JP2023545011A - 効率的な間接電気加熱 - Google Patents
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Abstract
少なくとも１つの供給原料を受け取るための少なくとも１つのパイプライン（１１２）を備える装置（１１０）が提案される。装置（１１０）は、少なくとも１つの導電性媒体（１２９）を有する。装置（１１０）は、電流が導電性媒体（１２９）を通過する際に生じるジュール加熱によってパイプライン（１１２）を加熱する導電性媒体（１２９）において電流を生成するように設定された少なくとも１つの電源または電圧源（１２６）を有する。
Description
本発明は、少なくとも１つのパイプラインを備える装置、およびパイプラインにおいて供給原料を加熱する方法に関する。
そのような装置は原理的に既知である。例えば、特許文献１は、流体を受け入れるための少なくとも１つの導電性パイプライン、および少なくとも１つのパイプラインに接続された少なくとも１つの電圧源を備える、流体を加熱するための装置を記載している。少なくとも１つの電圧源は、少なくとも１つのパイプラインに交流電流を発生させるように設定され、流体を加熱するために少なくとも１つのパイプラインを加熱する。
特許文献２は、流体を加熱するための装置を記載している。装置は、流体を受け取るための少なくとも１つの導電性パイプラインおよび／または少なくとも１つの導電性パイプラインセグメント、ならびに少なくとも１つのＤＣ電源および／またはＤＣ電圧源を備え、各パイプラインおよび／または各パイプラインセグメントは、それぞれのパイプラインおよび／またはそれぞれのパイプラインセグメントに接続されたＤＣ電源および／またはＤＣ電圧源が割り当てられ、それぞれのＤＣ電源および／またはＤＣ電圧源は、流体を加熱するために、それぞれのパイプラインおよび／またはそれぞれのパイプラインセグメントにおいて電流を生成するように設計され、電流は、導電性パイプ材料を通る電流の通過時に生じるジュール加熱によってそれぞれのパイプラインおよび／またはそれぞれのパイプラインセグメントを加熱する。
特許文献３は、デマンド制御温水器およびその動作方法を開示している。温水器は、動作中に高温になるパルス電解システムである電解加熱サブシステムを含む。電解加熱サブシステムの電解槽の近傍には、水導管に組み込まれた熱交換導管がある。デマンド制御温水供給器を通って水が流れると、水は熱交換導管を通って流れ、それによって加熱される。特許文献４は、放射加熱システムおよびその動作方法を開示している。システムは、電解加熱サブシステムを使用する。電解加熱サブシステムは、動作中に電解槽に存在する媒体を加熱するパルス電解システムである。加熱された媒体は、第１の導管を介して電解槽に接続された熱交換器を通って循環され、熱交換器を加熱する。熱キャリア媒体は、第２の導管を介して放射加熱ホースおよび熱交換器を通って循環される。熱キャリア媒体が熱交換器を通って循環する間、熱キャリア媒体は加熱され、その場合、吸収された熱は放射加熱管ホースを通って放射される。特許文献５は、各々がある量の液体電解質およびある量の蒸気形態の電解質を収容する２つの相互に連通するチャンバを記載している。チャンバの蒸気収容部分は相互接続され、チャンバの液体収容部分は相互接続される。一方のチャンバは、電極の加熱および液体電解質の蒸発をもたらすために電気エネルギー源に接続することができる電極を収容する。他方のチャンバには、被加熱媒体が流れることができる熱交換器がある。チャンバの蒸気収容部間の接続部には、被加熱媒体の温度に応答する弁が配置されている。媒体の加熱が必要な場合、蒸発した電解質が、電極が存在するチャンバから他方のチャンバに流出し、熱交換器で凝縮することができるように、弁が開かれる。凝縮した電解質によって放出された熱は、媒体に伝達される。
しかしながら、パイプラインにおける流体を加熱するための既知の装置は、技術的に複雑であることが多く、または高度な技術的複雑性を伴ってのみ実装することができる。
したがって、本発明の目的は、少なくとも１つの供給原料を受け取るための少なくとも１つのパイプラインを備える装置、および供給原料を加熱する方法を提供することであり、既知の器具および方法の欠点を少なくともほとんど回避する。特に、装置および方法は、実装および実行するのが技術的に簡単であり、経済的に実行可能であるべきである。特に、装置は使用可能であり、方法は、少なくとも１つの吸熱反応を行うためのプラント、加熱するためのプラント、予熱するためのプラント、蒸気クラッカー、水蒸気改質器、アルカン脱水素化のための器具、改質器、乾式改質のための器具、スチレン製造のための器具、エチルベンゼン脱水素化のための器具、尿素のクラッキングのための器具、イソシアネート、メラミン、クラッカー、接触クラッカー、脱水素化のための器具からなる群から選択されるプラントで採用可能である。
この目的は、独立請求項の特徴を有する装置、方法、およびプラントによって達成される。本発明の好ましい構成は、とりわけ、関連する従属請求項および従属請求項の従属参照において特定される。
「有する（ｈａｖｅ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」もしくは「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」という用語またはそれらの任意の文法的変形は、以下では非排他的に使用される。したがって、これらの用語は、これらの用語によって導入された特徴とは別にさらなる特徴が存在しない状況、または１つもしくは複数のさらなる特徴が存在する状況に関連し得る。例えば、「ＡはＢを有する」、「ＡはＢを備える」、または「ＡはＢを含む」という表現は、Ｂとは別に、（すなわち、ＡがＢのみからなる状況に対して）Ａにさらなる要素が存在しない状況と、Ｂに加えて、Ａに１つまたは複数のさらなる要素、例えば要素Ｃ、要素ＣおよびＤ、またはさらにさらなる要素が存在する状況と、の両方に関連し得る。
「少なくとも１つ」および「１つまたは複数」という用語ならびにこれらの用語の文法的変形または同様の用語は、これらが１つまたは複数の要素または特徴に関連して使用され、要素または特徴が１回または複数回提供され得ることを表すことが意図されるとき、例えば特徴または要素が最初に導入されたときに、一般に１回のみ使用されることも指摘される。特徴または要素が後で再び言及されるとき、対応する用語「少なくとも１つ」または「１つまたは複数」は、一般に、特徴または要素が１回または複数回提供され得る可能性を制限することなく、もはや使用されない。
さらに、以下では、「好ましくは」、「特に」、「例えば」という用語または同様の用語は、任意選択の特徴に関連して使用され、代替の実施形態は限定されない。したがって、これらの用語によって導入される特徴は任意選択の特徴であり、これらの特徴によって、特許請求の範囲、特に独立請求項の保護範囲を限定する意図はない。したがって、当業者が理解するように、本発明は、他の構成を使用して実施することもできる。同様に、「本発明の一実施形態では」または「本発明の一実施例では」によって導入される特徴は、任意選択の特徴として理解され、それによって代替の構成または独立請求項の保護範囲が制限されることは意図されない。さらに、それによって他の特徴と共に導入される特徴のすべての可能な組み合わせは、任意選択の特徴であろうと非任意選択の特徴であろうと、これらの導入表現によって影響されないままである。
本発明の第１の態様では、少なくとも１つの供給原料を受け取るための少なくとも１つのパイプラインを備える装置が提案される。
本発明の文脈における「供給原料」は、特に少なくとも１つの化学反応によって反応生成物を生成および／または生産することができる基本的に任意の材料を意味すると理解され得る。反応は吸熱反応であってもよい。反応は、非吸熱反応、例えば予熱または加熱操作であってもよい。供給原料は、特に、化学反応が行われる反応物質であり得る。供給原料は、液体または気体であり得る。供給原料は、熱分解に供される炭化水素および／または混合物であってもよい。供給原料は、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ナフサ、エチルベンゼン、軽油、凝縮物、生物流体、バイオガス、熱分解油、廃油、および再生可能な原料で構成された液体からなる群から選択される少なくとも１つの要素を含み得る。生物流体は、例えば、再生可能な原材料、例えばバイオオイルまたはバイオディーゼルからの脂肪もしくは油またはそれらの誘導体であり得る。他の供給原料も考えられる。
本発明の文脈において、「パイプライン」は、供給原料を受け入れかつ／または輸送するように設定された任意の形状の器具であると理解され得る。パイプラインは、少なくとも１つの化学反応が進行することができる少なくとも１つの反応管であってもよく、かつ／またはその反応管を含んでもよい。パイプラインは、少なくとも１つのパイプおよび／または少なくとも１つのパイプラインセグメントおよび／または少なくとも１つのパイプラインコイルを備え得る。パイプラインセグメントは、パイプラインのサブ領域であってもよい。「パイプライン」および「パイプラインセグメント」および「パイプラインコイル」という表現は、以下では同義語として使用される。パイプラインの形状および／または表面および／または材料は、輸送される供給原料に依存し得る。パイプラインの形状および／または表面および／または材料はまた、所望の反応および／または特定の反応の回避に応じて選択されてもよい。例えば、コークス化を低減するためにセラミック管を選択することが可能である。
装置は、複数のパイプラインを備えてもよい。装置は、ｌ個のパイプラインを有し得、ｌは２以上の自然数である。例えば、装置は、少なくとも２つ、３つ、４つ、５つ、あるいはそれ以上のパイプラインを有し得る。装置は、例えば、最大１００本のパイプラインを有し得る。パイプラインは、同一または異なって構成されてもよい。
パイプラインは、対称および／もしくは非対称パイプならびに／またはそれらの組み合わせを含み得る。パイプラインの形状および／または表面および／または材料は、輸送される供給原料に依存してもよく、あるいは反応または他の要因の最適化に依存してもよい。純粋に対称的な構成では、装置は、同一のパイプタイプのパイプラインを備えてもよい。「非対称パイプ」および「対称パイプと非対称パイプとの組み合わせ」は、装置がパイプタイプの任意の組み合わせを備え得ることを意味すると理解し得、例えば、必要に応じて並列または直列に追加的に接続され得る。「パイプタイプ」は、特定の特徴によって特徴付けられる１つのカテゴリまたはパイプライン設計を意味すると理解され得る。パイプタイプは、パイプラインの水平構成、パイプラインの鉛直構成、入口（ｌ１）および／または出口（ｌ２）および／または移行部（ｌ３）の長さ、入口（ｄ１）および出口（ｄ２）および／または移行部（ｄ３）の直径、パスの数ｎ、パスごとの長さ、パスごとの直径、形状、表面ならびに材料からなる群から選択される少なくとも１つの特徴によって特徴付けられ得る。装置は、並列および／または直列に接続された少なくとも２つの異なるパイプタイプの組み合わせを含み得る。例えば、装置は、入口（ｌ１）および／または出口（ｌ２）および／または移行部（ｌ３）に異なる長さのパイプラインを備え得る。例えば、装置は、入口（ｄ１）および／または出口（ｄ２）および／または移行部（ｄ３）の直径が非対称であるパイプラインを備え得る。例えば、装置は、異なるパス数を伴うパイプラインを備えてもよい。例えば、装置は、パスごとに異なる長さおよび／またはパスごとに異なる直径を伴うパスを伴うパイプラインを備え得る。原則として、並列および／または直列の任意のパイプタイプの任意の組み合わせが考えられる。個々のパイプラインには、１つまたは複数の電源または電圧源が割り当てられ得る。電源および／または電圧供給は、例えば、各々の場合の反応および方法論に応じて、少なくとも１つのコントローラを使用することによって調整され得る。
装置は、複数の入口および／または出口および／または生産流を備え得る。異なるまたは同一のパイプタイプのパイプラインは、複数の入口および／または出口と並列および／または直列に配置されてもよい。パイプラインは、建築キットの形態の様々なタイプのパイプの形態をとり得、最終用途に応じて、必要に応じて選択して組み合わせられ得る。異なるパイプタイプのパイプラインの使用は、供給が変動しているときの反応のより正確な温度制御および／または調整、ならびに／あるいは反応の選択的収率ならびに／あるいは最適化された方法論を可能にすることができる。パイプラインは、同一または異なる形状および／または表面および／または材料を備え得る。
パイプラインは、貫通接続されてもよく、したがって、供給原料を受け取るためのパイプシステムを形成する。「パイプシステム」は、特に相互接続された少なくとも２つのパイプラインから構成される器具を意味すると理解され得る。パイプシステムは、流入および流出パイプラインを備えてもよい。パイプシステムは、供給原料を受け取るための少なくとも１つの入口を備えてもよい。パイプシステムは、供給原料を排出するための少なくとも１つの出口を備えてもよい。「貫通接続」は、パイプラインが流体伝導方式で相互接続されていることを意味すると理解され得る。したがって、パイプラインは、供給原料がパイプラインを次々に通って流れるように配置および接続されてもよい。２つ以上またはすべてのパイプラインは、直列および／または並列に構成されてもよい。パイプラインは、供給原料が少なくとも２つのパイプラインを並列に通って流れることができるように、互いに並列に相互接続されてもよい。パイプライン、特に並列に接続されたパイプラインは、異なる供給原料を並列に輸送するように設計されてもよい。特に、並列に接続されたパイプラインは、異なる供給原料を輸送するための互いに異なる形状および／または表面および／または材料を有し得る。特に供給原料の輸送のために、供給原料を並列構成における、それらのパイプライン間で分割することができるように、パイプラインのうちのいくつかまたはすべてが並列構成であってもよい。直列接続と並列接続との組み合わせも考えられる。
例えば、パイプラインは、供給原料を受け取るための少なくとも１つの導電性パイプラインを備え得る。「導電性パイプライン」は、パイプライン、特にパイプラインの材料が電流を伝導するように設計されていることを意味すると理解され得る。しかしながら、非導電性パイプラインまたは導電性が低いパイプラインとしての構成も考えられる。パイプラインは、導電性または電気絶縁性の構成であってもよい。金属パイプラインおよびセラミックパイプラインの両方が考えられる。
パイプライン、ならびにそれに対応する流入および流出パイプラインは、互いに流体接続されてもよい。導電性パイプラインを使用する場合、流入および流出パイプラインは、互いにガルバニック絶縁されてもよい。「互いにガルバニック絶縁される」とは、パイプラインと流入および流出パイプラインとの間に電気伝導および／または許容可能な電気伝導がないように、パイプラインと流入および流出パイプラインとが互いに絶縁されていることを意味すると理解され得る。装置は、少なくとも１つの絶縁体、特に複数の絶縁体を備え得る。それぞれのパイプラインと流入および流出パイプラインとの間のガルバニック絶縁は、絶縁体によって確保することができる。絶縁体は、供給原料の自由な流れを確実にすることができる。
装置は、少なくとも１つの導電性媒体を含む。装置は、電流が導電性媒体を通過する際に生じるジュール加熱によってパイプラインを加熱する導電性媒体において電流を生成するように設定された少なくとも１つの電源または電圧源を有する。
本発明の文脈における「導電性媒体」は、導電性および／または磁気特性を有する任意の媒体を意味すると理解され得る。磁気材料、すなわち磁気特性を有する導電性媒体は、ヒステリシス加熱の効果のために、非磁気材料よりも迅速に加熱することができる。磁気材料は、急速に変化する磁場に対して自然抵抗を有し得る。磁気伝導性が低い材料、例えばアルミニウムまたは銅は、その低い透磁率のためにあまり効率的に加熱することができない。例えば、導電性媒体は、強磁気特性を有する少なくとも１つの材料であってもよく、かつ／または強磁気特性を有する少なくとも１つの材料を含んでもよく、例えば、透磁率は１Ｈ／ｍから１００００００Ｈ／ｍ程度であってもよい。例えば、導電性媒体は、コバルト、鉄、ニッケルおよび／またはフェライトを含んでもよい。導電性媒体は、比抵抗を有し得る。導電性媒体は、高抵抗媒体であってもよい。導電性媒体は、０．１Ωｍｍ２／ｍ≦ρ≦１０００Ωｍｍ２／ｍ、好ましくは１０Ωｍｍ２／ｍ≦ρ≦１０００Ωｍｍ２／ｍの比抵抗ρを有し得る。そのような導電性媒体の使用は、供給原料を加熱するために必要な電力量の最小化を可能にすることができる。原理的には、単純化された用語での電力は、Ｐ＝Ｕ・Ｉ＝Ｉ２・Ｒであり、電圧Ｕ、電流Ｉ、および抵抗Ｒである。追加の誘導効果を考慮すると、電力は、Ｐ＝（（Ｉ２＊Ｒ）２＋（Ｉ２＊２π＊ｆ＊Ｌ）２）０．５で表され得、ここでＬは誘導性であり、ｆは周波数である。より広いスペクトルの電圧および電流の流れは、導電性媒体の特定のオーミック抵抗の適切な選択によって提供され得る。より高い温度で利用することができる導電性媒体が好ましい場合がある。対照的に、水の場合、これらの温度を取得するために非常に高い圧力が必要であり、例えば、３００℃は９０バールに対応する。
導電性媒体は、任意の状態の物質であってもよい。導電性媒体は、固体、液体および／または気体の状態の物質であってもよく、混合物、例えばエマルジョンおよび懸濁液を含んでもよい。導電性媒体は、導電性粒状材料または導電性流体であってもよい。導電性媒体は、炭素、炭化物、ケイ化物、導電性油、塩溶融物、無機塩および固体／液体混合物からなる群から選択される少なくとも１つの材料を含み得る。
電源および／または電圧源は、単相もしくは多相ＡＣ電源および／または単相もしくは多相ＡＣ電圧源あるいはＤＣ電源および／またはＤＣ電圧源を含んでもよい。装置は、電源および／または電圧源を導電性媒体に電気的に接続する少なくとも１つの入力部および出力部を有し得る。
装置は、例えば、少なくとも１つのＡＣ電源および／または少なくとも１つのＡＣ電圧源を有し得る。ＡＣ電源および／またはＡＣ電圧源は、単相または多相源であってもよい。「ＡＣ電源」は、交流を供給するように設計された電源を意味すると理解され得る。「交流」は、経時的に規則的な繰り返しで変化する極性の電流を意味すると理解され得る。例えば、交流は正弦波交流であってもよい。「単相」ＡＣ電源は、単相の電流を供給するＡＣ電源を意味すると理解され得る。「多相」ＡＣ電源は、２つ以上の相を伴う電流を供給するＡＣ電源を意味すると理解され得る。「ＡＣ電圧源」は、ＡＣ電圧を提供するように設定された電圧源を意味すると理解され得る。「ＡＣ電圧」は、経時的に規則的に繰り返されるレベルおよび極性の電圧を意味すると理解され得る。例えば、ＡＣ電圧は、正弦波ＡＣ電圧であってもよい。ＡＣ電圧源によって生成された電圧は、電流、特に交流を流す。「単相」ＡＣ電圧源は、単相を伴う交流を供給するＡＣ電圧源を意味すると理解され得る。「多相」ＡＣ電圧源は、２つ以上の相を伴う交流を供給するＡＣ電圧源を意味すると理解され得る。
装置は、少なくとも１つのＤＣ電源および／または少なくとも１つのＤＣ電圧源を有し得る。「ＤＣ電源」は、ＤＣ電流を供給するように設定された器具を意味すると理解され得る。「ＤＣ電圧源」は、ＤＣ電圧を供給するように設定された器具を意味すると理解され得る。ＤＣ電源および／またはＤＣ電圧源は、導電性媒体にＤＣ電流を生成するように設定されてもよい。「ＤＣ電流」は、強度および方向に関して実質的に一定の電流を意味すると理解され得る。「ＤＣ電圧」は、実質的に一定の電圧を意味すると理解され得る。「実質的に一定」は、意図された効果に関して重要ではない変動を有する電流または電圧を意味すると理解され得る。
装置は、複数の電源および／または電圧源を有し得、前記電源および／または電圧源は、単相もしくは多相ＡＣ電源および／または単相もしくは多相ＡＣ電圧源あるいはＤＣ電源および／またはＤＣ電圧源、ならびにそれらの組み合わせからなる群から選択される。装置は、２個からＭ個の異なる電源および／または電圧源を有し得、Ｍは３以上の自然数である。電源および／または電圧源は、少なくとも１つの電気出力変数を制御する可能性を伴ってまたは伴うことなく構成されてもよい。電源および／または電圧源は、互いに独立して電気的に制御可能であってもよい。電源および／または電圧源は、同一または異なる構成であってもよい。例えば、装置は、電流および／または電圧が装置の異なるゾーンに対して調整可能であるように設定されてもよい。装置は複数のパイプラインを有し得、パイプラインは異なる温度領域またはゾーンに属する。パイプライン自体も同様に温度ゾーンを有し得る。複数の電源および／または電圧源を使用することにより、特に異なるゾーンに対して電圧を変化させることが可能になる。例えば、過度に高温のパイプライン、または逆に過度に低温のパイプラインをもたらす、あまり高くない電流を達成することが可能である。
装置は、複数の単相または多相ＡＣ電源またはＡＣ電圧源を有し得る。パイプラインには各々、導電性媒体が割り当てられ、ＡＣ電源および／またはＡＣ電圧源が、特に少なくとも１つの電気接続を介して電気的に導電性媒体に接続され得る。また、少なくとも２つのパイプラインが導電性媒体ならびにＡＣ電源および／またはＡＣ電圧源を共有する実施形態も考えられる。ＡＣ電源またはＡＣ電圧源および導電性媒体を接続するために、電気加熱可能なリアクタは、２個からＮ個の入力部および出力部を有し得、Ｎは３以上の自然数である。それぞれのＡＣ電源および／またはＡＣ電圧源は、それぞれの導電性媒体に電流を生成するように設定されてもよい。ＡＣ電源および／またはＡＣ電圧源は、制御されてもよいし、制御されなくてもよい。ＡＣ電源および／またはＡＣ電圧源は、少なくとも１つの電気出力変数を制御する可能性を伴ってまたは伴うことなく構成されてもよい。「出力変数」は、電流値および／または電圧値および／または電流信号および／または電圧信号を意味すると理解され得る。装置は、２個からＭ個の異なるＡＣ電源および／またはＡＣ電圧源を有し得、Ｍは３以上の自然数である。ＡＣ電源および／またはＡＣ電圧源は、独立して電気的に制御可能であってもよい。例えば、それぞれの導電性媒体で異なる電流が生成され、パイプラインにおいて異なる温度に達してもよい。
装置は、複数のＤＣ電源および／またはＤＣ電圧源を備えてもよい。各パイプラインには、導電性媒体と、特に少なくとも１つの電気接続を介して導電性媒体に電気的に接続されたＤＣ電源および／またはＤＣ電圧源と、が割り当てられ得る。ＤＣ電源および／またはＤＣ電圧源と導電性媒体との接続のために、装置は、２個からＮ個の正端子および／または導体と、２個からＮ個の負端子および／または導体と、を有し得、Ｎは３以上の自然数である。それぞれのＤＣ電源および／またはＤＣ電圧源は、それぞれの導電性媒体に電流を生成するように設定されてもよい。生成された電流は、供給原料を加熱するために、電流が導電性媒体を通過する際に生じるジュール加熱によってそれぞれのパイプラインを加熱することができる。
導電性媒体で生成された電流は、供給原料を加熱するために、電流が導電性媒体を通過する際に生じるジュール加熱によってそれぞれのパイプラインを加熱することができる。「パイプラインの加温」は、パイプラインの温度の変化、特にパイプラインの温度の上昇をもたらす動作を意味すると理解され得る。パイプラインの温度は、例えば、パイプラインにおいて行われる反応が、それが受け取る熱と同じ量の熱を吸収するとき、一定のままであり得る。
装置は、供給原料を２００℃から１７００℃、好ましくは３００℃から１４００℃、より好ましくは４００℃から８７５℃の範囲の温度に加熱するように設定されてもよい。パイプラインは、導電性媒体によって生成されたジュール加熱を少なくとも部分的に吸収し、ジュール加熱を供給原料に少なくとも部分的に放出するように設定されてもよい。少なくとも１つの吸熱反応がパイプラインにおいて起こり得る。「吸熱反応」は、特に熱の形態のエネルギーが環境から吸収される反応を意味すると理解され得る。吸熱反応は、供給原料の加熱および／または予熱を含み得る。
供給原料を「加熱する」とは、供給原料の温度の変化、特に供給原料の温度の上昇、例えば供給原料の加熱をもたらす動作を意味すると理解され得る。供給原料は、例えば、加熱によって定義されたまたは所定の温度値に温められてもよい。
装置は、プラントの一部であってもよい。例えば、プラントは、少なくとも１つの吸熱反応を行うためのプラント、加熱するためのプラント、予熱するためのプラント、蒸気クラッカー、水蒸気改質器、アルカン脱水素化のための器具、改質器、乾式改質のための器具、スチレン製造のための器具、エチルベンゼン脱水素化のための器具、尿素のクラッキングのための器具、イソシアネート、メラミン、クラッカー、接触クラッカー、脱水素化のための器具からなる群から選択され得る。
装置は、例えば、蒸気クラッカーの一部であってもよい。「蒸気分解」は、より長鎖の炭化水素、例えばナフサ、プロパン、ブタンおよびエタン、ならびにまた軽油および水素化ワックスが、蒸気の存在下での熱分解によって短鎖炭化水素に変換されるプロセスを意味すると理解され得る。蒸気分解は、主生成物として水素、メタン、エテンおよびプロペン、ならびにとりわけブテンおよび熱分解ベンゼンを生産することができる。蒸気クラッカーは、流体を５５０℃から１１００℃の範囲の温度に加熱するように設定されてもよい。
例えば、装置は、改質炉の一部であってもよい。「水蒸気改質」は、水および炭素含有エネルギーキャリア、特に天然ガス、軽質ガソリン、メタノール、バイオガスまたはバイオマスなどの炭化水素から水素および炭素酸化物を生成するプロセスを意味すると理解され得る。例えば、流体は、２００℃から８７５℃、好ましくは４００℃から７００℃の範囲の温度に加熱されてもよい。
例えば、装置は、アルカン脱水素化のための器具の一部であってもよい。「アルカン脱水素化」は、アルカンを脱水素化することによって、例えばブタンをブテン（ＢＤＨ）に脱水素化することによって、またはプロパンをプロペン（ＰＤＨ）に脱水素化することによって、アルケンを生産するプロセスを意味すると理解され得る。アルカン脱水素化のための器具は、流体を４００℃から７００℃の範囲の温度に加熱するように設定されてもよい。
しかしながら、他の温度および温度範囲も考えられる。
導電性媒体は、任意の容器、例えばパイプまたはシリンダに配置されてもよい。導電性媒体は、容器の加熱によって直接的または間接的に電気的に加熱されてもよい。
導電性媒体およびパイプラインは、導電性媒体がパイプラインを少なくとも部分的に取り囲むように、かつ／またはパイプラインが導電性媒体を少なくとも部分的に取り囲むように、互いに対して配置されてもよい。「少なくとも部分的に取り囲む」とは、導電性媒体がパイプラインを完全に取り囲むかまたはパイプラインが導電性媒体を完全に取り囲む実施形態、およびパイプラインのサブ領域のみが導電性媒体によって取り囲まれるかまたはパイプラインのサブ領域が導電性媒体を取り囲む実施形態を意味すると理解され得る。例えば、パイプラインは、中空シリンダの内側シリンダとして配置され、外側の粒状材料によって囲まれてもよい。例えば、導電性媒体は、例えば粒状材料として、パイプライン内のパイプに配置されてもよい。例えば、パイプライン内に配置された導電性媒体で充填された多数の管が存在してもよい。例えば、供給原料を含む複数のパイプラインが提供されてもよく、これらパイプラインは導電性媒体を含むシリンダによって取り囲まれている。例えば、導電性媒体を含む複数のシリンダは、供給原料を含むパイプラインの周りにリングの形態で配置されてもよい。例えば、パイプラインは螺旋状であってもよく、導電性媒体、例えば粒状材料を含むシリンダがパイプラインの周りに配置されてもよい。例えば、供給原料を含むパイプラインによって囲まれた、導電性媒体を含む螺旋状管が提供されてもよい。例えば、複数の螺旋状要素がパイプラインまたは導電性媒体に設けられ得る。また、導電性媒体がパイプラインの様々な領域の周りの複数の中空シリンダに配置され、パイプラインの領域の個々の加熱を可能にする実施形態も考えられる。
パイプラインを間接的に加熱することにより、電力供給の簡略化された概念を可能にすることができる。非常に高温のピンおよびストランド、ならびに大電流の流れなど、直接加熱の場合に生じる問題を回避することが可能である。導電性媒体のオーミック抵抗を最適化することにより、電流を最小化することが可能であり、それにより、直接加熱されたパイプラインと比較して比較的小さい電力需要のみが必要とされ、それに対応してより低い出力を伴う変圧器が可能である。加えて、パイプライン自体が電圧下にないため、安全性を達成することがより容易に可能である。直接加熱の場合に発生する可能性があり、望ましくない効果、例えば加熱されたパイプラインにおいて電流の制御されていない非対称分布をもたらす可能性がある誘導抵抗（リアクタンス）は、間接加熱の使用によって最小化または回避することができる。パイプラインが電源から切り離されるため、より簡単な方法でアップスケーリングが可能であり得る。この概念のために、任意のタイプの電流、例えばＤＣ電流、３相ＡＣ電流などを使用することも可能であり、１つのプロセスのためにそれらを組み合わせて利用することさえ可能である。パイプタイプの多くの組み合わせが可能であり、したがって柔軟なリアクタ設計が可能である。単一フィード、共クラッキング、またはスプリットクラッキングなどの独立した供給原料の概念が可能である。
装置は、誘導加熱を目的として少なくとも１つのコイルを有してもよい。
電源または電圧源は、コイルに電圧または電流を供給するように設定され、そのコイルに接続されてもよい。導電性媒体およびコイルは、コイルの電磁場が導電性媒体に電流を誘導し、供給原料を加熱するために、電流が導電性媒体を通過する際に生じるジュール加熱によって導電性媒体を加熱するように配置されてもよい。
装置は、コイルに接続され、コイルに電圧または電流を供給するように設定された少なくとも１つのさらなる電圧源または電源を有し得る。コイルは、供給の結果として少なくとも１つの電磁場を生成するように設定されてもよい。例えば、パイプラインは、電気的および磁気的に導電性の両方の構成であってもよく、コイルは、コイルの電磁場がパイプラインに電流を誘導するように配置されてもよく、電流は、供給原料を加熱するために、電流が導電性パイプ材料を通過する際に生じるジュール加熱によってパイプラインを加熱する。
コイル形状は、任意の構成であってもよい。例えば、コイルは、鉛直、水平、円筒形、または異なる構成であってもよい。
複数の誘導ヒータが反応空間に設けられてもよく、これは、例えば、並列、直列または異なる配置であってもよい。
装置、特にパイプライン、導電性媒体および供給原料の構成に関しては、装置の説明をさらに参照する。
さらなる態様では、本発明の文脈において、本発明の装置を備えるプラントが提案される。プラントの構成に関しては、さらに上または下の装置の説明を参照する。
プラントは、少なくとも１つの吸熱反応を行うためのプラント、加熱するためのプラント、予熱するためのプラント、蒸気クラッカー、水蒸気改質器、アルカン脱水素化のための器具、改質器、乾式改質のための器具、スチレン製造のための器具、エチルベンゼン脱水素化のための器具、尿素のクラッキングのための器具、イソシアネート、メラミン、クラッカー、接触クラッカー、脱水素化のための器具からなる群から選択され得る。
さらなる態様では、本発明の文脈において、供給原料を加熱する方法が提案される。本方法では、本発明の装置が使用される。
本方法は、
供給原料を受け取るための少なくとも１つのパイプラインを提供し、パイプラインにおいて供給原料を受け取るステップ、
少なくとも１つの電源および／または少なくとも１つの電圧源を提供するステップ、
供給原料を加熱するために、電流が導電性媒体を通過する際に生じるジュール加熱によってパイプラインを加熱する、装置における導電性媒体に電流を生成するステップを含む。
供給原料を受け取るための少なくとも１つのパイプラインを提供し、パイプラインにおいて供給原料を受け取るステップ、
少なくとも１つの電源および／または少なくとも１つの電圧源を提供するステップ、
供給原料を加熱するために、電流が導電性媒体を通過する際に生じるジュール加熱によってパイプラインを加熱する、装置における導電性媒体に電流を生成するステップを含む。
実施形態および定義に関して、装置の上記の説明を参照し得る。方法ステップは、指定された順序で実行されてもよいが、１つまたは複数のステップが少なくとも部分的に同時に実行されることも可能であり、１つまたは複数のステップが複数回繰り返されることも可能である。加えて、本明細書で言及されているかどうかにかかわらず、さらなるステップが追加的に実行されてもよい。
要約すると、本発明の文脈において、以下の実施形態が特に好ましい。
実施形態１：少なくとも１つの供給原料を受け取るための少なくとも１つのパイプラインを備える装置であって、前記装置は、少なくとも１つの導電性媒体を有し、前記装置は、電流が導電性媒体を通過する際に生じるジュール加熱によってパイプラインを加熱する導電性媒体において電流を生成するように設定された少なくとも１つの電源または電圧源を有する。
実施形態２：装置が、供給原料を２００℃から１７００℃、好ましくは３００℃から１４００℃、より好ましくは４００℃から８７５℃の範囲の温度に加熱するように設定される、実施形態１による装置。
実施形態３：導電性媒体およびパイプラインは、導電性媒体がパイプラインを少なくとも部分的に取り囲むように、かつ／またはパイプラインが導電性媒体を少なくとも部分的に取り囲むように、互いに対して配置される、実施形態２による装置。
実施形態４：導電性媒体が、固体、液体および／または気体の状態の物質ならびに固体、液体および気体からなる群から選択される混合物である、実施形態１～３のいずれかによる装置。
実施形態５：導電性媒体が、導電性粒状材料または導電性流体である、実施形態１～４のいずれかによる装置。
実施形態６：導電性媒体が、炭素、炭化物、ケイ化物、導電性油、塩溶融物、無機塩および固体／液体混合物からなる群から選択される少なくとも１つの材料を含む、実施形態１～５のいずれかによる装置。
実施形態７：少なくとも１つの吸熱反応がパイプラインで進行し、前記吸熱反応が供給原料の加熱および／または予熱を含む、実施形態１～６のいずれかによる装置。
実施形態８：導電性媒体が、０．１Ωｍｍ２／ｍ≦ρ≦１０００Ωｍｍ２／ｍ、好ましくは１０Ωｍｍ２／ｍ≦ρ≦１０００Ωｍｍ２／ｍの比抵抗ρを有する、実施形態１～７のいずれかによる装置。
実施形態９：電源および／または電圧源が、単相もしくは多相ＡＣ電源および／または単相もしくは多相ＡＣ電圧源、あるいはＤＣ電源および／またはＤＣ電圧源を含む、実施形態１～８のいずれかによる装置。
実施形態１０：装置は、複数の電源および／または電圧源を有し、前記電源および／または電圧源は、単相もしくは多相ＡＣ電源および／または単相もしくは多相ＡＣ電圧源あるいはＤＣ電源および／またはＤＣ電圧源、ならびにそれらの組み合わせからなる群から選択される、実施形態１～９のいずれかによる装置。
実施形態１１：電源および／または電圧源が、少なくとも１つの電気出力変数を制御する可能性を伴ってまたは伴うことなく構成される、実施形態１０による装置。
実施形態１２：電源および／または電圧源が、独立して電気的に制御可能である、実施形態１１による装置。
実施形態１３：電源および／または電圧源が、同一にまたは異なって構成される、実施形態１０～１２のいずれかによる装置。
実施形態１４：電流および／または電圧が、装置の様々なゾーンに対して調整可能である、実施形態１０～１３のいずれかによる装置。
実施形態１５：装置が、２個からＭ個の異なる電源および／または電圧源を有し、Ｍは３以上の自然数である、実施形態１～１４のいずれかによる装置。
実施形態１６：装置が、電源および／または電圧源を導電性媒体に電気的に接続する少なくとも１つの入力部および出力部を有する、実施形態１～１５のいずれかによる装置。
実施形態１７：パイプラインが、導電性または電気絶縁性の構成である、実施形態１～１６のいずれかによる装置。
実施形態１８：装置が複数のパイプラインを有し、前記パイプラインが貫通接続され、したがって供給原料を受け入れるためのパイプシステムを形成する、実施形態１～１７のいずれかによる装置。
実施形態１９：装置が、ｌ個のパイプラインを有し、ｌは２以上の自然数であり、前記パイプラインは対称もしくは非対称の管および／またはそれらの組み合わせを含む、実施形態１～１８のいずれかによる装置。
実施形態２０：パイプラインが、直径、および／または長さ、および／または形状に関して異なる構成である、実施形態１８または１９による装置。
実施形態２１：パイプラインならびに対応する流入および流出パイプラインは流体伝導方式で相互接続され、前記パイプラインは金属パイプラインであり、前記パイプラインならびに流入および流出パイプラインは互いにガルバニック絶縁されており、前記装置は、それぞれのパイプラインと流入および流出パイプラインとの間のガルバニック絶縁を確実にするように設定された絶縁体を有し、前記絶縁体は供給原料の自由な流れを確実にするように設定されている、実施形態１～２０のいずれかによる装置。
実施形態２２：パイプラインのうちの複数またはすべてが直列および／または並列構成である、実施形態１～２１のいずれかによる装置。
実施形態２３：供給原料が、熱分裂に供される炭化水素および／または混合物である、実施形態１～２２のいずれかによる装置。
実施形態２４：前記装置は、誘導加熱の目的で少なくとも１つのコイルを有し、前記電源または電圧源は、コイルに接続され、コイルに電圧または電流を供給するように設定され、前記導電性媒体および前記コイルは、前記コイルの電磁場が、供給原料を加熱するために、電流が導電性媒体を通過する際に生じるジュール加熱によって導電性媒体を加熱する導電性媒体において電流を誘導するように配置される、実施形態１～２３のいずれかによる装置。
実施形態２５：前記装置は、誘導加熱の目的で少なくとも１つのコイルを有し、前記装置は、コイルに接続され、電圧または電流をコイルに供給するように設定された少なくとも１つのさらなる電圧源または電源を有し、前記コイルは、供給によって少なくとも１つの電磁場を生成するように設定され、かつ前記パイプラインおよび前記コイルは、前記コイルの電磁場が、供給原料を加熱するために、電流が導電性パイプ材料を通過する際に生じるジュール加熱によってパイプラインを加熱する電流をパイプラインで誘導するように配置される、実施形態１～２４のいずれかによる装置。
実施形態２６：実施形態１～２５のいずれかによる少なくとも１つの装置を備えるプラント。
実施形態２７：プラントは、少なくとも１つの吸熱反応を行うためのプラント、加熱するためのプラント、予熱するためのプラント、蒸気クラッカー、水蒸気改質器、アルカン脱水素化のための器具、改質器、乾式改質のための器具、スチレン製造のための器具、エチルベンゼン脱水素化のための器具、尿素のクラッキングのための器具、イソシアネート、メラミン、クラッカー、接触クラッカー、脱水素化のための器具からなる群から選択される、実施形態１～２６によるプラント。
実施形態２８：装置に関する実施形態１～２６のいずれかによる装置を使用して少なくとも１つの供給原料を加熱する方法であって、前記方法は、
供給原料を受け取るための少なくとも１つのパイプラインを提供し、パイプラインにおいて供給原料を受け取るステップ、
少なくとも１つの電源および／または少なくとも１つの電圧源を提供するステップ、
供給原料を加熱するために、電流が導電性媒体を通過する際に生じるジュール加熱によってパイプラインを加熱する、装置における導電性媒体に電流を生成するステップを含む。
供給原料を受け取るための少なくとも１つのパイプラインを提供し、パイプラインにおいて供給原料を受け取るステップ、
少なくとも１つの電源および／または少なくとも１つの電圧源を提供するステップ、
供給原料を加熱するために、電流が導電性媒体を通過する際に生じるジュール加熱によってパイプラインを加熱する、装置における導電性媒体に電流を生成するステップを含む。
本発明のさらなる詳細および特徴は、特に従属請求項と併せて、以下の好ましい実施例の説明から明らかになるであろう。それぞれの特徴は、単独で実装されてもよく、または２つ以上を互いに組み合わせて実装されてもよい。本発明は実施例に限定されない。実施例は、図面に概略的に表されている。個々の図の同一の参照番号は、同じであるか、同じ機能を有するか、またはそれらの機能に関して互いに対応する要素に関する。
具体的な図は、次に示す。
具体的な図は、次に示す。
実施例
図１ａから図１ｃの各々は、少なくとも１つの供給原料を受け取るための少なくとも１つのパイプライン１１２を備える本発明の装置１１０の実施例の概略図を示す。装置１１０は、少なくとも１つの反応空間１１１を有してもよい。
図１ａから図１ｃの各々は、少なくとも１つの供給原料を受け取るための少なくとも１つのパイプライン１１２を備える本発明の装置１１０の実施例の概略図を示す。装置１１０は、少なくとも１つの反応空間１１１を有してもよい。
供給原料は、特に少なくとも１つの化学反応によって反応生成物を生産および／または調製することができる任意の材料であってもよい。供給原料は、特に、化学反応が行われる反応物質であり得る。供給原料は、液体または気体であり得る。供給原料は、熱分解に供される炭化水素および／または混合物であってもよい。供給原料は、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ナフサ、エチルベンゼン、軽油、凝縮物、生物流体、バイオガス、熱分解油、廃油、および再生可能な原料で構成された液体からなる群から選択される少なくとも１つの要素を含み得る。生物流体は、例えば、再生可能な原材料、例えばバイオオイルまたはバイオディーゼルからの脂肪もしくは油またはそれらの誘導体であり得る。他の供給原料も考えられる。
パイプライン１１２は、供給原料を受け取り、かつ／または輸送するように設定され得る。パイプラインは、少なくとも１つの化学反応が進行することができる少なくとも１つの反応管であってもよく、かつ／またはこの反応管を含んでもよい。パイプライン１１２は、少なくとも１つのパイプおよび／または少なくとも１つのパイプラインセグメント１１４および／または少なくとも１つのパイプラインコイルを備え得る。パイプラインセグメント１１４は、パイプライン１１２のサブ領域であってもよい。パイプライン１１２の形状および／または表面および／または材料は、輸送される供給原料に依存し得る。
図１ａは、装置が１つのパイプライン１１２を有する実施例を示す。装置１１０は、複数のパイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４、例えば、図１ｂに示すように２つ、または図１ｃに示すように３つを有し得る。装置１１０は、ｌ個のパイプライン１１２を有し得、ｌは２以上の自然数である。例えば、装置１１０は、少なくとも２つ、３つ、４つ、５つ、またはそれ以上のパイプライン１１２を有し得る。装置１１０は、例えば、最大１００本のパイプライン１１２を有し得る。パイプライン１１２は、同一または異なる構成であってもよい。
パイプライン１１２は、貫通接続されてもよく、したがって、供給原料を受け取るためのパイプシステム１１８を形成する。パイプシステム１１８は、特に相互接続された少なくとも２つのパイプライン１１２から構成される器具であってもよい。パイプシステム１１８は、流入および流出パイプラインを備えてもよい。パイプシステム１１８は、供給原料を受け取るための少なくとも１つの入口１２０を備えてもよい。パイプシステム１１８は、供給原料を排出するための少なくとも１つの出口１２２を備えてもよい。パイプライン１１２は、パイプライン１１２が流体伝導方式で相互接続されるように貫通接続されてもよい。したがって、パイプライン１１２は、供給原料がパイプライン１１２を次々に通って流れるように配置および接続されてもよい。２つ以上またはすべてのパイプライン１１２は、直列および／または並列に構成されてもよい。図１ａから図１ｃでは、供給原料はパイプライン１１２を直列に、すなわち連続的に通過して流れる。
しかしながら、供給原料が少なくとも２つのパイプライン１１２を通って並列に流れることができるように、並列相互接続も可能であり得る。そのような実施形態は、例えば、図３ａ１から図３ｂ２に示されている。パイプライン１１２、特に並列に接続されたパイプラインは、異なる供給原料を並列に輸送するように設計されてもよい。特に、並列に接続されたパイプライン１１２は、異なる供給原料を輸送するための互いに異なる形状および／または表面および／または材料を有し得る。特に供給原料の輸送のために、供給原料を並列構成におけるそれらのパイプライン１１２間で分割することができるように、パイプライン１１２のうちのいくつかまたはすべてが並列構成であってもよい。
直列接続と並列接続との組み合わせも考えられる。
例えば、パイプライン１１２は、供給原料を受け取るための少なくとも１つの導電性パイプライン１１２を備え得る。導電性パイプライン１１２は、電流を伝導するように設定され得る。しかしながら、非導電性のパイプライン１１２または導電性の低いパイプライン１１２としての構成も考えられる。パイプライン１１２は、導電性または電気絶縁性の構成であってもよい。金属パイプライン１１２およびセラミックパイプライン１１２の両方が考えられる。
導電性パイプライン１１２を使用する場合、流入および流出パイプラインは、互いにガルバニック絶縁されてもよい。パイプライン１１２ならびに流入および流出パイプラインは、パイプライン１１２と流入および流出パイプラインとの間に電気伝導および／または許容可能な電気伝導がないように互いに隔離されてもよい。装置１１０は、少なくとも１つの絶縁体１２４、特に複数の絶縁体１２４を備え得る。それぞれのパイプライン１１２と流入および流出パイプラインとの間のガルバニック絶縁は、絶縁体１２４によって確保することができる。絶縁体１２４は、供給原料の自由な流れを確実にすることができる。
装置１１０は、少なくとも１つの導電性媒体１２９を含む。装置１１０は、電流が導電性媒体１２９を通過する際に生じるジュール加熱によってパイプライン１１２を加熱する導電性媒体１２９において電流を生成するように設定された少なくとも１つの電源または電圧源１２６を有する。
導電性媒体１２９は、導電性および／または磁気特性を有する任意の媒体であってもよい。磁気材料、すなわち磁気特性を有する導電性媒体１２９は、ヒステリシス加熱の効果のために、非磁気材料よりも迅速に加熱することができる。磁気材料は、急速に変化する磁場に対して自然抵抗を有し得る。磁気伝導性が低い材料、例えばアルミニウムまたは銅は、その低い透磁率のためにあまり効率的に加熱することができない。例えば、導電性媒体は、強磁気特性を有する少なくとも１つの材料であってもよく、かつ／または強磁気特性を有する少なくとも１つの材料を含んでもよく、例えば、透磁率は１Ｈ／ｍから１００００００Ｈ／ｍ程度であってもよい。例えば、導電性媒体１２９は、コバルト、鉄、ニッケルおよび／またはフェライトを含んでもよい。導電性媒体１２９は、比抵抗を有し得る。導電性媒体１２９は、高抵抗媒体であってもよい。導電性媒体１２９は、０．１Ωｍｍ２／ｍ≦ρ≦１０００Ωｍｍ２／ｍ、好ましくは１０Ωｍｍ２／ｍ≦ρ≦１０００Ωｍｍ２／ｍの比抵抗ρを有し得る。そのような導電性媒体１２９の使用は、供給原料を加熱するために必要な電力量の最小化を可能にすることができる。
導電性媒体１２９は、任意の状態の物質であってもよい。導電性媒体１２９は、固体、液体および／または気体の状態の物質であってもよく、混合物、例えばエマルジョンおよび懸濁液を含んでもよい。導電性媒体１２９は、導電性粒状材料または導電性流体であってもよい。導電性媒体１２９は、炭素、炭化物、ケイ化物、導電性油、塩溶融物、無機塩および固体／液体混合物からなる群から選択される少なくとも１つの材料を含み得る。
電源および／または電圧源１２６は、単相もしくは多相ＡＣ電源および／または単相もしくは多相ＡＣ電圧源あるいはＤＣ電源および／またはＤＣ電圧源を含んでもよい。装置１１０は、電源および／または電圧源１２６を導電性媒体１２９に電気的に接続する少なくとも１つの入力部および出力部１２７を有し得る。
装置１１０は、例えば、少なくとも１つのＡＣ電源および／または少なくとも１つのＡＣ電圧源を有し得る。ＡＣ電源および／またはＡＣ電圧源は、単相または多相源であってもよい。ＡＣ電源は、交流電流を供給するように設定された電源であってもよく、かつ／またはこの電源を備えてもよい。交流は、経時的に規則的な繰り返しで変化する極性の電流であってもよい。例えば、交流は正弦波交流であってもよい。単相ＡＣ電源は、単相の電流を供給するＡＣ電源であってもよく、かつ／またはこのＡＣ電源を備えてもよい。多相ＡＣ電源は、２つ以上の相を有する電流を供給するＡＣ電源であってもよく、かつ／またはこのＡＣ電源を備えてもよい。ＡＣ電圧源は、ＡＣ電圧を提供するように設定された電圧源であってもよく、かつ／またはこの電圧源を備えてもよい。ＡＣ電圧は、経時的に規則的に繰り返されるレベルおよび極性の電圧であってもよい。例えば、ＡＣ電圧は、正弦波ＡＣ電圧であってもよい。ＡＣ電圧源によって生成された電圧は、電流、特に交流を流す。単相ＡＣ電圧源は、単相のＡＣ電流を提供するＡＣ電圧源であってもよく、かつ／またはこのＡＣ電圧源を備えてもよい。多相ＡＣ電圧源は、ＡＣ電流に２つ以上の相を供給するＡＣ電圧源であってもよく、かつ／またはこのＡＣ電圧源を備えてもよい。
装置１１０は、少なくとも１つのＤＣ電源および／または少なくとも１つのＤＣ電圧源を有し得る。ＤＣ電源は、ＤＣ電流を供給するように設定された器具であってもよく、かつ／またはこの装置を備えてもよい。ＤＣ電圧源は、ＤＣ電圧を提供するように設定された器具であってもよく、かつ／またはこの器具を備えてもよい。ＤＣ電源および／またはＤＣ電圧源は、導電性媒体にＤＣ電流を生成するように設定されてもよい。ＤＣ電流は、強度および方向に関して実質的に一定の電流であり得る。ＤＣ電圧は、実質的に一定の電圧であり得る。
装置１１０は、複数の電源および／または電圧源１２６を有し得、例えば、図１ｂおよび図１ｃを参照されたい。電源および／または電圧源は、単相もしくは多相ＡＣ電源および／または単相もしくは多相ＡＣ電圧源あるいはＤＣ電源および／またはＤＣ電圧源、ならびにそれらの組み合わせからなる群から選択される。装置１１０は、２個からＭ個の異なる電源および／または電圧源を有し得、Ｍは３以上の自然数である。
電源および／または電圧源１２６は、少なくとも１つの電気出力変数を制御する可能性を伴ってまたは伴うことなく構成されてもよい。例えば、装置１１０は、少なくとも１つのコントローラ１３１を有してもよい。図５ｃおよび図５ｄは、コントローラ１３１の使用例を示す。コントローラの目的は、適切な量の電圧または電力をシステムに加えること、すなわち電流強度を制御することであり得る。パイプライン１１２は、異なる量の電力を必要とし得る。例えば、電力量は反応に依存し得る。例えば、蒸気クラッカーの場合、パイプライン１１２の開始時にはより多くのエネルギーが必要とされ、パイプの終了時にはより少ないエネルギーが必要とされ得る。例えば、パイプにおけるコークス化は、利用の期間にわたってより多くの電気抵抗をもたらし得る。コントローラ１３１は、例えば、外部コントローラ、すなわち反応空間１１１の外側に配置されたコントローラ１３１であってもよい。電源および／または電圧源１２６は、互いに独立して電気的に制御可能であってもよい。電源および／または電圧源１２６は、同一または異なる構成であってもよい。例えば、装置１１０は、電流および／または電圧が装置１１０の異なるゾーンに対して調整可能であるように設定されてもよい。装置１１０は複数のパイプライン１１２を有し得、パイプライン１１２は異なる温度領域またはゾーンに属する。パイプライン１１２自体も同様に温度ゾーンを有し得る。複数の電源および／または電圧源１２６を使用することにより、特に異なるゾーンに対して電圧を変化させることが可能になる。例えば、過度に高温のパイプラインをもたらすあまり高くない電流、および生成物の減少またはより多くの副生成物をもたらすあまり低くない電流を達成することが可能である。
装置１１０は、複数の単相もしくは多相ＡＣ電源またはＡＣ電圧源を有し得る。図１ｂおよび図１ｃに示すように、パイプライン１１２は各々、導電性媒体１２９が割り当てられ、ＡＣ電源および／またはＡＣ電圧源が、特に少なくとも１つの電気接続を介して電気的に導電性媒体１２９に接続され得る。また、少なくとも２つのパイプライン１１２が導電性媒体１２９ならびにＡＣ電源および／またはＡＣ電圧源を共有する実施形態も考えられる。ＡＣ電源またはＡＣ電圧源および導電性媒体１２９を接続するために、電気加熱可能なリアクタは、２個からＮ個の入力部および出力部１２７を有し得、Ｎは３以上の自然数である。それぞれのＡＣ電源および／またはＡＣ電圧源は、ジュール加熱を生成する目的でそれぞれの導電性媒体１２９に電流を生成するように設定されてもよい。
ＡＣ電源および／またはＡＣ電圧源は、制御されてもよいし、制御されなくてもよい。ＡＣ電源および／またはＡＣ電圧源は、少なくとも１つの電気出力変数を制御する可能性を伴ってまたは伴うことなく構成されてもよい。出力変数は、電流値および／または電圧値および／または電流信号および／または電圧信号であってもよい。装置１１０は、２個からＭ個の異なるＡＣ電源および／またはＡＣ電圧源を有し得、Ｍは３以上の自然数である。ＡＣ電源および／またはＡＣ電圧源は、独立して電気的に制御可能であってもよい。例えば、それぞれの導電性媒体１２９で異なる電流が生成され、パイプライン１１２において異なる温度に達してもよい。
装置１１０は、複数のＤＣ電源および／またはＤＣ電圧源を備えてもよい。図１ｂおよび図１ｃに示すように、各パイプライン１１２は、導電性媒体１２９と、特に少なくとも１つの電気接続を介して電気的に導電性媒体１２９に接続されたＤＣ電源および／またはＤＣ電圧源と、が割り当てられ得る。ＤＣ電源および／またはＤＣ電圧源と導電性媒体との接続のために、装置１１０は、２個からＮ個の正端子および／または導体と、２個からＮ個の負端子および／または導体と、を有し得、Ｎは３以上の自然数である。それぞれのＤＣ電源および／またはＤＣ電圧源は、それぞれの導電性媒体１２９に電流を生成するように設定されてもよい。
導電性媒体１２９で生成された電流は、供給原料を加熱するために、電流が導電性媒体を通過する際に生じるジュール加熱によってそれぞれのパイプライン１１２を加熱することができる。パイプライン１１２の加温は、パイプライン１１２の温度の変化、特にパイプライン１１２の温度の上昇をもたらす動作であってもよく、かつ／またはこの動作を含んでもよい。パイプライン１１２の温度は、例えば、パイプライン１１２において行われる反応が、それが受け取る熱と同じ量の熱を吸収するとき、一定のままであり得る。
装置１１０は、供給原料を２００℃から１７００℃、好ましくは３００℃から１４００℃、より好ましくは４００℃から８７５℃の範囲の温度に加熱するように設定されてもよい。パイプライン１１２は、導電性媒体１２９によって生成されたジュール加熱を少なくとも部分的に吸収し、ジュール加熱を供給原料に少なくとも部分的に放出するように設定されてもよい。少なくとも１つの吸熱反応がパイプライン１１２において起こり得る。吸熱反応は、供給原料の加熱および／または予熱を含み得る。
装置１１０は、プラントの一部であってもよい。例えば、プラントは、少なくとも１つの吸熱反応を行うためのプラント、加熱するためのプラント、予熱するためのプラント、蒸気クラッカー、水蒸気改質器、アルカン脱水素化のための器具、改質器、乾式改質のための器具、スチレン製造のための器具、エチルベンゼン脱水素化のための器具、尿素のクラッキングのための器具、イソシアネート、メラミン、クラッカー、接触クラッカー、脱水素化のための器具からなる群から選択され得る。
導電性媒体１２９は、任意の容器１４０、例えばパイプまたはシリンダに配置されてもよい。導電性媒体１２９は、容器１４０の加熱によって直接的または間接的に電気的に加熱されてもよい。
導電性媒体１２９およびパイプライン１１２は、導電性媒体１２９がパイプラインを少なくとも部分的に取り囲むように、かつ／またはパイプラインが導電性媒体を少なくとも部分的に取り囲むように、互いに対して配置されてもよい。図１ａから図１ｃは、導電性媒体１２９がパイプライン１１２を完全に取り囲む実施形態を示す。図１ａから図１ｃは、パイプライン１１２が中空シリンダの内側シリンダとして配置され、例えば粒状材料などの導電性媒体１２９によって囲まれている実施形態を示す。図１ｂおよび図１ｃでは、装置１１０は、それぞれのパイプライン１１２のための２つの別個の容器１４０を有する。
図２は、本発明の装置１１０のさらなる実施形態を示す。装置の構成に関して、以下の特徴を伴う図１ａの説明を参照する。この実施形態では、装置１１０は、流体的に接続された３つの脚部またはターンを伴うパイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４を有する。しかしながら、３つより多くの脚部も可能である。装置は、入口１２０および出口１２２を有する。供給原料は、入口１２０から出口１２２まで直列にパイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４を通って流れることができる。ガルバニック絶縁のために、装置１１０は、図２に示すように、絶縁体１２４、例えば２つの絶縁体１２４を有し得る。この実施形態では、装置１１０は、１つの電源および／または電圧源１２６を有する。電源および／または電圧源１２６と導電性媒体１２９との接続のために、装置１１０は電気入力部および出力部１２７を有し得る。
図３ａ１から図３ｂ２は、並列に接続されたパイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４を伴う実施形態を示す。図３ａ１は、共通の導電性媒体１２９によって囲まれた２つの並列パイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４を伴う実施形態を示す。図３ａ１において、装置１１０は、共通の導電性媒体１２９によって囲まれた３つの並列パイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４を有する。他の数の並列パイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４も考えられる。図３ａ１および図３ａ２において、装置１１０は、入口１２０および出口１２２を有する。パイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４は、供給原料が少なくとも２つの並列のパイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４を通過して流れることができるように互いに接続されてもよい。並列に接続されたパイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４は、互いに異なる形状および／または表面および／または材料を有し得る。例えば、並列に接続されたパイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４は、異なる数の脚部またはターンを有し得る。
図３ｂ１は、２つの並列パイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４を示し、それらの各々は導電性媒体１２９によって囲まれており、それぞれの導電性媒体１２９は別々の容器１４０に配置される。導電性媒体１２９は、同一であっても異なっていてもよい。導電性媒体１２９は、温度要件に応じて選択されてもよい。図３ｂ１では、装置１１０は入口１２０を有し、供給原料は続いて２本のパイプストランドに分割され、並列のパイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４を通過する。並列パイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４を通過した後、供給物は再び組み合わされ、出口１２２を通って反応空間１１１を出得る。図３ｂ２は、３つの並列パイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４を伴う対応する実施形態を示す。図３ａ１から図３ｂ２の電源および／または電圧源は、可能な制御なしのコントローラ１３１による制御の可能性を伴って構成されてもよい。図３は、コントローラ１３１のない実施形態を示す。図３の各パイプライン１１２には、専用の電源または電圧源１２６、および反応ボックスとも呼ばれる、反応空間またはヒータ１１１が割り当てられる。反応空間またはヒータ１１１は、ガルバニック壁１３０によって互いに絶縁されてもよい。図５は、電源または電圧源１２６が複数のパイプライン１１２に使用される実施形態を示す。共通の電源または電圧源１２６は、複数のパイプライン１１２のための１つまたは複数のコントローラを伴い使用され得る。
図４は、本発明の装置１１０のさらなる実施形態を示す。装置の構成に関して、以下の特徴を伴う図２に関する説明を参照する。この実施形態では、装置１１０は、流体的に接続された複数の脚部またはターンを伴うパイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４を有する。この実施形態における装置１１０は、三相ＡＣ電源またはＡＣ電圧源１２６をさらに備える。３つの外部導体は、Ｌ１、Ｌ２およびＬ３、ならびにＮとラベル付けされる。また、ｎｘ３導体を伴う多相ＡＣ電源またはＡＣ電圧源も考えられる。
パイプライン１１２は、対称および／または非対称パイプならびに／またはそれらの組み合わせを含み得る。パイプライン１１２の形状および／または表面および／または材料は、輸送される供給原料に依存し得る。純粋に対称的な構成では、装置１１０は、同一のパイプタイプのパイプライン１１２を備えてもよい。装置１１０は、パイプタイプの任意の組み合わせを有し得、例えば、所望に応じて並列または直列にも接続され得る。パイプタイプは、特定の特徴によって特徴付けられる１つのカテゴリまたはパイプライン１１２設計であってよい。パイプタイプは、パイプライン１１２の水平構成、パイプラインの鉛直構成、入口（ｌ１）および／または出口（ｌ２）および／または移行部（ｌ３）の長さ、入口（ｄ１）および出口（ｄ２）および／または移行部（ｄ３）の直径、パスの数ｎ、パスごとの長さ、パスごとの直径、形状、表面ならびに材料からなる群から選択される少なくとも１つの特徴によって特徴付けられ得る。装置１１０は、並列および／または直列に接続された少なくとも２つの異なるパイプタイプの組み合わせを含み得る。例えば、装置は、入口（ｌ１）および／または出口（ｌ２）および／または移行部（ｌ３）に異なる長さのパイプライン１１２を備え得る。例えば、装置１１０は、入口（ｄ１）および／または出口（ｄ２）および／または移行部（ｄ３）の直径が非対称であるパイプライン１１２を備え得る。例えば、装置１１０は、異なるパス数を伴うパイプライン１１２を備えてもよい。例えば、装置１１０は、パスごとに異なる長さおよび／またはパスごとに異なる直径を伴うパスを伴うパイプライン１１２を備え得る。原則として、並列および／または直列の任意のパイプタイプの任意の組み合わせが考えられる。
装置１１０は、複数の入口１２０および／または出口１２２および／または生産流を備え得る。異なるまたは同一のパイプタイプのパイプライン１１２は、複数の入口１２０および／または出口１２２と並列および／または直列に配置されてもよい。パイプライン１１２は、建築キットの形態の様々なタイプのパイプの形態をとり得、最終用途に応じて、必要に応じて選択して組み合わせられ得る。異なるパイプタイプのパイプライン１１２の使用は、供給が変動しているときの反応のより正確な温度制御および／または調整、ならびに／あるいは反応の選択的収率ならびに／あるいは最適化された方法論を可能にすることができる。パイプライン１１２は、同一または異なる形状および／または表面および／または材料を備え得る。
図６Ａｉから図６Ｃｉｖは、パイプタイプの例として可能な実施形態を概略図で示す。図６Ａｉから図６Ｃｉｖは各々パイプタイプを指定する。これは、以下のカテゴリに分割することができ、カテゴリの考えられるすべての組み合わせが可能である。
カテゴリＡは、パイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４のコースを示し、Ａ１は、水平コースを伴うパイプタイプを示し、Ａ２は、鉛直コース、すなわち水平コースに垂直なコースを伴うパイプタイプを示す。
カテゴリＢは、入口（ｌ１）および／または出口（ｌ２）の長さならびに／あるいは入口（ｄ１）および／または出口（ｄ２）および／または移行部（ｄ３）の直径の比を指定し、６つの異なる可能な組み合わせが建築キット１３４に提供される。
カテゴリＣは、入口（ｌ１）および／または出口（ｌ２）の長さとパスの長さとの比を示す。ここではすべての組み合わせが考えられ、この場合にはＣｉとラベル付けされる。
カテゴリＤは、少なくとも１つのパイプライン１１２および／または少なくとも１つのパイプラインセグメント１１４がガルバニック絶縁および／または接地１２５を伴ってまたは伴うことなく構成されているかどうかを示す。ガルバニック絶縁は、例えば、絶縁体１２４を使用して構成され得る。Ｄ１は、パイプライン１１２および／またはパイプセグメント１１４の入口１２０にガルバニック絶縁が設けられ、パイプライン１１２および／またはパイプセグメント１１４の出口１２２にガルバニック絶縁が設けられるパイプタイプを示す。Ｄ２は、パイプライン１１２および／またはパイプセグメント１１４の入口１２０にガルバニック絶縁が設けられ、パイプライン１１２および／またはパイプセグメント１１４の出口１２２に接地１２５が設けられるパイプタイプを示す。Ｄ３は、ガルバニック絶縁がパイプライン１１２の入口１２０および／またはパイプセグメント１１４にのみ設けられるパイプタイプを示す。Ｄ４は、接地１２５がパイプライン１１２の入口１２０および／またはパイプセグメント１１４にのみ設けられるパイプタイプを示す。Ｄ５は、パイプライン１１２および／またはパイプセグメント１１４が、入口１２０および出口１２２で接地１２５なしに、および／または入口１２０および出口１２２でガルバニック絶縁なしに設けられるパイプタイプを示す。
カテゴリＥは、供給原料の流れの方向を示す。供給原料は、原則として２つの流れ方向に流れることができる。供給原料が第１の流れ方向に流れるパイプタイプをパイプタイプＥ１と呼び、供給原料が第２の流れ方向に流れるパイプタイプをパイプタイプＥ２と呼ぶ。第１の流れ方向および第２の流れ方向は、反対である可能性がある。
カテゴリＦは電極の数を含み、Ｆ１は、例えばＤＣ電源またはＡＣ電源の場合、電極の数が≦２であることを示す。Ｆ２は、例えば三相電源の場合、電極の数が＞２であることを示す。
図６Ａｉは、パイプタイプＡ１Ｄ１Ｆｉのパイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４を示す。パイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４は、水平コースを有する。この実施形態では、装置１１０は、入口１２０の後で出口１２２の前に配置された２つの絶縁体１２４を有する。図６Ａｉのさらなる要素に関しては、図１ａの説明を参照し得る。図６Ａｉは、例として、入口１２０および出口１２２における両方向矢印によって可能な流れＥｉの方向を示す。さらなる図６では、入口１２０および出口１２２は集合的に示される。
図６Ａｉｉの実施例は、パイプタイプＡ１Ｄ２Ｆｉを示し、装置１１０が１つのみの絶縁体１２４を有し、第２の絶縁体の代わりに接地１２５が設けられている点で図６Ａｉとは異なる。図６Ａｉｉｉの実施例は、パイプタイプＡ１Ｄ３Ｆｉを示し、接地１２５が設けられていない点で図６Ａｉｉとは異なる。図６Ａｉｖでは、パイプタイプＡ１Ｄ４Ｆｉであり、装置１１０は、図６Ａｉｉｉと比較して、絶縁体の代わりに接地１２５のみを有する。図６Ａｖに示すように、絶縁体１２４または接地１２５のない実施形態も可能であり、パイプタイプＡ１Ｄ５Ｆｉである。
図６Ｂｉでは、パイプタイプＢｉＤ１Ｆｉは、入口（ｌ１）、出口（ｌ２）および移行部（ｌ３）の長さならびに入口（ｄ１）、出口（ｄ２）および移行部（ｄ３）の直径を示す。装置１１０は、入口（ｌ１）および／または出口（ｌ２）および／または移行部（ｌ３）の長さならびに／あるいは入口（ｄ１）および／または出口（ｄ２）および／または移行部（ｄ３）の直径が異なるパイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４を備え得る。図６Ｂｉのさらなる要素に関しては、図１の説明を参照し得る。図６Ｂｉｉの実施例は、パイプタイプＢｉＤ２Ｆｉを示し、装置１１０が１つのみの絶縁体１２４を有し、第２の絶縁体の代わりに接地１２５が設けられている点で図６Ｂｉとは異なる。図６Ｂｉｉｉの実施例は、パイプタイプＢｉＤ３Ｆｉを示し、接地１２５が設けられていない点で図６Ｂｉｉとは異なる。図６Ｂｉｖでは、パイプタイプＢｉＤ４Ｆｉであり、装置１１０は、図６Ｂｉｉｉと比較して、絶縁体の代わりに接地１２５のみを有する。図６Ｂｖに示すように、絶縁体１２４または接地１２５のない実施形態も可能であり、パイプタイプＢｉＤ５Ｆｉである。
図６Ｃｉでは、パイプタイプＣｉＤ１Ｆｉは、装置１１０が、ここに示すように、複数のｎ回、例えば３回のパスを伴うパイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４を有する実施例を示す。パスは各々、異なる長さｌ３、ｌ４、ｌ５および／または直径ｄ３、ｄ４、ｄ５を有し得る。図６Ｃｉのさらなる要素に関しては、図２の説明を参照し得る。図６Ｃｉｉの実施例は、パイプタイプＣｉＤ２Ｆｉを示し、装置１１０が１つのみの絶縁体１２４を有し、第２の絶縁体の代わりに接地１２５が設けられている点で図６Ｃｉとは異なる。図６Ｃｉｉｉの実施例は、パイプタイプＣｉＤ３Ｆｉを示し、接地１２５が設けられていない点で図６Ｃｉｉとは異なる。図６Ｃｉｖでは、パイプタイプＣｉＤ４Ｆｉであり、装置１１０は、図６Ｃｉｉｉと比較して、絶縁体の代わりに接地１２５のみを有する。図６Ｃｖに示すように、絶縁体１２４または接地１２５のない実施形態も可能であり、パイプタイプＣｉＤ５Ｆｉである。図６Ｃｉから図６Ｃｖｉは、パイプライン１１２および／またはパイプセグメント１１４の開始または終了時に電気入力部または出力部１２７の接続部を介して交流電流が供給されるパイプタイプを示す。図６Ｃｖｉは、交流電流がパイプライン１１２および／またはパイプセグメント１１４に沿って途中で供給されるパイプタイプＣｉＦｉを示す。
装置１１０は、並列および／または直列に接続された少なくとも２つの異なるパイプタイプの組み合わせを含み得る。例えば、装置１１０は、入口（ｌ１）および／または出口（ｌ２）および／または移行部（ｌ３）に異なる長さのパイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４を有し得る。例えば、装置は、入口（ｄ１）および／または出口（ｄ２）および／または移行部（ｄ３）の直径が非対称であるパイプラインおよび／またはパイプラインセグメントを備え得る。例えば、装置１１０は、異なるパス数を伴うパイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４を備えてもよい。例えば、装置１１０は、パスごとに異なる長さおよび／またはパスごとに異なる直径を伴うパスを伴うパイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４を備え得る。
原則として、並列および／または直列の任意のパイプタイプの任意の組み合わせが考えられる。パイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４は、建築キット１３４の形態の様々なタイプのパイプの形態をとり得、最終用途に応じて、必要に応じて選択して組み合わせられ得る。図７ａは、異なるパイプタイプを伴う建築キット１３４の実施形態を示す。
図７ｂから図７ｙは、同じおよび／または異なるパイプタイプのパイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４の組み合わせの本発明の実施例を示す。図７ｂは、連続して配置された、パイプタイプＡ１の３つの水平パイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４を伴う実施例を示す。図７ｃは、並列に接続されたパイプタイプＡ２の２つの鉛直パイプ、ならびにパイプタイプＡ２と同様の、１つの下流パイプライン１１２および／または１つの下流パイプラインセグメント１１４を示す。図７ｄは、パイプタイプＡ２の複数のパイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４を示し、それらはすべて並列に接続される。図７ｅは、カテゴリＢの複数のパイプタイプが連続して配置される実施形態を示す。パイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４は、ここでは、Ｂｉによって識別される、カテゴリＢの同一または異なるパイプタイプであってもよい。図７ｆは、カテゴリＢの６つのパイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４を伴う実施形態を示し、２つのパイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４の２本の並列ストランドに配置され、２つのさらなるパイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４が下流に接続される。図７ｇは、カテゴリＣのパイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４を伴う実施形態を示し、２つのパイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４が並列に接続され、１つのパイプライン１１２および／または１つのパイプラインセグメント１１４が下流に接続される。図７ｈから図７ｍに示すように、カテゴリＡ、Ｂ、およびＣの混合形態も可能である。装置１１０は、複数の供給入口および／または供給出口および／または生産流を有し得る。異なるまたは同一のパイプタイプのパイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４は、例えば図７ｋおよび図７ｍに示すように、複数の供給入口および／または供給出口と並列および／または直列に配置し得る。
図７ｎから図７ｐは、カテゴリＡ、ＤおよびＦｉのパイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４の例示的な組み合わせを示す。図７ｑおよび図７ｒは、カテゴリＢ、ＤおよびＦｉのパイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４の例示的な組み合わせを示す。図７ｓは、カテゴリＣ、ＤおよびＦｉのパイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４の例示的な組み合わせを示す。図７ｔは、カテゴリＡ、ＤおよびＦｉのパイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４の例示的な組み合わせを示す。図７ｕは、カテゴリＡ、Ｃ、ＤおよびＦｉのパイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４の例示的な組み合わせを示す。図７ｖは、カテゴリＢ、Ｃ、ＤおよびＦｉのパイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４の例示的な組み合わせを示す。図７ｗおよび図７ｙは、カテゴリＡ、Ｂ、Ｃ、ＤおよびＦｉのパイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４の例示的な組み合わせを示す。図７ｘは、カテゴリＡ、Ｂ、ＤおよびＦｉのパイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４の例示的な組み合わせを示す。装置１１０は、複数の供給入口および／または供給出口および／または生産流を有し得る。カテゴリＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、およびＥの異なるまたは同一のパイプタイプのパイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４は、複数の供給入口および／または供給出口と並列および／または直列に配置し得る。複数の供給入口および／または供給出口および／または生産流の例を図７ｏ、図７ｐ、図７ｒ、図７ｓ、図７ｖから図７ｙに示す。
異なるパイプタイプのパイプライン１１２および／またはパイプラインセグメント１１４の使用は、変動する供給原料があるときの反応のより正確な温度制御および／または調整ならびに／あるいは反応の選択的収率ならびに／あるいは最適化された化学工学を可能にすることができる。
図８ａから図８ｅは、本発明の装置のさらなる実施例の概略図を示す。図８ａは、導電性媒体１２９を備え、内側シリンダの形態のパイプライン１１２を取り囲む中空シリンダの形態の容器１４０を示す。図８ｂは、装置１１０が、反応流体とも呼ばれる供給原料を含む複数のパイプライン１１２を有し、パイプライン１１２の周りに配置された導電性媒体１２９で満たされたシリンダの形態の容器１４０を伴う実施形態を示す。図８ｃは、装置１１０が導電性媒体１２９を含む複数の管を有し、管の周りに配置された供給原料を含むパイプライン１１２を伴う実施形態を示す。図８ｄに示すように、導電性媒体１２９を含む複数のシリンダは、供給原料を含むパイプライン１１２の周りにリングの形態で配置されてもよい。図８ｅに示すように、パイプライン１１２は螺旋形態であってもよく、導電性媒体１２９を含むシリンダがパイプライン１１２の周りに配置されてもよい。図８ｆは、入口１２０および出口１２２がパイプライン１１２の同じ側に配置される非対称パイプライン１１２を示す。図８ｇは、さらなるリング形状の実施形態を示し、この実施形態におけるリング１４１が別々に加熱されるように、各リング１４１に専用の電源または電圧源１２６が割り当てられる。例えば、リング１４１の一方を予熱に使用し、他方を反応に使用してもよく、または両方のリング１４１を予熱操作または反応に使用してもよい。
図９ａから図９ｇは、本発明の装置１１０のさらなる実施例のさらなる概略図を示す。図９ａから図９ｆは、導電性媒体１２９が三相交流または三相ＡＣ電圧によって加熱される実施形態を示す。３つの外側導体は、Ｌ１、Ｌ２、およびＬ３、ならびに中性導体Ｎとラベル付けされる。図９ａでは、供給原料のための内側シリンダを伴う導電性媒体１２９のための中空シリンダが設けられる。図９ｂは、導電性媒体１２９で満たされたシリンダによって囲まれた複数のパイプライン１１２を伴う実施形態を示す。図９ｃでは、供給原料を含むパイプライン１１２によって囲まれた、導電性媒体１２９を含むシリンダの形態の複数の容器１４０が設けられる。図９ｄは、供給原料を含むパイプライン１１２の周りに配置された導電性媒体１２９を含む３つのリング１４１を伴う実施形態を示す。図９ｅは、導電性媒体１２９を含むシリンダによって囲まれた、供給原料を含む螺旋状パイプライン１１２を示す。また、パイプライン１１２によって囲まれた、導電性媒体１２９を備える螺旋状管が設けられる実施形態も考えられる。また、電気工学目的のためのパイプライン、例えばシリンダにおいて複数の螺旋状要素の連結を伴う実施形態も可能である。図９ｆは、パイプライン１１２の非対称性を伴う実施形態を示す。非対称性は一般に可能であり得、例えば、入口１２０および出口１２２は、パイプラインの同じ側にあってもよい。図９ｇは、導電性媒体１２９がパイプライン１１２の様々な領域の周りの中空シリンダに配置され、電気工学目的のために配置される実施形態を示す。
図１０は、パイプライン１１２の誘導加熱を伴う実施形態を示す。装置１１０は、少なくとも１つのコイル１３２を有してもよい。電源または電圧源１２６は、コイル１３２に電圧または電流を供給するように設定され、そのコイル１３２に接続されてもよい。導電性媒体１２９およびコイル１３２は、コイル１３２の電磁場が導電性媒体に電流を誘導し、供給原料を加熱するために、電流が導電性媒体１２９を通過する際に生じるジュール加熱によって導電性媒体を加熱するように配置されてもよい。コイル形状は、任意の構成であってもよい。例えば、コイル１３２は、鉛直、水平、円筒形、または異なる構成であってもよい。複数の誘導ヒータが反応空間またはヒータ１１１に設けられてもよく、これは、例えば、並列、直列または異なる配置であってもよい。
１１０ 装置
１１１ 反応空間またはヒータ
１１２ パイプライン
１１４ パイプラインセグメント
１１８ パイプシステム
１２０ 入口
１２２ 出口
１２４ 絶縁体
１２５ 接地
１２６ 電圧／電源
１２７ 電気入力および出力
１２８ 電極
１２９ 導電性媒体
１３０ ガルバニック絶縁壁
１３１ コントローラ
１３２ コイル
１３３ 電極ブリッジ
１３４ 建築キット
１４０ 容器、例えばシリンダ
１４１ リング
１１１ 反応空間またはヒータ
１１２ パイプライン
１１４ パイプラインセグメント
１１８ パイプシステム
１２０ 入口
１２２ 出口
１２４ 絶縁体
１２５ 接地
１２６ 電圧／電源
１２７ 電気入力および出力
１２８ 電極
１２９ 導電性媒体
１３０ ガルバニック絶縁壁
１３１ コントローラ
１３２ コイル
１３３ 電極ブリッジ
１３４ 建築キット
１４０ 容器、例えばシリンダ
１４１ リング
Claims (14)
- 少なくとも１つの供給原料を受け取るための少なくとも１つのパイプライン（１１２）を備える装置（１１０）であって、前記装置（１１０）は、少なくとも１つの導電性媒体（１２９）を有し、前記導電性媒体（１２９）は、０．１Ωｍｍ２／ｍ≦ρ≦１０００Ωｍｍ２／ｍの比抵抗ρを有し、前記装置（１１０）は、電流が前記導電性媒体（１２９）を通過する際に生じるジュール加熱によって前記パイプライン（１１２）を加熱する前記導電性媒体（１２９）において前記電流を生成するように設定された少なくとも１つの電源または電圧源（１２６）を有する、装置（１１０）。
- 前記装置（１１０）が、前記供給原料を２００℃から１７００℃、好ましくは３００℃から１４００℃、より好ましくは４００℃から８７５℃の範囲の温度に加熱するように設定される、請求項１に記載の装置（１１０）。
- 前記導電性媒体（１２９）および前記パイプライン（１１２）は、前記導電性媒体（１２９）が前記パイプライン（１１２）を少なくとも部分的に取り囲むように、かつ／または前記パイプライン（１１２）が前記導電性媒体（１２９）を少なくとも部分的に取り囲むように、互いに対して配置される、請求項２に記載の装置（１１０）。
- 前記導電性媒体（１２９）が、固体、液体、気体および混合物からなる群から選択される物質の固体、液体および／または気体の状態にある、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置（１１０）。
- 前記導電性媒体（１２９）が、導電性粒状材料または導電性流体である、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置（１１０）。
- 前記導電性媒体（１２９）が、炭素、炭化物、ケイ化物、導電性油、塩溶融物、無機塩および固体／液体混合物からなる群から選択される少なくとも１つの材料を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置（１１０）。
- 前記導電性媒体（１２９）が、１０Ωｍｍ２／ｍ≦ρ≦１０００Ωｍｍ２／ｍの比抵抗ρを有する、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置（１１０）。
- 前記電源および／または電圧源（１２６）が、単相もしくは多相ＡＣ電源および／または単相もしくは多相ＡＣ電圧源、あるいはＤＣ電源および／またはＤＣ電圧源を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置（１１０）。
- 前記装置（１１０）が複数のパイプライン（１１２）を有し、前記装置（１１０）がｌ個のパイプライン（１１２）を有し、ｌは２以上の自然数であり、前記パイプライン（１１２）が対称もしくは非対称パイプおよび／またはそれらの組み合わせを有する、請求項１から８のいずれか一項に記載の装置（１１０）。
- 前記パイプライン（１１２）が、直径、および／または長さ、および／または形状に関して異なる構成である、請求項９に記載の装置（１１０）。
- 前記パイプライン（１１２）のうちの２つ以上またはすべてが直列および／または並列構成である、請求項９または１０に記載の装置（１１０）。
- 前記供給原料が、熱分裂に供される炭化水素および／または混合物である、請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置（１１０）。
- 請求項１から１２のいずれか一項に記載の装置（１１０）を少なくとも１つ備えるプラントであって、前記プラントが、少なくとも１つの吸熱反応を行うためのプラント、加熱するためのプラント、予熱するためのプラント、蒸気クラッカー、水蒸気改質器、アルカン脱水素化のための器具、改質器、乾式改質のための器具、スチレン製造のための器具、エチルベンゼン脱水素化のための器具、尿素のクラッキングのための器具、イソシアネート、メラミン、クラッカー、接触クラッカー、脱水素化のための器具からなる群から選択される、プラント。
- 装置に関する請求項１から１３のいずれか一項に記載の装置（１１０）を使用して少なくとも１つの供給原料を加熱する方法であって、前記方法は、
前記供給原料を受け取るための少なくとも１つのパイプライン（１１２）を提供し、前記パイプライン（１１２）において前記供給原料を受け取るステップと、
少なくとも１つの電源および／または少なくとも１つの電圧源（１２６）を提供するステップと、
前記供給原料を加熱するために、電流が導電性媒体（１１２）を通過する際に生じるジュール加熱によって前記パイプライン（１１２）を加熱する、前記装置（１１０）における前記導電性媒体（１２９）に前記電流を生成するステップであって、前記導電性媒体（１２９）は、０．１Ωｍｍ２／ｍ≦ρ≦１０００Ωｍｍ２／ｍの比抵抗ρを有する、ステップと、
を含む、方法。
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