JP2000080385A - Method for thermally decomposing hydrocarbon gas and apparatus therefor - Google Patents
Method for thermally decomposing hydrocarbon gas and apparatus thereforInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、炭化水素ガスの熱
分解方法及びその装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for pyrolyzing hydrocarbon gas.
【0002】[0002]
【従来の技術】原油の常圧蒸留によりガソリン、LPガ
ス、灯油、軽油等が精製されるが、同時に多量のナフサ
が発生する。通常、ナフサの主成分はパラフィン系有機
化合物(ノルマルパラフィン、イソパラフィン等)であ
り原料油として用いられる。2. Description of the Related Art Gasoline, LP gas, kerosene, light oil and the like are refined by atmospheric distillation of crude oil, but a large amount of naphtha is generated at the same time. Usually, the main component of naphtha is a paraffinic organic compound (normal paraffin, isoparaffin, etc.) and used as a feedstock oil.
【0003】従来、パラフィン系有機化合物から目的と
するオレフィン系有機化合物(エチレン、アセチレン、
プロピレン、ブテン等)を得るためには、通常、熱分解
装置等を経て、長鎖の化学組成を有するパラフィン系有
機化合物を短鎖の化学組成のオレフィン系有機化合物に
分解する必要がある。Conventionally, a desired olefinic organic compound (ethylene, acetylene,
In order to obtain propylene, butene, etc.), it is usually necessary to decompose a paraffinic organic compound having a long-chain chemical composition into an olefinic organic compound having a short-chain chemical composition via a thermal decomposition device or the like.
【0004】従来の熱分解装置としては、加熱炉中のチ
ューブ内にガス状のナフサと水蒸気を流し、チューブ外
面からの加熱によりナフサを熱分解してオレフィン系有
機化合物を生成するタイプのものが主流であった。[0004] As a conventional pyrolysis apparatus, there is a type in which gaseous naphtha and steam are flowed into a tube in a heating furnace, and the naphtha is thermally decomposed by heating from the outer surface of the tube to produce an olefinic organic compound. It was mainstream.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来の熱分解装置によ
るプロセスにおいては、高温加熱(700〜900℃程
度)を必要とするため、設備コストの増大とチューブ内
のコーキングの問題が避けられなかった。このコーキン
グを防止するために、上述したようにチューブ内にナフ
サと共に水蒸気を流す必要があった。In a process using a conventional pyrolysis apparatus, high-temperature heating (about 700 to 900 ° C.) is required, so that an increase in equipment cost and a problem of coking in a tube cannot be avoided. . In order to prevent this caulking, it was necessary to flow steam together with naphtha into the tube as described above.
【0006】本発明は、高温加熱を必要とせず、設備コ
ストの低減が図れると同時にコーキングが避けられる炭
化水素ガスの熱分解方法及びその装置を提供することを
課題とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for pyrolyzing a hydrocarbon gas which does not require high-temperature heating, can reduce equipment costs, and can avoid coking.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を次
のようにして解決した。すなわち、被分解炭化水素ガス
を空気または酸素と直接接触させて拡散火炎層を形成
し、これを熱源として被分解炭化水素ガスにラジカル反
応を起こさせ、オレフィン系有機化合物ガスを生成す
る。The present invention has solved the above-mentioned problems as follows. That is, the hydrocarbon gas to be decomposed is brought into direct contact with air or oxygen to form a diffusion flame layer, which is used as a heat source to cause a radical reaction in the hydrocarbon gas to be decomposed to generate an olefin-based organic compound gas.
【0008】前記拡散火炎層を形成するには、分解反応
塔内に垂直方向に延在されている多孔質チューブ群の各
多孔質チューブ間に被分解炭化水素ガスを均一に流し、
多孔質チューブ内から外に、前記被分解炭化水素ガスの
流れに対して直角方向に、空気または酸素を均質に噴出
して点火し、多孔質チューブの外面に形成するか、それ
とは逆に、分解反応塔内に垂直方向に延在されている多
孔質チューブ群の各多孔質チューブ間に空気または酸素
を均一に流し、多孔質チューブ内から外に、前記空気ま
たは酸素の流れに対して直角方向に、被分解炭化水素ガ
スを均質に噴出して点火し、多孔質チューブの外面に形
成する。In order to form the diffusion flame layer, the hydrocarbon gas to be decomposed is uniformly flowed between the porous tubes of the group of porous tubes extending vertically in the decomposition reaction tower,
Out of the porous tube, in a direction perpendicular to the flow of the hydrocarbon gas to be decomposed, air or oxygen is uniformly injected and ignited to form on the outer surface of the porous tube, or conversely, The air or oxygen is uniformly flowed between the porous tubes of the group of porous tubes extending vertically in the decomposition reaction tower, and the air or oxygen flows out of the porous tubes at right angles to the flow of the air or oxygen. In the direction, the hydrocarbon gas to be decomposed is uniformly jetted and ignited, and is formed on the outer surface of the porous tube.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を実施例に基
づき図面を参照して説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described based on embodiments with reference to the drawings.
【0010】図1は、本発明の第1の実施例による炭化
水素ガスの熱分解装置の概念図である。同図において符
号1で示されるものは、上部にディフューザー2、下部
にレデューサー3を有する分解反応塔であり、その内部
には、多孔質チューブ群が垂直方向に延在されている。
なお、前記反応塔1は、円形タイプでも矩形タイプでも
よい。FIG. 1 is a conceptual diagram of a hydrocarbon gas pyrolysis apparatus according to a first embodiment of the present invention. In the figure, what is indicated by reference numeral 1 is a decomposition reaction tower having a diffuser 2 at the upper part and a reducer 3 at the lower part, and a porous tube group extends in the inside thereof in the vertical direction.
The reaction tower 1 may be a circular type or a rectangular type.
【0011】前記多孔質チューブ群の各多孔質チューブ
4は、多孔質金属またはMF(Micro Filtration)、U
F(Ultra Filtration)までの細孔サイズを有する金属
膜材料より構成されている。この多孔質金属または金属
膜材料には、SUS、工具鋼、インコネル、チタン合
金、アルミニューム合金等を用いる。Each porous tube 4 of the porous tube group is made of a porous metal or MF (Micro Filtration), U
It is composed of a metal film material having a pore size up to F (Ultra Filtration). SUS, tool steel, Inconel, titanium alloy, aluminum alloy or the like is used as the porous metal or metal film material.
【0012】各多孔質チューブ4の上端は塞がれ、下端
はヘッダー5に接続されている。このヘッダ5は、中空
板状とされ、その上面には前記多孔質チューブ3とジョ
イン6を介して接続される無孔チューブ7が突出して設
けられている。The upper end of each porous tube 4 is closed, and the lower end is connected to the header 5. The header 5 has a hollow plate shape, and a non-porous tube 7 connected to the porous tube 3 via a joint 6 protrudes from an upper surface thereof.
【0013】前記ディフューザ2の下端であって多孔質
チューブ群の上方には、ディストリビュータ8が設けら
れている。また、各多孔質チューブ4の上部の外面間に
は、点火系9が設けられている。At the lower end of the diffuser 2 and above the porous tube group, a distributor 8 is provided. An ignition system 9 is provided between the outer surfaces of the upper portions of the porous tubes 4.
【0014】前記ディフューザー2には、パラフィン系
ガス等の被分解炭化水素ガスの入口2a、レデューサー
3には、オレフィン系ガス等の分解精製ガスの出口3a
が設けられている。また、ヘッダー5には空気または酸
素の供給ノズル5aが設けられている。The diffuser 2 has an inlet 2a for a hydrocarbon gas to be decomposed such as a paraffin-based gas, and the reducer 3 has an outlet 3a for a decomposed and purified gas such as an olefin-based gas.
Is provided. The header 5 is provided with a supply nozzle 5a for air or oxygen.
【0015】次に動作について説明する。Next, the operation will be described.
【0016】ナフサ等を蒸発させて得た被分解炭化水素
ガスは、分解反応塔1の入口2aから供給され、ディス
トリビューター8により整流されて反応塔1の上部から
各多孔質チューブ4間に均一に流れる。The hydrocarbon gas to be decomposed obtained by evaporating naphtha and the like is supplied from the inlet 2a of the decomposition reaction tower 1, rectified by the distributor 8, and is uniformly distributed between the porous tubes 4 from the upper part of the reaction tower 1. Flows to
【0017】また、供給ノズル5aから供給された空気
または酸素は、多孔質チューブ壁の内外の圧力差によ
り、金属多孔質細孔から同チューブ外に、被分解炭化水
素ガスの流れに対して直角方向に、しかも均質に噴出さ
れる。The air or oxygen supplied from the supply nozzle 5a flows perpendicularly to the flow of the hydrocarbon gas to be decomposed from the metal porous pores to the outside due to the pressure difference between the inside and outside of the porous tube wall. It is ejected in the direction and homogeneously.
【0018】この状態で点火系9により点火すると、図
2示すように、多孔質チューブ4の外面に拡散火炎層B
を形成し、これが熱源になりパラフィン系ガス等の被分
解炭化水素ガスがラジカル反応(遊離基反応)を起こ
し、より短鎖のオレフィン系有機化合物ガスを生成す
る。When ignited by the ignition system 9 in this state, the diffusion flame layer B is formed on the outer surface of the porous tube 4 as shown in FIG.
Which is a heat source and causes a hydrocarbon reaction gas such as paraffin-based gas to undergo a radical reaction (free radical reaction) to generate a shorter-chain olefin-based organic compound gas.
【0019】図3は、本発明の第2の実施例による炭化
水素ガスの熱分解装置の概念図である。本実施例は、多
孔質チューブ4の外周を包囲して無孔チューブ10が同
心に隙間を有して設けられていることのみが第1の実施
例と相違するので、その他の構成の説明は省略する。す
なわち、図4に示すように、多孔質チューブ4の内管
と、無孔チューブ10の外管により構成される2重管の
内管に空気を流し、内外管で仕切られた空間(2重管
部)にガス状の被分解炭化水素ガスを流すことにより、
第1の実施例と同様、被分解炭化水素ガスがラジカル反
応を起こし、より短鎖のオレフィン系有機化合物ガスを
生成する。FIG. 3 is a conceptual diagram of a hydrocarbon gas pyrolysis apparatus according to a second embodiment of the present invention. The present embodiment is different from the first embodiment only in that the non-porous tube 10 is provided concentrically with a gap surrounding the outer periphery of the porous tube 4, and thus the description of the other components will be omitted. Omitted. That is, as shown in FIG. 4, air is caused to flow through the inner tube of the porous tube 4 and the inner tube of the double tube constituted by the outer tube of the non-porous tube 10, and the space (double) divided by the inner and outer tubes By flowing gaseous hydrocarbon gas to be decomposed into the pipe section)
As in the first embodiment, the hydrocarbon gas to be decomposed undergoes a radical reaction to generate a shorter-chain olefin-based organic compound gas.
【0020】上述した実施例では、多孔質チューブ4の
内部から外部に空気または酸素を供給し、多孔質チュー
ブ4の外部に被分解炭化水素ガスを流しているが、多孔
質チューブ4の内部から外部に被分解炭化水素ガスを供
給し、多孔質チューブ4の外部に空気または酸素を流し
てもよい。In the above-described embodiment, air or oxygen is supplied from the inside of the porous tube 4 to the outside, and the hydrocarbon gas to be decomposed is flown outside the porous tube 4. The hydrocarbon gas to be decomposed may be supplied to the outside, and air or oxygen may be supplied to the outside of the porous tube 4.
【0021】また、上述した実施例では、被分解炭化水
素ガスを分解反応塔1に供給しているが、図5に示すよ
うに、ガス化装置11に廃プラ等の固体原料を供給し
て、加熱装置13によってガスと残渣に分解し、発生し
たガスを管路12および入口2aを介して反応塔1に供
給することも可能である。In the above-described embodiment, the hydrocarbon gas to be decomposed is supplied to the decomposition reaction column 1. However, as shown in FIG. It is also possible to decompose into a gas and a residue by the heating device 13 and supply the generated gas to the reaction tower 1 via the pipe 12 and the inlet 2a.
【0022】また、上述した実施例では、分解反応塔1
の入口2aを上側、出口3aを下側に設けているが、逆
に、分解反応塔1の入口2aを下側、出口3aを上側に
設けてもよい。In the above-described embodiment, the decomposition reaction tower 1
Although the inlet 2a is provided on the upper side and the outlet 3a is provided on the lower side, the inlet 2a of the decomposition reaction column 1 may be provided on the lower side and the outlet 3a may be provided on the upper side.
【0023】[0023]
【発明の効果】本発明による熱分解方法および装置は、
上述した従来の分解方法および装置と異なり、ナフサ等
を蒸発して得た被分解炭化水素ガスを、空気または酸素
と直接接触させて拡散火炎層を形成し、これを熱源とし
てラジカル反応を起こすものであり、本方法および装置
を用いることにより、高温高圧のプロセスを経ずに目的
とするオレフィン系有機化合物ガスを生成することが可
能となり、設備投資額の低減が図れると同時にコーキン
グが避けられる。The pyrolysis method and apparatus according to the present invention include:
Unlike the conventional cracking method and apparatus described above, a hydrocarbon gas to be cracked obtained by evaporating naphtha etc. is brought into direct contact with air or oxygen to form a diffusion flame layer, which causes a radical reaction using this as a heat source. By using the present method and apparatus, it is possible to generate a target olefinic organic compound gas without going through a high-temperature and high-pressure process, thereby reducing capital investment and avoiding coking.
【図1】本発明の第1の実施例による炭化水素ガスの熱
分解装置の概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram of a hydrocarbon gas pyrolysis apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1と図3のA部の拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of a portion A in FIGS. 1 and 3;
【図3】本発明の第2の実施例による炭化水素ガスの熱
分解装置の概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram of a hydrocarbon gas pyrolysis apparatus according to a second embodiment of the present invention.
【図4】図3の2重管部の一部切断拡大図である。FIG. 4 is a partially cut-away enlarged view of the double pipe portion of FIG. 3;
【図5】本発明による熱分解装置に接続される固体原料
のガス化装置を示す図である。FIG. 5 is a view showing an apparatus for gasifying a solid raw material connected to a pyrolysis apparatus according to the present invention.
1 分解反応塔 2 ディフューザー 2a 入口 3 レデューサー 3a 出口 4 多孔質チューブ 5 ヘッダー 5a 供給ノズル 6 ジョイント 7 無孔チューブ 8 ディストリビューター 9 点火系 10 無孔チューブ 11 ガス化装置 12 管路 13 加熱装 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Decomposition reaction tower 2 Diffuser 2a Inlet 3 Reducer 3a Outlet 4 Porous tube 5 Header 5a Supply nozzle 6 Joint 7 Non-porous tube 8 Distributor 9 Ignition system 10 Non-porous tube 11 Gasifier 12 Pipe 13 Heating equipment
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松村 修三 イギリス国 ロンドン ダブリュ8,4エ イチワイ, グロースターウォーク,38エ イ (72)発明者 米田 昌司 東京都府中市日鋼町1番1 株式会社日本 製鋼所内 (72)発明者 伝田 六郎 東京都府中市日鋼町1番1 株式会社日本 製鋼所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shuzo Matsumura London, England 8,4 Eichiwai, Gloucester Walk, 38 A (72) Inventor Shoji Yoneda 1-1-1 Nikkocho, Fuchu-shi, Tokyo Japan Steel Works (72) Inventor Rokuro Denda 1-1 Nikko-cho, Fuchu-shi, Tokyo Inside Japan Steel Works, Ltd.
Claims (9)
直接接触させて拡散火炎層(B)を形成し、これを熱源
として被分解炭化水素ガスにラジカル反応を起こさせ、
オレフィン系有機化合物ガスを生成することを特徴とす
る炭化水素ガスの熱分解方法。1. A cracked hydrocarbon gas is brought into direct contact with air or oxygen to form a diffusion flame layer (B), which is used as a heat source to cause a radical reaction in the cracked hydrocarbon gas.
A method for pyrolyzing a hydrocarbon gas, comprising generating an olefinic organic compound gas.
れている多孔質チューブ群の各多孔質チューブ(4)間
に被分解炭化水素ガスを均一に流し、多孔質チューブ内
から外に、前記被分解炭化水素ガスの流れに対して直角
方向に、空気または酸素を均質に噴出して点火し、多孔
質チューブ(4)の外面に拡散火炎層(B)を形成する
ことを特徴とする請求項1記載の炭化水素ガスの熱分解
方法。2. A gas to be cracked is uniformly flowed between porous tubes (4) of a group of porous tubes extending vertically in a cracking reaction tower (1), and the gas flows from inside the porous tube. In addition, it is preferable to form a diffusion flame layer (B) on the outer surface of the porous tube (4) by uniformly blowing air or oxygen in a direction perpendicular to the flow of the hydrocarbon gas to be cracked and igniting the same. The method of claim 1, wherein the hydrocarbon gas is pyrolyzed.
れている多孔質チューブ群の各多孔質チューブ(4)間
に空気または酸素を均一に流し、多孔質チューブ内から
外に、前記空気または酸素の流れに対して直角方向に、
被分解炭化水素ガスを均質に噴出して点火し、多孔質チ
ューブ(4)の外面に拡散火炎層(B)を形成すること
を特徴とする請求項1記載の炭化水素ガスの熱分解方
法。3. A uniform flow of air or oxygen between porous tubes (4) of a group of porous tubes extending vertically in a cracking reaction tower (1) so as to flow out of the porous tubes. At right angles to the air or oxygen flow,
The method for pyrolyzing hydrocarbon gas according to claim 1, wherein the hydrocarbon gas to be decomposed is uniformly jetted and ignited to form a diffusion flame layer (B) on the outer surface of the porous tube (4).
ラスチックを熱分解して得た合成ガスとしたことを特徴
とする請求項1、2または3記載の炭化水素ガスの熱分
解方法。4. The method for thermally decomposing hydrocarbon gas according to claim 1, wherein a synthetic gas obtained by thermally decomposing waste plastic is used instead of the hydrocarbon gas to be decomposed.
口(2a)、他端に生成されたオレフィン系有機化合物
ガスを排出する出口(3a)を有する分解反応塔(1)
と、該反応塔(1)内に垂直方向に延在されている多孔
質チューブ群と、各多孔質チューブ(4)に接続され、
空気または酸素を供給するヘッダー(5)とからなるこ
とを特徴とする炭化水素ガスの熱分解装置。5. A cracking reaction column (1) having an inlet (2a) for supplying a hydrocarbon gas to be cracked at one end and an outlet (3a) for discharging a generated olefinic organic compound gas at the other end.
And a group of porous tubes extending vertically in the reaction tower (1), and each of the porous tubes (4) are connected to each other;
And a header (5) for supplying air or oxygen.
(2a)と、他端に生成されたオレフィン系有機化合物
ガスを排出する出口(3a)を有する分解反応塔
(1)、該反応塔(1)内に垂直方向に延在されている
多孔質チューブ群と、各多孔質チューブ(4)に接続さ
れ、被分解炭化水素ガスを供給するヘッダー(5)とか
らなることを特徴とする炭化水素ガスの熱分解装置。6. A cracking reaction tower (1) having an inlet (2a) for supplying air or oxygen at one end and an outlet (3a) for discharging generated olefinic organic compound gas at the other end. 1) A carbonization method comprising: a group of porous tubes extending in the vertical direction; and a header (5) connected to each porous tube (4) and supplying a hydrocarbon gas to be decomposed. Thermal decomposition equipment for hydrogen gas.
て無孔チューブ(10)が同心に設けられていることを
特徴とする請求項5または6記載の炭化水素ガスの熱分
解装置。7. The hydrocarbon gas pyrolysis apparatus according to claim 5, wherein a non-perforated tube (10) is provided concentrically around the outer periphery of each porous tube (4). .
は、ディストリビューター(8)が設けられていること
を特徴とする請求項5、6または7記載の炭化水素ガス
の熱分解装置。8. The pyrolysis of hydrocarbon gas according to claim 5, wherein a distributor (8) is provided on the inlet (2a) side of the cracking reaction tower (1). apparatus.
ラスチックを熱分解して得た合成ガスとしたことを特徴
とする請求項5〜8のいずれか1項に記載の炭化水素ガ
スの熱分解方法。9. The heat of a hydrocarbon gas according to claim 5, wherein a synthetic gas obtained by thermally decomposing waste plastic is used in place of the hydrocarbon gas to be decomposed. Disassembly method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10248400A JP2000080385A (en) | 1998-09-02 | 1998-09-02 | Method for thermally decomposing hydrocarbon gas and apparatus therefor |
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JP10248400A JP2000080385A (en) | 1998-09-02 | 1998-09-02 | Method for thermally decomposing hydrocarbon gas and apparatus therefor |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1122294A3 (en) * | 2000-02-02 | 2002-03-06 | Shuzo Matsumura | Process and apparatus for the pyrolysis of hydrocarbon gas |
-
1998
- 1998-09-02 JP JP10248400A patent/JP2000080385A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1122294A3 (en) * | 2000-02-02 | 2002-03-06 | Shuzo Matsumura | Process and apparatus for the pyrolysis of hydrocarbon gas |
US6921517B2 (en) | 2000-02-02 | 2005-07-26 | Shuzo Matsumura | Process and apparatus for the pyrolysis of hydrocarbon gas |
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