JP2008500445A

JP2008500445A - 非揮発性成分及び／又はコークスの前駆物質を含む炭化水素原料のスチーム熱分解

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Publication number: JP2008500445A
Application number: JP2007527440A
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Inventors: ステラ、リチャード・シー; シュトラック、ロバート・ディー; フライ、ジェームス・エム; スリバスタバ、アロク; アンナマライ、サブラマニアン; マッコイ、ジェイムス・エヌ
Original assignee: エクソンモービル・ケミカル・パテンツ・インク
Priority date: 2004-05-21
Filing date: 2005-05-19
Publication date: 2008-01-10
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Abstract

熱分解炉は、比較的大きい分子を熱分解させるのに十分な程度に原料を加熱することを含む。しかし、熱分解プロセスは、結合してタールとして知られる高分子量材料を作り出す分子を作る。タールは高沸点を持ち、粘性が大きい、反応性の材料であり、設備を汚すことがある。
従来の蒸気熱分解システムは、軽油及びナフサの様な、軽揮発性炭化水素を大きな割合で含む高品質原料の熱分解には有効であった。しかし、スチーム熱分解は、時には、原油及び常圧残留物の様な比較的低コストの重質原料の分解にも経済的に適している場合もある。
本発明は、重質炭化水素原料に剥離剤（stripping agent）を加えることにより、熱分解することのできる重質炭化水素原料流のパーセントを増大させることができ、またフラッシュ/分離容器の下流でのコークスの形成を減少させ、及び炉の容量を増大させることができる。
【選択図】図１

Description

発明の分野

本発明は比較的非揮発性の成分及び/又はコークスの前駆物質を含む炭化水素のスチーム熱分解に関する。

熱分解（pyrolysis）とも呼ばれるスチーム熱分解（steam cracking）は、長い間種々の炭化水素原料をオレフィン、好ましくは，エチレン、プロピレン及びブテンの様な軽オレフィンに分解するのに用いられてきた。従来のスチーム熱分解では、対流部分（convection section）と放射部分(radiant section)の二つの主要な区画部分を持つ熱分解炉が用いられる。炭化水素原料は、通常炉の対流部分に液体の形（蒸気の形で入る軽い低分子量の原料を除く）で入り、そして通常、原料は放射部分からの高温燃焼排ガスと間接的に接触し、またその割合は低いが、スチーム（steam）に直接接触し熱せられて気化する。そして気化した原料とスチームの混合物は放射部分に導入され、そこで熱分解が起こる。その結果の生成物はオレフィンを含み、熱分解炉を出て、急冷（quenching）を含む更に下流のプロセスに送られる。

熱分解炉は、比較的大きい分子を熱分解させるのに十分な程度に原料を加熱することを含む。しかしながら、熱分解プロセスは、結合して、タールとして知られている高分子量材料を形成し易い分子を作り出す。タールは高沸点を持ち、粘性が大きい、反応性の材料であり、ある条件の下では設備を汚すことがある。一般的に、比較的高い沸点を持つ材料を含む原料はタールをより多量に生み出す傾向がある。

スチーム熱分解炉から炉の流出物が出た後、熱分解炉を出る流出物の温度を、タール形成反応が大幅に減速されるレベルまで急速に下げることにより、タールの形成を最小減に抑えることができる。一以上のステップ及び一以上の方法を用いて実施されるこの冷却は急冷（quenching）と呼ばれている。

従来の蒸気熱分解システムは、軽油（gas oil）及びナフサ（naphtha）の様な、軽揮発性炭化水素を大きな割合で含む高品質原料の熱分解には有効であった。しかし、スチーム熱分解は、これらの例に限定されるものではないが、時には、原油及び常圧残留物（atmospheric resid）の様な比較的低コストの重質原料の分解にも経済的に適している場合もある。原油及び常圧残留物、別名アルファルト、瀝青（bitumen）又は残留油として知られており、その沸点が590℃（華氏1100度）を超える高分子量の、非揮発性成分をしばしば含んでいる。これらの原料の非揮発性成分は従来の熱分解炉の対流部分にコークスとして残る。非常に揮発性のレベルの低い成分だけが、より軽い成分が十分に蒸発した点の下流の対流部分に残っても良い。

殆どの商業的なナフサ及び軽油（gas oil）分解においては、熱分解炉からの流出物の冷却は通常、移送ライン熱交換器（transfer line heat exchanger）システム、主精留塔（primary fractionator）及び水冷却塔または間接コンデンサーを用いて行われる。移送ライン交換器で発生したスチームは、他に設置されているエチレン生産装置で使用される主コンプレッサーに電力を供給する大型スチームタービンを動かすために使用することができる。

コークス化の問題に対して、米国特許3,617,493は原油供給において外部蒸発ドラムを使用し、ナフサを蒸気として除去するために第一フラッシュを使い、及び230から590℃（華氏450及び1100度）の間の沸点を持つ蒸気を除去するために第二フラッシュを使うことを開示している。本文献は参照により本明細書に組み入れられる。蒸気は熱分解炉でオレフィンに分解され、二つのフラッシュタンクから分離された液体は除去され、スチームで揮散され（stripped）、そして燃料として使用される。

米国特許3,718,709は、本文献は参照により本明細書に組み入れられるが、コークスの堆積（coke deposition）を最小限に抑えるプロセスを開示する。それによると、重質原料を熱分解炉の内部もしくは外部で予熱し、重質原料の約50％を過熱蒸気で気化させ、残った、分離された液体を除去することについて記載する。気化した炭化水素は、その殆どが軽い揮発性炭化水素であるが、熱分解される。

米国特許5,190,634は、本文献は参照により本明細書に組み入れられるが、対流部分で少量の、必須量の水素が存在する中で原料を予熱することにより、炉中でコークスが形成されることを抑制するプロセスを開示する。対流部分での水素の存在は、炭化水素の重合反応を抑制し、それによりコークスの形成が抑えられる。

米国特許5,580,443は、本文献は参照により本明細書に組み入れられるが、原料がまず予熱され、その後熱分解炉の対流部分の予熱ヒータから引き出されるプロセスを開示する。この予熱された原料は事前に決められた量のスチーム（希釈スチーム）と混合されそしてガス液体分離機に導入され、分離機から必要な割合の非揮発物が液体として分離され、除去される。ガス液体分離機から分離された蒸気は加熱及び熱分解のために熱分解炉に戻される。

出願日２００２年７月３日の米国特許出願10/188,461は、本文献は参照により本明細書に組み入れられるが、重質炭化水素原料を、例えば炭化水素又は水の様な流体と混合し、混合流を作り、この混合流はフラッシュ（flash）されて蒸気相及び液体相となり、蒸気相は続いて熱分解されてオレフィンを作り出す重質炭化水素原料を熱分解するプロセスについて記載する。原料と混合される流体の量は、例えば、混合流がフラッシュされる前の混合流の温度、フラッシュの圧力、混合流のフローレート，及び/又は炉の燃焼排ガス中の余分な酸素の様なプロセスで選択される操業パラメータにより変わる。

熱分解炉においてプロセスすることができるより軽い部分から重質液体炭化水素部分を分離するためにフラシュ（flash）を用いる場合には、非揮発性成分の大半が液体相に残るように分離することが重要である。そうしない場合には、蒸気中の重い、コークスを形成する非揮発性成分が対流部分の下部の管群に運ばれてコークスとして堆積する。更に、より重い分子は、フラッシュ容器を離れる飽和蒸気中で吸熱分解反応を受ける場合が多い。これらの吸熱反応は冷却作用を引き起こし、それにより重い成分が更に凝縮される。容器の内部表面及び下流の機器に接触した液体はコークスの前駆物質であるフィルムの被膜を作る。

重質炭化水素原料に剥離剤（stripping agent）を加えることにより、熱分解できる重質炭化水素原料流のパーセントを増大させることができ、またフラッシュ/分離容器の下流でのコークスの形成を減少させ、及び/又は炉の容量を増大させることができる。

本発明は非揮発性炭化水素及び/又はコークスの前駆物質を含む重質炭化水素原料の熱分解プロセスに関する。本プロセスは以下を含む：（a）強化された炭化水素原料ブレンド（enhanced hydrocarbon feedstock blend）を作るために、重質炭化水素原料に剥離成分を加える；（b）強化された炭化水素原料ブレンドを加熱する；（c）強化された炭化水素原料ブレンドをフラッシュ/分離容器に供給する；（d）強化された炭化水素原料ブレンドを、非揮発性成分及びコークスの前駆物質を失った蒸気相と、非揮発性成分及び/又はコークスの前駆物質を多く含む液体相に分離する；（e）フラッシュ/分離容器から蒸気相を除去する、及び（f）放射部分と対流部分を持つ熱分解炉の放射部分で蒸気相を熱分解し、オレフィンを含む流出物を生成する。スチームは、任意選択的に、サワー（sour）スチーム、又は処理されたプロセススチームを含み、また任意選択的に、過熱されていることもあり、蒸気相を熱分解する前のプロセスのどのステップで加えても良い。

剥離剤を加えることにより、重質炭化水素原料をより多くの割合、例えば、更に１％より多く、更に１０％より多く熱分解することができ；上記フラッシュ/分離容器中及び下流での汚れを減らし；及び/又は熱分解炉の容量を、例えば、少なくとも１０％、少なくとも２０％増加させることができる。上記の各数値は全て、非揮発性成分及び/又はコークスの前駆物質を含む重質炭化水素原料のみを含む原料を使用する場合と比較した数値である。好ましくは、剥離剤は強化された炭化水素原料ブレンドのＴ₅₀を、重質炭化水素原料のＴ₅₀から少なくとも約15℃（華氏約25度）、例えば、少なくとも約28℃（華氏約50度）減少させるのが良い。

一般に、剥離剤は約２重量％及び約95重量％の間の強化された炭化水素原料ブレンド、例えば、約10重量％及び約80％重量の間の強化された炭化水素原料ブレンド、例えば、約２0重量％及び約50重量％の間の強化された炭化水素原料ブレンドを含む。

好ましくは、非揮発性成分及び/又はコークスの前駆物質を持つ強化された炭化水素原料ブレンドは、任意選択的にスチームと混合される前に、熱分解炉の第一対流部分管群中で燃焼排ガスと間接的に接触させて、例えば、約150℃から約340℃（華氏約300度から約650度）に加熱されるのが良い。強化された炭化水素原料ブレンドは、スチームに加えて、また炭化水素又は水の様な流体と混合させても良い。好ましい流体は水である。

強化された炭化水素原料ブレンドは、フラシュされる前に、熱分解炉の第二対流部分管群において燃焼排ガスと間接的に接触することにより更に加熱されることもある。好ましくは、強化された炭化水素原料ブレンドがステップ（d）で分離される前の温度は、約315から約560℃（華氏約600から約1040度）であるのが良い。好ましくはステップ（d）の分離は約275から約1380kPa（約40から約200psia）の圧力で行われるのが良い。一般的に、フラッシュ後約50から約98％の炭化水素原料が蒸気相にある。更に、ステップ（f）の前にスチームがフラッシュ/分離容器の最上部分、及び/又はフラッシュ/分離容器の下流で蒸気相に加えられることもある。

もし望むなら、蒸気相はステップ（f）の前に微量の液体を除去するための追加分離ステップを経ることもある。熱分解炉の放射部分に入る蒸気相の好ましい温度は約425から約705℃（華氏約800から約1300度）であり、この温度は、任意選択的に対流部分の管群、好ましくは炉の放射部分に最も近い群において更に加熱することにより達成される。

発明の詳細な説明

特に断らない限り、全ての％、割合、比率等は重量によるものである。特に断らない限り、化合物又は成分は、化合物の混合物の様な他の化合物又は成分と組み合わせた場合のみならず、その化合物又は成分自身をも含む。

更に、量、濃度、又は他の数値又はパラメータが、好ましい上限値及び下限値を示すものとして記載されている場合においては、その様な上限値及び下限値が別々に開示されているか否かに関わらず、その様な好ましい上限値及び下限値の、数値の組み合わせによって規定されるあらゆる範囲を具体的に開示していると理解すべきである。

本明細書に記載の非揮発性成分（non-volatile component）は、ASTM D-6352-98又はD-2887で測定した名目上の沸騰点が約590℃（華氏約1100度）を超える炭化水素原料流の一部分である。本発明は名目上の沸点が約760℃（華氏約1400度）を超える非揮発性成分に非常に良く適合する。炭化水素流の沸点分布はASTM D-6352-98又はD-2887に記載の方法に従いガスクロマトグラフ蒸留（Gas Chromatograph Distillation (GCD)）により測定され、外挿法により約700°C (華氏約1292度)を超える材料にも適用される。非揮発性成分には、コークスの前駆物質を含んでも良く、これは、多重環状芳香族化合物の様な中程度の分子量及び/又は反応性分子であり、蒸気相から凝縮し、そして本発明のプロセスで起きる運転条件下でコークスを形成しうるものである。本明細書で用いるT₅₀は、上に記載した沸点分布により決められる温度を指し、ある特定のサンプルの50重量％が沸点に達した温度を言う。名目上の最終沸点は、ある特定のサンプルの99.5重量％が沸点に達した温度を言う。

本発明で使用する重質炭化水素原料は非揮発性成分及び/又はコークスの前駆物資を含む。本発明で使用する重質炭化水素原料は通常，一以上のスチーム熱分解軽油(steam cracked gas oil)及び残留物(residues)、原油(crude oil)、常圧パイプ蒸留器残さ油（atmospheric pipestill bottoms）、残さ油を含む減圧パイプ蒸留器流（vacuum pipestill streams including bottoms）、製油所からの重質非バージン炭化水素流(heavy non-virgin hydrocarbon streams)、減圧軽油（vacuum gas oil）、低硫黄ワックス状残留物（low sulfur waxy residue）、常圧残留物（atmospheric residue）、重質残留物（heavy residue）を含む。理想的な重質炭化水素原料は経済的に有利性を持つ、非揮発性炭化水素及びコークスの前駆物質を含む最小限にしか処理されていない重質炭化水素流である。

本発明で使用される剥離剤は、通常一以上の軽油(gas oils)、暖房油(heating oil)、ジェット燃料(jet fuel)、ジーゼル油(diesel)、灯油(kerosene)、ガソリン(gasoline)、コーカーナフサ（coker naphtha）、スチーム分解ナフサ(steam cracked naphtha)、触媒分解ナフサ(catalytically cracked naphtha),水素分解物（hydrocrackate）、改質物（reformate）, 精製改質物（raffinate reformate）、Fischer-Tropsch液、Fischer-Tropschガス、天然ガソリン(natural gasoline)、蒸留物（distillate）、バージンナフサ（virgin naphtha）、軽油コンデンセートまでの広沸点範囲のナフサ(wide boiling range naphtha to gas oil condensate)、重質軽油(heavy gas oil)、原油の混入したナフサ(naphtha contaminated with crude)、液体天然ガス（natural gas liquids）、C4混合成分(mixed C4 components)、炭化水素ガス(hydrocarbon gas)、ブタン(butane)、プロパン(propane)、エタン(ethane)及び水素( hydrogen)を含む。剥離剤は重質炭化水素原料とブレンドされるので、沸点の範囲により規定される剥離剤の品質は問題にならないことは注目すべきである。規格外の、及び汚染流（contaminated stream）、例えば、原油に汚染されたナフサ又はコンデンセートの様な、経済的に優位性を持つ流体は本発明の剥離剤として使用するには理想的である。

剥離剤は、重質炭化水素原料よりも分子量が小さく、且つT₅₀沸点が低いことが好ましいが、名目上の終点（final boiling point）は重質炭化水素原料の名目上の終点より低く、同一か又は高くても良い。同様に剥離剤の初留点（initial boiling point）は重質炭化水素原料の初留点より低く、同一か又は高くても良い。もし重質炭化水素原料が常圧残さ油（atmospheric bottom）流である場合は、剥離剤は、好ましくはより低い初留点を持つのが良い。

好ましくは、剥離剤の加重平均分子量（weighted average molecular weight）は、重質炭化水素原料の加重平均分子量より少なくとも約20％小さく、少なくとも約25％小さく、また例えば、少なくとも約35％小さく、更に少なくとも約50％小さいのが良い。

好ましくは、剥離剤を加えることにより、強化された炭化水素原材料ブレンドは重質炭化水素原料のT₅₀沸点より少なくとも約15℃(華氏約25度)低い、少なくとも例えば、約28℃（華氏約50度）低い、例えば、少なくとも約56℃(華氏約100度)低い、更には、少なくとも約111℃(華氏約200度)低い、更に、少なくとも167℃(華氏約300度)低いT₅₀沸点を持つ強化された炭化水素原料ブレンドとなるのが良い。

Simulation Sciences Inc.のPROVISION（商標）の様なコンピュータソフトを用いる蒸気−液体平衡モデルは、ある重質炭化水素原料に対して用いる、ある剥離剤の適量を決めるために用いることができる。

本発明は非揮発性炭化水素を含む炭化水素原料を加熱し、スチーム熱分解するプロセスに関する。プロセスは、強化された炭化水素原料ブレンドを作るために重質炭化水素原料を剥離剤と混合すること、強化された炭化水素原料ブレンドを加熱すること、蒸気相及び液体相を形成するために強化された炭化水素原料ブレンドをフラッシュすること、蒸気相を熱分解炉の放射部分に供給すること、及びオレフィンを含む流出物を生産することを含む。

プロセスの各点でスチームを加えることは、その技術分野で知られており、その内容は簡単であるため、本明細書ではその詳細を記述することはしない。更に、加えられるどのスチームもサワー（sour）又は処理されたプロセススチームを含んでいても良く、加えられたスチームは、サワーか否かを問わず過熱されても良いことに注目すべきである。スチームがサワー流を含む場合には過熱することが好ましい。スチーム及び他の流体は、種々の時点で追加しても良いため、本明細書においては「強化された炭化水素原料ブレンド」(enhanced hydrocarbon feedstock blend)は、プロセスのどの段階においてスチームと他の流体が如何なる量で存在しているかを問わず、剥離剤と重質炭化水素原料の組合せた成分がプロセス中を移動する場合の、剥離剤と重質炭化水素原料の組合せた成分を指すものとして用いる。

非揮発性成分及び/又はコークスの前駆物質を含む重質炭化水素原料が熱分解される場合、原料は熱分解炉の上部対流部分で予熱され、任意選択的に水等の流体と混合され、そして更に対流部分において予熱される。その場合、重質炭化水素原料の大半は蒸発して非揮発性成分、及び/又はコークスの前駆物質を実質的に失った蒸気相を形成する。本明細書に記載される運転条件での蒸気−液体の平衡状態は、蒸気相中に非揮発性成分及び/又はコークスの前駆物質が少量存在する状態であることを理解する必要がある。更に、フラッシュ/分離容器の設計により異なるが、非揮発性成分及び/又はコークスの前駆物質を含む少量の液体が蒸気に取り込まれることもあり得る。

結果物の炭化水素/スチーム蒸気相は露点（dew point）にあり、より重質の炭化水素成分（非揮発性成分及び/又はコークスの前駆物質を含むが、これに限定されるものではない）の熱分解が起きる程度に十分な温度である。この熱分解により反応性重質炭化水素が生成され、パイプ及びフラッシュ/分離容器の下流の機器の表面に堆積し、結局コークスが形成されることもありうる。

熱分解反応は吸熱反応であり、したがって、蒸気が更に炉の下部の対流部分で予熱されそして放射部分で熱分解される前に、例えば、蒸気の温度を約８℃（華氏約15度）から約12℃（華氏約2２度）、もしくはそれ以上下げる。同時に、熱が周囲に失われるため更に蒸気を冷却することとなる。この冷却効果により最も重い炭化水素の部分が凝縮することもある。凝縮された炭化水素は脱水素化され、汚れ（例えば、多核芳香族）となり、パイプ、及びフラッシュ/分離容器のすぐ下流の機器に集積し、脱コークス処理の間の時間と、フラッシュ/分離容器の最高温度を共に制限する。フラッシュ/分離温度を下げることは、蒸気の割合が減少するため、炭化水素の供給レートを制限することとなる。汚れを顕微鏡で分析したところ、液化炭化水素から出るものであった。

この問題に対する解決法の一つとして、同時係属する2004年5月21日出願の米国特許出願10/851,878に、凝縮を減らすためにフラッシュ/分離容器に加熱した蒸気性希釈剤を加えることが提案されている。そのような解決法は、本発明の多くの実施の形態と組み合わせて有利に実施することができる。

供給された重質炭化水素原料をそのまま熱分解するよりも、むしろ原料をより軽い炭化水素流を含む剥離剤とブレンドすることが有利であることが見出されている。その様な手順を用いることで、多くの複合効果が実現されうる。

経済的な観点で考えると、蒸気相にある原料の割合を最大にして、それを熱分解するのが一般的に有利であることが認められるであろう。重質炭化水素原料に剥離剤を加えることにより得ることのできる利益の一つは、あるフラッシュ温度で蒸発する、より重質の炭化水素原料のパーセントが増加し、液体相に剥離剤が無視できる程度の量しか残らないことである。例えば、35％の重質常圧軽油(atmospheric gas oil)（剥離剤）と65％の低硫黄ワックス状残留物（常圧残さ油割合；atmospheric bottom fraction）の混合物では、フラッシュ/分離容器中の低硫黄ワックス状残留物の蒸発量が73％から78％に増加し、液体相には重質常圧軽油が無視できるほどしか残らない。ある分離温度での重質炭化水素原料の蒸発量の増加はその程度を問わず、プロセスの経済性を向上させる。本明細書に記載の本発明のプロセスを適用することにより、ある分離条件において蒸発する重質炭化水素原料のパーセントが増加することが期待され、その増加割合は蒸発する重質炭化水素原料中の少なくとも約1％、他の実施例では少なくとも約5％、更に他の実施例では少なくとも約10％、又他の実施例では少なくとも約20％、更には少なくとも約30％になると期待される。

他の実施の形態においては、蒸気相にある重質炭化水素原料のパーセントを最大にするよりも、むしろ分離容器をある蒸気/液体分離を達成できる様により低温で運転して、吸熱熱分解反応の比率を下げ、そうすることにより蒸気相の温度の低下、更には液体コークスの前駆物質の凝縮を減少させることができる。ある蒸気/液体分離割合での温度の低下は約8℃（華氏約15度）であっても良い。剥離剤を加えられた、より軽質の炭化水素分子の希釈効果により、更に熱分解率が減少する。更に、全体的な温度低下の減少は約1℃（華氏約２度）より大きく、例えば、約３℃（華氏約５度）より大きく、又約５℃（華氏約９度）より大きいこともありうる。分離温度、又は蒸気の割合が一定に保たれるか否かに関わらず、蒸気相の温度低下の減少は期待できるが、蒸気の割合が一定に保たれる場合にはより顕著であると思われる。

重質炭化水素原料に加えられる剥離剤は、その結果物の炭化水素原料流の約2から約95％であって良いが、例えば、約5％から約90％、例えば、約10％から約80％、例えば、更に約20％から約70％であっても良い。重質炭化水素原料に加えられる剥離剤のパーセントは、ある特定時点でのある炭化水素流のコスト及び調達可能性に応じて最適に調整されるのが好ましい。通常、用いられる重質炭化水素原料に対する剥離剤が軽いものであればあるほど、最適の効果を得るために使用される剥離剤は少なくて済む。

利用可能なタンクの貯蔵容量によるが、剥離剤は、原料貯蔵タンクの重質炭化水素原料に、または重質炭化水素原料を炉の対流部分に導入する前のいずれの時点においても加えることができる。剥離剤は混合時に液体、又は蒸気であっても良いが、貯蔵タンクに、又はタンクの上流で加えられる場合には、好ましくは液体であるのが良い。本明細書に記載の剥離剤を加えることによる更なる利点は、重質炭化水素原料の粘度を減らすことができることであり、それにより、貯蔵タンクから原料を熱分解プロセス領域に流すために必要な温度を下げることができる。もし重質炭化水素原料が脱塩装置を通る場合、脱塩装置の上流で剥離剤を加えることにより流体の粘度を減少させ、脱塩効果を向上させ、脱塩能力を増大させる。

強化された炭化水素原料ブレンドの粘度を減少させることにより、炉の対流部分における熱伝達及び熱効果が向上する。更に、スチームの使用量が少なくて済み、それにより原料純処理能力及びオレフィン生産量が増大する。

強化された炭化水素原料ブレンドを生産するため重質炭化水素原料を剥離剤とブレンドした後の、強化された炭化水素原料ブレンドの加熱は当業者に知られている如何なる形によって行っても良い。しかし、加熱は強化された炭化水素原料ブレンドを、炉1の対流部分の管群２の上部（放射部分から最も遠い）において、炉の放射部分からの熱い燃焼排ガスと間接的に接触させることを含むのが好ましい。これは、以下の実施例に限定されるものではないが、強化された炭化水素原料ブレンドを炉1の対流部分3の内部にある熱交換管群を通すことによって実施することができる。熱された炭化水素原料は、通常、約150から約340℃（華氏約300から約650度）の温度であり、例えば、約160から約230℃（華氏約325から約450度）、例えば、約170から約220℃（華氏約340から約425度）の温度である。

加熱された炭化水素原料は好ましくは第一希釈スチームと、及び任意選択的に炭化水素でありうる流体、好ましくは液体であり、任意選択的には蒸気、スチーム、又はこれらの混合物である流体と混合するのが良い。好ましい流体は水である。流体のソースは低圧ボイラーの供給水であっても良い。流体の温度は加熱された原料の温度を超えず、同一又はそれを超えるものであっても良い。ある実施の形態においては、流体気化熱は混合流の温度をコントロールするために用いることができる。

熱せられた炭化水素原料、第一次希釈スチーム、及び任意選択的な流体の混合は熱分解炉1の内部又は外部で起こりうるが、好ましくは炉の外部で起きるのが良い。混合は技術分野で知られている混合機器であればどのようなものを使っても実施可能である。例えば、混合用のダブルスパージャーアセンブリー９（double sparger assembly 9）の第一スパージャー４を使用することが可能である。第一スパージャー４は、流体を熱せられた炭化水素原料に導入した際に、流体が急激に蒸発することにより起こる打撃現象（hammering）を防ぎ又は減少させることができる。

強化された炭化水素原料ブレンドにスチーム及び/又は流体を加えることは、おそらく本発明のプロセスで使用される強化された炭化水素原料ブレンドをも含めて、粘性の高い原料については任意選択的である。その様な原料は、例えば、炉1の対流部分３内にある熱交換管の場合の様に、その産業分野で知られているどの様な方法によっても加熱することができる。強化された炭化水素原料ブレンドは、スチーム又は流体を殆ど又は全く加えることなくフラッシュ/分離容器に送ることができる。

本発明を適用するにおいて、結果の混合流はフラッシュされる前に、熱分解炉の第一対流部分管群のどの部分においてであれ、燃焼排ガスと間接的に接触させることにより熱することができる。

混合流をフラッシュする前に、第二の任意選択的流体を混合流に加えることができ、この場合第二の流体は炭化水素の蒸気である。

本発明のある実施の形態においては、熱された原料と混合された流体に加えて、第一次希釈スチーム17も原料と混合される。第一次希釈スチームは好ましくは第二スパージャー８に注入することもできる。

通常、強化された炭化水素原料ブレンドの最初の加熱に使用されると同じ管群内で、更に燃焼排ガスにより熱せられるために、生成物のスチーム混合物が任意選択的に対流部分11に入る前に、第一次希釈スチーム流が炭化水素流体混合物に注入されるのが好ましい。

第一次希釈スチームは炭化水素原料流体混合物より高く、低く又は略同じ温度であっても良いが、好ましくは混合物の温度と略同じであるのが良い。

第一次希釈スチームは、第二スパージャー８に注入される前に過熱されることもある。

第二スパージャー８を離れる加熱された炭化水素原料、流体、及び任意選択的な第一次希釈スチーム流を含む混合流は、フラッシュされる前に熱分解炉3の対流部分で任意選択的に、更に加熱される。加熱は、この例に限定されるものではないが、混合流を炉の対流部分内の、通常は第一対流部分の下部部分である熱交換管群を通過させ、そして炉の放射部分からの熱い燃焼排ガスによる加熱することにより実行されうる。この様に加熱された混合流は混合流１２として対流部分を離れ、任意選択的に、更に追加のスチーム流と混合されることもある。

第二希釈スチーム流18は、任意選択的に更に、フラッシュの前に炭化水素混合物１２と混合されるフラッシュスチーム流１９と、炭化水素混合物のフラッシュをバイパスし、それに代わり蒸気相が更に下部対流部分で加熱され炉の放射部分で熱分解される前に、フラッシュからの蒸気相と混合されるバイパススチーム流２１に分けられる。本発明は第二次希釈スチーム１８が全てフラッシュスチームとして使われ、バイパススチーム２１は使うことなく実施することができる。代案として、本発明は第二次希釈スチーム１８がバイパススチーム２１に向けられ、フラッシュスチーム１９は使用されることなく実施することもできる。本発明の好ましい実施の形態においては、フラッシュスチーム流１９とバイパススチーム流２１の比率は好ましくは1：20から20：1、最も好ましくは1：2から2：1であるのが良い。この実施の形態においては、フラッシュスチーム１９は、フラッシュ/分離容器５内でフラッシュされる前に、炭化水素混合流12と混合されフラッシュ流20が形成される。好ましくは、第二希釈スチーム流は分かれて炭化水素混合物と混合される前に炉の対流部分の過熱部分16において過熱されるのが良い。フラッシュスチーム流１９を炭化水素混合流12に加えることにより、フラッシュ流２０がフラッシュ/分離容器5に入る前に、混合物の揮発性のより低い成分が蒸発するのを助ける。

混合流１２又はフラッシュ流２０はその後、例えば、フラッシュ/分離容器５でフラッシュされ、2相に分離される：殆どが剥離剤であり、また重質炭化水素原料からの揮発性炭化水素及びスチームを含む蒸気相と、大半の割合を占める非揮発性成分及び/又はコークスの前駆物質と共に揮発性のより低い炭化水素を含む液体相である。本明細書に記載の運転条件での蒸気―液体平衡状態では、蒸気相に少量の非揮発性成分及び/又はコークスの前駆物質が存在することとなる。更に、フラッシュ/分離容器の設計により変わるが、非揮発性成分及び/又はコークスの前駆物質を含む微量の液体が蒸気相に引き込まれることもありうる。

本明細書の記載を簡単にするために、フラッシュ/分離容器（flash/separation vessel）の用語は、強化された炭化水素原料ブレンドを蒸気相と少なくとも一つの液体相に分離するために用いられる一以上のどの様な容器をも指す。この用語は分別（fractionation）及び他の如何なる方法による分離、例えば、これに限定されるものではないが、ドラム、蒸留塔、及び遠心分離機によるものを含む。

混合流１２は好ましくは、フラッシュ/分離容器５の側面に設けられている少なくとも一つの取入れ口を通して前記容器の接線方向に導入され、そして蒸気相は、好ましくはフラッシュ/分離容器から頭上蒸気流１３として除去されるのが良い。蒸気相は、任意選択的な加熱のために、好ましくは炉の対流部分管群２３、好ましくは炉の放射部分に最も近い位置の管群に戻されるのが良く、そして更に熱分解のために交差パイプ24を通して炉の放射部分40に送られるのが良い。フラッシュされた混合流の液体相は、フラッシュ/分離容器５から、好ましくは残さ油流（bottoms stream）２７として除去されるのが良い。

フラッシュ/分離容器5においては蒸気と液体の比率は事前に定めた一定の比率を維持するのが好ましいが、そのような比率は測定及び制御が困難である。代案として、フラッシュ/分離容器5の前の混合流１２の温度を、フラッシュ/分離容器５での蒸気対液体の比率の測定、制御のための間接的なパラメータとして用い、蒸気対液体の比率をおよそ一定に保つために用いることができる。理想的には、混合流の温度が高くなる場合は、より揮発性のある炭化水素が蒸発し、蒸発相の一部として熱分解のために利用可能となる。しかし、混合流の温度が余りに高いと、コークスの前駆物質を含みより多くの重質炭化水素が蒸気相に存在し、炉の対流部分の管に運ばれて、その結果管にコークスを堆積させることとなる。もし混合流12の温度が余りに低いと、フラッシュ/分離容器５中の蒸気の液体に対する比率が低くなり、より揮発性のある炭化水素が液体相に残り、そして熱分解に利用されなくなる。

混合流の温度は、原料中の揮発性物質の回収、又は蒸発を最大にし、一方、炉の管に過度のコークス化が起きず、又はフラッシュ/分離容器からライン１３を経て炉１に混合物を運ぶパイプ及び容器にコークスが堆積しない様制御される。下部の対流部分2３、及び交差パイプ２４に混合物を移送するパイプと容器13の圧力の降下、及び下部対流部分２３での温度の上昇は、コークス化現象の開始として検出するためモニターされることもある。例えば、もし下部の対流部分23に対する交差圧力、及びプロセス取入口の圧力が、コークス化により急速に上昇し始めた場合は、フラッシュ/分離容器5及び混合流12の温度を低下させるべきである。もしコークス化が下部の対流部分で起きる場合は、任意選択的な過熱ヒータ16の様に、より上部の部分へ送られる燃焼排ガスの温度は上昇する。もし過熱ヒータ16が存在する場合は、上昇した燃焼排ガスの温度は、過熱防止用の水を多く追加することにより部分的に相殺することができる。

混合流１２の温度の選定は又原料の成分により決まる。原料がより軽い炭化水素を多く含む場合は、混合流１２の温度は低めに設定することができる。原料がより揮発性の低い又は非揮発性の炭化水素を多く含む場合は、混合流１２の温度は高めに設定すべきである。

混合流12の温度は、典型的には、約315から約540℃（華氏約600から約1000度）の間、例えば約370から約510℃（華氏約700から約950度）の間、例えば約400から約480℃（華氏約750から約950度）の間、例えばしばしば約430から約475℃（華氏約810から約890度）の間に設定し、及びこの間で管理することができる。これらの数値は、上で検討した様に原料の揮発性の程度により変わってくる。

温度を決定する際に考慮すべき事項には、交換器の管の壁及びフラッシュ/分離容器中及び関連するパイプにコークスが堆積する可能性を少なくするために、液体相を維持する要求の程度を含む。通常、フラッシュされた後、混合流の少なくとも約2％が液体相にある。

フラッシュ流１９と混合し、そして、フラッシュ/分離容器に入る、混合流１２の温度を一定に保ち、フラッシュ/分離容器５において蒸気対液体の比率を一定に保ち、そして本質的な温度、及びフラッシュ（flash）蒸気対液体比率の変動を避けるのが望ましい。

一つのコントロールの方法としてコントロールシステム７を使って、二つのスパージャー上の流体バルブ14、及び第一希釈流バルブ１５を自動的にコントロールすることである。コントロールシステム７が混合流の温度の低下を検知すると、流体バルブ１４が第一スパージャー４への流体の注入量を減少させる。

混合流の温度が上昇し始めると、流体バルブは第一スパージャー４への流体の注入量を増加させるため、より広く開口される。

第一希釈スチーム流１７が第二スパージャー８に注入されると、第一希釈スチーム流体の第二スパージャー８への注入量を調整するために、温度コントロールシステム７も、第一希釈スチーム流バルブ１５をコントロールするために用いることができる。これにより更に、フラッシュ/分離容器５での温度変化の急激な変動を小さくする。コントロールシステム７が混合流12の温度の低下を検知すると、コントロールシステムは第一希釈スチーム流体バルブ１５に、第一希釈スチーム流の、第二スパージャー８への注入量を増すように指示し、その間バルブ14は更に閉じられる。もし温度が上昇し始めると、第一希釈スチーム流バルブは、第二スパージャー８への第一希釈スチーム流の注入を減らすために、自動的に更に口が閉じられ、その間バルブ14は更に開かれる。

流体が水である、ある実施の形態においては、混合物１１におけるH₂Oの、原料に対する比率を一定に保ちつつ、混合流の温度１２を一定に維持するためにコントローラーが水と第一希釈スチーム流の量を変化させる。更にフラッシュ温度の急激な変動を避けるために、本発明では又、炉の第二希釈スチームにおける過熱部分で中間過熱防止装置２５を用いるのが好ましく。これにより炉への負荷の変化、コークス化の範囲の変化、過剰酸素のレベルの変化、及び他の数値に変動とは独立に、過熱装置１６の排出口の温度を一定にコントロールすることができる。

通常は、この過熱防止装置２５は第二希釈スチームの温度を、約425から約590℃（華氏約800から約1100度）の間、例えば約455から約540℃（華氏約850から約1000度）の間、例えば約455から約510℃（華氏約850から約950度）の間、及び典型的には約470から約495℃（華氏約875から約925度）の間に維持する。過熱防止装置はコントロールバルブ及び水噴霧ノズルであっても良い。部分的に加熱された後、第二希釈スチームは対流部分から出るが、急速に蒸発し温度を下げる水の細かいミスト２６を加えても良い。

スチームはその後更に対流部分で加熱されるのが好ましい。過熱ヒータに加えられる水の量により、混合流１２と混合されるスチームの温度をコントロールすることができる。

フラッシュ/分離容器に入る混合流12の温度を一定に保つことに加え、フラッシュ/分離容器中の蒸気の液体に対する比率を一定に保つために、通常フラッシュ流２０の炭化水素の分圧も一定に保つことが望ましい。例えば、蒸気相ライン１３のコントロールバルブ３６の使用により、フラッシュ/分離容器の圧力を一定に保ち、及びフラッシュ流20でのスチームの炭化水素原料に対する比率を一定にコントロールすることにより炭化水素の分圧を一定に保つことが可能である。

通常、本発明のフラッシュ流の炭化水素の分圧は、約25から約175kPa（約4から約25psia）の間、約35から約100kPa（約5から約15psia）の間、約40から約75kPa（約6から約11psia）の間に設定され、コントロールされる。

ある実施の形態においては、フラッシュは少なくとも一つのフラッシュ/分離容器で行われる。通常、フラッシュは還流のあるなしに関わらず一段階のプロセスである。フラッシュ/分離容器５は、通常約275から約1400kPa(約40から約200psia)の圧力で運転され、その温度は通常フラッシュ/分離容器5に入る前のフラッシュ流20の温度と同じか、やや低く、通常約315から約560℃（華氏約600から約1040度）である。例えば、フラッシュの圧力は約600から約1100kPa(約85から約155psia)であり、温度は約370から約490℃（華氏約700から約920度）であっても良い。更なる例として、フラッシュの圧力は,温度が約400から約480℃（華氏約750から約900度）において、約700から約1000kPa（約105から約145psia）であっても良い。更に他の実施の形態においては、フラッシュ/分離容器の圧力は、約700から約760kPa（約105から約125psia）であり、温度は約430から約475℃（華氏約810から約890度）であっても良い。混合流１２の温度に依るが、一般的にフラッシュされる混合流の約50から約98%は蒸気相にあり、例えば、約60から約95%、約65から約90%である。

フラッシュ/分離容器5は通常、ある特徴として、容器の底にある液体相の温度を最小にする様に運転される。余りに多量の熱は液体相において非揮発性物質のコークス化を引き起すからである。フラッシュ/分離容器に入るフラッシュ流中で第二希釈スチーム流１８を使用することによって気化温度が下がる。何故なら、スチーム流は炭化水素の分圧を減少させ（すなわち、蒸気のより大きなモル部分はスチームである）、必要な液体相の温度を下げるからである。また、フラッシュ/分離容器5の底の新たに分離された液体相を冷却するのを助けるために、外部で冷却されたフラッシュ/分離容器残さ液体３０の一部を、フラッシュ/分離容器に還流させてリサイクルすることは有用である。スチーム27は、フラッシュ/分離容器5の底からポンプ37を経由してクーラー28に送ることができる。冷却されたスチーム29はリサイクルされるスチーム30と外部への余剰スチーム（export steam）２２に分割しても良い。リサイクルスチームの温度は，通常、約260から約315℃（華氏約500から約600度）、例えば、約270から約290℃（華氏約520から約550度）であることもある。リサイクルスチームの量はフラッシュ/分離容器内で新たに分離された底部の残さ液体の量の約80から約250％であっても良く、例えば、90から225％、100から200％である。

他の特徴として、フラッシュは、通常ラッシュ/分離容器中の液体の保持/保有時間を最小にする様に運転することもある。ある実施の形態においては、液体相は、フラッシュ/分離容器の底にある小さい直径の「ブーツ」（boot）又はシリンダー３５を通して容器から排出される。通常、フラッシュ/分離容器中の液体相の保持時間は約75秒より短く、例えば、約60秒より短く、約30秒より短く、しばしば約15秒より短い。フラッシュ/分離容器中の液体相の保持/保有時間が短い程フラッシュ/分離容器の底でコークス化が起こりにくい。

フラッシュ/分離容器を離れる蒸気相は、例えば、約55から約70％の炭化水素及び約30から約45％のスチームを含むこともある。蒸気相の名目上の沸点終点は通常約760℃（華氏約1400度）未満、例えば、約590℃（華氏約1100度）未満、約565℃（華氏約1050度）未満、しばしば約540℃（華氏約1000度）未満である。蒸気相は、頭上のパイプを通してフラッシュ/分離容器５から連続的に除去され、そのパイプは任意選択的に、引き込まれ及び/又は凝縮された微量の液体を除去するために，蒸気を遠心分離器３８に送る。蒸気は、通常更に、フローを炉の対流部分又は放射部分に分配するマニホールドに流れる。

連続的にフラッシュ/分離容器から除去された蒸気相１３は、好ましくは熱分解炉の下部の対流部分２３で、炉の放射部分からの燃焼排ガスにより、例えば、約425から約705℃（華氏約800から約1300度）の間の温度に過熱されるのが良い。蒸気相は、その後熱分解炉の放射部分に導入され、熱分解されて、エチレン、及び他の所望の軽オレフィンを含むオレフィン，及び副産物を含む流出物（effluent）を作り出す。

フラッシュ/分離容器から除去された蒸気相１３は、炉の下部の対流部分２３に導入される前に、任意選択的にバイパススチーム流２１と混合されうる。

本発明のプロセスでは、コークス及びタールを生み出す、より重質な炭化水素種（フラッシュ/分離容器５を出る液体相27中の）を大部分除去するため、移送ライン交換器(transfer line exchanger)を熱分解炉の放射部分からの流出物の急冷に用いることも可能である。中でも、これにより当初は比較的軽い原料、例えば、ナフサ、又は他の通常最終沸点が約315℃（華氏約600度）を超えない他の液体原料の様な軽い原料のために設計された、既に移送ライン交換器急冷システムを備えている熱分解装置を余りコストを掛けないで改良することができる利点がある。2005年2月28日に出願された、同時係属の米国特許出願は、非揮発性成分を含む炭化水素原料を熱分解するプロセスと組み合わせた、移送ライン交換器を用いることによる利益を最大限にする設計について詳述している。

フラッシュ/分離容器の位置及び運転温度は、過度の汚れ/コークス化の心配なく処理することのできる可能な最大量の蒸気を供給するように選定される。液体の比率が余りに高いと、貴重な原料が失われ操業上の利益が損なわれる。

液体の比率が余りに低いと、フラッシュ/分離容器及び関連するパイプにおけるコークスの堆積が問題となる。更に、液体の比率が余りに低い状態での運転では、炭化水素原料流のヘビーエンド（heavy end）からのコークスの前駆物質が炉の高温度部分に入り、コークス化を加速させることとなる。

フラッシュ/分離容器から蒸気として排出されるある炭化水素原料のパーセントは、容器中の炭化水素の分圧と容器に入る温度の関数である。フラッシュ/分離容器に入る強化された炭化水素原料ブレンドの温度は、対流部分のその時の燃焼排ガスの温度に大きく依存する。この温度は炉の負荷により変わり、炉が全負荷運転にある場合には高く、炉が一部の負荷で運転している場合には低い。第一対流部分の管群の燃焼排ガスの温度は又、炉で起きるコークス化の程度の関数でもある。炉が汚れておらず、コークスが少ししか付着していない場合は、熱の移転状態は良く、その時点の燃焼排ガス温度はそれに対応し、コークスが炉に可也堆積している場合と比較して、より低い。何れの時点においても燃焼排ガスの温度は、また炉のバーナーに対する燃焼制御の関数でもある。炉が燃焼排ガス中の余剰酸素のレベルが低い状態で運転されている場合は、燃焼排ガスの温度は何れの時点においても、それに対応して、燃焼排ガス中の余剰酸素のレベルが高い状態での運転の場合よりも低い。

炉の全負荷は対流部分の熱の必要量のみならず、炉の放射部分での熱分解に必要な熱量により決定される。約２％を超える過剰酸素は、結局対流部分で必要とされる熱として提供するため、炉の放射部分で熱せられた余分の空気容量を反映するものである。炉の熱分解容量は、炉の熱産出能力及びその熱が用いられる効率により制約される。炉の容量を最終的に制約するものは燃焼排ガスの容量であり、したがって、過剰の酸素（付随する窒素と共に）を最小にすることにより熱生成容量をより大きくすることができる。放射部分及び対流部分の両方で熱の移転を向上させること、及び剥離剤の使用に関連した熱の需要を減少させることにより全熱分解生産性を上げることができる。

対流部分の全エネルギー必要量は、炭化水素流を所望のカットポイント（cut point）で蒸発させ、フラッシュ温度管理に用いられる水全てを蒸発及び過熱させ、炭化水素蒸気を過熱し、及び希釈スチームを過熱させるのに要するエネルギーの合計である。この全エネルギー必要量は、通常の燃焼用空気比率（combustion air rate）を流しているときに利用可能なエネルギーより多い。放射部分に投入する熱を増やすことなく投入する熱を増やすために、燃焼用空気比率は燃焼に必要な量を超えるレベルに上げることが必要となる。重質炭化水素原料が単独で使用される場合は、追加の空気（燃焼のための必要量を超える量）が燃料と混合され燃焼されて、重質炭化水素原料及び任意選択的な水を蒸発させるために必要な熱量を作り出す。この追加の燃焼のための空気は、放射部分での所望の温度を保つために追加の燃料を必要とし、そのため炉の熱効率を低下させる。熱せられた余分の空気は対流部分に追加の熱を与えるが、その一方、燃焼排ガス容量の一部は放射部分の加熱に用いられるよりも、むしろ余分の空気の加熱に用いられるため、それにより放射部分の熱分解容量を制限することとなる。

2004年5月21日出願された、同時係属の米国特許出願10/851,495は、フラッシュ/分離容器に入るプロセス流の温度を制御するために炉中で通風（draft）を用いる新しい制御システムについて記載する。この新しい制御計画では水は殆ど、又は全く使用されていない。水の使用を排除することにより、対流部分で必要となるエネルギーが少なくて済み（水を蒸発させるためのエネルギーが必要なくなる）、そのため燃焼用の空気レベルを下げることが可能となり、その結果使用燃料が少なくなる。この制御メカニズムは本発明と組み合わせて使用することができるかもしれない。

本発明においては、ある温度において蒸発する炭化水素の量を増大させることにより、重質炭化水素原料に剥離剤を加えて、トン当たり炭化水素供給量に対するエネルギー消費を減少させ、そして炉の炭化水素処理能力を増大させる。

脱コークス化の間の炉の運転では、フラッシュ/分離容器の温度が変動することがあり、それによりフラッシュ/分離容器中の蒸気である炭化水素割合と、放射炭化水素供給率を変動させ、炉の運転を不安定なものにする。時にはこの不安定さは直感に反するものである。熱投入量を少なくして蒸気カットを増やす剥離剤を加えて制御の不安定性を抑えつつ対流部分の処理量を増すことは可能である。剥離剤を使用することなく、重質炭化水素原料の投入を増やすことにより放射部分の処理量を減少させることができる。重質炭化水素原料及びスチームのフローレートが高いと左程熱くならないからである。重質炭化水素の処理量が増えることによる温度の低下により蒸発する炭化水素割合が減少するのみでなく、炭化水素蒸気の全フローレートを下げることができる。

剥離剤の効果による蒸気カットの増大によりこの直感に反した対流/放射フィードレート（feedrate）効果を軽減する。

剥離剤を加えることにより、プロセスの各所で加えられる水及び/又はスチームの必要量が減少し、それにより炉の全容量中水の沸騰及び/又はスチームの加熱に用いられる割合を減らすことができる。フラッシュ/分離容器に必要な温度の低下により、対流部分での効果的な加熱が可能となり、放射部分での熱の必要性とより良くバランスすることとなり、余分の空気を熱する必要性が減少する（通常過剰酸素についてモニターされ、報告される）。この余った容量はより多くの原料を熱分解するのに用いることができる。余分な酸素を減少させることにより、又炉の効率が改善され、それにより温室ガスの発生を少なくすることができる。

炉が通気塔より採り入れられる通風ファンの容量により制限を受けている場合、余分な酸素を1％削減することにより、炉の燃焼を約5から約１０％増大させることができる。その様な炉の燃焼量の増大により、最大フィードレートを約５から約１０％増大させることができる。あるテストにおいて、重質常圧軽油(heavy atmospheric gas oil)を常圧残さ油部分（atmospheric bottom fraction）(35/65比)と混合することにより余分の酸素を６％から3％に減少させることが可能となり、その結果炉のフィードレートを２０％増大させることができた。

本発明は、特定の実施例により記載及び説明されているが、当業者であれば、本発明は、必ずしも本明細書に記載されているとはいえない形に変形させることができることを理解するであろう。このため、本明細書における記載は、特許請求の範囲に記載の本発明の真の発明の範囲を定める目的のためにのみ言及されるべきである。

熱分解炉を使用した本発明の全体のプロセス及び装置のフロー略図を示す。

Claims

重質炭化水素原料を熱分解するプロセスであって、前記重質炭化水素原料は非揮発性成分及び/又はコークスの前駆物質を含み、及び前記プロセスは：
（a）強化された炭化水素原料ブレンドを形成するために重質炭化水素原料に剥離剤を加えるステップ；
（b）前記強化された炭化水素原料ブレンドを加熱するステップ；
（c）前記強化された炭化水素原料ブレンドをフラッシュ/分離容器に供給するステップ；
（d）前記強化された炭化水素原料ブレンドを蒸気相と液体相に分離するステップであって、前記液体相は非揮発性成分及び/又はコークスの前駆物質を多く含み、前記蒸気相は実質的に非揮発性成分及び/又はコークスの前駆物質を失っている、ステップ；
（e）前記フラッシュ/分離容器から前記蒸気相を除去するステップ；及び
（f）オレフィンを含む流出物を生産するために、熱分解炉の放射部分で前記蒸気相を熱分解するステップであって、前記熱分解炉は放射部分と対流部分を含む、ステップ、
を含む、前記プロセス。
スチームが請求項１のステップ（f）より前の一以上の何れかのステップにおいて加えられる、請求項1に記載のプロセス。
前記スチームがサワー（sour）スチーム、又は処理されたプロセスのスチームを含む請求項2に記載のプロセス。
前記スチームが熱分解炉の対流部分において過熱される請求項2または3に記載のプロセス。
前記スチームがステップ（b）及び（c）の間で加えられる請求項2に記載のプロセス。
前記強化された炭化水素原料ブレンドの温度が、スチームと混合する前に約150から約340℃（華氏約300から約650度）の第一の温度であり、前記強化された炭化水素原料ブレンドがステップ（c）の前に第一の温度より高い第二の温度に更に加熱される、請求項5に記載のプロセス。
スチームがフラッシュ/分離容器の最上部で蒸気相に加えられる請求項1乃至6のいずれか1項に記載のプロセス。
スチームがフラッシュ/分離容器の下流で蒸気相に加えられる請求項1乃至７のいずれか1項に記載のプロセス。
前記強化された炭化水素原料ブレンドが、ステップ（d）の前で、スチームに加えて更に流体と混合される、請求項1乃至８のいずれか1項に記載のプロセス。
前記流体が炭化水素及び水の少なくとも一つを含む請求項9に記載のプロセス。
前記流体が水である請求項10に記載のプロセス。
前記剥離剤を加えることにより、重質炭化水素原料をより高い割合で熱分解することが可能となる請求項1乃至１１のいずれか1項に記載のプロセス。
前記剥離剤を加えることにより、剥離剤を加えない場合に熱分解される重質炭化水素原料の割合に比較して、重質炭化水素原料を少なくとも約１％多い割合で熱分解することが可能となる請求項12に記載のプロセス。
前記剥離剤を加えることにより、剥離剤を加えない場合に熱分解される重質炭化水素原料の割合に比較して、重質炭化水素原料を少なくとも約１０％多い割合で熱分解することが可能となる請求項1３に記載のプロセス。
前記剥離剤を加えることにより、剥離剤を加えない場合に熱分解される重質炭化水素原料の割合に比較して、重質炭化水素原料を少なくとも約３０％多い割合で熱分解することが可能となる請求項1４に記載のプロセス。
前記剥離剤を加えることにより、剥離剤を加えない場合に重質炭化水素原料を熱分解した場合のコークス化率と比較して、前記フラッシュ/分離容器中及び下流でのコークス化率が減少する請求項1乃至１５のいずれか1項に記載のプロセス。
前記剥離剤が、重質炭化水素原料のT₅₀より、強化された炭化水素原料ブレンドのT₅₀を少なくとも約15℃（華氏約25度）下げる請求項1乃至１６のいずれか1項に記載のプロセス。
前記剥離剤が、重質炭化水素原料のT₅₀より、強化された炭化水素原料ブレンドのT₅₀を少なくとも約28℃（華氏約50度）下げる請求項１７に記載のプロセス。
前記剥離剤が、強化された炭化水素原料ブレンドの約２重量%から約95重量%を占める請求項１記載のプロセス。
前記剥離剤が、強化された炭化水素原料ブレンドの約10重量%から約８０重量%を占める請求項１９に記載のプロセス。
前記剥離剤が、強化された炭化水素原料ブレンドの約２0重量%から約５０重量%を占める請求項２０に記載のプロセス。
前記プロセスが、剥離剤を加えないで重質炭化水素原料を使用した場合と比較して熱分解炉の容量を増大させる請求項1乃至２１のいずれか1項に記載のプロセス。
非揮発性成分及び/又はコークスの前駆物質を含む重質炭化水素原料のみを含む原料を用いた場合と比較して、熱分解炉の容量を少なくとも約1％増大させる請求項22に記載のプロセス。
非揮発性成分及び/又はコークスの前駆物質を含む重質炭化水素原料のみを含む原料を用いた場合と比較して、熱分解炉の容量を少なくとも約1０％増大させる請求項２３に記載のプロセス。
非揮発性成分及び/又はコークスの前駆物質を含む重質炭化水素原料のみを含む原料を用いた場合と比較して、熱分解炉の容量を少なくとも約２０％増大させる請求項２４に記載のプロセス。
非揮発性成分及び/又はコークスの前駆物質を持つ前記重質炭化水素原料が、一以上の残留物（residue）、原油（crude oil）、常圧パイプ蒸留器残さ油（atmospheric pipestill bottoms）, 残さ油を含む減圧パイプ蒸留器流（vacuum pipestill stream including bottoms）、製油所からの重質非バージン炭化水素流（heavy non-virgin hydrocarbon streams）, 減圧軽油（vacuum gas oil）、常圧残留物（atmospheric residue）、低硫黄ワックス状残留物（low sulfur waxy residue）及び重質残留物（heavy residue）を含む請求項1乃至２５のいずれか1項に記載のプロセス。
前記剥離剤が一以上の軽油（gas oil）、暖房油（heating oil）、ジェット燃料（jet fuel）、ジーゼル油(diesel)、灯油（kerosene）、ガソリン(gasoline)、コーカーナフサ（coker naphtha）, スチーム熱分解ナフサ（steam cracked naphtha）, 触媒分解ナフサ（catalytically cracked naphtha）, 水素分解物（hydrocrackate）, 改質物（reformate）, 精製改質物（raffinate reformate）, Fischer-Tropsch 液, Fischer-Tropsch ガス, 天然ガソリン（natural gasoline）, 蒸留物（distillate）,バージンナフサ（virgin naphtha）,軽油コンデンセートまでの広沸点範囲のナフサ（wide boiling range naphtha to gas oil condensate）, 重質軽油（heavy gas oil）, 原油の混入したナフサ（naphtha contaminated with crude）, 液体天然ガス（natural gas liquids）, C4混合成分（mixed C4 components）, ブタン（butane）、プロパン（propane）、エタン（ethane）,及び炭化水素ガス（hydrocarbon gases）を含む請求項1乃至２６のいずれか1項に記載のプロセス。
前記剥離剤が非揮発性成分及び/又はコークスの前駆物質に汚染されている請求項1乃至２７のいずれか1項に記載のプロセス。
前記剥離剤が水素を含む請求項1乃至２８のいずれか1項に記載のプロセス。
ステップ（c）が、強化された炭化水素原料ブレンドを、容器の側面に位置する少なくとも一つの側面取入口を通して接線方向にフラッシュ/分離容器に導入する請求項1乃至２９のいずれか1項に記載のプロセス。
前記強化された炭化水素原料ブレンドが、スチームと混合される前に熱分解炉の第一対流部分管群において燃焼排ガスと間接的に接触することにより加熱される請求項1乃至３０のいずれか1項に記載のプロセス。
ステップ（c）において、前記強化された炭化水素原料ブレンドの温度が約315から約560℃（華氏約600から約1040度）である請求項1乃至３１のいずれか1項に記載のプロセス。
ステップ（ｄ）の圧力が約275から約1380kPa（約40から約200psia）である請求項1乃至３２のいずれか1項に記載のプロセス。
ステップ（e）において、前記強化された炭化水素原料ブレンドの約50から約98％が蒸気相にある請求項1乃至３３のいずれか1項に記載のプロセス。