JPH038680B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 炭化水素類が反応温度に加熱されてから反応
帯域中に導入され、該帯域中では下から上へ流れ
るような、炭化水素類の熱分解方法において、断
面積が下方から上方へいくにしたがつて増加して
いる圧力容器１４から成る反応帯域を用いること
を特徴とする方法。

２ 反応帯域の壁と中心軸とが、２〜15度の大き
さの角度βをなすことを特徴とする請求の範囲第
１項に記載の方法。

３ 反応帯域１７における炭化水素類の移動速度
が実質的に均一に維持されることを特徴とする請
求の範囲第１項もしくは第２項に記載の方法。

４ 反応帯域１７の入口部分１６が、円錐形部分
から成ることを特徴とする請求の範囲第１項、第
２項及び第３項のいずれか一つに記載の方法。

５ 入口部分１６の壁と中心軸とがなす角度αが
２〜30度であることを特徴とする請求の範囲第４
項に記載の方法。

６ 反応帯域における温度が410℃と470℃間にあ
り、圧力が２バールと20バール間にあり、かつ平
均滞留時間が５分と100分間にあることを特徴と
する請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項
及び第５項のいずれか一つに記載の方法。

７ 反応帯域の出口部分１８が円錐形をなし、壁
と中心軸とがなす角度γが２〜30度であることを
特徴とする請求の範囲第１項、第２項、第３項、
第４項、第５項、第６項のいずれか一つに記載の
方法。

８ 反応帯域１７の直径対高さの平均比率が１：
１と１：20間にあることを特徴とする請求の範囲
第１項、第２項、第３項、第４項、第５項、第６
項、又は第７項に記載の方法。

明細書 この発明は炭化水素を反応温度まで加熱してか
ら反応帯域に送り、該帯域での流れが下方から上
方へ向かうような炭化水素油の熱分解方法に関す
る。

炭化水素油の熱分解においては重質留分が軽質
留分に分解され、これによつて軽質留分の収率が
増加する。分解に際しては、原料油を分解炉の加
熱管中で分解温度まで加熱する。これには二通り
の方式が知られている。このうちの一つは分解が
分解炉の加熱管中で起こり、一部分は分解に引き
続く後段工程に接続している配管中でも起こる。
この形式の分解方法ではジレー時間（delay
times）については正確には知られてはいない
が、比較的に短かく、例えば１分程度である。圧
力は著しく変動し、炉入口から炉出口に向けて下
降する。他の方式の熱分解方法では、原料炭化水
素油は、まず分解炉中にて好適な反応温度まで加
熱され、次いで別途の反応帯域中での実際の分解
反応が行なわれるが、この場合のジレー時間は前
記の方式の場合よりも著しく長く、例えば10〜30
分程度である。反応帯域には熱の導入はしない。

後者の方法では、反応帯域は通常、直立円筒形
加圧容器から成つており、該容器の一端に分解炉
中で加熱された原料油が送入され、他端から気液
混合物が抜き出され、次いで蒸留の如き精製工程
に送られる。この反応帯域における流れの方向は
上方から下方の場合から下方から上方への場合か
いずれかである。

炭化水素油の熱分解においては２種類の反応が
起こる。このうちの一つは分解反応自身であつ
て、長鎖分子が短鎖分子に分断されて粘度が低下
していく。他の型の反応は重縮合と呼ばれるもの
で、ここでは分子が結合して水素を発生しながら
ピツチやコークスができる。後者の反応はアスフ
アルテンの量を著しく高めるので好ましくない。
この重縮合反応は温度がより高いと著しく促進さ
れるので、より低温を用い、かつそれに対応して
ジレー時間を長くしてやる努力がなされる。

熱分解ではジレー時間は非常に重要である。こ
のジレー時間があまりにも短いと分解が起きる時
間がない。ジレー時間があまりにも長いと、分解
生成物が反応し合つて好ましくない反応生成物を
与える。この好ましいくない生成物が形成される
と燃料として使用するのが困難になる。そこでで
きる限り均一な分解を行なうことが望ましい。も
し反応帯域となるべく圧力容器中の流れが不均一
であると、その結果ジレー時間の変動が起こる。

分解反応では軽質成分が形成されて、これらは
反応帯域においての温度、圧力下で蒸発する。そ
こで混合物がこの加圧容器中を上方に流れるにつ
れて該気液混合物の密度は減少する。加圧容器中
の静力学的な圧力差によつて、気相部分の密度も
また混合物が上方に流れるにつれて減少する。分
解反応によつて生成する液状留分は原料より低密
度であるから、これもまた気液混合物の密度を減
少せしめる要因になる。そこで通常使用せられる
均一径の円筒形反応器では流速が均一ではなく
て、混合物が上へ流れるにつれて加速されてい
く。

米国特許第4247387号公報に開示されている熱
分解方法では反応帯域として円筒形直立加圧容器
が用いられ、ここでは多穴を有する中間的底部を
設けて反応器中で一連の混合領域が構成されるよ
うにして反応器中での還流を防止する提案がなさ
れている。この目的は該帯域中に送入される留分
に対して、できる限り均一なジレー時間を与える
ことである。中間的なプレートを使用すると欠点
も生ずる。反応器の誤運転によつて全反応器がコ
ークスによつて充満することが起こりうるが、こ
のような場合に中間的な底部が設けられていると
コークスの除去が困難になり反応器の清浄化が不
便でコスト高になる。

この発明の目的は現在公知の方法を改良するこ
とにある。さらに詳しくはこの発明の目的は中間
的な多孔性底部や、これに相当する部分を反応容
器中に設けないでも均一なジレー時間が得られる
ような方法の提供にある。

この発明の目的は、その断面積が下部から上部
へ向うにしたがつて増加しているような加圧容器
を反応帯域して用いることを主な特徴とする方法
によつて達成される。

その他の特徴は請求の範囲第２項ないし第８項
に記載されている。

下方から上方へと断面が増大するような反応帯
域を用いるこの発明を利用することによつて、大
きな流速勾配の発生が避けられ、プラグ型の流れ
形式が促進されるので最善の分解結果が得られ
る。気液混合物の密度は下方から上方にいくにし
たがつて減少するが、反応帯域の形が上方にいく
にしたがつて拡大されているので該帯中での流速
を減少させる方向に作用し、密度低下から生ずる
欠点が相殺される。

中心軸に対する反応壁が形成する角度は気液混
合物の流速が通常の条件下ではほぼ不変になるよ
うに設計されるのが好ましい。このことは通常、
該角度が２及び15度の間にあれば達成できる。こ
の角度より大きいと、有害な還流が生じ；この角
度が２度より小さいと効果が無意味のものにな
る。

反応帯域の入口では流れの流速勾配は容易に悪
い方向に陥るので、この発明においては反応帯域
の入口部分は同様に円錐形にするのが好ましい。
円錐の角度は原料送入管中の流速を基に選択す
る。該送入管中の流速が大きい程、角度を小さく
とるべきである。実際面で、この角度は２度及び
30度間でおよそ変化する。

反応帯域からの出口は円錐形をとらせることが
できる。この場合の円錐角は出口管中に通常存在
する流速を基に選択する。出口流速が大きい程、
角度は小さく設計すべきである。この角度は実際
面では２度ないし30度の範囲で変わる。出口部分
はまた、楕円もしくは球形表面をなすように設計
されうる。あるいは流れ案内板又はそれに相当す
る部材を設けて当該部分における還流を防止する
ように設計してもよい。

分解反応の観点からは、好適な温度は410℃及
び470℃間にあり、圧力は２バールと20バールの
間である。平均直径と反応帯域の長さの比は１：
１〜１：20の範囲であることが好ましい。

次に添付図面に示されたこの発明の有利な実施
形態にしたがつてさらに詳しく説明するが、この
発明はこれだけに限定されることを意味するもの
ではない。

第１図は、この発明の有利な一実施形態を示す
略図であり、第２図は第１図の反応容器の拡大図
である。

第１図において原料油は管１１よつて炉１２へ
導入され、ここで410℃及び470℃間に加熱され
る。炉１２からの原料油は管１３によつて反応器
１４に送入され、ここで油は低部から上方へ向つ
て流され、反応器頂部から管１５を通つて別途の
ユニツト（図示せず）へ抜き出される。このユニ
ツトではガス、ペトロール、軽質及び重質油に分
離される。反応帯域における平均滞留時間は５分
ないし100分の間である。

第２図では第１図の反応容器について、入口部
分１６、実際の反応帯域１７及び円錐形をなす出
口部分１８が示されている。各々の部分について
中心軸と壁とがなす角度がα，β及びγとして示
されている。第２図における反応帯域の詳細図に
おいては、角αは角βより大きい。角αと角βと
を等しく設計しても一向に差し支えなく、この際
には入口部分の区別がつかない。

いずれにしても各円錐角間の転換によつて極端
な鋭い角張りが生じないように丸味をもたせるほ
うがよい。