JP2768553B2 - 炭化水素の水蒸気分解法 - Google Patents
炭化水素の水蒸気分解法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 この発明は炭化水素の水蒸気分解法に関し、特に、水
蒸気分解装置中のコークス付着を回避するかまたは少な
くとも抑制するのに役立つ方法に関する。
蒸気分解装置中のコークス付着を回避するかまたは少な
くとも抑制するのに役立つ方法に関する。
炭化水素の水蒸気分解とは、特に、供給原料の温度を
約800℃〜900℃に上昇させる配管を備えた炉と、これに
続いて、炉から出る流出気体を迅速に冷却して分解反応
を停止させることができる、該流出気体の間接冷却手段
とからなる装置内で、水蒸気と混合した炭化水素の供給
原料を熱分解させることである。
約800℃〜900℃に上昇させる配管を備えた炉と、これに
続いて、炉から出る流出気体を迅速に冷却して分解反応
を停止させることができる、該流出気体の間接冷却手段
とからなる装置内で、水蒸気と混合した炭化水素の供給
原料を熱分解させることである。
この方法の主な欠点は、装置が、炉内および間接冷却
手段内に析出するコークスが次第に固着することであ
る。
手段内に析出するコークスが次第に固着することであ
る。
コークスの層は装置の内壁に形成され厚みが次第に増
大し、供給原料と接触して割れるようになり、そしてこ
の層は熱伝達の観点から好ましくないもので、また炉の
配管内の損失水頭が増大し、収率が低下するに至る。
大し、供給原料と接触して割れるようになり、そしてこ
の層は熱伝達の観点から好ましくないもので、また炉の
配管内の損失水頭が増大し、収率が低下するに至る。
それ故に、かような装置内に析出するコークスを除去
することが時々必要である。
することが時々必要である。
空気と水蒸気の混合物を用いて酸化することに基づい
た化学的脱コークス法で上記のことを行うことが提案さ
れている。しかしこの方法を実施するには、水蒸気分解
装置の運転を中断し、かつ下流に設置した設備を取外す
必要がある。
た化学的脱コークス法で上記のことを行うことが提案さ
れている。しかしこの方法を実施するには、水蒸気分解
装置の運転を中断し、かつ下流に設置した設備を取外す
必要がある。
また、間接冷却手段の脱コークスを、水力学的なサン
ドブラスティング法または非常に高圧の水のジェットに
よって行い、その結果コークス層を破壊するという提案
もなされている。しかしこの方法も、水蒸気分解装置の
運転を完全に中断する必要がある。
ドブラスティング法または非常に高圧の水のジェットに
よって行い、その結果コークス層を破壊するという提案
もなされている。しかしこの方法も、水蒸気分解装置の
運転を完全に中断する必要がある。
また、水蒸気分解装置に、時々固体粒子を注入するこ
とからなる方法で脱コークスを行う提案もなされてい
る。第1の方法は、炉を大気に接続した後炉内に不活性
ガス流を流して、比較的大粒径(250μm〜2500μm)
の金属粒子を運ばせる方法である。他の方法は、砂を液
体の炭化水素供給原料に注入することによって、水蒸気
分解装置を連続的にサンドブラストすることを提案して
いる。砂の粒子は水蒸気分解炉と間接冷却手段を通過し
て、最終的に、流出気体を直列冷却するのに用いられる
重油によってトラップされる。砂粒子の平均直径は一般
に約1mmであるから、供給原料と水蒸気の分解流出体を
運ぶ配管内がかなり侵食される。その上に、砂の粒子
を、直接冷却重油から商業的に分離することはほとんど
不可能であるので、砂の粒子は再循環することができず
かつ冷却油は使用できなくなる。
とからなる方法で脱コークスを行う提案もなされてい
る。第1の方法は、炉を大気に接続した後炉内に不活性
ガス流を流して、比較的大粒径(250μm〜2500μm)
の金属粒子を運ばせる方法である。他の方法は、砂を液
体の炭化水素供給原料に注入することによって、水蒸気
分解装置を連続的にサンドブラストすることを提案して
いる。砂の粒子は水蒸気分解炉と間接冷却手段を通過し
て、最終的に、流出気体を直列冷却するのに用いられる
重油によってトラップされる。砂粒子の平均直径は一般
に約1mmであるから、供給原料と水蒸気の分解流出体を
運ぶ配管内がかなり侵食される。その上に、砂の粒子
を、直接冷却重油から商業的に分離することはほとんど
不可能であるので、砂の粒子は再循環することができず
かつ冷却油は使用できなくなる。
このことは、炭化水素の水蒸気分解法の従来法は、断
続的に行われ、炭化水素の水蒸気分解が、装置の脱コー
クスが行われる期間と交互になされるので、収量が減少
し経費が増大する。
続的に行われ、炭化水素の水蒸気分解が、装置の脱コー
クスが行われる期間と交互になされるので、収量が減少
し経費が増大する。
この発明の特別の目的は、非常に長期間にわたって連
続的に炭化水素を水蒸気分解することができて、対応す
る装置の脱コークスを行うために水蒸気分解を停止する
必要がない炭化水素の水蒸気分解法を提供することであ
る。
続的に炭化水素を水蒸気分解することができて、対応す
る装置の脱コークスを行うために水蒸気分解を停止する
必要がない炭化水素の水蒸気分解法を提供することであ
る。
この発明の他の目的は、装置内にコークスが生成する
のを防止できるかもしくは少なくとも著しく抑制するこ
とができて、装置の部品を損傷することのないこの種の
方法を提供することである。
のを防止できるかもしくは少なくとも著しく抑制するこ
とができて、装置の部品を損傷することのないこの種の
方法を提供することである。
上記の目的に対して、この発明は、配管を備えた少な
くとも1つの水蒸気分解炉と炉からでる流出気体の間接
冷却手段とからなる装置に、水蒸気と炭化水素の供給原
料を高速度で流動させ、侵食固体粒子を装置内に注入
し、この粒子を高速気体流で運んで前記装置にコークス
が付着するのを回避もしくは抑制することからなる方法
であって、 ほぼ決められた平均の厚みのコークス層が装置の内
壁、特に炉の配管の内壁に生成した後、装置を流動する
水蒸気と炭化水素の供給原料に前記の固体粒子を添加す
ることからなり、炉内を流動する粒子が、前記コークス
層を保持し、しかも、このコークス層の上に析出するコ
ークスの少なくとも大部分をそのコークスが析出するに
つれて侵食によって除去するような方式で、固体粒子の
量、寸法、及び/又は質量が決定されることを特徴とす
る方法を提供するものである。
くとも1つの水蒸気分解炉と炉からでる流出気体の間接
冷却手段とからなる装置に、水蒸気と炭化水素の供給原
料を高速度で流動させ、侵食固体粒子を装置内に注入
し、この粒子を高速気体流で運んで前記装置にコークス
が付着するのを回避もしくは抑制することからなる方法
であって、 ほぼ決められた平均の厚みのコークス層が装置の内
壁、特に炉の配管の内壁に生成した後、装置を流動する
水蒸気と炭化水素の供給原料に前記の固体粒子を添加す
ることからなり、炉内を流動する粒子が、前記コークス
層を保持し、しかも、このコークス層の上に析出するコ
ークスの少なくとも大部分をそのコークスが析出するに
つれて侵食によって除去するような方式で、固体粒子の
量、寸法、及び/又は質量が決定されることを特徴とす
る方法を提供するものである。
従って、この発明の方法によれば、水蒸気分解装置の
脱コークスを行うために定期的に装置を停止する必要な
しに、炭化水素の水蒸気分解を連続的に行うことが可能
になる。その上に、装置の部品が損傷される危険が回避
される。その理由は、固体の侵食粒子の作用を受けるこ
れらの部品の部分は、それ自体、非常に硬質の物質の保
護層で被覆されているからであり、この層は、好都合な
ことにはコークスそのもので構成されており、装置の内
壁上に故意に形成させる。装置内に注入される固体粒子
の量、寸法及び/又は質量は、これら粒子による前記コ
ークス層の侵食がゼロもしくは実質的に無視できて、し
かもこのコークス層の上に析出する新たに形成されるコ
ークスは、これが形成されるにつれて除去されるような
方式で決定される。
脱コークスを行うために定期的に装置を停止する必要な
しに、炭化水素の水蒸気分解を連続的に行うことが可能
になる。その上に、装置の部品が損傷される危険が回避
される。その理由は、固体の侵食粒子の作用を受けるこ
れらの部品の部分は、それ自体、非常に硬質の物質の保
護層で被覆されているからであり、この層は、好都合な
ことにはコークスそのもので構成されており、装置の内
壁上に故意に形成させる。装置内に注入される固体粒子
の量、寸法及び/又は質量は、これら粒子による前記コ
ークス層の侵食がゼロもしくは実質的に無視できて、し
かもこのコークス層の上に析出する新たに形成されるコ
ークスは、これが形成されるにつれて除去されるような
方式で決定される。
コークスの予備層が、炉内に、1000℃に近い温度で数
時間〜数日間存在すると、脱水素反応及びか焼によって
硬化するので、新たに生成したコークスより、容易に侵
食されることはない。
時間〜数日間存在すると、脱水素反応及びか焼によって
硬化するので、新たに生成したコークスより、容易に侵
食されることはない。
この発明の他の特徴によれば、その方法は、炉の配管
の少なくともいくつかにおける損失水頭を測定し、水蒸
気もしくは炭化水素供給原料の流量を測定し、水蒸気も
しくは炭化水素供給原料の測定された流量の関数とし
て、配管内の測定された損失水頭の値を補正し、次いで
装置に注入される固体粒子の量を変えることによって前
記損失水頭を調節することからなる方法である。
の少なくともいくつかにおける損失水頭を測定し、水蒸
気もしくは炭化水素供給原料の流量を測定し、水蒸気も
しくは炭化水素供給原料の測定された流量の関数とし
て、配管内の測定された損失水頭の値を補正し、次いで
装置に注入される固体粒子の量を変えることによって前
記損失水頭を調節することからなる方法である。
従って、装置の内壁に析出したコークス層の平均の厚
みを調節し、その厚みを予め決めた値にほぼ等しい値に
維持することは、簡単で比較的正確な方式で行うことが
できる。
みを調節し、その厚みを予め決めた値にほぼ等しい値に
維持することは、簡単で比較的正確な方式で行うことが
できる。
上記のことを実施するために、配管内の損失水頭の補
正値を、清浄配管(コークスの付着していない配管)の
補正された損失水頭の約130%〜約300%の範囲の値に実
質的に等しい値に維持することができる。
正値を、清浄配管(コークスの付着していない配管)の
補正された損失水頭の約130%〜約300%の範囲の値に実
質的に等しい値に維持することができる。
炉の内壁を保護する硬化したコークス層の平均の厚み
は約0.5mm〜約4mmの範囲にあるのが好ましい。
は約0.5mm〜約4mmの範囲にあるのが好ましい。
コークスのこの予備保護層は炉内の配管の壁を保護す
る。なお、冷却ボイラーの壁上のコークス予備層を維持
することは必須なものではないが、その理由は、流速が
非常に低いので、配管の内部が侵食される危険が、抑制
されるからである。
る。なお、冷却ボイラーの壁上のコークス予備層を維持
することは必須なものではないが、その理由は、流速が
非常に低いので、配管の内部が侵食される危険が、抑制
されるからである。
有利な別の特徴を有するこの発明の方法は、前記コー
クス層の温度を、例えば20℃〜140℃の範囲内でできる
だけ周期的に温度を上昇させることによって、その層の
硬度を増大させることからなる方法である。続いて行う
水蒸気分解を行う際に、その温度よりも上記の上昇をさ
せると、コークス層の硬度が増大する効果がある。
クス層の温度を、例えば20℃〜140℃の範囲内でできる
だけ周期的に温度を上昇させることによって、その層の
硬度を増大させることからなる方法である。続いて行う
水蒸気分解を行う際に、その温度よりも上記の上昇をさ
せると、コークス層の硬度が増大する効果がある。
上記のコークス層が形成される際に、この装置の供給
原料の炭化水素と異なる特別な炭化水素で装置を運転す
ることができる。例えば、装置にエタンのようなC1〜C4
の軽炭化水素を供給することができる。
原料の炭化水素と異なる特別な炭化水素で装置を運転す
ることができる。例えば、装置にエタンのようなC1〜C4
の軽炭化水素を供給することができる。
この運転によって、装置の内壁にはより硬質のコーク
ス層が形成される。
ス層が形成される。
従って、この発明によれば、硬度が増大したコークス
予備層を得ることができ、その結果脆さが小さくなり、
配管の金属に対するその保護効果が増大する。
予備層を得ることができ、その結果脆さが小さくなり、
配管の金属に対するその保護効果が増大する。
この発明の他の特徴によれば、装置に注入される固体
粒子の平均直径は、約250μmより小さく、例えば5μ
m〜150μmの範囲にあり、また装置に注入される粒子
の平均の量は分解される供給原料を構成する炭化水素と
水蒸気の流量の10重量%より少ない。
粒子の平均直径は、約250μmより小さく、例えば5μ
m〜150μmの範囲にあり、また装置に注入される粒子
の平均の量は分解される供給原料を構成する炭化水素と
水蒸気の流量の10重量%より少ない。
非常に微細な粒子が上記の限定された量で含まれてい
るので、ガスが軽い侵食性を有し、そのため硬化したコ
ークスからなる保護予備層を破壊することなしに、新た
に生成したコークスを多段の低エネルギーの衝撃によっ
て除去することができる。
るので、ガスが軽い侵食性を有し、そのため硬化したコ
ークスからなる保護予備層を破壊することなしに、新た
に生成したコークスを多段の低エネルギーの衝撃によっ
て除去することができる。
この発明の他の特徴を有する方法は、間接冷却手段を
でる流出ガスから固体粒子をサイクロン形の気体−固体
分離手段で分離し、該分離手段からでる前記固体粒子を
タンクに貯蔵し、次いで前記タンクを、加圧気体源と、
粒子を装置に注入するダクトとに接続して、粒子を再循
環することからなる方法である。
でる流出ガスから固体粒子をサイクロン形の気体−固体
分離手段で分離し、該分離手段からでる前記固体粒子を
タンクに貯蔵し、次いで前記タンクを、加圧気体源と、
粒子を装置に注入するダクトとに接続して、粒子を再循
環することからなる方法である。
間接冷却手段の出口に1つ以上のサイクロンを用いる
ことによって、流出ガスと固体粒子を、非常に高い効率
で(効率は99%もしくはそれ以上の場合がある)分離す
ることができる。
ことによって、流出ガスと固体粒子を、非常に高い効率
で(効率は99%もしくはそれ以上の場合がある)分離す
ることができる。
またこの方法は、固体粒子を回収し、次いでその圧力
レベルを上げた後、装置に再循環することができる。
レベルを上げた後、装置に再循環することができる。
また、この発明は次の方法を提供する。すなわち、水
蒸気分解炉の配管に供給するためのマニホルドに固体粒
子を注入し、その固体粒子を、配管の末端に取り付けら
れてマニホルド内に突出している末端部によって、これ
らの配管に分配する方法であり、その末端部はマニホル
ドの上流端に向いている入口部を有し、マニホルドの下
流端からマニホルドにそって流れる固体粒子とガスの流
れの一部を取出すことによって、各配管間に固体粒子が
均一に分配される方法である。
蒸気分解炉の配管に供給するためのマニホルドに固体粒
子を注入し、その固体粒子を、配管の末端に取り付けら
れてマニホルド内に突出している末端部によって、これ
らの配管に分配する方法であり、その末端部はマニホル
ドの上流端に向いている入口部を有し、マニホルドの下
流端からマニホルドにそって流れる固体粒子とガスの流
れの一部を取出すことによって、各配管間に固体粒子が
均一に分配される方法である。
この方法によれば、水蒸気分解炉の各配管に対する不
均一な粒子分配を回避し、その結果、コークスが生成し
ながら、配管の均一な脱コークスを確実に行うことがで
きる。
均一な粒子分配を回避し、その結果、コークスが生成し
ながら、配管の均一な脱コークスを確実に行うことがで
きる。
更に、マニホルドの下流端から取出した固体粒子とガ
スの流れはマニホルドの上流端に再循環される。
スの流れはマニホルドの上流端に再循環される。
この発明は、以下の添付図面を参照した実施例の説明
によって、この発明の他の特徴、詳細及び利点が明らか
になり、一層よく理解されるである。
によって、この発明の他の特徴、詳細及び利点が明らか
になり、一層よく理解されるである。
第1図は、この発明の方法を実施するのに適した水蒸
気分解装置の線図である。
気分解装置の線図である。
第2図は、前記装置の一部の別の態様を示す拡大線図
である。
である。
第3図は、水蒸気分解炉の配管間に侵食固体粒子を分
配する手段を示す線図である。
配する手段を示す線図である。
第1図に示す装置は、単一路配管12を備えた炉10から
なり、その配管は各々、一端が供給マニホルド14に接続
され、他方端に個々の冷却ボイラー16を備え、その他方
端は出口マニホルド18に接続されている。
なり、その配管は各々、一端が供給マニホルド14に接続
され、他方端に個々の冷却ボイラー16を備え、その他方
端は出口マニホルド18に接続されている。
分解されるべき炭化水素の供給原料は、この原料が加
熱されて気化される、炉の対流領域22に、ダクト20を介
して、液状で送られる。
熱されて気化される、炉の対流領域22に、ダクト20を介
して、液状で送られる。
水蒸気供給ダクト24は、炉10の前記領域22内のダクト
20に接続されている。予熱ダクト26が気化した炭化水素
と水蒸気の混合物を、炉配管12に供給するマニホルド14
に運ぶ。
20に接続されている。予熱ダクト26が気化した炭化水素
と水蒸気の混合物を、炉配管12に供給するマニホルド14
に運ぶ。
出口マニホルド18は、少なくとも1つのサイクロン28
(又は直列及び/又は並列に接続された複数のサイクロ
ン)に接続され、サイクロンは流出ガス用の上部出口ダ
クト30と固体粒子用の下部出口ダクト32を備えている。
(又は直列及び/又は並列に接続された複数のサイクロ
ン)に接続され、サイクロンは流出ガス用の上部出口ダ
クト30と固体粒子用の下部出口ダクト32を備えている。
下部出口ダクト32は、停止弁34とちょう形弁36を介し
て、並列に配置された2つの粒子貯蔵タンク38に接続さ
れている。分離弁40が各タンク38とちょう形弁36との間
に接続されている。
て、並列に配置された2つの粒子貯蔵タンク38に接続さ
れている。分離弁40が各タンク38とちょう形弁36との間
に接続されている。
各タンク38は、大きな粒子を分離して残す振動ふるい
のような手段と、かような大粒子の除去オリフィス(マ
ンホール)とを備えている。
のような手段と、かような大粒子の除去オリフィス(マ
ンホール)とを備えている。
微細固体粒子が集まる各タンク38の底部は、電動機駆
動の回転部材42(スクリューもしくは回転ロック式)に
接続され、次に単離弁44を介して、固体粒子を装置に再
循環するダクト46に接続されている。
動の回転部材42(スクリューもしくは回転ロック式)に
接続され、次に単離弁44を介して、固体粒子を装置に再
循環するダクト46に接続されている。
加圧ガス源48が、ダクト46に、ガス流を比較的低い平
均速度[例えば20メートル/秒(m/s)で流れる過熱水
蒸気]で供給する。
均速度[例えば20メートル/秒(m/s)で流れる過熱水
蒸気]で供給する。
弁50の系によって、各タンク38は、加圧ガス源48もし
くは流出ガスがサイクロン28を出るダクト30のいずれに
も接続できるようになっている。
くは流出ガスがサイクロン28を出るダクト30のいずれに
も接続できるようになっている。
所定の平均粒径の新しい固体粒子を満たした独立した
タンク52は、電動機駆動回転部材と単離弁を介して、再
循環ダクト46に補充粒子(トッピングアップ粒子)を注
入するのに使用される。タンク52の上部は、前記タンク
からの出口に圧力をバランスさせる働きをするダクトに
よって接続されている。
タンク52は、電動機駆動回転部材と単離弁を介して、再
循環ダクト46に補充粒子(トッピングアップ粒子)を注
入するのに使用される。タンク52の上部は、前記タンク
からの出口に圧力をバランスさせる働きをするダクトに
よって接続されている。
各タンク38またはそれらタンクのうち1つが、いくら
かの量の摩耗固体粒子を排出できるパージダクト54をそ
の底部に備えている。
かの量の摩耗固体粒子を排出できるパージダクト54をそ
の底部に備えている。
再循環ダクト80は、水蒸気分解装置の異なる場所、す
なわち特にダクト26の入口、間接冷却ボイラー16、及び
炉10の部分22内に設けられている供給原料気化ダクトを
清浄にするダクト24(例えば炭化水素の供給原料が完全
に気化される点で)に、停止弁を介して接続されてい
る。
なわち特にダクト26の入口、間接冷却ボイラー16、及び
炉10の部分22内に設けられている供給原料気化ダクトを
清浄にするダクト24(例えば炭化水素の供給原料が完全
に気化される点で)に、停止弁を介して接続されてい
る。
また、第1図の装置は、いくつかの炉配管12の実損失
水頭を測定する手段56を備えている。これは、コークス
が配管の内壁に析出することによって損失水頭が増大し
ていることを発見するのを目的としている。損失水頭測
定手段56は、炭化水素供給原料(又は水蒸気)の流量を
測定する手段60に連結されている補正回路58によて、制
御論理回路62に接続され、その回路は炉配管の実損失水
頭を、同じ炉の運転条件下(同じ炭化水素供給原料と同
じ水蒸気との流量)で、清浄配管内の前記損失水頭の値
の約130%〜300%の範囲の値に調節する働きをする。炉
配管の実損失水頭は、流量の関数として補正されるが、
清浄な配管の損失水頭の約130%〜約180%の範囲の値に
維持するのが好ましい。
水頭を測定する手段56を備えている。これは、コークス
が配管の内壁に析出することによって損失水頭が増大し
ていることを発見するのを目的としている。損失水頭測
定手段56は、炭化水素供給原料(又は水蒸気)の流量を
測定する手段60に連結されている補正回路58によて、制
御論理回路62に接続され、その回路は炉配管の実損失水
頭を、同じ炉の運転条件下(同じ炭化水素供給原料と同
じ水蒸気との流量)で、清浄配管内の前記損失水頭の値
の約130%〜300%の範囲の値に調節する働きをする。炉
配管の実損失水頭は、流量の関数として補正されるが、
清浄な配管の損失水頭の約130%〜約180%の範囲の値に
維持するのが好ましい。
制御回路62は以下の手段に作用することができる。す
なわち、タンク52から送られる補充固体粒子の量;ダク
ト54を介して行われる1つ以上のタンク38のパージン
グ;及びタンク38からの固体粒子のサイクル頻度と再循
環流量である。
なわち、タンク52から送られる補充固体粒子の量;ダク
ト54を介して行われる1つ以上のタンク38のパージン
グ;及びタンク38からの固体粒子のサイクル頻度と再循
環流量である。
装置は次のように作動する。すなわち、分解すべき炭
化水素の供給原料が予熱され、水蒸気と混合され、炉の
22の部分で気化され、次いで、前記配管12内で非常に短
い輸送時間で水蒸気分解が行われる。水蒸気分解の流出
ガスは次いでボイラー16で間接冷却がなされ、サイクロ
ン28に入り、サイクロン28から、熱分解オイルの注入で
直接冷却する手段に到達する。
化水素の供給原料が予熱され、水蒸気と混合され、炉の
22の部分で気化され、次いで、前記配管12内で非常に短
い輸送時間で水蒸気分解が行われる。水蒸気分解の流出
ガスは次いでボイラー16で間接冷却がなされ、サイクロ
ン28に入り、サイクロン28から、熱分解オイルの注入で
直接冷却する手段に到達する。
装置が始めて運転される場合か又は何らかの適切な方
法で脱コークスがなされた後は、侵食固体粒子は、装置
を流れる炭化水素の供給原料と水蒸気に注入されない。
比較的多量のコークスが、ダクト26とマニホルド14と全
炉配管12、及び全ボイラー配管16の内壁に、比較的速や
かに形成される。従って、コークスの保護層がこれらの
すべての壁に形成することができて、その層は迅速に硬
化し、平均の厚みが0.5mm〜4mmの範囲もしくは1mm〜3mm
の範囲にある。このコークス層の厚みは、配管12の損失
水頭を測定し、その測定値を、炭化水素の供給原料もし
くは水蒸気の流量の関数として補正する上記手段56によ
ってモニターされる。
法で脱コークスがなされた後は、侵食固体粒子は、装置
を流れる炭化水素の供給原料と水蒸気に注入されない。
比較的多量のコークスが、ダクト26とマニホルド14と全
炉配管12、及び全ボイラー配管16の内壁に、比較的速や
かに形成される。従って、コークスの保護層がこれらの
すべての壁に形成することができて、その層は迅速に硬
化し、平均の厚みが0.5mm〜4mmの範囲もしくは1mm〜3mm
の範囲にある。このコークス層の厚みは、配管12の損失
水頭を測定し、その測定値を、炭化水素の供給原料もし
くは水蒸気の流量の関数として補正する上記手段56によ
ってモニターされる。
炉配管の補正修正された損失水頭が、清浄配管の損失
水頭の約130%〜約300%の範囲の予め決めた値に到達し
た時が、装置の内壁に形成されたコークス層が適切な厚
みであると考えられる。
水頭の約130%〜約300%の範囲の予め決めた値に到達し
た時が、装置の内壁に形成されたコークス層が適切な厚
みであると考えられる。
このコークスの硬度は、20℃〜140℃の範囲で温度を
上昇(任意に周期的)させることによって増大させるの
が有利である。これを実施するために、配管の表面の温
度は、分解される供給原料の流量を減少させるか、また
は炉による加熱を増大することによって上昇させる。こ
れによってコークス層が適切に硬化する。
上昇(任意に周期的)させることによって増大させるの
が有利である。これを実施するために、配管の表面の温
度は、分解される供給原料の流量を減少させるか、また
は炉による加熱を増大することによって上昇させる。こ
れによってコークス層が適切に硬化する。
別の態様において、装置を高温で分解される軽炭化水
素(C1〜C4タイプ)で運転するか、または装置を硫黄含
有化合物で運転することによって同じ結果が得られる。
エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、または硫黄
含有化合物を分解することによって生成するコークス
は、より普通の供給原料例えばナフサおよび軽油を分解
することによって生成するコークスより硬質である。
素(C1〜C4タイプ)で運転するか、または装置を硫黄含
有化合物で運転することによって同じ結果が得られる。
エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、または硫黄
含有化合物を分解することによって生成するコークス
は、より普通の供給原料例えばナフサおよび軽油を分解
することによって生成するコークスより硬質である。
装置の側壁に析出したコークス層が所定の平均の厚さ
に到達し、任意に前記コークス層が上記の方法の1つで
硬化した後に侵食固体粒子が装置に注入され、水蒸気と
炭化水素の供給原料によって伴送され、この粒子によっ
て、新たに生成するコークスが上記コークス層の上に析
出するにつれて除去される。
に到達し、任意に前記コークス層が上記の方法の1つで
硬化した後に侵食固体粒子が装置に注入され、水蒸気と
炭化水素の供給原料によって伴送され、この粒子によっ
て、新たに生成するコークスが上記コークス層の上に析
出するにつれて除去される。
注入される固体粒子の量、寸法および/または質量
は、装置の内壁にすでに析出した保護層を損傷しないま
までのこし、新しく生成するコークスを除くように決定
される。
は、装置の内壁にすでに析出した保護層を損傷しないま
までのこし、新しく生成するコークスを除くように決定
される。
したがって、侵食固体粒子としては平均直径が約250
μmより小さく、好ましくは5μm〜150μmの範囲に
あるものが使われる。これらの粒子の流量は、水蒸気と
炭化水素の供給原料の10重量%より少なく、好ましくは
前記供給原料の0.1〜8重量%である。
μmより小さく、好ましくは5μm〜150μmの範囲に
あるものが使われる。これらの粒子の流量は、水蒸気と
炭化水素の供給原料の10重量%より少なく、好ましくは
前記供給原料の0.1〜8重量%である。
2種の粒子の混合物、例えば比較的小さな平均質量と
粒径の第1類の粒子(例えば5μm〜100μmの範囲)
とより大きな質量の粒子からなる第2類の粒子との混合
物を用いてもよい。この場合、より重い粒子が新しく析
出するコークスの侵食を開始し、一方より微小で軽い粒
子が前記の侵食を行う。
粒径の第1類の粒子(例えば5μm〜100μmの範囲)
とより大きな質量の粒子からなる第2類の粒子との混合
物を用いてもよい。この場合、より重い粒子が新しく析
出するコークスの侵食を開始し、一方より微小で軽い粒
子が前記の侵食を行う。
使用される固体粒子は、例えば接触分解用にすでに用
いられている触媒の粒子のような、シリカ−アルミナ製
のほぼ球形の粒子でもよい。金属粒子、例えば鉄、鋼
鉄、ニッケル、ニッケル合金などの粒子と、より硬質で
より侵食性の他の粒子(例えば分解触媒粒子もしくは耐
火性の硬質金属合金の粒子)も用いることができる。
いられている触媒の粒子のような、シリカ−アルミナ製
のほぼ球形の粒子でもよい。金属粒子、例えば鉄、鋼
鉄、ニッケル、ニッケル合金などの粒子と、より硬質で
より侵食性の他の粒子(例えば分解触媒粒子もしくは耐
火性の硬質金属合金の粒子)も用いることができる。
装置を流れる固体粒子は、サイクロン28に到達し、そ
こで流出ガスから高効率で分離され、次いでサイクロン
の下部ダクト31を介して各サイクロン28からでて交互に
タ38に到達する。この場合、ちよう形弁36によって、粒
子を貯蔵するのに用いるいずれか1つのタンクが選択さ
れる。タンクのうちの一方を固体粒子を貯蔵するのに使
用しながら、他のタンク38は粒子を装置に再循環するの
に使用することができる。これを実施するために、タン
クの上部分離弁40を閉じてタンクの上部をサイクロン28
からの流出ガス出口ダクト30から分離され、加圧下のガ
ス源48に接続される。そのとき回転部材42は回転し、底
部の分離弁44は開いている。
こで流出ガスから高効率で分離され、次いでサイクロン
の下部ダクト31を介して各サイクロン28からでて交互に
タ38に到達する。この場合、ちよう形弁36によって、粒
子を貯蔵するのに用いるいずれか1つのタンクが選択さ
れる。タンクのうちの一方を固体粒子を貯蔵するのに使
用しながら、他のタンク38は粒子を装置に再循環するの
に使用することができる。これを実施するために、タン
クの上部分離弁40を閉じてタンクの上部をサイクロン28
からの流出ガス出口ダクト30から分離され、加圧下のガ
ス源48に接続される。そのとき回転部材42は回転し、底
部の分離弁44は開いている。
このタンクが空の場合、粒子を貯蔵するのに再び用い
てもよく、他のタンク38に貯蔵されている固体粒子は装
置を通じて再循環される。
てもよく、他のタンク38に貯蔵されている固体粒子は装
置を通じて再循環される。
固体粒子を貯蔵し再循環するこれらの手段の作動は、
本願と同じ日付で同じ出願人が出願した別の特許願に詳
細に記載されている。必要に応じて、当業者は上記の別
の特許願を参照することができ、その記載事項は本願に
援用される。
本願と同じ日付で同じ出願人が出願した別の特許願に詳
細に記載されている。必要に応じて、当業者は上記の別
の特許願を参照することができ、その記載事項は本願に
援用される。
第2図は、粒子を貯蔵し再循環する手段の変形例を示
す。第2図に示す手段は、2台のタンク38が並列ではな
しに直列に配置されている点が第1図に示す手段と異な
る。その上に、三方弁64が、下部タンク38を、加圧ガス
起源48に停止弁66を介して接続するか、またはサイクロ
ン28からの流出ガス出口ダクト30に別の停止バルブ66を
介して接続する働きがある。
す。第2図に示す手段は、2台のタンク38が並列ではな
しに直列に配置されている点が第1図に示す手段と異な
る。その上に、三方弁64が、下部タンク38を、加圧ガス
起源48に停止弁66を介して接続するか、またはサイクロ
ン28からの流出ガス出口ダクト30に別の停止バルブ66を
介して接続する働きがある。
また上部タンク38の頂部に開口するダクト68はせきど
めガス(gaz de barrage)を送る。このせきどめガスは
重芳香族化合物を含有せず、水蒸気であってもよい。こ
れは、分解ガスが上部タンク38内に存在しないようにす
ることにより、そのタンク内とその中のフィルタースク
リーンにコークスが生成するのを防止する働きがある。
めガス(gaz de barrage)を送る。このせきどめガスは
重芳香族化合物を含有せず、水蒸気であってもよい。こ
れは、分解ガスが上部タンク38内に存在しないようにす
ることにより、そのタンク内とその中のフィルタースク
リーンにコークスが生成するのを防止する働きがある。
その外については、上記手段は、第1図について記載
されているのと同様で、この変形の作動は第1図の対応
する手段の作動と実質的に同一であり、2つのタンク38
はやはり固体粒子の貯蔵と再循環に交互に使用される。
されているのと同様で、この変形の作動は第1図の対応
する手段の作動と実質的に同一であり、2つのタンク38
はやはり固体粒子の貯蔵と再循環に交互に使用される。
サイクロンに入る流出ガスが痕跡の液体を含有してい
る場合、固体粒子はサイクロンで2段階で分離される。
すなわち、 流出ガスを乾燥する第1段階(例えば、第1サイクロ
ンの出口で、過熱ガス流と混合し及び/または過熱乾燥
粒子を再循環することによって行う);および乾燥され
た粒子を分離する第2段階の2段階である。
る場合、固体粒子はサイクロンで2段階で分離される。
すなわち、 流出ガスを乾燥する第1段階(例えば、第1サイクロ
ンの出口で、過熱ガス流と混合し及び/または過熱乾燥
粒子を再循環することによって行う);および乾燥され
た粒子を分離する第2段階の2段階である。
第3図は、固体粒子を、水蒸気分解炉の各配管12に均
一に分布させる手段を示す。配管12に対する供給マニホ
ルド14は、その上流端において、例えば温度が約550℃
で少量の固体粒子が注入された、水蒸気と気化炭化水素
の供給原料を受け入れる。
一に分布させる手段を示す。配管12に対する供給マニホ
ルド14は、その上流端において、例えば温度が約550℃
で少量の固体粒子が注入された、水蒸気と気化炭化水素
の供給原料を受け入れる。
炉配管12は1以上の平行な列を構成し、一定の間隔を
おいてマニホルド14に開孔している。マニホルドの断面
は、その上流端から下流端にむかって供給原料の流れの
方向に漸次テーパーが付けられているので、マニホルド
内の混合物の最小の速度が維持され固体粒子の析出が防
止される。
おいてマニホルド14に開孔している。マニホルドの断面
は、その上流端から下流端にむかって供給原料の流れの
方向に漸次テーパーが付けられているので、マニホルド
内の混合物の最小の速度が維持され固体粒子の析出が防
止される。
マニホルド14に開孔する各配管12の末端は、マニホル
ド内に配置され、マニホルドの上流端に向いたオリフィ
ス72を有する入口部を有する供給末端部70を備えてい
る。その供給末端部70のすぐ下流には、各配管12の断面
部分が、スロート部またはベンチュリのような狭くなっ
た部分74を有し、そのため各配管12へのガス流量が均一
になり、実質的に一定になる。音波ベンチュリを使うの
が有利である。
ド内に配置され、マニホルドの上流端に向いたオリフィ
ス72を有する入口部を有する供給末端部70を備えてい
る。その供給末端部70のすぐ下流には、各配管12の断面
部分が、スロート部またはベンチュリのような狭くなっ
た部分74を有し、そのため各配管12へのガス流量が均一
になり、実質的に一定になる。音波ベンチュリを使うの
が有利である。
沈降チャンバー76が、最後の配管12の上流でマニホル
ド14の下に設けられており、これはマニホルド14の底部
母線にそって移動する固体粒子を受ける働きをする。
ド14の下に設けられており、これはマニホルド14の底部
母線にそって移動する固体粒子を受ける働きをする。
マニホルドの下流端78は、適切な寸法のダクト80によ
ってエゼクターコンプレッサ82に接続され、このエゼク
ターコンプレッサは水蒸気のような駆動ガス流を送る軸
方向ダクト84を備えている。弁86は、この駆動ガスの流
量を調節する。エゼクターコンプレッサ82の出口はダク
ト88によって、マニホルド14の上流端かまたはマニホル
ドに炭化水素供給原料を供給するダクトに接続される。
ってエゼクターコンプレッサ82に接続され、このエゼク
ターコンプレッサは水蒸気のような駆動ガス流を送る軸
方向ダクト84を備えている。弁86は、この駆動ガスの流
量を調節する。エゼクターコンプレッサ82の出口はダク
ト88によって、マニホルド14の上流端かまたはマニホル
ドに炭化水素供給原料を供給するダクトに接続される。
駆動ガスの流量を調節する弁86は、炉内の第1配管と
最後の配管12の表面温度を検出し、駆動ガスの流量を、
これらの温度差にサーボ制御する働きをする手段を備え
るシステム90で制御される。
最後の配管12の表面温度を検出し、駆動ガスの流量を、
これらの温度差にサーボ制御する働きをする手段を備え
るシステム90で制御される。
この装置は次のように作動する。
気化炭化水素、水蒸気、および固体粒子の混合物は、
高度の乱流でマニホルド14内を流れる。マニホルド内の
平均の流速は、20m/s〜120m/s、例えば30m/s〜80m/sの
範囲にあり、約130m/s〜約300m/s(およびとくに160m/s
〜270m/s)の範囲にある配管12内の流速よりかなり低
い。
高度の乱流でマニホルド14内を流れる。マニホルド内の
平均の流速は、20m/s〜120m/s、例えば30m/s〜80m/sの
範囲にあり、約130m/s〜約300m/s(およびとくに160m/s
〜270m/s)の範囲にある配管12内の流速よりかなり低
い。
マニホルド14内の流速は、マニホルドの底部母線にそ
って移動するある種の重い粒子を除いて、ガス−固体の
分離がマニホルド内で起こるのを防止するのに充分な速
度である。
って移動するある種の重い粒子を除いて、ガス−固体の
分離がマニホルド内で起こるのを防止するのに充分な速
度である。
マニホルドの下流端から、固体粒子とガス流の一部を
取出すことによって、マニホルドは無限長のマニホルド
に変換され、そのため、マニホルドの下流端は、配管が
マニホルドの下流端に近いかまたは下流端から離れてい
るかにかかわらず、各配管12への粒子とガスの流れの分
布に有意な影響を与えないことが保証される。
取出すことによって、マニホルドは無限長のマニホルド
に変換され、そのため、マニホルドの下流端は、配管が
マニホルドの下流端に近いかまたは下流端から離れてい
るかにかかわらず、各配管12への粒子とガスの流れの分
布に有意な影響を与えないことが保証される。
駆動ガス、例えば水蒸気の流れをエゼクタ82に送る
と、マニホルドからの固体−ガス流の所望の部分が取り
出され、この部分を再圧縮して、マニホルドの上流端に
注入することによって再循環する働きがある。システム
90は駆動ガスの流れを、弁86に作用して調節する働きが
あり、その結果最初の方の配管への固体粒子の供給が、
後の方の配管への供給に比較して調節され、その結果こ
れらの配管の表面温度の差によって検出できる、起こる
場合がある分布の不揃いが補正される。
と、マニホルドからの固体−ガス流の所望の部分が取り
出され、この部分を再圧縮して、マニホルドの上流端に
注入することによって再循環する働きがある。システム
90は駆動ガスの流れを、弁86に作用して調節する働きが
あり、その結果最初の方の配管への固体粒子の供給が、
後の方の配管への供給に比較して調節され、その結果こ
れらの配管の表面温度の差によって検出できる、起こる
場合がある分布の不揃いが補正される。
配管12の上流端に形成された断面の狭くなっている部
分74は、これらの配管のガス流を均一にし、実質的に一
定にする効果がある。この効果によって、固体粒子によ
るこれらの配管の清浄化を自動的に調節することができ
る。配管が過度につまった場合、特にコークスによって
部分的にふさがった場合、ガス流量は狭くなった部分74
によって一定に保持されていることから、流速が増大し
て粒子の侵食効力が増大する。
分74は、これらの配管のガス流を均一にし、実質的に一
定にする効果がある。この効果によって、固体粒子によ
るこれらの配管の清浄化を自動的に調節することができ
る。配管が過度につまった場合、特にコークスによって
部分的にふさがった場合、ガス流量は狭くなった部分74
によって一定に保持されていることから、流速が増大し
て粒子の侵食効力が増大する。
ガスと粒子の流量の、各配管への適正で均一な分布を
確実に行わせるために、偽似供給末端部92が第1配管の
上流に設けられ、これは第1配管の供給末端部70と同じ
ものである。したがって、第1配管12は、空気力学的に
いえば、これに続く配管と同じ状態である。
確実に行わせるために、偽似供給末端部92が第1配管の
上流に設けられ、これは第1配管の供給末端部70と同じ
ものである。したがって、第1配管12は、空気力学的に
いえば、これに続く配管と同じ状態である。
この発明によれば、水蒸気分解装置を、連続的にまた
は実質的に連続的に作動させることができる。そして各
種の炉、特に直線上配管を有する単流炉および直角ベン
ドを具備する多流炉に利用できる。
は実質的に連続的に作動させることができる。そして各
種の炉、特に直線上配管を有する単流炉および直角ベン
ドを具備する多流炉に利用できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 89/13070 (32)優先日 1989年10月6日 (33)優先権主張国 フランス(FR) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C10G 9/36 C10G 9/18 C10G 9/16
Claims (12)
- 【請求項1】配管(12)を具備する少なくとも1つの水
蒸気分解炉(10)と、炉をでる流出ガスの間接冷却手段
(16)とからなる装置に、水蒸気と炭化水素の供給原料
を高速度で通過させ、次いで侵食固体粒子を装置に注入
し、その粒子が高速度のガスの流れによって運ばれ、前
記装置のコークス生成を回避もしくは制限することから
なる炭化水素の水蒸気分解法であって、 実質的にきめられた平均の厚みのコークス層が装置の内
壁、特に炉の配管(12)の内壁にすでに形成された後
に、前記の固体粒子を、装置内を流れる水蒸気と炭化水
素の供給原料に添加し、固体粒子の量、寸法、および/
または質量が、炉内を流れる粒子が前記コークス層を実
質的に保持し、一方、前記コークス層の上に析出するコ
ークスの少なくとも大部分を、それが生成するにつれ
て、侵食によって除くことを特徴とする方法。 - 【請求項2】炉配管の少なくともいくつかの損失水頭を
測定し、水蒸気もしくは炭化水素供給原料の流量を測定
し、配管の損失水頭の測定値を、水蒸気もしくは炭化水
素の供給原料の測定された流量の関数として補正し、装
置に注入される固体粒子の量を変えることによって前記
損失水頭を調節することからなる請求の範囲1項記載の
方法。 - 【請求項3】管内の補正された損失水頭測定値を、コー
クスを生じていない配管の補正損失水頭の約130%〜約3
00%の範囲にある値に実質的に等しく維持することを特
徴とする請求の範囲2項記載の方法。 - 【請求項4】前記コークス層の平均の厚みが約0.5mm〜
約4mmの範囲にあることを特徴とする請求の範囲1〜3
項のいずれか1つに記載の方法。 - 【請求項5】次の水蒸気分解を行う間に、前記コークス
層の温度を、その温度より20℃〜140℃の範囲で上昇さ
せることによって前記コークス層の硬度を増大させるこ
とからなることを特徴とする請求の範囲1〜4項のいず
れか1つに記載の方法。 - 【請求項6】前記コークス層を形成させる際に、装置に
対する供給原料の炭化水素と異なる特別の炭化水素で、
装置を作動させて、前記コークスの硬度を増大させるこ
とからなることを特徴とする請求の範囲1〜5項のいず
れか1つに記載の方法。 - 【請求項7】上記の特別な炭化水素が、例えばエタンの
ようなC1〜C4タイプの軽炭化水素であることを特徴とす
る請求の範囲6項記載の方法。 - 【請求項8】装置に注入される固体粒子が、約250μm
より小さい例えば5μm〜150μmの範囲の平均直径を
有し、装置に注入される粒子の平均流量が分解される炭
化水素と水蒸気の流量の10重量%より小さいことを特徴
とする請求の範囲1〜7項のいずれか1つに記載の方
法。 - 【請求項9】サイクロン式ガス−固体分離手段(28)に
よって、間接冷却手段(16)をでる流出ガスから固体粒
子を分離し、分離手段(28)をでる前記固体粒子をタン
ク(38)に貯蔵し、次いで前記タンクを加圧ガス源(4
8)と、装置に粒子を注入するダクト(46)とに周期的
に接続して粒子を再循環することからなることを特徴と
する請求の範囲1〜8項のいずれか1つに記載の方法。 - 【請求項10】分離手段(28)の出口における固体粒子
を直列もしくは並列に配置されている2つのタンク(3
8)に貯蔵することからなることを特徴とする請求の範
囲9項記載の方法。 - 【請求項11】固体粒子を、水蒸気分解炉の配管(12)
の供給マニホルド(14)を通過させ、配管の末端に設け
られ、マニホルド(14)内に突出する末端部(70)によ
って、配管に固体粒子を分布させ、前記末端部がマニホ
ルドの上流端に向いて対面している入口部(72)を有
し、さらに、マニホルドにそって流れるガスと固体の粒
子の流れの一部分を、マニホルドの下流端から取り出す
ことによって、配管間の固体粒子の均一な分布を得るこ
とからなることを特徴とする請求の範囲1〜10項のいず
れか1つに記載の方法。 - 【請求項12】実質的に異なる質量を有する2種の粒子
を装置に流すことを特徴とする請求の範囲1〜11項のい
ずれか1つに記載の方法。
Applications Claiming Priority (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8904986A FR2645873B1 (fr) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | Procede de decokage d'une installation de vapocraquage d'hydrocarbures, et installation de vapocraquage correspondante |
FR8909375A FR2649761B1 (fr) | 1989-07-12 | 1989-07-12 | Procede et dispositif de repartition d'un debit gazeux charge de particules solides |
FR8913070A FR2652817B1 (fr) | 1989-10-06 | 1989-10-06 | Procede et installation de vapocraquage d'hydrocarbures, a recyclage de particules solides erosives. |
FR89/09375 | 1989-10-27 | ||
FR89/04986 | 1989-10-27 | ||
FR89/13070 | 1989-10-27 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03505605A JPH03505605A (ja) | 1991-12-05 |
JP2768553B2 true JP2768553B2 (ja) | 1998-06-25 |
Family
ID=27251860
Family Applications (1)
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