是选自蒸汽、氢、二氧化碳、氩、氦、氮和甲烷中的一种或多种。
流体料流可为气态料流和/或气化料流。
例如，至少一个流化床反应器是至少两个彼此连接的流化床反应器，其中所述至少两个流化床反应器中的至少一者是加热区，并且所述至少两个流化床反应器中的至少另一者是反应区。优选地，作为加热区的至少一个流化床反应器包含重力或气动输送部件以将颗粒从加热区输送至反应区，并且/或者设备包含被布置成将烃原料注入作为反应区的至少一个流化床反应器的装置。该设备没有将烃原料注入作为加热区的至少一个流化床反应器的装置。
例如，至少一个流化床反应器是单个流化床反应器，其中加热区是流化床反应器的底部部分，而述反应区是流化床反应器的顶部部分。优选地，该设备包含在两个区之间注入烃原料和/或稀释剂的装置。加热区和反应区的直径可以不同，以便实现用于在底部区中加热的最佳条件以及用于在顶部区中烃转化的最佳条件。颗粒可以通过夹带从加热区移动至反应区，以及以相反方式通过重力从反应区返回到加热区。任选地，颗粒可以从上部加热区收集并且通过单独的输送管线输送回底部加热区。
步骤c)提供了对烃原料执行蒸汽裂化反应，这意味着提供了烃原料。应当理解，将烃原料提供给反应区，并且当将加热区与反应区分开时，则优选地不向加热区提供具有至少两个碳的烃原料。应当理解，除了提供给反应区的烃原料之外，还可将蒸汽提供给反应区以达到反应区中推荐的蒸汽与甲烷的比率。当加热区和反应区被混合(即同一区)时；步骤b)中提供的流体料流包含烃原料。
本公开内容的一个具体实施方案是，与需要大的温度梯度以与热量必须行进的大的距离一致的典型2.5至25cm内径的蒸汽裂化器盘管相比，由于颗粒的小尺寸以及蒸气流态化料流中颗粒的混合，热源(即热颗粒材料)与原料之间的距离显著减小。
包含颗粒的床
为了实现进行蒸汽裂化反应必须的所需温度，基于床的颗粒的总重量计至少10重量％的颗粒是导电的，具有在800℃下0.001Ohm.cm至500Ohm.cm范围内的电阻率，并且是或者包含选自一种或多种金属合金、一种或多种非金属电阻体、一种或多种金属碳化物、一种或多种过渡金属氮化物、一种或多种金属磷化物、石墨、炭黑、一种或多种超离子导体、一种或多种磷酸盐电解质、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合氧化物、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合硫化物，以及它们的任何混合物中的一种或多种。
例如，基于床的导电颗粒的总重量计50重量％至100重量％；优选地60重量％至100重量％；更优选地70重量％至100重量％；甚至更优选地80重量％至100重量％并且最优选地90重量％至100重量％的床的导电颗粒是选自石墨、炭黑、一种或多种金属合金、一种或多种非金属电阻体、一种或多种金属碳化物、一种或多种过渡金属氮化物、一种或多种金属磷化物、一种或多种超离子导体、一种或多种磷酸盐电解质、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合氧化物、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合硫化物，以及它们的任何混合物中的一种或多种。
在一个实施方案中，基于床的导电颗粒的总重量计50重量％至100重量％；优选地，60重量％至95重量％；更优选地70重量％至90重量％；并甚至更优选地75重量％至85重量％的床的导电颗粒不含石墨和/或炭黑。
例如，导电颗粒的含量在基于床的颗粒的总重量计10重量％至100重量％；优选地15重量％至95重量％，更优选地20重量％至90重量％，甚至更优选地25重量％至80重量％并且最优选地30重量％至75重量％的范围内。
例如，基于床的总重量计的导电颗粒的含量为基于床的颗粒的总重量计至少12重量％；优选地至少15重量％，更优选地至少20重量％；甚至更优选地至少25重量％，并且最优选地至少30重量％或至少40重量％或至少50重量％或至少60重量％。
例如，导电颗粒具有在800℃下0.005至400Ohm.cm的范围内，优选地在800℃下0.01至300Ohm.cm的范围内；更优选地在800℃下0.05至150Ohm.cm的范围内并且最优选地在800℃下0.1至100Ohm.cm的范围内的电阻率。
例如，导电颗粒具有在800℃下至少0.005Ohm.cm；优选地在800℃下至少0.01Ohm.cm，更优选地在800℃下至少0.05Ohm.cm；甚至更优选地在800℃下至少0.1Ohm.cm，并且最优选地在800℃下至少0.5Ohm.cm的电阻率。
例如，导电颗粒具有在800℃下至多400Ohm.cm；优选地在800℃下至多300Ohm.cm，更优选地在800℃下至多200Ohm.cm；甚至更优选地在800℃下至多150Ohm.cm，并且最优选地在800℃下至多100Ohm.cm的电阻率。
例如，床的颗粒具有根据ASTM D4513-11如通过筛分所测定的5至300μm的范围内，优选地10至200μm的范围内并且更优选地30至150μm的范围内的平均粒度。
例如，床的导电颗粒具有根据ASTM D4513-11如通过筛分所测定的5至300μm的范围内，优选地10至200μm的范围内并且更优选地30至150μm的范围内的平均粒度。
使用欧姆计通过四探针DC方法测量电阻。致密化粉末(power)样品成形为圆柱形粒料，放置在探针电极之间。通过应用已知的表达式ρ＝R×A/L，由所测量的电阻值R确定电阻率，其中L是探针电极之间的距离(典型地为数毫米)，并且A是电极面积。
床的导电颗粒可表现出电子、离子或混合电子-离子电导性。许多难熔化合物的离子键合允许离子扩散，并且相应地在电场和适当的温度条件的影响下允许离子传导。
电导率σ(即电流密度j和电场E之间的比例常数)由下式给出
σ＝j/E＝∑ci×Ziq×μi
其中ci是载流子密度(数量/cm3)，μi是迁移率(cm2/Vs)，并且Ziq是第i个电荷载流子的电荷(q＝1.6×10-19C)。金属、半导体和绝缘体之间的σ的多个数量级差异通常由c而非μ的差异引起。另一方面，电子导体相对离子导体的较高电导率通常是由于电子物类相对离子物类的迁移率高得多。
可用于电阻加热的最常见材料细分为九类：
(1)金属合金，温度多至1200-1400℃，
(2)非金属电阻体，如碳化硅(SiC)、二硅化钼(MoSi2)、硅化镍(NiSi)、硅化钠(Na2Si)、硅化镁(Mg2Si)、硅化铂(PtSi)、硅化钛(TiSi2)和硅化钨(WSi2)，多至1600-1900℃，
(3)掺杂有一种或多种较低价阳离子的几种混合氧化物和/或混合硫化物，具有可变温度最佳值，
(4)石墨，多至2000℃，
(5)金属碳化物，
(6)过渡金属氮化物，
(7)金属磷化物，
(8)超离子导体，和
(9)磷酸盐电解质。
对于多至1150-1250℃的温度，第一类金属合金可以由具有低Fe含量(0.5-2.0％)的Ni-Cr合金，优选地合金Ni-Cr(80％ Ni，20％ Cr)和(70％ Ni，30％ Cr)构成。增加Cr的含量增加了材料在高温下的抗氧化性。具有三种组分的第二类金属合金是Fe-Ni-Cr合金，其在氧化气氛中的最高操作温度为1050-1150℃，但其可方便地用于还原气氛中，或者通过Cr和Al的氧化物的表面层防止腐蚀的Fe-Cr-Al(化学组成为15-30％ Cr、2-6％ Al和余量的Fe)，其可在氧化气氛中多至1300-1400℃使用。作为非金属电阻体的碳化硅可以表现出宽范围的电阻率，其可以通过合成它们的方式以及导致非化学计量的碳化硅的杂质(如铝、铁、氧化物、氮或额外的碳或硅)的存在进行控制。一般来讲，碳化硅在低温下具有高电阻率，但在500至1200℃的范围内具有良好的电阻率。在一个替代的实施方案中，非金属电阻体可以不含碳化硅，并且/或者可以包含二硅化钼(MoSi2)、硅化镍(NiSi)、硅化钠(Na2Si)、硅化镁(Mg2Si)、硅化铂(PtSi)、硅化钛(TiSi2)、硅化钨(WSi2)或它们的混合物。
石墨具有相当低的电阻率值，负温度系数多至约600℃，此后电阻率开始增加。
在低温下通常具有过高电阻率的掺杂有一种或多种较低价阳离子的许多混合氧化物和/或混合硫化物在高温下变成离子或混合导体。以下情况可使氧化物或硫化物成为足以用于加热目的的导体：固体中的离子传导的描述是根据原子缺陷(特别是空位和间隙)的产生和运动，其产生和迁移率极正相关地依赖于温度。这样的混合氧化物或硫化物是离子或混合导体，即掺杂有一种或多种较低价阳离子。已知在氧化物中形成离子缺陷的三种机制：(1)热诱导的内在离子紊乱(如导致非化学计量的肖脱基(Schottky)和弗仑克尔(Frenkel)缺陷对)，(2)氧化还原诱导的缺陷，以及(3)杂质诱导的缺陷。前两种类别的缺陷由统计热力学预测，而后一种形式满足电中性。在后一种情况下，可以通过用较低价阳离子取代主体阳离子来诱导高电荷载流子密度。具有萤石、烧绿石或钙钛矿结构的混合氧化物和/或混合硫化物非常适合于被一种或多种较低价阳离子取代。
几种亚晶格无序氧化物或硫化物在升高的温度下具有高离子传输能力。这些是超离子导体，如LiAlSiO4，Li10GeP2S12，Li3·6Si0.6P0·4O4，具有通式Na1+xZr2P3-xSixO12(其中0<x<3)的NaSICON(钠(Na)超离子导体)，例如Na3Zr2PSi2O12(x＝2)，或钠β氧化铝，如NaAl11O17、Na1·6Al11017·3和/或Na1·76Li0·38Al10·62017。
高浓度的离子载体可以在固有绝缘固体中诱导并且产生高缺陷固体。因此，床的导电颗粒是或者包含一种或多种作为离子或混合导体(即掺杂有一种或多种较低价阳离子)的混合氧化物，和/或一种或多种作为离子或混合导体(即掺杂有一种或多种较低价阳离子)的混合硫化物。优选地，混合氧化物选自：至少部分地被一种或多种优先地选自Sm、Gd、Y、Sc、Yb、Mg、Ca、La、Dy、Er、Eu的较低价阳离子取代的一种或多种具有立方萤石结构的氧化物；和/或一种或多种ABO3-钙钛矿，该ABO3-钙钛矿具有A和B三价阳离子，在A位至少部分地被一种或多种优先地选自Ca、Sr、或Mg的较低价阳离子取代，且在B位包含Ni、Ga、Co、Cr、Mn、Sc、Fe和/或它们的混合中的至少一种；和/或一种或多种ABO3-钙钛矿，该ABO3-钙钛矿具有A二价阳离子和B四价阳离子，至少部分地在B位被一种或多种优先地选自Mg、Sc、Y、Nd或Yb的较低价阳离子或者在B位被不同B元素的混合取代；和/或一种或多种A2B2O7-烧绿石，该A2B2O7-烧绿石具有A三价阳离子和B四价阳离子，在A位至少部分地被一种或多种优先地选自Ca或Mg的较低价阳离子取代，且在B位包含Sn、Zr和Ti中的至少一种。
优选地，一种或多种混合硫化物选自：至少部分地被一种或多种优先地选自Sm、Gd、Y、Sc、Yb、Mg、Ca、La、Dy、Er、Eu的较低价阳离子取代的一种或多种具有立方萤石结构的硫化物；和/或一种或多种ABS3结构，该ABS3结构具有A和B三价阳离子，在A位至少部分地被一种或多种优先地选自Ca、Sr、或Mg的较低价阳离子取代，且在B位包含Ni、Ga、Co、Cr、Mn、Sc、Fe和/或它们的混合中的至少一种；和/或一种或多种ABS3结构，该ABS3结构具有A二价阳离子和B四价阳离子，至少部分地在B位被一种或多种优先地选自Mg、Sc、Y、Nd或Yb的较低价阳离子或者在B位被不同B元素的混合取代；和/或一种或多种A2B2S7结构，该A2B2S7结构具有A三价阳离子和B四价阳离子，在A位至少部分地被一种或多种优先地选自Ca或Mg的较低价阳离子取代，且在B位包含Sn、Zr和Ti中的至少一种。
优选地，分别基于一种或多种具有立方萤石结构的氧化物或硫化物、一种或多种具有A和B三价阳离子的ABO3-钙钛矿、一种或多种具有A二价阳离子和B四价阳离子的ABO3-钙钛矿或者一种或多种具有A三价阳离子和B四价阳离子的A2B2O7-烧绿石中存在的原子总数计，掺杂有一种或多种较低价阳离子且具有立方萤石结构的一种或多种混合氧化物中的取代度为1至15原子％，优选地3至12原子％，更优选地5至10原子％。
优选地，分别基于一种或多种具有A和B三价阳离子的ABO3-钙钛矿、一种或多种具有A二价阳离子和B四价阳离子的ABO3-钙钛矿或者一种或多种具有A三价阳离子和B四价阳离子的A2B2O7-烧绿石中存在的原子总数计，掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合氧化物中的取代度为1至50原子％，优选地3至20原子％，更优选地5至15原子％。
优选地，分别基于一种或多种具有A和B三价阳离子的ABS3结构、一种或多种具有A二价阳离子和B四价阳离子的ABS3结构或者一种或多种具有A三价阳离子和B四价阳离子的A2B2S7结构中存在的原子总数计，掺杂有一种或多种较低价阳离子且具有立方萤石结构的一种或多种混合硫化物中的取代度为1至15原子％，优选地3至12原子％，更优选地5至10原子％。
优选地，分别基于一种或多种具有A和B三价阳离子的ABS3结构、一种或多种具有A二价阳离子和B四价阳离子的ABS3结构或者一种或多种具有A三价阳离子和B四价阳离子的A2B2S7结构中存在的原子总数计，掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合硫化物中的取代度为1至50原子％，优选地3至20原子％，更优选地5至15原子％。
所述一种或多种具有立方萤石结构的氧化物、所述一种或多种具有A和B三价阳离子的ABO3-钙钛矿、所述一种或多种具有A二价阳离子和B四价阳离子的ABO3-钙钛矿或者所述一种或多种具有A三价阳离子和B四价阳离子的A2B2O7-烧绿石至少部分地被较低价阳离子取代、所述一种或多种具有立方萤石结构的硫化物、所述一种或多种具有A和B三价阳离子的ABS3结构、所述一种或多种具有A二价阳离子和B四价阳离子的ABS3结构、所述一种或多种具有A三价阳离子和B四价阳离子的A2B2S7结构至少部分地被较低价阳离子取代也意指作为高价阳离子的相同的元素可还原成较低价等同形式，例如，Ti(IV)可还原成Ti(III)，并且/或者Co(III)可还原成Co(II)，并且/或者Fe(III)可还原成Fe(II)，并且/或者Cu(II)可还原成Cu(I)。
磷酸盐电解质如LiPO4或LaPO4也可用作导电颗粒。
金属碳化物、过渡金属氮化物和金属磷化物也可被选择为导电颗粒。例如，金属碳化物选自碳化铁(Fe3C)、碳化钼(如MoC和Mo2C的混合物)。例如，所述一种或多种过渡金属氮化物选自氮化锆(ZrN)、氮化钨(如W2N、WN和WN2的混合物)、氮化钒(VN)、氮化钽(TaN)和/或氮化铌(NbN)。例如，所述一种或多种金属磷化物选自磷化铜(Cu3P)、磷化铟(InP)、磷化镓(GaP)、磷化钠(Na3P)、磷化铝(AlP)、磷化锌(Zn3P2)和/或磷化钙(Ca3P2)。
在本公开内容的一个优选的实施方案中，仅在高温下表现出足够低电阻率的导电颗粒可以在达到用电进行的电阻加热超越(overtakes)的足够高的温度之前通过外部手段加热，，或者可以与在低温下电阻率足够低的固体混合，使得混合物的所得电阻率允许将流化床加热至期望的反应温度。
例如，床的导电颗粒是或者包含碳化硅。例如，基于床的导电颗粒的总重量计至少10重量％的导电颗粒是碳化硅颗粒，并且具有在800℃下0.001Ohm.cm至500Ohm.cm范围内的电阻率。
在其中床的导电颗粒是或者包含碳化硅的实施方案中，本领域的技术人员具有在流化床反应器中进行所述吸热反应之前进行用气态料流预热所述流化床反应器的步骤的优势。有利地，气态料流是惰性气体的料流，即氮、氩、氦、甲烷、二氧化碳、氢或蒸汽。气态料流的温度可为至少500℃、或至少550℃、或至少600℃、或至少650℃、或至少700℃、或至少750℃、或至少800℃、或至少850℃、或至少900℃。有利地，气态料流的温度可包含在500℃至900℃之间，例如，600℃至800℃之间或650℃至750℃之间。所述惰性气体的气态料流也可用作流态化气体。所述惰性气体的气态料流的预热由于常规手段而执行，包括使用电能。用于预热床的气态料流的温度不需要达到反应温度。
实际上，碳化硅在环境温度下的电阻率是高的，为了便于反应的开始，通过外部手段加热流化床可能是有用的，因为优选流化床反应器没有加热装置。一旦床在期望的温度下加热，就可不必使用热气态料流。
然而，在一个实施方案中，床的导电颗粒是或者包含碳化硅颗粒与不同于碳化硅颗粒的导电颗粒的混合物。
在床中存在不同于碳化硅颗粒的导电颗粒的情况下，也可以使用预热步骤。例如，其可以在床的导电颗粒中的碳化硅的含量为基于床的颗粒的总重量计大于80重量％，例如大于85重量％，例如大于90重量％，例如大于95重量％，例如大于98重量％，例如大于99重量％时使用。然而，无论床中碳化硅颗粒的含量如何，都可以使用预热步骤。
在其中床的导电颗粒是或者包含碳化硅颗粒与不同于碳化硅颗粒的导电颗粒的混合物的实施方案中，床的导电颗粒可包含基于床的导电颗粒的总重量计10重量％至99重量％；优选地15重量％至95重量％，更优选地20重量％至90重量％，甚至更优选地25重量％至80重量％并且最优选地30重量％至75重量％的碳化硅颗粒。
例如，床的导电颗粒是或者包含碳化硅颗粒与不同于碳化硅颗粒的导电颗粒的混合物，并且床的导电颗粒包含基于床的导电颗粒的总重量计至少40重量％；优选地至少50重量％，更优选地至少60重量％，甚至更优选地至少70重量％并且最优选地至少80重量％的碳化硅颗粒。
在一个实施方案中，床的导电颗粒可包含基于床的导电颗粒的总重量计10重量％至90重量％；优选地15重量％至95重量％，更优选地20重量％至90重量％，甚至更优选地25重量％至80重量％并且最优选地30重量％至75重量％的不同于碳化硅颗粒的导电颗粒。
然而，使混合物中不同于碳化硅颗粒的导电颗粒的含量保持相当低可能是令人感兴趣的。因此，在一个实施方案中，床的导电颗粒是或者包含碳化硅颗粒与不同于碳化硅颗粒的导电颗粒的混合物，并且床的导电颗粒包含基于床的导电颗粒的总重量计1重量％至20重量％；优选地2重量％至15重量％，更优选地3重量％至10重量％，并甚至更优选地4重量％至8重量％的不同于碳化硅的导电颗粒。
例如，床的导电颗粒是或者包含碳化硅颗粒与不同于碳化硅颗粒的颗粒的混合物，并且所述不同于碳化硅颗粒的颗粒是或者包含石墨颗粒。
因此，在一个实施方案中，导电颗粒是碳化硅颗粒与石墨颗粒的组合。这种导电颗粒在流化床反应器通电时加热，并且由于它们的流化而有助于升高并且/或者维持反应器内的温度。石墨的焦耳(Joule)加热允许使流化床反应器内存在的反应物和/或其它颗粒的加热加速。
例如，石墨可为片状石墨。同样优选的是石墨具有根据ASTM D4513-11如通过筛分所测定的1至400μm，优选地5至300μm的范围内，更优选地10至200μm的范围内并且最优选地30至150μm的范围内的平均粒度。
床中石墨颗粒的存在允许在采用或不采用预热步骤的情况下，优选地不采用预热步骤的情况下应用根据本公开内容的方法。实际上，石墨颗粒在流化床反应器通电时加热，并且由于它们的流化而有助于升高并且/或者维持反应器内的期望温度。
碳化硅颗粒
例如，碳化硅选自烧结碳化硅、氮化物粘结碳化硅、重结晶碳化硅、反应粘结碳化硅以及它们的任何混合物。
烧结SiC(SSiC)是含有小于1重量％的烧结助剂(典型地硼)的自粘结材料。
重结晶碳化硅(RSiC)，通过蒸发-冷凝过程烧结的高纯度SiC材料，不含任何添加剂。
氮化物粘结碳化硅(NBSC)通过添加具有碳化硅颗粒的细硅粉或最终在矿物添加剂存在下并在氮炉中烧结来制备。碳化硅由在氮化期间所形成的氮化硅相(Si3N4)粘结。
反应粘结碳化硅(RBSC)(也称为硅化碳化硅或SiSiC)是一类通过多孔碳或石墨与熔融硅之间的化学反应所制造的碳化硅。硅与碳反应形成碳化硅并且粘结碳化硅颗粒。任何过量的硅填充主体中的剩余孔并且产生致密SiC-Si复合物。由于硅的残留痕量，反应粘结碳化硅通常被称为硅化碳化硅。该方法被不同地称为反应粘结、反应烧结、自粘结或熔体浸渗。
通常，高纯度SiC颗粒具有1000Ohm.cm以上的电阻率，而烧结、反应粘结和氮化物粘结可以表现出约100至1000的电阻率，这取决于SiC相中的杂质。取决于烧结添加剂和热处理条件，块状(bulk)多晶SiC陶瓷的电阻率显示出宽范围的电阻率(Journal of theEuropean Ceramic Society,第35卷,第15期，2015年12月，第4137页；CeramicsInternational,第46卷，第4期，2020年3月，第5454页)。高纯度SiC多型体由于其大的带隙能量而具有高电阻率(>106Ω.cm)。然而，SiC的电阻率受掺杂杂质的影响。N和P充当n型掺杂物并减小SiC的电阻率，而Al、B、Ga和Sc充当p型掺杂物。掺杂有Be、O和V的SiC是高度绝缘的。N被认为是改善SiC的电导率的最有效的掺杂物。对于SiC的N掺杂(用于减小电阻率)，Y2O3和Y2O3-REM2O3(REM，稀土金属＝Sm、Gd、Lu)被用作烧结添加剂，以用于含N供体的导电SiC晶粒的有效生长。通过添加氮化物(AlN、BN、Si3N4、TiN和ZrN)或氮化物与Re2O3的组合(AlN-REM2O3(REM＝Sc、Nd、Eu、Gd、Ho和Er)或TiN-Y2O3)来促进SiC晶粒中的N掺杂。
设备
术语“底部”和“顶部”应理解为相对于设备或流化床反应器的总体取向。因此，“底部”将意味着沿竖直轴线比“顶部”更接近地面。在不同的图中，相同的标识指定相同或相似的元件。
图1示出现有技术的流化床反应器1，该流化床反应器包含反应器容器3、用于引入流态化气体和烃原料的底部流体喷嘴5、用于材料装载的任选入口7、用于材料排放的任选出口9以及气体出口11和床15。在图1的流化床反应器1中，通过使用加热装置17燃烧化石燃料对原料预热来提供热量，该加热装置布置在例如向反应器提供流态化气体和烃原料的管线的水平处。
现在参考图2至5来描述本公开内容的设备。为了简单起见，在流化床反应器中使用的内部装置是本领域的技术人员已知的，如气泡破碎器、导向板、颗粒终端装置、旋风分离器、陶瓷壁涂层、热电偶等……并未说明中显示。
图2示出具有流化床反应器19的第一设备，其中加热和反应区是相同的。该流化床反应器19包含反应器容器3、用于引入流态化气体和烃原料的底部流体喷嘴21、用于材料装载的任选入口7、用于材料排放的任选出口9以及气体出口11。图19的流化床反应器1显示出沉浸在床25中的两个电极13。
图3示出了一个实施方案，其中至少一个流化床反应器19包含加热区27和反应区29，其中加热区27是底部区，并且反应区29在加热区27的顶部上。一个或多个流体喷嘴23从分配器33向反应区提供烃原料。如图3可以看出，一个或多个流体喷嘴23可以连接至分配器33以将烃原料分配在床25内部。
图4示出了一种设备，其中至少一个流化床反应器18包含至少两个横向区，其中外部区是加热区27，并且内部区是反应区29。来自外部区的床25的加热颗粒通过一个或多个开口41转移到内部区并与烃原料和/或蒸汽混合。在反应区的末端，颗粒与反应产物分离并转移到加热区。
图5示出了包含至少两个彼此连接的流化床反应器(37，39)的设备，其中至少一个流化床反应器为加热区27，并且至少一个流化床反应器为反应区29。
本公开内容提供了一种在执行蒸汽裂化反应的方法中使用的设备，所述设备包含至少一个流化床反应器(18，19，37，39)，该流化床反应器包含：
-至少两个电极13，
-反应器容器3；
-一个或多个流体喷嘴(21，23)，以用于将流态化气体和/或烃原料引入至少一个流化床反应器(18，19，37，39)内；以及
-包含颗粒的床25；
其中基于床25的颗粒的总重量计至少10重量％的床的颗粒是导电的，具有在800℃下0.001Ohm.cm至500Ohm.cm范围内的电阻率，并且是或者包含选自一种或多种金属合金、一种或多种非金属电阻体、一种或多种金属碳化物、一种或多种过渡金属氮化物、一种或多种金属磷化物、石墨、炭黑、一种或多种超离子导体、一种或多种磷酸盐电解质、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合氧化物、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合硫化物，以及它们的任何混合物中的一种或多种。
在一个实施方案中，基于床的导电颗粒的总重量计50重量％至100重量％；优选地60重量％至100重量％；更优选地70重量％至100重量％；甚至更优选地80重量％至100重量％并且最优选地90重量％至100重量％的床的导电颗粒是选自石墨、炭黑、一种或多种金属合金、一种或多种非金属电阻体、一种或多种金属碳化物、一种或多种过渡金属氮化物、一种或多种金属磷化物、一种或多种超离子导体、一种或多种磷酸盐电解质、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合氧化物、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合硫化物，以及它们的任何混合物中的一种或多种。
例如，一个电极是沉浸式中心电极，或者两个电极13沉浸在至少一个反应器(18，19，37)的反应器容器3内。
例如，流态化气体是一种或多种稀释气体。
在一个优选的实施方案中，至少一个流化床反应器(18，19，37，39)没有加热装置。例如，至少一个流化床反应器没有选自烘箱、气体燃烧器、热板、或它们的任何组合的加热装置。例如，所有的流化床反应器没有选自烘箱、气体燃烧器、热板、或它们的任何组合的加热装置。在一个优选的实施方案中，包含至少两个电极以及包含颗粒的床的至少一个流化床反应器没有填料。
例如，反应器容器3具有至少100cm、或至少200cm；或至少400cm的内径。这样的大直径允许以工业规模进行化学反应，例如，所述反应料流的重时空速包含在0.1h-1至100h-1之间，优选地包含在1.0h-1至50h-1之间，更优选地包含在1.5h-1至10h-1之间，甚至更优选地包含在2.0h-1至6.0h-1之间。重时空速定义为反应料流的质量流量与流化床中固体颗粒材料的质量之比。
至少一个流化床反应器(18，19，37)包含至少两个电极13。例如，一个电极与流化床反应器的外壁电连接，而一个额外的电极沉浸在流化床25中，或者两个电极13均沉浸在流化床25中。所述至少两个电极13电连接并且可以连接至电源(未显示)。有利的是所述至少两个电极13由石墨制成。本领域的技术人员将具有电极13比颗粒床25更导电的优势。
例如，至少一个电极13由石墨制成或者包含石墨；优选地，所有或两个电极13由石墨制成。例如，电极中的一者为反应器容器，使得反应器包含两个电极，一者为沉浸式中心电极，且一者为反应器容器3。
例如，至少一个流化床反应器包含至少一个冷却装置，该冷却装置被布置成冷却至少一个电极。
在流化床反应器的使用期间，施加至多300V，优选地至多250V，更优选地至多200V，甚至更优选地至多150V，最优选地至多100V，甚至最优选地至多90V、或至多80V的电势。
由于电流源可被调整的事实，因此易于调节反应器床内的温度。
反应器容器3可由石墨制成。在一个实施方案中，其可由作为碳化硅或者碳化硅与石墨的混合物的电阻材料制成。
优选地，反应器容器3包含由作为耐腐蚀材料的材料制成的反应器壁，并且有利地，所述反应器壁材料包含镍(Ni)、SiAlON陶瓷、氧化钇稳定氧化锆(YSZ)、四方多晶氧化锆(TZP)和/或四方氧化锆多晶体(TPZ)。SiAlON陶瓷是基于元素硅(Si)、铝(Al)、氧(O)和氮(N)的陶瓷。它们是氮化硅(Si3N4)的固溶体，其中Si-N键部分地被Al-N和Al-O键取代。
例如，反应器容器3由作为碳化硅与石墨的混合物的电阻材料制成；并且反应器容器3的电阻材料包含基于电阻材料的总重量计10重量％至99重量％；优选地15重量％至95重量％，更优选地20重量％至90重量％，甚至更优选地25重量％至80重量％并且最优选地30重量％至75重量％的碳化硅。
例如，反应器容器3由作为碳化硅与石墨的混合物的电阻材料制成。
例如，反应器容器3是不导电的。例如，反应器容器3由陶瓷制成。
例如，至少一个流化床反应器(18，19，37，39)包含加热区27和反应区29、一个或多个从分配器31向至少加热区提供流态化气体的流体喷嘴21、一个或多个从分配器33向反应区提供烃原料的流体喷嘴23，以及必要时将颗粒从加热区27输送到反应区29的装置41，和将颗粒从反应区29输送回加热区27的任选装置35。
例如，如图3所示，至少一个流化床反应器是单个流化床反应器19，其中加热区27是流化床反应器19的底部部分，而反应区29是流化床反应器19的顶部部分；优选地，该设备包含一个或多个流体喷嘴23以在两个区(27，29)之间或在反应区29中注入烃原料。流化床反应器19还包含任选地用于材料装载的入口7、任选地用于材料排放的出口9以及气体出口11。优选地，流化床反应器19没有加热装置。例如，电极13被布置在流化床反应器19的底部部分处，即，加热区27中。例如，流化床反应器19的顶部(即反应区29)没有电极。任选地，流化床反应器19包含将颗粒从反应区29输送回加热区27的装置35；如借助于布置在流化床反应器19的顶部部分与底部部分之间的管线。
例如，如图4所示，该设备包含至少两个彼此连接的横向流化床区(27，29)，其中至少一个流化床区27是加热区，并且至少一个流化床区29是反应区。例如，加热区27围绕反应区29。优选地，该设备包含一个或多个流体喷嘴23，该流体喷嘴被布置成借助于分配器33将烃原料和/或蒸汽注入到至少一个反应区29。流化床区(27，29)还包含任选地用于材料装载的入口7以及气体出口11。优选地，作为加热区27的至少一个流化床区和/或作为反应区29的至少一个流化床区没有加热装置。例如，作为反应区29的至少一个流化床区显示出任选地用于材料排放的出口9。一个或多个流体喷嘴21从分配器31向至少加热区提供流态化气体。利用一个或多个入口装置41，加热的颗粒从加热区27输送到反应区29，并且利用一个或多个包含降液管的装置35，分离的颗粒从反应区29输送回加热区27。用于加热区27的流态化气体可以是惰性稀释剂，如选自蒸汽、氢、二氧化碳、甲烷、氩、氦和氮中的一种或多种。在这样的构造中，用于加热区的流态化气体还可包含空气或氧以燃烧来自颗粒的沉积焦炭。
例如，如图5所示，该设备包含至少两个彼此连接的流化床反应器(37，39)，其中至少一个流化床反应器37为加热区27，并且至少一个流化床反应器39为反应区29。优选地，该设备包含一个或多个流体喷嘴23，该流体喷嘴被布置成将烃原料和/或蒸汽注入到作为反应区29的至少一个流化床反应器39。流化床反应器(37，39)还包含任选地用于材料装载的入口7以及气体出口11。优选地，作为加热区27的至少一个流化床反应器37和/或作为反应区29的至少一个流化床反应器39没有加热装置。例如，作为反应区29的至少一个流化床反应器39显示出任选地用于材料排放的出口9。必要时，借助于入口装置41，加热的颗粒从加热区27输送到反应区29，并且借助于装置35，反应区后分离的颗粒从反应区输送回加热区。用于加热区的流态化气体可以是惰性稀释剂，如选自蒸汽、氢、二氧化碳、甲烷、氩、氦和氮中的一种或多种。在这样的构造中，用于加热区的流态化气体还可包含空气或氧以燃烧来自颗粒的沉积焦炭。
例如，作为加热区27的至少一个流化床反应器37包含至少两个电极13，而作为反应区29的至少一个流化床反应器39没有电极。
例如，至少两个流化床反应器(37，39)通过适于将颗粒从加热区27输送到反应区29的装置41(如一个或多个管线)彼此连接。
例如，至少两个流化床反应器(37，39)通过适于将颗粒从反应区29输送回加热区27的装置35(如一个或多个管线)彼此连接。
蒸汽裂化反应
在一个实施方案中，蒸汽裂化反应不需要任何催化组合物。
例如，所述蒸汽裂化反应在500℃至1200℃，优选地700℃至1000℃的范围内的温度下进行。
例如，所述蒸汽裂化反应在0.1MPa至1.0MPa，优选地0.1MPa至0.5MPa范围内的压力下执行。
例如，所述蒸汽裂化反应在反应料流的存在下进行，并且在包含在0.1h-1至100h-1之间，优选地包含在1.0h-1至50h-1之间，更优选地包含在1.5h-1至10h-1之间，甚至更优选地包含2.0h-1至6.0h-1之间的所述反应料流的重时空速下执行。
烃原料在其中温度为500至1200℃的反应器的流化床段中的停留时间可有利地在0.005至1.0秒，优选地0.01至0.6秒，更优选地0.1至0.3秒的范围内。这样的低停留时间有利于避免次级反应，从而防止焦炭的形成和沉积。
Claims (41)
1.执行具有至少两个碳的烃的蒸汽裂化反应的方法，所述方法包括以下步骤：
a)提供至少一个流化床反应器，所述流化床反应器包含至少两个电极以及包含颗粒的床；
b)通过使流体料流向上通过所述床而使所述床的所述颗粒处于流化状态，以获得流化床；以及
c)将所述流化床加热到700℃至1000℃范围内的温度以进行烃原料的蒸汽裂化反应；
其特征在于基于所述床的所述颗粒的总重量计至少10重量％的所述颗粒为导电颗粒，并且具有在800℃下0.001Ohm.cm至500Ohm.cm范围内的电阻率；加热所述流化床的步骤c)通过使电流通过所述流化床来执行；所述床的空隙率在0.5至0.8的范围内，所述床的所述颗粒具有根据ASTM D4513-11通过筛分所测定的5至300μm范围内的平均粒度；以及所述床的所述导电颗粒包含选自石墨、炭黑、一种或多种金属合金、一种或多种非金属电阻体、一种或多种金属碳化物、一种或多种过渡金属氮化物、一种或多种金属磷化物、一种或多种超离子导体、一种或多种磷酸盐电解质、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合氧化物、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合硫化物，以及它们的任何混合物中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于基于所述床的所述导电颗粒的总重量计50重量％至100重量％的所述床的所述导电颗粒是选自石墨、炭黑、一种或多种金属合金、一种或多种非金属电阻体、一种或多种金属碳化物、一种或多种过渡金属氮化物、一种或多种金属磷化物、一种或多种超离子导体、一种或多种磷酸盐电解质、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合氧化物、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合硫化物，以及它们的任何混合物中的一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述方法还包括收取所述反应的裂化产物的步骤d)。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述床的所述导电颗粒是或者包含选自一种或多种金属合金、一种或多种非金属电阻体、一种或多种金属碳化物、一种或多种过渡金属氮化物、一种或多种金属磷化物、一种或多种超离子导体、一种或多种磷酸盐电解质、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合氧化物、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合硫化物，以及它们的任何混合物中的一种或多种。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述床的所述导电颗粒是或者包含一种或多种非金属电阻体，所述非金属电阻体选自碳化硅、二硅化钼或它们的混合物。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述床的所述导电颗粒是或者包含作为碳化硅的非金属电阻体与不同于碳化硅的导电颗粒的混合物。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述床的所述导电颗粒包含基于所述床的所述导电颗粒的总重量计10重量％至99重量％的碳化硅。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述不同于碳化硅的导电颗粒是或者包含石墨和/或炭黑。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述不同于碳化硅的导电颗粒是或者包含掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合氧化物。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述不同于碳化硅的导电颗粒是或者包含掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合硫化物。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述床的所述导电颗粒是或者包含掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合氧化物。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于所述混合氧化物选自至少部分地被一种或多种较低价阳离子取代的一种或多种具有立方萤石结构的氧化物。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于所述一种或多种较低价阳离子选自Sm、Gd、Y、Sc、Yb、Mg、Ca、La、Dy、Er、Eu。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于所述混合氧化物选自一种或多种ABO3-钙钛矿，所述ABO3-钙钛矿具有A和B三价阳离子，在A位至少部分地被一种或多种较低价阳离子取代，且在B位包含Ni、Ga、Co、Cr、Mn、Sc、Fe和/或它们的混合中的至少一种。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于所述一种或多种较低价阳离子选自Ca、Sr或Mg。
16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于所述混合氧化物选自一种或多种ABO3-钙钛矿，所述ABO3-钙钛矿具有A二价阳离子和B四价阳离子，至少部分地在B位被一种或多种较低价阳离子或者在B位被不同B元素的混合取代。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于所述一种或多种较低价阳离子选自Mg、Sc、Y、Nd或Yb。
18.根据权利要求11所述的方法，其特征在于所述混合氧化物选自一种或多种A2B2O7-烧绿石，所述A2B2O7-烧绿石具有A三价阳离子和B四价阳离子，在A位至少部分地被一种或多种较低价阳离子取代且在B位包含Sn、Zr和Ti中的至少一种。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于所述一种或多种较低价阳离子选自Ca或Mg。
20.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述床的所述导电颗粒是或者包含一种或多种金属合金。
21.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述床的所述导电颗粒是或者包含一种或多种超离子导体。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于所述一种或多种超离子导体选自LiAlSiO4、Li10GeP2S12、Li3.6Si0.6P0.4O4、钠超离子导体、或钠β氧化铝。
23.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于烃原料选自乙烷、液化石油气、石脑油、瓦斯油和/或全原油。
24.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于裂化产物包括乙烯、丙烯和苯中的一种或多种。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于所述裂化产物还包括氢、甲苯、二甲苯以及1,3-丁二烯中的一种或多种。
26.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于步骤b)中提供的所述流体料流包含烃原料。
27.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述方法包括在所述流化床反应器中进行所述蒸汽裂化反应之前用气态料流预热所述流化床反应器的步骤。
28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于所述气态料流是惰性气体的料流。
29.根据权利要求27所述的方法，其特征在于所述气态料流的温度包含在500℃和1200℃之间。
30.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤a)中提供的所述至少一个流化床反应器包含加热区和反应区，步骤b)中提供的所述流体料流被提供给所述加热区并且包含稀释气体，并且将所述流化床加热到700℃至1000℃范围内的温度以进行烃原料的蒸汽裂化反应的步骤c)包括以下子步骤：
-通过使电流通过所述至少一个流化床的所述加热区，将所述流化床加热到700℃至1000℃范围内的温度，
-将所述加热的颗粒从所述加热区输送至所述反应区，
-在所述反应区中，通过使包含烃原料和任选的稀释气体的流体料流向上通过所述反应区的所述床而使所述加热的颗粒处于流化状态，以获得流化床并对所述烃原料进行蒸汽裂化反应。
31.根据权利要求30所述的方法，其特征在于将所述流化床加热到700℃至1000℃范围内的温度以进行烃原料的蒸汽裂化反应的步骤c)还包括从所述反应区收取所述颗粒并将它们再循环到所述加热区的子步骤。
32.用于在根据权利要求1至31中任一项所述的方法中执行蒸汽裂化反应的设备，所述设备包含至少一个流化床反应器(18，19，37，39)，所述流化床反应器(18，19，37，39)包含：
-至少两个电极(13)；
-反应器容器(3)；
-一个或多个流体喷嘴(21；23)，以用于将流态化气体和/或烃原料引入至少一个流化床反应器(18，19，37，39)内；以及
-包含颗粒的床(25)；
所述设备的特征在于，基于所述床的所述颗粒的总重量计至少10重量％的所述床(25)的所述颗粒是导电的，具有在800℃下0.001Ohm.cm至500Ohm.cm范围内的电阻率，并且是选自石墨、炭黑、一种或多种金属合金、一种或多种非金属电阻体、一种或多种金属碳化物、一种或多种过渡金属氮化物、一种或多种金属磷化物、一种或多种超离子导体、一种或多种磷酸盐电解质、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合氧化物、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合硫化物和/或它们的任何混合物中的一种或多种，所述床的空隙率在0.5至0.8的范围内，以及所述床的所述颗粒具有根据ASTM D4513-11通过筛分所测定的5至300μm范围内的平均粒度。
33.用于在根据权利要求28或29所述的方法中执行蒸汽裂化反应的根据权利要求32所述的设备，其特征在于所述至少一个流化床反应器(18，19，37，39)包含加热区(27)和反应区(29)、一个或多个流体喷嘴以向所述反应区(29)提供烃原料。
34.根据权利要求33所述的设备，其特征在于所述至少一个流化床反应器(18，19，37，39)还包含将所述床(25)的所述颗粒从所述反应区(29)输送回所述加热区(27)的装置。
35.根据权利要求33或34所述的设备，其特征在于其包含至少两个彼此连接的流化床反应器，其中至少一个反应器是所述加热区(27)，并且至少另一个反应器是所述反应区(29)。
36.根据权利要求35所述的设备，其特征在于所述设备包含被布置成将烃原料注入到作为所述反应区(29)的所述至少一个流化床反应器的流体喷嘴。
37.根据权利要求35所述的设备，其特征在于所述设备包含将所述床(25)的所述颗粒从所述加热区(27)输送到所述反应区(29)的装置。
38.根据权利要求33所述的设备，其特征在于所述至少一个流化床反应器(19)是单个流化床反应器，其中所述加热区(27)是所述流化床反应器(19)的底部部分，而所述反应区(29)是所述流化床反应器(19)的顶部部分。
39.根据权利要求33所述的设备，其特征在于所述至少一个流化床反应器包含至少两个横向区，所述至少两个横向区是外部区和内部区，其中所述外部区围绕所述内部区，且所述外部区是所述加热区(27)并且所述内部区是所述反应区(29)。
40.包含颗粒的床(25)用于在至少一个流化床反应器(18，19，37，39)中执行根据权利要求1至31中任一项所述的执行具有至少两个碳的烃的蒸汽裂化反应的方法的用途，所述用途的特征在于，基于所述床的所述颗粒的总重量计至少10重量％的所述床(25)的所述颗粒是导电的，具有在800℃下0.001Ohm.cm至500Ohm.cm范围内的电阻率，并且是选自石墨、炭黑、一种或多种金属合金、一种或多种非金属电阻体、一种或多种金属碳化物、一种或多种过渡金属氮化物、一种或多种金属磷化物、一种或多种超离子导体、一种或多种磷酸盐电解质、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合氧化物、掺杂有一种或多种较低价阳离子的一种或多种混合硫化物，以及它们的任何混合物中的一种或多种，所述床的空隙率在0.5至0.8的范围内，以及所述床的所述颗粒具有根据ASTM D4513-11通过筛分所测定的5至300μm范围内的平均粒度。
41.包含至少一个流化床反应器(18，19，37，39)的设备用于执行蒸汽裂化反应的用途，其特征在于所述设备根据权利要求32至39中任一项所述。
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