JPH0696708B2 - 炭化水素の熱分解方法 - Google Patents
炭化水素の熱分解方法Info
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- JPH0696708B2 JPH0696708B2 JP61131301A JP13130186A JPH0696708B2 JP H0696708 B2 JPH0696708 B2 JP H0696708B2 JP 61131301 A JP61131301 A JP 61131301A JP 13130186 A JP13130186 A JP 13130186A JP H0696708 B2 JPH0696708 B2 JP H0696708B2
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- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、炭化水素の熱分解によりエチレン、プロピレ
ン、その他の有用なオレフィンを製造する炭化水素の熱
分解方法に係り、特に、その熱分解管の構造の改良に関
する。
ン、その他の有用なオレフィンを製造する炭化水素の熱
分解方法に係り、特に、その熱分解管の構造の改良に関
する。
一般に、炭化水素の熱分解によるオレフィン、特にエチ
レンの製造には、熱分解管を内蔵した熱分解炉を用い、
炭化水素を所定温度に昇温して熱分解したのち、急冷す
る方法が採用されている。この場合、熱分解管内の流体
への伝熱効率を高めるため、熱分解管の内面や外面にフ
ィンあるいは隆起部を設けたり、管を楕円形にするなど
種々の工夫がなされている。また、オレフィンの収率、
殊に有用なエチレンの収率の向上を図るため、熱分解管
内での滞留時間を短くし、かつ、可及的速やかに冷却す
るなどの工夫がなされている。
レンの製造には、熱分解管を内蔵した熱分解炉を用い、
炭化水素を所定温度に昇温して熱分解したのち、急冷す
る方法が採用されている。この場合、熱分解管内の流体
への伝熱効率を高めるため、熱分解管の内面や外面にフ
ィンあるいは隆起部を設けたり、管を楕円形にするなど
種々の工夫がなされている。また、オレフィンの収率、
殊に有用なエチレンの収率の向上を図るため、熱分解管
内での滞留時間を短くし、かつ、可及的速やかに冷却す
るなどの工夫がなされている。
しかしながら、反応条件を厳しくして転化率を向上させ
ようとすれば、熱分解管内への生成コークスの付着が著
しくなり、この付着コークスの除去操作を頻繁に行う必
要が生じ、いずれにしても従来は、熱分解方法全体の効
率を向上させ得なかった。
ようとすれば、熱分解管内への生成コークスの付着が著
しくなり、この付着コークスの除去操作を頻繁に行う必
要が生じ、いずれにしても従来は、熱分解方法全体の効
率を向上させ得なかった。
ところで、熱分解管としては、内面に螺旋状のリブが設
けられた、金属管が、炭化水素の熱分解装置における熱
分解管として用いられることが知られている（特開昭58
−132081号公報、特開昭58−173022号公報）。
けられた、金属管が、炭化水素の熱分解装置における熱
分解管として用いられることが知られている（特開昭58
−132081号公報、特開昭58−173022号公報）。
しかしながら、炭化水素の熱分解管にあっては、特に、
苛酷な条件下で使用されるため、生成コークスの付着が
激しく、一定の操業率を確保するためには、コークスの
除去を頻繁にしなければならず、その煩に耐えないとい
う欠点があった。
苛酷な条件下で使用されるため、生成コークスの付着が
激しく、一定の操業率を確保するためには、コークスの
除去を頻繁にしなければならず、その煩に耐えないとい
う欠点があった。
しかし、従来、熱分解管の形状等については、詳細な検
討がなされていないのが実情であった。
討がなされていないのが実情であった。
本発明の目的は、熱分解管内へのコークスの析出が少な
くて熱分解装置全体の操業率を向上できる炭化水素の熱
分解方法を提供することにある。
くて熱分解装置全体の操業率を向上できる炭化水素の熱
分解方法を提供することにある。
本発明は、内面にリブを有する金属管を熱分解管として
用い、この金属管に炭化水素を流通させるようにした炭
化水素の熱分解方法において、前記リブの一部を、θ1
≦75°の切欠角度で切欠いてリブなし部を形成し、この
熱分解管内に炭化水素を流通させるようにしたものであ
る。
用い、この金属管に炭化水素を流通させるようにした炭
化水素の熱分解方法において、前記リブの一部を、θ1
≦75°の切欠角度で切欠いてリブなし部を形成し、この
熱分解管内に炭化水素を流通させるようにしたものであ
る。
要するに、本発明は、内面にリブを有する熱分解管にあ
っては、内面にコークスが著しく付着することに着目
し、熱分解管にリブなし部が介在されて、流体の流動を
適度に乱されてコークスの付着を防止することにより前
記目的を達成しようとするものである。
っては、内面にコークスが著しく付着することに着目
し、熱分解管にリブなし部が介在されて、流体の流動を
適度に乱されてコークスの付着を防止することにより前
記目的を達成しようとするものである。
本発明の方法に適用できる炭化水素としては、オフサか
ら重質軽油まで、およびガス状の脂肪族炭化水素が挙げ
られる、エチレン等の有用なオレフィンを製造すること
ができる。
ら重質軽油まで、およびガス状の脂肪族炭化水素が挙げ
られる、エチレン等の有用なオレフィンを製造すること
ができる。
また、本発明に用いられる熱分解炉は、一般の熱分解炉
のいかなる形式でもよいが、多管式熱分解炉は、曲管部
がない点から好ましい。
のいかなる形式でもよいが、多管式熱分解炉は、曲管部
がない点から好ましい。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第１図には、本実施例に用いられる熱分解装置の概略構
成が示されている。この図において、熱分解炉１は、バ
ーナ２を有するとともに、12本の直管式熱分解管３を備
えている。これらの熱分解管３の入口側は入口ヘッダ４
に連結されるとともに、出口側は出口ヘッダ５に連結さ
れ、入口ヘッダ４には原料供給管６が、各出口ヘッダ５
には炉外においてそれぞれ急冷器７が接続されている。
成が示されている。この図において、熱分解炉１は、バ
ーナ２を有するとともに、12本の直管式熱分解管３を備
えている。これらの熱分解管３の入口側は入口ヘッダ４
に連結されるとともに、出口側は出口ヘッダ５に連結さ
れ、入口ヘッダ４には原料供給管６が、各出口ヘッダ５
には炉外においてそれぞれ急冷器７が接続されている。
前記原料供給管６にはそれぞれ炭化水素および水蒸気が
供給され、これらの原料は供給管６に設けられた予熱器
８、９によりそれぞれ予熱されたのちに、前記入口ヘッ
ダ４に供給されるようになっている。
供給され、これらの原料は供給管６に設けられた予熱器
８、９によりそれぞれ予熱されたのちに、前記入口ヘッ
ダ４に供給されるようになっている。
前記熱分解管３は、リブの一部を所定の切欠角度で切欠
いてリブなし部15が形成されたものであればよい。この
リブなし部15を形成することにより、流体の流れが適度
に乱される結果、コークスの付着が減少し、炭化水素の
熱分解率が向上する。
いてリブなし部15が形成されたものであればよい。この
リブなし部15を形成することにより、流体の流れが適度
に乱される結果、コークスの付着が減少し、炭化水素の
熱分解率が向上する。
前記熱分解管の製造方法としては、融造法、冷間引抜き
加工法等各種の方法を適用することができる。これらの
方法により適宜長さの金属管が製造できるが、本発明に
おいては３〜10m毎に所定の切欠部を設けた金属管を用
いることが望ましい。第２図は、２本の金属管11を軸方
向に溶接されたものにより構成された例を示している。
これらの金属管11は、例えばニッケルクロム合金により
形成されるとともに、金属管11の内周面側には略半円弧
状に形成された複数のリブ13が一体的に設けられてい
る。このリブ13は、第４図に示されるように、金属管11
の円周方向に沿って等間隔を隔てて８列形成されている
とともに、横断面波形に形成され、かつ、第３図に示さ
れるように傾斜角度θ2の角度で金属管11の長手方向に
向かって螺旋状に延出形成されている。このリブ13は、
例えば前記特開昭58−17302号公報に示されるように、
金属管11を熱間押出しする際に内面にストレートリブを
予め形成し、この後、前記金属管11に周方向の捩じり加
工を施す方法等によって形成される。
加工法等各種の方法を適用することができる。これらの
方法により適宜長さの金属管が製造できるが、本発明に
おいては３〜10m毎に所定の切欠部を設けた金属管を用
いることが望ましい。第２図は、２本の金属管11を軸方
向に溶接されたものにより構成された例を示している。
これらの金属管11は、例えばニッケルクロム合金により
形成されるとともに、金属管11の内周面側には略半円弧
状に形成された複数のリブ13が一体的に設けられてい
る。このリブ13は、第４図に示されるように、金属管11
の円周方向に沿って等間隔を隔てて８列形成されている
とともに、横断面波形に形成され、かつ、第３図に示さ
れるように傾斜角度θ2の角度で金属管11の長手方向に
向かって螺旋状に延出形成されている。このリブ13は、
例えば前記特開昭58−17302号公報に示されるように、
金属管11を熱間押出しする際に内面にストレートリブを
予め形成し、この後、前記金属管11に周方向の捩じり加
工を施す方法等によって形成される。
前記金属管11の互いに突き合わされる端部は、外径が２
段に縮径される開先部11Aとされており、これにより金
属管相互の突き合わせ面が全面的に溶接されて強固な接
続が行なえるようになっている。また、前記リブ13の端
部側は、金属管11の端縁よりやや内側位置から切欠角度
θ1の角度で切欠かれ、その端縁が金属管11の内径面に
一致するよう形成された傾斜部13Aとされ、各傾斜部13A
の端縁から各金属管11の端縁までが所定長さL/2となっ
ており、従って、リブなし部15は所定長さＬとなってい
る。この際、前記切欠角度θ1は、75°以下とされ、特
に、８°〜30°の範囲内とすることが流体の適正な流動
状態を得る上で好ましい。切欠角度θ1が75°以上であ
ると流体の流れが乱され、コークス付着を促進し、管の
腐食原因となり好ましくない。また、前記リブなし部15
の長さＬは、金属管11のリブが形成されない部分の肉厚
をt1とし、リブ13の高さをt2とした場合に（t2／t1）×
10≦Ｌ≦（t2／t1）×200で与えられる長さが好まし
い。この際、リブなし部15の長さＬが、（t2／t1）×10
よりも短いとコークス付着防止効果が小さく、また金属
管11相互の溶接が困難であり、一方、（t2／t1）×200
よりも長いと、溶接後の金属管11内に高温の炭化水素等
を流通させた場合、流動の乱れが大きくなりすぎ、また
溶接部が部分的に高温となって、いわゆるホットスポッ
トになる点で好ましくない。
段に縮径される開先部11Aとされており、これにより金
属管相互の突き合わせ面が全面的に溶接されて強固な接
続が行なえるようになっている。また、前記リブ13の端
部側は、金属管11の端縁よりやや内側位置から切欠角度
θ1の角度で切欠かれ、その端縁が金属管11の内径面に
一致するよう形成された傾斜部13Aとされ、各傾斜部13A
の端縁から各金属管11の端縁までが所定長さL/2となっ
ており、従って、リブなし部15は所定長さＬとなってい
る。この際、前記切欠角度θ1は、75°以下とされ、特
に、８°〜30°の範囲内とすることが流体の適正な流動
状態を得る上で好ましい。切欠角度θ1が75°以上であ
ると流体の流れが乱され、コークス付着を促進し、管の
腐食原因となり好ましくない。また、前記リブなし部15
の長さＬは、金属管11のリブが形成されない部分の肉厚
をt1とし、リブ13の高さをt2とした場合に（t2／t1）×
10≦Ｌ≦（t2／t1）×200で与えられる長さが好まし
い。この際、リブなし部15の長さＬが、（t2／t1）×10
よりも短いとコークス付着防止効果が小さく、また金属
管11相互の溶接が困難であり、一方、（t2／t1）×200
よりも長いと、溶接後の金属管11内に高温の炭化水素等
を流通させた場合、流動の乱れが大きくなりすぎ、また
溶接部が部分的に高温となって、いわゆるホットスポッ
トになる点で好ましくない。
なお、金属管11の好適例としては、外径＝40〜60mm、リ
ブ谷径d1＝25〜45mm、リブ山径d2＝13〜35mm、肉厚t1＝
３〜10mm、リブ高さt2＝３〜10mm、リブ数＝５〜10、リ
ブピッチ＝300〜500mm、切欠部の長さＬ＝100〜350mm、
切欠角度θ1＝８〜30°、切欠部設置間隔＝４〜8mのも
のを挙げることができる。
ブ谷径d1＝25〜45mm、リブ山径d2＝13〜35mm、肉厚t1＝
３〜10mm、リブ高さt2＝３〜10mm、リブ数＝５〜10、リ
ブピッチ＝300〜500mm、切欠部の長さＬ＝100〜350mm、
切欠角度θ1＝８〜30°、切欠部設置間隔＝４〜8mのも
のを挙げることができる。
前記金属管11相互を溶接するにあたっては、第２図に示
されるように、２本の金属管11の開先部11Aを形成し、
この開先部11Aを相互に突き合わせ、かつ、第３図に示
されるように、リブ13が同一延長線上に位置するように
突き合わせる。この際、金属管11内のリブ13は、傾斜部
13Aを介してその端縁がリブなし部15の長さL/2だけ金属
管11の端縁より内側に位置されるため、前記金属管11の
突き合わせは、単に開先部11Aを突き合わせるだけで足
りる。
されるように、２本の金属管11の開先部11Aを形成し、
この開先部11Aを相互に突き合わせ、かつ、第３図に示
されるように、リブ13が同一延長線上に位置するように
突き合わせる。この際、金属管11内のリブ13は、傾斜部
13Aを介してその端縁がリブなし部15の長さL/2だけ金属
管11の端縁より内側に位置されるため、前記金属管11の
突き合わせは、単に開先部11Aを突き合わせるだけで足
りる。
次いで、前記開先部11A間をアークまたはガス溶接等に
より溶接し、これにより金属管11相互の接続が完了され
る。
より溶接し、これにより金属管11相互の接続が完了され
る。
このような本実施例によれば、次のような効果がある。
すなわち、リブなし部15を形成することにより、これを
熱分解管として用いたから、溶接部へのコークスの付着
を極力防止でき、コークスの除去作業を頻繁に行う必要
が解消され、熱分解装置全体の操業率の向上を図ること
ができる。
熱分解管として用いたから、溶接部へのコークスの付着
を極力防止でき、コークスの除去作業を頻繁に行う必要
が解消され、熱分解装置全体の操業率の向上を図ること
ができる。
また、前記リブ13の端部は75°以下の切欠角度となった
傾斜部13Aに形成したから、金属管11内における流体は
スムースに流動し、この傾斜部13Aへのコークスの付着
も極力防止することができる。
傾斜部13Aに形成したから、金属管11内における流体は
スムースに流動し、この傾斜部13Aへのコークスの付着
も極力防止することができる。
しかも、前記金属管11相互の突き合わせ溶接に当たって
は、従来のリブ付き管の溶接におけるような厳格な位置
決め作業が不要とされるため、熱分解管の製作も簡単で
ある。
は、従来のリブ付き管の溶接におけるような厳格な位置
決め作業が不要とされるため、熱分解管の製作も簡単で
ある。
次に、以下の炭化水素の熱分解装置を用いた実験例に基
づき本発明を具体的に説明する。
づき本発明を具体的に説明する。
前記熱分解装置に用いられた熱分解管３は、ニッケルク
ロム合金により形成され、外径D0＝49.7mm、リブ谷径d1
＝36.2mm、リブ山径d2＝24.2mm、肉厚t1＝6.0mm、リブ
高さt2＝6.0mm、リブ数８、リブピッチ400mm、熱分解管
長さｌ＝11mのものを使用した。また、炭化水素の原料
はナフサが使用され、スチーム／炭化水素重量比＝0.
5、熱分解管３の入口温度＝600℃、同圧力＝2.0kg/cm2
Ｇ、分解管出口温度＝880℃、同圧力＝1.0kg/cm2Ｇ、滞
留時間100ミリセコンドの条件で熱分解を実施しエチレ
ンを主成分とする生成物を得た。
ロム合金により形成され、外径D0＝49.7mm、リブ谷径d1
＝36.2mm、リブ山径d2＝24.2mm、肉厚t1＝6.0mm、リブ
高さt2＝6.0mm、リブ数８、リブピッチ400mm、熱分解管
長さｌ＝11mのものを使用した。また、炭化水素の原料
はナフサが使用され、スチーム／炭化水素重量比＝0.
5、熱分解管３の入口温度＝600℃、同圧力＝2.0kg/cm2
Ｇ、分解管出口温度＝880℃、同圧力＝1.0kg/cm2Ｇ、滞
留時間100ミリセコンドの条件で熱分解を実施しエチレ
ンを主成分とする生成物を得た。
熱分解管３は、5.5mの２本の金属管11を溶接したものお
よび融造法により製造した切欠部のない11mの金属管を
用い、この溶接条件として３つのグループを採用し、グ
ループ１は切欠部の長さＬ＝30mm、切欠角度θ1＝15
°、グループ２はＬ＝220mm、θ1＝15°、およびグルー
プ３はＬ＝30mm、θ1＝80°とした。ここにおいて、グ
ループ１が本発明の条件下にあるものである。
よび融造法により製造した切欠部のない11mの金属管を
用い、この溶接条件として３つのグループを採用し、グ
ループ１は切欠部の長さＬ＝30mm、切欠角度θ1＝15
°、グループ２はＬ＝220mm、θ1＝15°、およびグルー
プ３はＬ＝30mm、θ1＝80°とした。ここにおいて、グ
ループ１が本発明の条件下にあるものである。
この結果を次表に示す。
以上の実験例から明らかなように、グループ２の溶接方
法を採用した場合には溶接部がホットスポットとなり、
コーキングの速度が早いということが解る。また、グル
ープ３、グループ４は温度的には問題ないが、グループ
３は切欠角度θ1が大きいことから、また、グループ４
は切欠部がないことから、溶接部下流の流れを大きく乱
すため、下流のコーキングを促進し、実用上問題があ
る。
法を採用した場合には溶接部がホットスポットとなり、
コーキングの速度が早いということが解る。また、グル
ープ３、グループ４は温度的には問題ないが、グループ
３は切欠角度θ1が大きいことから、また、グループ４
は切欠部がないことから、溶接部下流の流れを大きく乱
すため、下流のコーキングを促進し、実用上問題があ
る。
なお、実施にあたり、リブの断面形状は山型に限らず、
角型等であってもよく、また、金属管11の材質はニッケ
ルクロム合金に限られるものでなく、その他の金属材料
により形成されるものであってもよい。
角型等であってもよく、また、金属管11の材質はニッケ
ルクロム合金に限られるものでなく、その他の金属材料
により形成されるものであってもよい。
また、前記熱分解管３は、２本の金属管11を溶接するも
のとしたが、この金属管11の本数は、熱分解管３の長さ
に基づいて決定されるものであり、かつ、各溶接部に前
記リブなし部15が形成されるものである。
のとしたが、この金属管11の本数は、熱分解管３の長さ
に基づいて決定されるものであり、かつ、各溶接部に前
記リブなし部15が形成されるものである。
上述のような本発明によれば、熱分解管内へのコークス
の析出が少なくて熱分解装置全体の操業率を向上できる
炭化水素の熱分解方法を提供できるという効果がある。
また、リブの一部を75°以下の切欠角度となった傾斜部
に形成したので、流体は金属管内をスムーズに流動する
とともに、傾斜部へのコークスの付着を極力防止でき
る。
の析出が少なくて熱分解装置全体の操業率を向上できる
炭化水素の熱分解方法を提供できるという効果がある。
また、リブの一部を75°以下の切欠角度となった傾斜部
に形成したので、流体は金属管内をスムーズに流動する
とともに、傾斜部へのコークスの付着を極力防止でき
る。
第１図は、本考案の実施例に係る熱分解装置を示す概略
構成図、第２図は、前記装置の熱分解管に用いられる金
属管の要部の断面図、第３図は、前記金属管の展開模式
図、第４図は、第２図のIII−III線矢視断面図である。 １…熱分解炉、３…熱分解管、11…金属管、11A…開先
部、13…リブ、13A…傾斜部、15…リブなし部。
構成図、第２図は、前記装置の熱分解管に用いられる金
属管の要部の断面図、第３図は、前記金属管の展開模式
図、第４図は、第２図のIII−III線矢視断面図である。 １…熱分解炉、３…熱分解管、11…金属管、11A…開先
部、13…リブ、13A…傾斜部、15…リブなし部。
Claims (3)
- 【請求項１】内面にリブを有する金属管を熱分解管とし
て用い、この金属管に炭化水素を流通させるようにした
炭化水素の熱分解方法において、前記リブの一部を、θ
1≦75°の切欠角度で切欠いてリブなし部を形成し、こ
の熱分解管内に炭化水素を流通させるようにしたことを
特徴とする炭化水素の熱分解方法。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、前記金属
管のリブが形成されない部分の肉圧をt1とし、リブの高
さをt2としたとき、前記リブなし部の長さＬは、 （t2／t1）×10≦Ｌ≦（t2／t1）×200 であることを特徴とする炭化水素の熱分解方法。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項または第２項のいず
れかにおいて、前記リブは螺旋状に設けられていること
を特徴とする炭化水素の熱分解方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61131301A JPH0696708B2 (ja) | 1986-06-06 | 1986-06-06 | 炭化水素の熱分解方法 |
| CA000563686A CA1303071C (en) | 1986-06-06 | 1988-04-08 | Method of thermally decomposing hydrocarbon and thermal decomposition tube |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61131301A JPH0696708B2 (ja) | 1986-06-06 | 1986-06-06 | 炭化水素の熱分解方法 |
| CA000563686A CA1303071C (en) | 1986-06-06 | 1988-04-08 | Method of thermally decomposing hydrocarbon and thermal decomposition tube |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62288688A JPS62288688A (ja) | 1987-12-15 |
| JPH0696708B2 true JPH0696708B2 (ja) | 1994-11-30 |
Family
ID=25671826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61131301A Expired - Lifetime JPH0696708B2 (ja) | 1986-06-06 | 1986-06-06 | 炭化水素の熱分解方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0696708B2 (ja) |
| CA (1) | CA1303071C (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58132081A (ja) * | 1982-01-08 | 1983-08-06 | Idemitsu Petrochem Co Ltd | 炭化水素の熱分解方法 |
-
1986
- 1986-06-06 JP JP61131301A patent/JPH0696708B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-04-08 CA CA000563686A patent/CA1303071C/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58132081A (ja) * | 1982-01-08 | 1983-08-06 | Idemitsu Petrochem Co Ltd | 炭化水素の熱分解方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62288688A (ja) | 1987-12-15 |
| CA1303071C (en) | 1992-06-09 |
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