JP3824488B2 - 低分子オレフィン製造プロセス、炭化水素熱分解反応装置並びに分解ガス急冷装置 - Google Patents
低分子オレフィン製造プロセス、炭化水素熱分解反応装置並びに分解ガス急冷装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3824488B2 JP3824488B2 JP2000533507A JP2000533507A JP3824488B2 JP 3824488 B2 JP3824488 B2 JP 3824488B2 JP 2000533507 A JP2000533507 A JP 2000533507A JP 2000533507 A JP2000533507 A JP 2000533507A JP 3824488 B2 JP3824488 B2 JP 3824488B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pyrolysis
- reactor
- gas
- nipple
- cracked gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 title claims description 78
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims description 44
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims description 44
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 title claims description 34
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 title claims description 19
- 238000010791 quenching Methods 0.000 title claims description 19
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 title claims description 18
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 40
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 35
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 claims description 26
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 19
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 claims description 17
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 8
- 210000003038 endothelium Anatomy 0.000 claims description 5
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 74
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 17
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 16
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 11
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000047 product Substances 0.000 description 9
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 8
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 8
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 6
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 6
- 238000010517 secondary reaction Methods 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001182 Mo alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001257 Nb alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007907 direct compression Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- -1 ethylene, propylene, butadiene Chemical class 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
- 229910000753 refractory alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000036967 uncompetitive effect Effects 0.000 description 1
- 229930195735 unsaturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G9/00—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
- C10G9/02—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils in retorts
- C10G9/04—Retorts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/30—Injector mixers
- B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
- B01F25/312—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof
- B01F25/3124—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows with Venturi elements; Details thereof characterised by the place of introduction of the main flow
- B01F25/31243—Eductor or eductor-type venturi, i.e. the main flow being injected through the venturi with high speed in the form of a jet
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/50—Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle
- B01F25/51—Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle in which the mixture is circulated through a set of tubes, e.g. with gradual introduction of a component into the circulating flow
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
- B01F35/90—Heating or cooling systems
- B01F35/92—Heating or cooling systems for heating the outside of the receptacle, e.g. heated jackets or burners
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0053—Details of the reactor
- B01J19/0066—Stirrers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/18—Stationary reactors having moving elements inside
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J6/00—Heat treatments such as Calcining; Fusing ; Pyrolysis
- B01J6/008—Pyrolysis reactions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G9/00—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G9/00—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
- C10G9/14—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils in pipes or coils with or without auxiliary means, e.g. digesters, soaking drums, expansion means
- C10G9/18—Apparatus
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G9/00—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
- C10G9/34—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils by direct contact with inert preheated fluids, e.g. with molten metals or salts
- C10G9/36—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils by direct contact with inert preheated fluids, e.g. with molten metals or salts with heated gases or vapours
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
- B01J2219/00087—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
- B01J2219/00103—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor in a heat exchanger separate from the reactor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00121—Controlling the temperature by direct heating or cooling
- B01J2219/00123—Controlling the temperature by direct heating or cooling adding a temperature modifying medium to the reactants
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/0015—Controlling the temperature by thermal insulation means
- B01J2219/00155—Controlling the temperature by thermal insulation means using insulating materials or refractories
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00159—Controlling the temperature controlling multiple zones along the direction of flow, e.g. pre-heating and after-cooling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00162—Controlling or regulating processes controlling the pressure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00164—Controlling or regulating processes controlling the flow
- B01J2219/00166—Controlling or regulating processes controlling the flow controlling the residence time inside the reactor vessel
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00189—Controlling or regulating processes controlling the stirring velocity
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Description
[発明の属する技術分野]
本発明は石油化学工業、特に炭化水素の熱分解による低分子オレフィンの生成に関する。
【0002】
[発明の背景]
現在、炭化水素の熱分解は、エチレン、プロピレンなど低分子オレフィンの商業生産の基本的プロセスになっている。原料として使用されるのは2個以上の炭素分子を有する炭化水素である。業界では一般に石油精製ガス、ナフサ、軽油留分などを利用している。
【0003】
一般に認められている技術において、揮発して蒸気と混合された原料を熱分解炉の放射部の分解チューブに供給し、そこで混合物を急速加熱する。熱分解反応は大量の熱を吸収する。出口温度が750〜950℃に達する分解後のガスは急冷されてガス分留プラントに運ばれ、ここでエチレン、プロピレン、ブタジエン、メタン、水素その他の熱分解生成物に分離される。エチレンは熱分解生成物の中で最も価値の高いものである。
【0004】
炭化水素の熱分解ではパイロカーボンが常時放出され、その一部は煤の粒子となって分解ガスの流れによって運び去られるが、別の一部はコークスとなって分解チューブと下流の装置の壁部に析出する。コークスの析出物により分解チューブの圧力降下が増大し反応域への本来の熱伝達が低下することによって分解チューブが過熱するに至る。また、熱分解プラントの生産性が下がり低分子オレフィンの収量が落ちることになる。したがい、コークス析出物は定期的に除去する。これは通常空気若しくは空気と蒸気の混合物を燃焼させて除去する。
【0005】
熱分解による反応は、オレフィンを生成する一次反応と生成されたオレフィンを消費する二次反応に分別することができる。これらの反応は、一次二次とも温度の上昇につれて加速されるが、一次反応の加速度は二次反応の加速度よりも高い。一次反応の反応速度は圧力に依存しないが、二次反応の速度は圧力が増大すると共に減少する。
従って、オレフィン収量を大きくするためには、反応域における炭化水素の分圧を下げ、調節限界内でプロセス温度を上げるようにする。
【0006】
炭化水素分圧は水蒸気希釈剤を添加すれば下げることができる。水蒸気希釈剤の最適量は原料炭化水素の成分如何による。エタンやプロパンなどの軽量原料の場合には、水蒸気の量は通常は原料質量の20〜40%である。軽油など重量原料の場合には、水蒸気の量を供給原料の80〜100%まで上げることができる。熱分解温度を950〜1000℃よりも高くするとコークスの生成量が急激に加速し、エチレンを犠牲にして価値の低いアセチレンの収量が増大することになるので、好ましくない。
【0007】
商用管状分解反応装置の短所には以下のようなものがある。
a)分解チューブの壁体を通して大量の熱を反応域に伝達しなくてはならない。大量の熱流のために分解チューブ壁面の温度がプロセス流れの温度を遥かに超えるため、コークスの生成が強くなり望ましい生成物の収量が低下する。熱伝達条件上熱分解域を通過する原料流量を大きくする必要があるので、この部域では圧力を下げることができない。
b)分解チューブを通しての原料加熱率が不十分である。そのため、比較的低い温度で生成し、更にはますます強く加熱される部域を通して運ばれる好ましいオレフィンの出発量が種々の条件下で長く滞留し過ぎるので、二次反応の強度が高くなる。このような短所はナフサや軽油など広範囲の石油留分の熱分解で際立って目立つようになる。これらの石油留分には、高温で分解される低分子炭化水素のように簡単に分解される高分子炭化水素がある。
【0008】
米国特許5300216は、高強度の定常衝撃波を通過することにより水蒸気の存在下で炭化水素を熱分解する方式及び装置を開示している。管式加熱器で約1000℃に過熱された蒸気を約2.7MPaの圧力で超音速ノズルから直列配置した混合域と熱分解域のある反応装置に導入する。混合域においては、約627℃まで予熱されたエタンなどの炭化水素原料をミキサを通して超音速蒸気流に導入する。その結果、混合物は熱分解反応を開始するに必要な温度よりも低い温度の超音速プロセス流れが形成される。前記混合域と熱分解域の間にはひとつの直接圧縮衝撃、すなわち、連続的定常衝撃波ができる。この圧縮衝撃を通過する場合、超音速プロセス流れの運動エネルギーが熱に変換される。圧縮衝撃のすぐ下流においては、プロセス流れの速度が音速以下のレベルに落ち、温度は0.9MPaの絶対圧で約1000℃まで上昇する。プロセス流れは0.005〜0.05秒の間熱分解域を通過するが、この間その温度は熱分解反応によって吸収される熱を犠牲にして約863℃にまで落ちる。エタンのエチレンへの転換率は70%に達する。分解ガスは急冷装置を通過して熱交換機の下を流れ、更にガス分離部にまで運ばれる。この装置内では、管状熱分解反応装置の上記短所がすべて取り除かれる。原料は最も速く最大熱分解温度に達し、熱分解セクションの壁体は反応域への熱伝達には利用されない。しかし、これと同時に炭化水素の質量当たりの所要蒸気量は約500〜667%にならなくてはならない。これとの関連において生成エチレン単位あたりのエネルギー消費量は極めて高く本来的には低減不可能である。
【0009】
すなわち、これにより現在のエネルギー・コストとオレフィン・コストとの相互関係においては前記装置は競争力を失う。
米国特許4426278は、蒸気加熱装置、過熱蒸気を炭化水素と混合するための装置、放射ブロック内分解チューブを内臓する管状熱分解反応装置を開示している。過熱器から1000〜1500℃の温度で供給される蒸気は炭化水素原料と混合されるのですぐに熱分解反応を開始するに必要な混合物温度が得られる。この反応装置においては上記の短所(b)が部分的にではあるが除去される。しかしながら、1100℃の温度では、蒸気は炭化水素質量比率で185〜275%の量、1430℃では120%の量だけ供給されなくてはならない。
このような高温で過熱蒸気を調製することは極めて困難であり、エネルギー消費量も甚だ大きい。
【0010】
米国特許3579601は、原料が分解チューブ内の、その長さに沿う幾つかの個所に導入されるような管状熱分解反応装置を開示している。導入された原料のすべての部分は、上流側の分解チューブから系内に入る熱した熱分解ガスと殆ど即座に混合してしまうため、すぐに熱分解反応を開始するに十分な温度に達する。更に、熱分解は分解チューブの壁体を通して供給される熱によって維持される。この発明は短所(b)を部分的に排除しているものの、短所(a)は手つかずのまま残る。オレフィンその他の不飽和炭化水素の収量が上昇し、コークスの析出とメタンの生成が低減する。この発明の短所は分解チューブの構成が複雑になりすぎて、加熱器の放射室内に収納することが難しくなっている点である。ソビエト連邦の発明者証1189871は、ナフサと軽油を熱分解するプロセスを開示している。原料は20〜40℃ごとに時間間隔をおいて沸騰して出る幾つかの留分に分離される。このようにして調製される小幅留分は、各留分に適した最適熱条件の下で個別の分解チューブ内で熱分解される。このプロセスは短所(b)を減退させ、低分子オレフィンの収量を高め、コークスの生成を低減することができるが、このプロセスを技術的に実現するについては、放射室の構造が本質的に複雑になる、という難点がある。
【0011】
何故かというと、原料の流量と流量との相互関係が不安定な条件下で幾つかの分解チューブ内で個別に熱状態を創出する必要があるからである。
米国特許4265732は、アキシャル型の多段翼配列装置の構造をした反応装置で炭化水素ガスを熱分解するプロセスが開示されている。熱分解に要する熱は、駆動装置によって回転される動翼の流体力学的抗力による一定量の反応ガスの中で直接発生する。
【0012】
この発明では短所(a)が完全に払拭されるものの、短所(b)は除去されない。プロセス実現のために必要であるにも拘わらず、炭化水素熱分解の温度下で作動できるアキシャル型多段翼配列装置はこれまで製作されていない。
米国特許5271827は、分解チューブ出口と急冷装置入口の間に断熱管状反応装置を配備した管状熱分解炉を開示している。断熱管状反応装置内で、外部から熱の供給を受けずに反応流体の本来の熱を犠牲にして熱分解が行われる。断熱管状反応装置を使用しているので熱分解に必要なエネルギー消費を節減することができる。
【0013】
熱分解プラントに必須の構成要素は、分解後反応装置から出るガスを好ましくない2次反応を停止させる温度にまで急冷する手段である。前記急冷には、蒸気、水、軽熱分解タールの注入による直接急冷と熱交換機を用いる間接急冷がある。直接急冷は通常は軽油の熱分解に適用されている。低分子炭化水素の熱分解において、熱交換装置における間接急冷は、通常は同時に高圧蒸気を発生させながら適用する。
【0014】
PCT出願 WO 95/32263は、分解ガスを急冷する装置を請求している。この装置は1枚の壁体で分割された2つのスペースから成っている。分解ガスは前記スペースの一方を形成するチューブに流入し、冷却水を他方のスペースで沸騰させる。これらのチューブの径が小さいため、この種の装置では流体抵抗が大きくなり、コークス生成にさらされる。通常、パージング後の装置を通しての圧力降下は0.02〜0.03MPaに満たず、コークス化した状態では0.07MPa以上に達する。これにより、上流側熱分解反応装置の内圧が高まり、その結果オレフィンの収量が低減する。熱伝達チューブの径を大きくすれば、装置を通しての圧力降下を少なくすることが可能かも知れないが、そうなれば急冷速度も減少することになるから、そのような問題解決策は当を得たものではない。
【0015】
[発明の概要]
本発明の目的は、炭化水素の熱分解、炭化水素熱分解用反応装置、並びに分解ガス急冷装置によって低分子オレフィンを生成するプロセスを創製することにある。
本プロセスにおいて、
(a)熱は反応域を囲繞する壁体を通して当該域に伝達されるのではない、
(b)炭化水素原料を熱分解温度にまで加熱することは、熱分解反応の持続時間に較べれば取るに足りない時間で許容される。
(c)原料炭化水素重量当たり蒸気希釈剤の添加量は既存熱分解プラントでの調節限界を超えない。
【0016】
上記グループのうち最初の発明は、炭化水素の熱分解により低分子オレフィンを生成するプロセスである。このプロセスには以下の段階が含まれる。すなわち、出発原料を予熱し蒸発させること、前記原料を蒸気希釈剤と混合すること、翼配列回転反応装置の中で回転する動翼の流体力学的抗力により反応混合物内部に発生する熱によって混合物を前記反応装置内で熱分解温度に加熱すること、分解ガス及びその分離物を急冷すること。本プロセスにおいては、翼配列反応装置の作動空隙内で循環する熱せられた熱分解ガスと混合する熱分解反応の持続時間と較べれば無視できるほどの短時間で反応混合物が熱分解温度にまで加熱される。原料と蒸気希釈剤の予熱は2段階で実施することができる。その第二段階は、反応装置を出る分解ガスから取り上げた熱によって熱交換機内で行われる。
【0017】
米国特許4265732と比較すれば明らかに相異することが分かるように、本発明の新規プロセスでは、熱分解したばかりでありながら反応装置の作動空隙内で循環しているホット・ガスと混合することにより、反応混合物を最大熱分解温度まで瞬時に加熱して所期のオレフィン収量を上げる。翼配列反応装置を出ていく分解ガスの熱は、原料と反応装置に入る蒸気希釈剤を予熱するのに利用されるので、加熱セクションと冷却セクションにおける圧力差を低減して熱交換機の構造を簡素化しプロセスを実施するためのエネルギー消費を削減することができる。
【0018】
前記グループのうち第二の発明は、炭化水素熱分解用の新規反応装置である。前記反応装置には複数の配向性静翼を配備したハウジング、原料供給用吸い込みニップル、分解ガスを逃がすための吐き出しニップル、並びに翼クラウンを配備した作動ホイールが当着してある。前記ハウジングには熱した熱分解ガスを循環させるための環形空隙部があり、ここに配向性静翼が位置している。前記空隙部は前記作動ホイール周辺の翼クラウン部を囲繞し、吸い込みニップルと吐き出しニップルが前記空隙部と通底している。
【0019】
反応装置のハウジングはケーシングと耐熱内皮部から構成しケーシングと内皮を一緒に緊結してもよい。ケーシングの内面は断熱材とすることができる。
米国特許4265732とは全く異なり、本発明による反応装置は、熱せられた熱分解ガスを殆ど瞬時にしかるべく混合することによって原料と蒸気希釈剤の混合物を最大熱分解温度にまで加熱することができ、したがって低分子オレフィンの収量が向上する。
前記反応装置の今一つの長所は、これを単段反応装置としかつ広く知られ現在技術的に応用されている材質のものとすることを可能にするルーバ/ダンパ構成である。
【0021】
[好ましい実施例の態様]
前記プロセスを実現するための装置(図1)には、予熱器1、分解ガスを急冷する装置2と3、反応装置4、シャフト6によって反応装置4と、排気管7によって予熱器1とを接続するガスタービン・エンジン5が含まれる。
第一段における原料と蒸気希釈剤の予熱は予熱器1で行われる。外部のソース(図示しない)から系内に入る炭化水素原料は、多管円筒型熱交換機として構成されている予熱器1に圧送される。ガスタービン・エンジン5からの排気ガスは、前記熱交換機のチューブとチューブの間の空間に排出される。予熱器1には外部ソース(図示せず)から水が圧送されるが、この水は予熱器の中で蒸発し、これによる蒸気希釈剤が炭化水素原料と混合される。
【0022】
第二段における原料と蒸気希釈剤の予熱は、反応装置から出ていく分解ガスの熱を利用して分解ガスを急冷する装置2と3で行われる。以下に分解ガス急冷装置について詳しく説明する。
分解ガス急冷装置2と3から系内に入る原料と蒸気希釈剤の混合物は翼配列反応装置4内に移送される。熱せられた熱分解ガスは反応装置の環形作動空隙部に沿って循環され、熱分解に必要な熱は翼を配設した回転作動ホイールの炭化水素抗力効果により直接反応混合物の内部に生成される。反応混合物を熱分解温度にまで加熱することは、熱分解反応自体の持続時間に較べ取るに足りない短い時間でこの混合物を熱せられた熱分解ガスと混合することによって達せられる。以下に反応装置の構造について詳述する。
【0023】
反応装置4から系内に入る分解ガスは、フロー・デタッチメント域を形成させないように円滑な形状にした相互接続配管を通して急冷装置2と3に送給される。これらの相互接続配管の容積はすべて同一としている。
分解ガスは装置2と3で急冷されてからガス分留プラント(図示せず)内に張り込まれる。図1に示すのは分解ガスを急冷する2基の装置であるが、本発明の実施例ではこの装置の数は限定されていない。
【0024】
反応装置の駆動装置としてガスタービン・エンジン5が用いれられている。図1に示すガスタービン・エンジンは、作動流体の中間加熱器や中間冷却器のない単純な熱力学サイクルとしている。駆動装置としてはより複雑なサイクルで作動するガスタービン・エンジンや蒸気タービン若しくは電動機を使用してもよい。 炭化水素原料と混合する水の量と許容最終温度は原料の組成による。原料が通常の炭化水素ガスの場合には、水の添加量は炭化水素重量比で30〜40%としてよい。第二予熱後の反応混合物の温度は650℃を超えてはならない。ナフサや軽油など通常液状の炭化水素が原料として使用される場合には、水の量は炭化水素重量比で80〜100%としてよく、第二予熱後の反応混合物の温度は550〜600℃を超えてはならない。
【0025】
反応装置の動作を決定する基本パラメータと基本パラメータの間には以下の関係がある。
τ=VxdxH/P
ここで、τ(秒)は、反応混合物の反応装置内平均滞留時間、
V(m3)は反応装置作動空間の容積、
d(kg/m3)は反応装置作動空間内の反応混合物の平均密度、
H(J/kg)は反応装置作動空間内の反応混合物に伝達されるエネルギー、
P(W)は反応装置作動空間内に伝達される力である。
【0026】
反応装置作動空間内で反応混合物に伝達される筈のエネルギーは、同種原料で作動する従来の管状熱分解炉の放射コイルを流れるプロセス流に伝達される熱量とほぼ同じである。エタンの熱分解の場合、このエネルギーは蒸気で希釈した原料kg当たり約2.5〜3.4MJでなくてはならない。その他の炭化水素ではこのエネルギーは約1.7〜2.3MJ/kgでなくてはならない。
反応混合物の反応装置作動空間内平均滞留時間は約0.03〜0.1秒とすることができる。
系内に入ってくる原料/蒸気混合物を反応装置に入る時の温度から熱分解温度にまで加熱する時間間隔は、処理反応混合物と混合する持続時間として定義され、0.001秒以下である。反応装置の作動空間内に反応混合物が滞留する時間に較べれば取るに足りないほど短い時間である。
反応混合物の平均密度は、平均圧、反応装置の作動空間内平均温度並びに反応混合物の平均分子量で定義される。
【0027】
反応装置の作動空間内平均圧は、0.05〜0.2MPa(絶対値)、より好ましくは0.08〜0.12MPa(絶対値)に調節することができる。
反応装置作動空隙部の平均ガス温度は、原料の組成、反応域内の指定転換時間と滞留時間に依る。軽量原料と高い転換率は、より高い温度を要求するが、大気中及び真空中の軽油のような重量原料や低い転換率の場合にはより低い温度が必要である。
【0028】
オペレータは反応装置作動空隙部のガス温度並びに蒸気希釈剤を調製するための炭化水素原料と水との比率を設定する。設定温度は、ガスタービン・エンジンに送給される燃料ガスの流量を調節する自動制御システムによって維持される。したがい、反応装置の反応域における温度は、原則として従来の管状炉の場合と同じように、すなわち、燃料ガスの流量と原料の流量との比率を変えることによって調製する。違いは、新規反応装置の過渡的プロセスが10〜100倍も速く終了する点である。
【0029】
反応装置と分解ガスを急冷する装置からコークスを除去するには、予熱器1への炭化水素原料の送給を停止しなくてはならない。反応装置の作業空隙部の温度は、熱分解中の温度と殆ど同じに維持しなくてはならない。ガス化反応の結果では、過熱蒸気が反応装置4並びに移送チューブや分解ガスを急冷する装置2と3からコークス析出物を除去する。系外へ出ていく流れは後燃え装置(図示せず)内に運ばれる。コークス除去プロセスは系外に出ていく流れを分析することによって制御される。一酸化炭素と二酸化炭素の含有量があらかじめ定められた値に落ちるとコークス除去が停止し、炭化水素原料の供給が再開される。このようなバーンアウトを空気ないし空気/蒸気バーアウトと比較した場合の前者の利点は、反応が吸熱性であることで、これにより構造材質が局所的に過熱する危険性が回避できる。いまひとつの利点は、反応装置内部の還元条件があらゆる動作範囲で保持されるため、酸化条件の下では不安定な耐熱金属をベースとする耐熱合金、例えばウォルフラム、モリブデンないしニオブ系合金から反応装置の最重要要素を製作できることである。
【0030】
本プロセスにおいては、原料の熱分解は作動空隙部で、更には熱分解ガスを急冷装置に送給する移送配管内では連続して進行する。反応装置の作動空隙部内の流体力学的動態は、理想的な混合装置に特有の状態に近く、反応物の濃度はこの空隙部全体を通じて均一になっている。これにより前記プロセスは従来の管状反応装置のプロセスとも米国特許4265732が開示しているプロセスとも異なる。
【0031】
反応装置の作動空間における熱分解は、高濃度の分解直後での生成物の存在下で進行するので、熱分解反応は自触媒現象によって加速される。このため、熱分解はより低い温度でも実行することができ、したがってプロセスの選択性を高めることが可能である。このことは、米国特許3579601に記述されている熱分解ガス存在下での炭化水素熱分解に関する実験によって確認されている。
移送配管内部では熱分解は断熱的に、すなわち、外部からの熱の供給なしに進行する。ここで実現している流体力学的動態は、管状反応装置におけるような理想的変位の装置に特有な状態に近い。断熱ランが利用可能であることにより、熱分解プロセスで消費するエネルギーを節減し、またオレフィン収量を増大することができる。
【0032】
炭化水素熱分解用回転式翼配列反応装置(図2と図3)には、ケーシング8と蓋部9及び10を収納したハウジングが内臓されている。ケーシング8と蓋9及び10の内面は断熱材11、12及び13で覆われている。また、このハウジングは、ケーシング8と一緒に緊結された機素14並びに蓋部9及び10と一緒に緊結された機素15及び16で形成された耐熱内皮部を収納している。配向性翼17と18は機素14と一緒に緊結されている。配向性翼19と20は機素15及び16と一緒に緊結されている。ケーシング8には原料を送給するためのニップル21と分解ガスを逃がすためのニップル22が配備されている。回転子はシャフト23並びに作動翼25を配設した作動ホイール24から成っている。
後者は作動ホイール24の翼クラウンになっている。シャフト23はラジアル軸受26とラジアル・スラスト軸受27によって支持され、二重ラビリンス・パッキン28と29によって複数の溝内に密封されているが、蒸気は前記溝の外側(図示せず)から注入される。
【0033】
各作動翼25(図4と図5)には尾部30があり、この尾部によって作動翼が作動ホイール24の外縁部に固定されてありみぞ型鎖錠部を形成している。翼25において、原料と冷却剤として使用される蒸気希釈剤との混合物を通すための放射状溝部部31が設けてある。
【0034】
反応装置の動作は次の通りである。送給ニップル21を経由して揮発した原料と蒸気希釈剤との混合物がケーシング8と耐熱内皮との間の空隙部に入り、更に作動ホイール24と作動翼25の内部に形成された溝部を経由して環形作動空隙部に入るが、前記空隙部には作動翼25と配向性翼17、18、19及び20が配設されている。今度は、環形空隙部に沿って循環する処理済み流体が配向性静翼及び回転作動翼と多点接触することにより、左右両方向の渦輪状に巻き上げた2本の螺旋状の流線を創出している。従って、熱分解ガス循環で2本の通底ループが形成されていることになる。熱は熱吸収性反応によって吸収されるが、これは反応装置の作動空間内で連続的に進行する。したがい、この熱は運動エネルギーを熱エネルギーに転換することによって発生した熱の流れ込みによって補償される。
【0035】
前記循環ループに伝達される力は、回転子の周速度と経線速度及び処理済み流体の密度の積に比例する。経線速度の増加と共に回転子によって放散された力は前記流体における速度が音速の0.64〜0.7倍、例えば約400〜500m/sに達するまで増大する。経線速度がこれより高くなると、回転子により反応域に放散された力は翼の高さに沿った流体平均密度が低下するため急激に低減する。これは渦輪の中心部における圧力がその周辺の圧力よりも低いという事実に関連している、この圧力低下は流体の経線速度に依る。
【0036】
反応流体は作動翼の上を通過するたびに付加的運動エネルギーを付与されるが、このエネルギーは次の通過までの時間内に熱に転換される。このような現象が発生するのは、一部は流体が音速の壁を通過する時の流体の局所的推移の場所で発生する静圧縮衝撃を通過するからであり、一部は渦形成のためである。付加される運動エネルギーは、回転子の周速度と流体の経線速度の積に比例する。例えば、回転子の周速度が300〜400m/sの場合には、このエネルギーは約70〜150kJ/kgになることがある。循環ループ内部に滞留している間、原料の粒子一粒一粒は平均で数十回回転子の作動翼の上を通過する筈である。
【0037】
従来型の管状炉と比較した場合の動翼配列反応装置の利点は、その反応域を囲繞する壁部が熱伝達には利用されないので、壁体冷却がない場合には、その温度が僅かながら反応流体の温度と異なる。反応域内の壁体の低温と低圧は、従来の管状炉における低温と低圧に比較してプロセス選択性や同種原料を処理する時の生成物収量向上に繋がるものと期待させるものである。装置が始動に至る時間の短いこと、その作動と制御が完全自動化できることは、生成物収量増大に寄与する。
【0038】
分解ガスを急冷する装置(図6)は、「チューブ・イン・チューブ」式熱交換機を内臓し、前記熱交換機は外部チューブ32、内部チューブ33、分解ガスを送給するための吸い込みニップル34、吐き出しニップル35、チューブ間空間と通底する冷却剤送給用吸い込みニップル36と吐き出しニップル37、ノズル38を内包するエゼクタ、吸い込みチャンバ39、並びに混合チャンバ40から構成される。ノズル38は吸い込みニップル34と接続している。内部チューブ33も一端は混合チャンバ40と他端はT字管41を経由して吸い込みチャンバ39と分解ガス排気ニップル35と接続している。急冷装置の外表面は断熱材42で覆われている。
【0039】
ニップル34から系内に入るホットガスは、ノズル38によって吸い込みチャンバ39内にある冷却済みガスを吸い込むジェット流になる。その結果混合物は内部チューブ33の中を流れて冷却され、ニップル36からニップル37の方向に外部チューブ32と内部チューブ33のチューブ間空間を通って流体にその熱を戻す。冷却された混合物の若干部分は吸い込みチャンバ39に入り、残りの部分はニップル35を経て装置から出ていく。
【0040】
冷却後の分解ガスの温度は、ニップル35から出た後約350〜400℃になることがある。内部チューブ内の混合物の質量比は反応装置から出る分解ガスの質量比の約2〜2.5倍に達し、混合チャンバ40内で形成される混合物の温度は620〜660℃に達することがある。
分解ガスの急冷時間は、もっぱらノズル38によって形成されるジェット流をチャンバ40から出る冷却ガスと混合する時間によって定まり、数ミリセカンド程度になることがある。内部チューブ33の径は圧力抵抗が余り大きくならない程度の径としている。
【0041】
分解ガスを急冷する装置に内臓される熱交換機は、「チューブ・イン・チューブ」型以外のものならどんな構造のものでもよい。加熱された流体と冷却された流体との間の微妙な圧力差並びに圧力絶対値が小さいため、プレート型熱交換機その他急冷装置より質量、コストともに少ない熱交換機を定常的に利用することが可能になる。
【0042】
[産業上の利用可能性]
本発明は、管状熱分解炉の代わりに新規構造のものとし同じくらい先端的なエチレン製造プラントに使用することを意図している。新規プロセスで調製する熱分解生成物の組成は、同一原料で稼働している既存の炉における組成とは殆ど同じである。したがって、前記プロセスの使用によって分留プラントやガス分離プラントを変更する必要は殆どない。
【0043】
新規装置の場合、作動流体の冷却器や中間予熱器なしに小型のガスタービン・エンジンを使用することができる。前記エンジンの効率は400〜500℃の排気ガス温度で通常26〜35%である。このようなエンジンのうち最良のものは、排気ガス温度570℃で42%の効率である。排気ガスが高温であることによって、原料の蒸発と予熱、蒸気希釈剤の調製並びにガス分離プラントのコンプレッサを駆動するに十分な量の過熱蒸気の生成のためにその熱を効率的に利用することができる。燃料としては、ガス分離プラントで分解ガスから分離したメタン/水素留分や天然ガスを使用することができる。ガスタービン・エンジンのたてる騒音は、従来の熱分解炉で音響ガスバーナがたてる騒音を超えるものではない。
【0044】
ガスタービン・エンジンから排気ガスを逃がすについては、通常管状炉で使用している煙突と同様の煙突を使用することができる。炭化水素原料能力が年間約8万トンの熱分解プラントの場合、約8〜12メガワットのガスタービン・エンジンが必要になる筈である。このようなエンジンはシリーズものとして製作されており、ガス給送幹線パイプラインのガスポンプ輸送基地のガスブロワーとして連続負荷装入条件下で長期稼働が可能である。このようなエンジンの最大耐久時間は10万時間に達することがある。
【0045】
新規熱分解装置を設計するに当たっては、ガスタービン・エンジンの製造業者が使用している材料、運転操作経験及びテクノロジーを利用するのが実際的であろうと思われる。反応装置とそのガスタービン駆動装置を同じ工場で製作する場合には、熱分解装置はコンパクトかつすぐに使用できる集合体として共通の枠組みの中で構成することができる。
【図1】 低分子オレフィンを生成するプロセスを実現するための装置の概略図である。
【図2】 炭化水素熱分解用反応装置の断面図である。
【図3】 図2のA−A線で切断した横断面図である。
【図4】 反応装置の放射状作動翼の断面図である。
【図5】 図4のB矢視図である。
【図6】 分解ガスを急冷する装置の断面図である。
Claims (4)
- 出発原料の予熱と蒸発、前記原料と蒸気希釈剤との混合、その結果得た混合物を翼配列回転反応装置内部において熱分解温度にまで過熱し、分解ガスを急冷した後に分離することから構成されるもので、前記混合物の熱分解温度への加熱が、熱分解の反応時間と比較して取るに足らないほどの短い時間内で翼配列回転式反応装置の作動空隙部で循環している熱した熱分解ガスとの混合によって達成され、前記翼配列回転反応装置は、配向性静翼を配備したハウジング、原料送給用吸い込みニップル、分解ガスを逃がすための吐き出しニップル並びに翼クラウンを配備した作動ホイールから構成され、前記ハウジングには熱した熱分解ガスを循環させるための環形空隙部が配設され、前記空隙部は配向性静翼が内包されて周辺部に沿って作動ホイールの翼クラウンを囲繞し、かつまた原料送給用吸い込みニップルと分解ガスを逃がすための吐き出しニップルが前記空隙部と通底しているような炭化水素熱分解反応装置からなる炭化水素の熱分解による低分子オレフィン製造プロセス。
- 原料と蒸気希釈剤の予熱が2段階でなされ、第二段階においては前記予熱が翼配列回転反応装置から系外に出ていく分解ガスに含まれる熱を利用することによって熱交換機の中でなされる請求項1のプロセス。
- 配向性静翼を配備したハウジング、原料送給用吸い込みニップル、分解ガスを逃がすための吐き出しニップル並びに翼クラウンを配備した作動ホイールから構成され、前記ハウジングには熱した熱分解ガスを循環させるための環形空隙部が配設され、前記空隙部は配向性静翼が内包されて周辺部に沿って作動ホイールの翼クラウンを囲繞し、かつまた原料送給用吸い込みニップルと分解ガスを逃がすための吐き出しニップルが前記空隙部と通底しているような炭化水素熱分解反応装置。
- ハウジングが耐熱内皮と一緒に緊結されたケーシングで構成され、前記ケーシングの内面が断熱材で覆われている請求項3の反応装置。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98104821A RU2124039C1 (ru) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | Способ получения низших олефинов, реактор для пиролиза углеводородов и аппарат для закалки газов пиролиза |
RU98104821 | 1998-02-27 | ||
PCT/RU1999/000038 WO1999043765A1 (fr) | 1998-02-27 | 1999-02-11 | Procede de production d'olefines inferieures, reacteur pour la pyrolyse d'hydrocarbures et appareil de refroidissement rapide des gaz issus de la pyrolyse |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002504620A JP2002504620A (ja) | 2002-02-12 |
JP3824488B2 true JP3824488B2 (ja) | 2006-09-20 |
Family
ID=20203457
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000533507A Expired - Fee Related JP3824488B2 (ja) | 1998-02-27 | 1999-02-11 | 低分子オレフィン製造プロセス、炭化水素熱分解反応装置並びに分解ガス急冷装置 |
Country Status (22)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7232937B2 (ja) |
EP (1) | EP1063273A4 (ja) |
JP (1) | JP3824488B2 (ja) |
KR (1) | KR100418360B1 (ja) |
CN (1) | CN1298439A (ja) |
AU (1) | AU753883B2 (ja) |
BG (1) | BG65376B1 (ja) |
BR (1) | BR9908329A (ja) |
CA (1) | CA2323141C (ja) |
DE (1) | DE19982976C2 (ja) |
GB (1) | GB2353802B (ja) |
HU (1) | HU225699B1 (ja) |
ID (1) | ID27565A (ja) |
IL (1) | IL138101A (ja) |
NO (1) | NO20004287L (ja) |
PL (1) | PL191275B1 (ja) |
RO (1) | RO120574B1 (ja) |
RU (1) | RU2124039C1 (ja) |
SK (1) | SK285935B6 (ja) |
TR (1) | TR200002513T2 (ja) |
UA (1) | UA45503C2 (ja) |
WO (1) | WO1999043765A1 (ja) |
Families Citing this family (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7694523B2 (en) | 2004-07-19 | 2010-04-13 | Earthrenew, Inc. | Control system for gas turbine in material treatment unit |
US7024800B2 (en) | 2004-07-19 | 2006-04-11 | Earthrenew, Inc. | Process and system for drying and heat treating materials |
US7685737B2 (en) | 2004-07-19 | 2010-03-30 | Earthrenew, Inc. | Process and system for drying and heat treating materials |
US7763162B2 (en) | 2005-07-08 | 2010-07-27 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Method for processing hydrocarbon pyrolysis effluent |
US7465388B2 (en) | 2005-07-08 | 2008-12-16 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Method for processing hydrocarbon pyrolysis effluent |
US8524070B2 (en) | 2005-07-08 | 2013-09-03 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Method for processing hydrocarbon pyrolysis effluent |
US7780843B2 (en) | 2005-07-08 | 2010-08-24 | ExxonMobil Chemical Company Patents Inc. | Method for processing hydrocarbon pyrolysis effluent |
US7749372B2 (en) | 2005-07-08 | 2010-07-06 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Method for processing hydrocarbon pyrolysis effluent |
US7610692B2 (en) * | 2006-01-18 | 2009-11-03 | Earthrenew, Inc. | Systems for prevention of HAP emissions and for efficient drying/dehydration processes |
CN101162129B (zh) * | 2007-11-28 | 2011-10-05 | 上海吴泾化工有限公司 | 利用裂解气余热的方法及所使用的气-气自换热器 |
RU2405622C2 (ru) * | 2009-03-23 | 2010-12-10 | Владимир Андреевич Бушуев | Лопаточный реактор для пиролиза углеводородов |
GB2511476A (en) * | 2012-12-07 | 2014-09-10 | Thomas Andreas Guenther | Device and system for hydrocarbon conversion |
RU2645861C1 (ru) * | 2017-04-26 | 2018-02-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ангарский государственный технический университет" | Теплообменник типа "труба в трубе" с вращающейся трубой |
WO2019221726A1 (en) * | 2018-05-16 | 2019-11-21 | Dresser-Rand Company | Turbomachine chemical reactor and method for cracking hydrocarbons in a process fluid |
US11028327B2 (en) * | 2018-08-09 | 2021-06-08 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Partial trip system for ethylene furnace with ground flare |
CN112672817B (zh) | 2018-09-20 | 2022-04-26 | 迪傲公司 | 涡轮机型化学反应器 |
AU2019356182B2 (en) * | 2018-10-10 | 2022-01-20 | Coolbrook Oy | Rotary device for conducting chemical reactions |
US20230132471A1 (en) | 2020-07-09 | 2023-05-04 | Basf Antwerpen N.V. | Method for steam cracking |
RU2760859C1 (ru) * | 2020-12-10 | 2021-12-01 | Акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" (АО ЭНИН") | Способ и устройство для закалки и очистки высокотемпературных газов от твёрдых частиц |
AU2022364188A1 (en) * | 2021-10-13 | 2024-03-28 | Coolbrook Oy | Method and apparatus for incineration of substances using rotary generated thermal energy |
FI130336B (en) * | 2021-12-23 | 2023-06-27 | Coolbrook Oy | Rotating device for inputting heat energy into fluids |
FI20225189A1 (en) * | 2022-03-02 | 2023-09-03 | Coolbrook Oy | Insert assembly for a rotary device, apparatus and method related thereto |
WO2024175640A1 (en) * | 2023-02-21 | 2024-08-29 | Linde Gmbh | Methods and apparatuses for producing olefins |
WO2024175533A1 (en) * | 2023-02-21 | 2024-08-29 | Linde Gmbh | Thermal energy recovery devices for electrically heated cracking processes |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3579601A (en) * | 1968-06-10 | 1971-05-18 | Exxon Research Engineering Co | Pyrolysis of hydrocarbons |
US3729297A (en) * | 1969-11-29 | 1973-04-24 | Mitsui Shipbuilding Eng | Apparatus for continuously decomposing hydrocarbon in a heating medium bath |
US4142963A (en) * | 1977-06-07 | 1979-03-06 | Union Carbide Corporation | Penetration enhanced fluid mixing method for thermal hydrocarbon cracking |
NL190243C (nl) * | 1977-07-05 | 1993-12-16 | Kinetics Technology | Werkwijze voor het thermisch kraken van koolwaterstoffen. |
SU977477A1 (ru) * | 1979-08-23 | 1982-11-30 | Предприятие П/Я Р-6518 | Способ переработки нефт ного остаточного сырь |
JPS5837440B2 (ja) * | 1979-09-25 | 1983-08-16 | 泰夫 仲野 | 生地に標付けをする方法 |
SU1032012A1 (ru) * | 1981-06-18 | 1983-07-30 | Институт газа АН УССР | Закалочно-испарительный аппарат |
DE3173374D1 (en) * | 1981-09-08 | 1986-02-13 | Dow Chemical Nederland | Process and apparatus for cracking hydrocarbon; mixing device; apparatus and process for producing superheated steam; radiation block structure |
DE3411795A1 (de) * | 1984-03-30 | 1985-10-03 | Borsig Gmbh, 1000 Berlin | Verfahren zum betreiben von rohrbuendelwaermeaustauschern zum kuehlen von gasen |
SU1189871A1 (ru) * | 1984-04-24 | 1985-11-07 | Институт газа АН УССР | Способ получени низших олефинов |
US5271827A (en) * | 1990-11-29 | 1993-12-21 | Stone & Webster Engineering Corp. | Process for pyrolysis of hydrocarbons |
US5219530A (en) * | 1991-02-15 | 1993-06-15 | Board Of Regents Of The University Of Washington | Apparatus for initiating pyrolysis using a shock wave |
US5464057A (en) * | 1994-05-24 | 1995-11-07 | Albano; John V. | Quench cooler |
-
1998
- 1998-02-27 RU RU98104821A patent/RU2124039C1/ru not_active IP Right Cessation
-
1999
- 1999-02-11 EP EP99936085A patent/EP1063273A4/en not_active Withdrawn
- 1999-02-11 IL IL13810199A patent/IL138101A/xx active IP Right Grant
- 1999-02-11 CA CA002323141A patent/CA2323141C/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-02-11 AU AU32803/99A patent/AU753883B2/en not_active Ceased
- 1999-02-11 RO ROA200000857A patent/RO120574B1/ro unknown
- 1999-02-11 ID IDW20001894A patent/ID27565A/id unknown
- 1999-02-11 UA UA2000084998A patent/UA45503C2/uk unknown
- 1999-02-11 KR KR10-2000-7009558A patent/KR100418360B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1999-02-11 JP JP2000533507A patent/JP3824488B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1999-02-11 WO PCT/RU1999/000038 patent/WO1999043765A1/ru active IP Right Grant
- 1999-02-11 CN CN99805596A patent/CN1298439A/zh active Pending
- 1999-02-11 PL PL342965A patent/PL191275B1/pl unknown
- 1999-02-11 BR BR9908329-9A patent/BR9908329A/pt not_active Application Discontinuation
- 1999-02-11 GB GB0021085A patent/GB2353802B/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-02-11 HU HU0100875A patent/HU225699B1/hu not_active IP Right Cessation
- 1999-02-11 TR TR2000/02513T patent/TR200002513T2/xx unknown
- 1999-02-11 SK SK1293-2000A patent/SK285935B6/sk unknown
- 1999-02-11 DE DE19982976T patent/DE19982976C2/de not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-08-25 BG BG104710A patent/BG65376B1/bg unknown
- 2000-08-25 NO NO20004287A patent/NO20004287L/no not_active Application Discontinuation
-
2004
- 2004-07-01 US US10/884,112 patent/US7232937B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3824488B2 (ja) | 低分子オレフィン製造プロセス、炭化水素熱分解反応装置並びに分解ガス急冷装置 | |
CA2798536C (en) | Adiabatic reactor to produce olefins | |
JP5631969B2 (ja) | 炭化水素の熱分解のためのブレード付き反応器 | |
US4288408A (en) | Apparatus for the diacritic cracking of hydrocarbon feeds for the selective production of ethylene and synthesis gas | |
US20150361010A1 (en) | Apparatus and process for the conversion of methane into acetylene | |
US20140058165A1 (en) | Methane Conversion Apparatus and Process with Improved Mixing Using a Supersonic Flow Reactor | |
CN111826173B (zh) | 用于制备低碳烯烃的反应装置、生产系统和生产方法 | |
US20140058168A1 (en) | Methane Conversion Apparatus and Process with Improved Mixing Using a Supersonic Flow Reactor | |
TWI565685B (zh) | 使用超音速流反應器之甲烷轉換裝置及製法 | |
US20140058161A1 (en) | Methane conversion apparatus and process with improved mixing using a supersonic flow reactor | |
MXPA00008414A (en) | Method for producing lower olefins, reactor for the pyrolysis of hydrocarbons and device for quenching pyrolysis gases | |
GB2372751A (en) | Apparatus for quenching cracked gas | |
US20140058164A1 (en) | Methane Conversion Apparatus and Process Using a Supersonic Flow Reactor | |
CZ20003073A3 (cs) | Způsob výroby nízkomolekulárních olefínů, reaktor pro pyrolýzu uhlovodíků a zařízení pro chlazení krakovaného plynu | |
CN213623982U (zh) | 用于制备低碳烯烃的反应装置和生产系统 | |
FI131014B1 (en) | Prevention of coke formation in hydrocarbon processing equipment | |
RU2061019C1 (ru) | Способ получения низших олефинов | |
SU1286615A1 (ru) | Устройство дл пиролиза углеводородов | |
US20140058177A1 (en) | Methane Conversion Apparatus and Process Using a Supersonic Flow Reactor | |
JPH06511464A (ja) | 低級オレフィンの製造方法および該方法を実施するための装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040622 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041124 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050322 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050407 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050613 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20050715 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060530 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060627 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090707 Year of fee payment: 3 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090707 Year of fee payment: 3 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090707 Year of fee payment: 3 |
|
R370 | Written measure of declining of transfer procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090707 Year of fee payment: 3 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090707 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100707 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100707 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110707 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110707 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120707 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130707 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130707 Year of fee payment: 7 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130707 Year of fee payment: 7 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130707 Year of fee payment: 7 |
|
R370 | Written measure of declining of transfer procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |