JPH0546398B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、管状の燃焼している炉中において炭
化水素を水蒸気分解してエチレンを含有する分解
ガスを生成する方法に関する。

水蒸気分解炉または水蒸気熱分解炉の基本的構
成部品は多年に亘つて変化していない。この炉
は、油またはガスで高温度に熱せられる輻射ボツ
クスおよびそのボツクス内に配置された分解用コ
イルから成る。コイル出口の温度は、約815℃〜
930℃である。この炉には炭化水素供給物の予熱、
希釈用水蒸気の加熱、希釈水蒸気と炭化水素供給
物との混合供給物の加熱およびエチレン装置で使
用するユーテイリテー流体の加熱用に廃熱を利用
するための対流コイルセクシヨンが付加的に含ま
れている。

これらの炉の基本的構成部品は同じであるが、
特定の輻射セクシヨンの設計は、生成混合物、供
給原料の選択、熱効率および原価の要求条件によ
つて変化する。しかし、輻射セクシヨンは、希釈
水蒸気比および炉の燃焼を変化させることによつ
て広範囲の供給原料および生成物混合物を処理す
るように設計することができる。

対流セクシヨンでは、供給物範囲の一端にはエ
タンがあり、他端には減圧軽油が混在するため水
蒸気および炭化水素供給物の予熱負荷が広範囲に
変化するので前記の輻射セクシヨンの場合のよう
な融通性は残念ながら存在しない。例えば、軽油
の分解のためにはエタン分解に要するより９倍も
多くの希釈水蒸気を要し、従つて実質的に比較的
大きいコイル表面を必要とすることになる。さら
に例を挙げれば、軽油からエチレンへの分解転化
率はエタンからの分解転化率より実質的に低い。
一定のエチレンの生産量に対して、軽油は余計予
熱せねばならず、付加的に蒸発させねばならな
い。このことは熱負荷を増加させ、この場合も実
質的に大きいコイル表面を必要とする。他の例も
あるが、ガス供給原料用として設計された分解炉
は、液体供給原料用として効率的に使用できな
い、またこの逆のことをいうには十分である。こ
れより程度は少ないがこの非融通性は、ナフサお
よび軽油供給原料の間にも存在する。

非融通性の問題を別にしても、軽油供給原料
は、それらの初期の分解温度範囲がこれより軽い
供給原料より広く、低いために予熱に対して極め
て敏感であることに留意すべきである。軽油の予
熱のためには大きい熱負荷所要量を要するため、
対流セクシヨンにおいては熱源として比較的高温
度の燃焼ガスを用いる必要がある。この諸因子の
組合せがしばしば、供給予熱コイル中で望ましく
ない分解を引き起こす。このコイル中での長い滞
留時間は、分解生成物の生成による若干のコーク
スの付着という残念な結果となる。

従つて本発明の目的は、ある範囲の供給原料を
処理するために融通性のある水蒸気分解方法を提
供することである。さらに本発明の目的は、液体
炭化水素供給原料を予熱したときコークスの付着
傾向を減少させる水蒸気分解法を提供することで
ある。

本発明によつて炭化水素供給物が過熱水蒸気と
の間接熱交換によつて約370℃〜約700℃の範囲内
の温度に熱せられる輻射セクシヨンと対流セクシ
ヨンとを有する管状の燃焼炉中における炭化水素
供給物の水蒸気分解法が提供される。

本発明の好ましい態様では、使用される水蒸気
は水蒸気分解炉の対流セクシヨンにおいて過熱さ
れる。最も好ましい態様では、希釈水蒸気と炭化
水素供給物との混合供給物は、対流セクシヨン中
で過熱された水蒸気との間接熱交換によつて熱せ
られる。炭化水素供給物が、エタン、プロパンお
よびそれらの混合物から成る群から選ばれるガス
供給物のときは、その混合供給物は、約600℃〜
約700℃の範囲内の温度に熱せられる。前記の炭
化水素供給物が、約150℃〜約250℃の終点を有す
るナフサの場合には、その混合供給物は約430℃
〜約650℃の範囲内に予熱される。炭化水素供給
物が約290℃〜約570℃の終点を有する軽油の場合
は、その混合供給物は約450℃〜約570℃の範囲内
の温度に予熱される。

第１図は、希釈水蒸気および炭化水素供給物の
予熱用の負荷が分解炉中の対流セクシヨン中にお
いて燃焼ガスとの間接熱交換によつて供給される
エタンの水蒸気分解用の典型的な従来技術の流れ
図である。

第２図は、供給物予熱用負荷および所望により
他の熱負荷が過熱水蒸気との間接熱交換によつて
供給される本発明の態様による炭化水素の水蒸気
分解の流れ図である。

先づ最初に第１図の従来技術の配置を参照する
と、輻射セクシヨン２と対流セクシヨン３を有す
る管状の燃焼から成る熱分解ユニツトが示されて
いる。輻射セクシヨン内に配置されている垂直の
分解チユーブ４は、床バーナー５によつて熱せら
れる。輻射セクシヨンからの燃料ガスは約1150℃
の交錯温度において対流セクシヨン３を経て上方
に通過しここで熱は対流コイル６，７，８，９，
１０および１１によつて遂次吸収される。この熱
分解ユニツトには付加的に第一次急冷交換器１
２、第二次急冷交換器１３および蒸気ドラム１４
が含まれる。急冷交換器は分解されたガスを急冷
して熱分解の副反応を停止させ、高圧蒸気の形態
で熱を回収する。

エタン／プロパン供給原料で運転する場合に、
下流の生成物分離ユニツトから回収されたプロセ
ス蒸気は水蒸気分解工程の希釈水蒸気として使用
され、ライン１０１を軽てコイル１１と９とに導
入され、ここで約400℃に熱せられる。エタン／
プロパン混合物は、ライン１０２を経てコイル８
に導入され、ここで約430℃に熱せられて熱希釈
水蒸気と一諸にされる。希釈水蒸気と炭化水素供
給物との得られた混合供給物は次いでコイル６に
導入され、ここでこの供給原料の初期分解温度に
近い約650℃に熱せられる。混合供給物は、次い
で炉の輻射セクシヨン中の分解のチユーブ４に導
入され、得られた分解されたガスは急冷交換器１
２および１３中で急冷され冷却される。

対流セクシヨンで利用される熱は、供給物の予
熱用としては十分すぎるのでライン１０３を径て
コイル１０に導入されるボイラー供給水を予熱す
ることによつて底水準の熱を回収する。同様に、
高水準の熱は、ドラム１４からの315℃の飽和水
蒸気をコイル７中で過熱することによつて対流セ
クシヨンの下部から回収される。得られた過熱さ
れた高圧水蒸気は、下流の分離セクシヨンにおい
てタービン駆動に使用される。

エタン／プロパン供給物予熱用として設計され
た対流コイル配置は、ナフサまたは軽油のような
前記より重質な供給物からの同様なエチレン生産
用としては満足なものではない。例えば軽油は常
態で液体であり、同等なエチレンの生産のために
はエタン／プロパンより実質的に大量を供給せね
ばならない。従つて、軽油の完全気化用としては
コイル８は小さ過ぎ、コイル６にキヤリオーバー
された液体はそこにコークスを生成することにな
るであろう。さらに、軽油の分解には、エタン／
プロパンの分解に要するより最高９倍の量の希釈
水蒸気を必要とする。そのため、コイル６，８お
よび９は重質供給物用としては寸法不足である。

本発明の態様である第２図を参照すると、参照
数字は第１図と同一物であり全般機能を有する
が、対流コイル６と８とは第１図では炭化水素供
給物の加熱用であつたが第２図では水蒸気用であ
る。

第２図には、炭化水素供給原料を分解温度近く
まで加熱するために使用される、炉の外の多管式
熱交換器１５，１６，１７および１８を追加とし
て示す。第２図には、また特定の供給原料特性に
よつて所要加熱量に応じて供給原料を特別の熱交
換シーケンスに向けるためのバルブ１９〜２７も
示されている。

エタン／プロパン供給原料を使用する第２図に
示す本発明の方法の態様を操作する場合に、バル
ブ１９〜２７は第２図の凡例に示したような位置
におく。希釈用水蒸気は、ライン２０１を径てコ
イル８に入り、ここで約580℃に熱せられ熱交換
器１６に入り、ここでライン２０２とコイル１０
を径て導入される炭化水素供給物の予熱のために
熱を放出する。熱交換器１６に入る供給物は約
245℃の温度である。希釈水蒸気と炭化水素供給
物とは熱交換器１６と１７との間で合流し、得ら
れた混合供給物は、分解炉中に対流セクシヨンに
おけるコイル７および６によつてそれぞれ加熱さ
れた水蒸気と熱交換器１７および１８中で約650
℃にさらに熱せられる。熱交換器１８から排出さ
れる高圧水蒸気は、オレフインプラントの分離セ
クシヨンにおけるタービン駆動用として十分な加
熱を保留している。説明しているエタン／プロパ
ンの運転では炉中の対流列中の熱交換器１５とコ
イル９とは使用されていない。必要ならば過度の
金属温度を防ぐために小量の水蒸気をコイル９に
通してもよい。

減圧軽油供給原料を使用して第２図の方法系統
を運転する場合には、バルブ１９〜２７は第２図
に示した凡例のように位置を元に戻す。ライン２
０１を径て導入される希釈用水蒸気は今度はコイ
ル９に通し、ここで僅か455℃に熱せられ、次い
で熱交換器１５に入り、ここでライン２０３を径
て導入される炭化水素供給物の予熱用に熱を放出
する。この希釈用水蒸気はコイル８中で再び熱せ
られて熱交換器１６に入り、ここで、熱交換器１
５を出る炭化水素供給物と熱交換器１６を出る希
釈用水蒸気との合流によつて得られた混合供給物
に熱を与える。混合供給物は、前記に説明したよ
うに熱交換器１７および１８で約540℃にさらに
熱せられる、但し、これらの熱交換器および対流
コイル６と７とにおける作業温度は前記より幾分
低い。本発明の特に異色の特徴は、厳密な温度制
御が水蒸気による間接熱交換によつて可能なため
に軽油が外部熱交換器を通過するとき、その化学
組成が実質的に変化ないことである。

ナフサを使用した第２図の方法系統を運転は本
明細書には示さなかつたが、ナフサとライン２０
３を径て導入される。この操作も第２図のバルブ
凡例を参照すれば容易に明らかになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術によるエタンの水蒸気分解用
の流れ図を示す。第２図は、本発明の態様による
炭化水素の水蒸気分解の流れ図を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 輻射セクシヨンと対流セクシヨンとを有する
   管状の燃焼している炉中において、炭化水素供給
   物に希釈水蒸気を添加し、得られた希釈水蒸気と
   炭化水素供給物との混合供給物を輻射セクシヨン
   に導入する前に、該混合供給物を初期分解温度近
   くまで加熱することから成る炭化水素供給物の水
   蒸気分解の方法であつて、前記の炭化水素供給物
   を、過熱水蒸気との間接熱交換によつて約370℃
   〜約700℃の範囲内の温度に加熱することを特徴
   とする炭化水素供給物の水蒸気分解の改良方法。 ２ 前記の過熱水蒸気の少なくとも一部を前記の
   対流セクシヨンで過熱する特許請求の範囲第１項
   に記載の方法。 ３ 前記の炭化水素供給物を、エタン、プロパン
   およびそれらの混合物から成る群から選び、前記
   の混合供給物を過熱水蒸気との間接熱交換によつ
   て約600℃〜約700℃の範囲内の温度に加熱する特
   許請求の範囲第１項または第２項に記載の方法。 ４ 前記の炭化水素供給物が、約150℃〜約250℃
   の間の終点を有するナフサであり、前記の混合供
   給物を、過熱水蒸気との間接熱交換によつて約
   430℃〜約650℃の範囲内の温度に加熱する特許請
   求の範囲第１項または第２項に記載の方法。 ５ 前記の炭化水素供給物が、約290℃〜約270℃
   の間の終点を有する軽油であり、前記の混合供給
   物を過熱水蒸気との間接熱交換によつて約450℃
   〜約570℃の範囲内の温度に加熱する特許請求の
   範囲第１項または第２項に記載の方法。 ６ 前記の水蒸気分解法が、対流セクシヨン中に
   おいて過熱される水蒸気の少なくとも一部を補給
   するための分解ガス急冷ボイラーを付加的に含む
   特許請求の範囲第２項に記載の方法。