JPH07116450B2 - 重質油の熱分解処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は石油系重質油の熱分解処理方法に関するもので
ある。

〔従来技術〕

石油系重質油を連続的に熱分解処理するために、管状加
熱分解炉において熱分解処理する第１熱分解処理工程
と、この第１熱分解処理工程で得られた熱分解処理生成
物を、２個の反応槽に交互に導入して熱分解反応を行わ
せる第２熱分解処理工程からなり、かつ第１熱分解処理
工程で得られた熱分解処理生成物を反応槽に導入するに
先立ち、あらかじめ石油系重質油を部分的に張込む方法
は知られている（特公昭57−15795号公報）。

このような熱分解処理方法は既に工業的に実施されてお
り、その最適操作条件としては、第１熱分解処理工程で
は、温度:485〜490℃、熱分解反応率:24〜29％の条件が
採用され、第２熱分解処理工程では、温度570〜630℃の
高温スチームを使用すると共に、熱分解処理生成物の反
応槽に対する張込時間:2時間、反応温度:400〜430℃、
反応時間:30〜60分の条件が採用されている。この方法
によれば、石油系重質油を比較的効率的に熱分解し、脂
肪族炭化水素を主成分とする分解油分と、水素と炭素と
の原子比（H/C）1.0以下の芳香族性ピッチを得ることが
できる。しかし、この従来方法の場合、第２熱分解処理
工程で用いるスチーム量が多く、経済性の点で未だ満足
し得るものでなく、またスチーム使用量を節約する為に
スチーム温度を1000℃以上に上げることは加熱方式や管
材質面で従来法に比較して著しく経済性が損なわれ、更
に、スチーム使用量を節約しようとすると、生成される
ピッチ中のキノリン不溶分が増加し、ピッチの品質が低
下するばかりか反応槽のコーキングが起こり易くなると
いう問題が生じる。

〔目的〕

本発明は、前記従来技術に見られる問題を解決すること
を目的とする。

〔構成〕

本発明によれば、石油系重質油を管状加熱炉において熱
分解処理する第１熱分解処理工程と、該熱分解処理工程
で得られた熱分解処理生成物を２個の反応槽に交互に導
入して熱分解処理を行う第２熱分解処理工程とからな
り、かつ該第１熱分解処理工程で得られた熱分解処理生
成物を反応槽に導入するに先立ち、あらかじめ石油系重
質油を部分的に張込む石油系重質油の熱分解処理方法に
おいて、該第１熱分解処理工程を490℃より高い温度で
分解反応率30〜45％の条件で行い、該第１熱分解処理工
程で得られた熱分解処理生成物を該第２熱分解処理工程
へ張込時間50〜100分で張込むと共に、該反応槽に500〜
700℃のスチームを導入し、かつ該張込後、該スチーム
の導入を続けて該反応槽内容物を該張込時間の15％〜45
％の割合の時間保持した後、該反応槽内容物を急冷し、
該反応槽外へ抜出すことからなり、かつ該スチームの使
用割合が、該第１熱分解処理工程の管状加熱炉に供給さ
れる重質油と該第２熱分解処理工程の反応槽にあらかじ
め張込まれる重質油の合計量100重量部に対して、15〜2
5重量部であることを特徴とする石油系重質油の熱分解
処理方法が提供される。

本発明においては、石油系重質油の熱分解処理におい
て、そのプロセス経済性を高めるために、第１熱分解処
理工程を、管状加熱炉を用いて、490℃より高い温度、
好ましくは495〜500℃という高い反応温度で行うと共
に、その熱分解反応率Ｒを、30〜45％、好ましくは35〜
45％という高い範囲に規定する。

本発明者らの研究によれば、前記のように、管状加熱炉
の熱分解処理温度を490℃よりも高い温度にし、かつの
熱分解反応率を30〜45％という高い水準に規定する時に
は、後続の反応槽における反応熱及び分解油のストリッ
ピングに必要な熱量の大部分が管状加熱炉からの生成物
によって補給されるので、熱源としてのスチーム供給量
を大巾に節約することができる上、反応槽の温度が高い
水準に保持されることから、分解油は非常にスチームス
トリッピングされ易くなり、結局、それらの結果とし
て、従来の方法に比較し、著しくスチーム量を節約し得
ることが見出された。さらに、重質油の熱分解反応温度
は、反応槽での反応温度も含め、前記の構成を採用する
本発明の場合は、従来法に比較し、全体的に高い温度水
準に保持されることから、キノリン不溶分の副生が抑制
され、かつ熱分解反応時間が短縮され、キノリン不溶分
の減少されたピッチを生産性良く製造できる利点もあ
る。重質油の熱分解反応温度が上ると、キノリン不溶分
の生成原因となる重縮合反応速度Ｋ（重合）及び分解ガ
ス、分解油を生成する分解反応速度Ｋ（分解）は共に上
昇するが、その反応速度の上昇割合はＫ（分解）の方が
大きく、結局、両者の比:K（分解）/K（重合）は大とな
り、ピッチ中のキノリン不溶分の生成割合は抑制される
ことになる。さらにまた、本発明では、キノリン不溶分
の生成割合を抑え、均一な性状のピッチを得るために、
管状加熱炉からの生成物を反応槽へ張込んだ後、反応槽
における重質油の滞留時間を均一化するために張込時間
に対して一定の割合、通常、15％〜45％、好ましくは25
〜45％の割合の時間反応を継続する構成を採用する。

このようにして得られたピッチは、キノリン不溶分が比
較的少なく均質なものであるために、反応槽のコーキン
グが抑制されるばかりでなく、粘結成分が多く製鉄用コ
ークス製造用バインダーとして好適であるとともに、燃
料として用いる場合にも撚え切り性に優れ、製品価値の
高いものである。

本発明において原料として使用する石油系重質油とは、
常圧残渣油、減圧残渣油、熱分解残渣油及び各種製油残
油、例えばデュオソル抽出油、フルフラール抽出油、プ
ロパン、ブタン、ペンタン等のパラフィン系溶剤による
抽出残渣油等である。

次に、本発明を図面を参照して説明する。

図面は本発明を実施する場合のフローシートを示すもの
である。

原料油は原料タンクより送られた原料予熱炉２により35
0℃程度に予熱され蒸留塔３に入る。ここでリサイクル
油として塔底に落ちてくる分解油のヘビーエンド留分と
混合される。このリサイクル油の原料に対する比率は0.
10〜0.25、好ましくは0.15〜0.20である。リサイクル油
と混合された原料油は管状加熱炉４に送られる。管状加
熱炉では、原料油を490〜500℃、好ましくは495〜500℃
の温度にまで加熱し分解する。

本発明においては、この管状加熱炉における反応温度を
490〜500℃に規定し、その熱分解反応率Ｒを30〜45％、
好ましくは35〜45％という高い範囲に規定する。なお、
この場合の熱分解反応率Ｒ（％）は次の式で定議され
る。

A:管状加熱炉原料油中の沸点538℃以上の成分の割合 B:管状加熱炉から得られた熱分解処理生成物中の沸点53
8℃以上の成分の割合 本発明では、管状加熱炉４を前記した如き条件で運転す
ることにより、後記において詳述する如き種々の利点を
得ることができるものである。

加熱炉４における出口圧力は常圧〜4kg/cm²であり、反
応時間は通常0.5〜10分、好ましくは２〜５分程度であ
る。加熱炉４で得られた高温の熱分解処理生成物は、切
替弁５を介して所定の反応槽６にフラッシュさせながら
導入するが、その導入に先立ち、蒸留塔３の塔底より切
替弁７を介して、原料油を部分的に張り込む。この張込
量は反応槽の前張込量の５〜18％、好ましくは10〜15％
である。また、その予備張込原料油の温度は約340℃で
ある。切替弁5,7はそれぞれ一定時間毎に作動し、原料
油及び加熱炉４からの熱分解処理生成物を２つの反応槽
6,6′に対しそれぞれ周期的に交互に張り込む。このよ
うな周期的な操作により、加熱炉４から連続的に供給さ
れる熱分解処理生成物の反応槽における熱分解処理が連
続的に実施される。

反応槽6,6′は、通常、円筒型の容器であり、原料導入
口、熱媒体ガス導入口、分解ガス、分解油及び熱媒体ガ
スの排出口及び残留物取出口が設けられている。また、
必要に応じ、攪拌機を設置することができる。

熱媒体ガスとしてのスチームは、スチームスーパーヒー
ター８により、ここで500〜700℃、好ましくは550〜650
℃に加熱された後、9,9′を介して反応槽6,6′に吹き込
まれる。加熱炉４からの熱分解処理生成物を反応槽6,
6′に張り込む場合、張込む直前の反応槽内の予備張込
物の温度は約340℃である。この張込の開始と共に、反
応槽内の温度は430〜440℃にまで上昇し、槽内に導入さ
れた熱分解処理生成物の分解反応及び重縮合反応がさら
に進行する。本発明では、この１回の張込時間は、50〜
100分、好ましくは60〜90分程度に設定する。この張込
終了時には、槽内残留物（以下、単にピッチとも言う）
の軟化点は上昇する。この張込終了後も高温スチームの
吹込みを続けて、さらに反応を進行させる。本発明で
は、張込後の反応時間を張込時間の15％〜45％、好まし
くは25％〜45％の割合の時間に規定する。前記したよう
に、本発明の場合、管状加熱炉からの熱分解処理生成物
は、相当の熱分解反応を受け、しかも温度が高いため、
反応槽に対する張込時間を長くすると、張込後の反応時
間（保持時間）を殆ど用いる必要のないものであるが、
このようにして得たピッチは均質性の悪いものである。
そこで、本発明では、均質のピッチを得るために、張込
時間を50〜100分に制限し、そして張込終了後、張込時
間の15〜45％程度の時間は高温スチームの吹込みを継続
して熱分解処理を継続させる。

本発明において、反応槽に供給するスチーム温度は、50
0〜700℃という比較的低温のスチームの使用で十分であ
り、また、その供給量も少なくてすみ、管状加熱炉４と
反応槽6,6′に対する合計原料油供給量1kgに対する割合
で、0.15〜0.25kgの割合で十分である。このことは本発
明の大きな利点である。本発明の場合、管状加熱炉から
の熱分解処理生成物は、既に相当の熱分解反応を受け、
しかも490〜500℃という高温にあることから、この熱分
解処理生成物を反応槽に張り込む時にはその保有する熱
によって、反応槽での熱分解反応や、反応生成物中から
の分解油のストリッピングに必要な熱量の相当量が補給
されるので、熱源としてのスチーム供給量を大幅に節減
することができる。また、反応槽の温度は従来の場合に
比して高い水準に保持されることから分解油は非常にス
トリッピングされ易くなり、反応槽での分解油の分圧を
下げてストリッピングし易くする役割としてのスチーム
供給量も軽減できる。

さらに、本発明の場合、加熱炉での熱分解反応率が高
く、加熱炉で生成した分解油の相当量はベーパーとして
反応槽に供給されることから、従来の場合に比して、反
応槽における熱分解反応及び分解油のストリッピングに
要する熱量自体も少ないことから、結果的にスチームの
使用量を著しく節約することができる。

前記加熱炉４からの熱分解生成物の張込中及びその後の
反応処理中において、熱分解生成物のうちのガス状物質
及びスチームは反応槽の上部排出口から留出させ、蒸留
塔３へ送る。

前記反応槽６における反応終了後、反応槽６の冷却（ク
エンチ）を開始し、反応槽温度を320〜380℃に降下させ
て反応を実質的に停止させた後、反応槽６内のピッチを
直ちに液状ピッチ貯槽10に移す。このピッチ貯槽10は、
攪拌機を有し、反応槽6,6′からのピッチを交互に受取
り、均一に混合する機能も有する。また、その底部から
過熱スチームを吹込み、槽内ピッチ温度を300〜370℃に
保持して、液状に保持すると共に、ピッチ中から軽質留
分をストリッピングさせ、これをライン11を介して蒸留
塔３へ送る。液状ピッチ貯槽10内のピッチは、ピッチ固
化設備12で冷却固化された後ピッチ貯蔵設備13に送られ
る。

〔効果〕

本発明によれば、前記のように、管状加熱炉の操作条件
及びそれに関連させて反応槽の操作条件を特定の範囲に
規定したことにより、従来工業的に実施されてる方法に
比較して、反応槽に供給するスチームの供給量を著しく
低減させることができて、プロセス経済性を著しく改良
し得る上、製品の生産効率も向上させることができる。

〔実施例〕

次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

実施例１ 原料油として下記性状の中東系及びメキシコ系混合原油
の減圧残渣油を用いた。

この原料油を図面に示したフローシートに従って熱分解
処理した。

即ち、原料油を予熱炉２に流量50t/hrで連続的に通し35
0℃に予熱した後蒸留塔３に供給する。ここで分解油の
ヘビーエンド留分と混合し、管状加熱炉４に流量51.5t/
hr即ち、ヘビーエンド留分のリサイクル量を予熱炉への
原料供給量に対し15％になるように供給し、表−２に示
す条件下で加熱処理し、得られた熱分解生成物を切替弁
５を介して、先ず反応槽６にフラッシュさせながら張り
込んだ。なお張込みに先立ち、反応槽６には、あらかじ
め蒸留塔３より原料油を切替弁７を介して、反応槽への
原料油の全張込量の12％の割合で張込んだ。この加熱炉
からの反応生成物の張込終了後、切替弁を作動させて、
生成物を同様に原料油を予備的に張り込んだ他方の反応
槽６′に導入した。反応槽6,6′に対する予備的な原料
油の張り込み及び管状加熱炉からの熱分解生成物の張り
込みは、前記のようにして一定時間毎に交互に行った。
また、各反応槽6,6′は高さ14m、内径5.5mのもので、内
部には攪拌器を有するものであった。反応槽6,6′には
その底部から過熱スチームを導入した。

管状加熱炉からの熱分解生成物は、前記のようにして反
応槽6,6′に張込んだ後、一定時間反応温度に保持して
さらに熱分解処理を続けた後、クエンチ（温度350℃）
し、過熱スチームが吹込まれている液状ピッチ貯槽９
（温度340℃）に移した。

一方、反応槽6,6′上部よりスチームと共に分解ガス及
び分解油を留出させ、蒸留塔３に送り、分解ガスと分解
油を分離した。

前記の熱処理結果を、種々の操作条件との関連で表−２
に示す。なお、表−２における実験No.1は比較例を示
す。

実施例２ 実施例１で用いた設備と基本的には同様のフローではあ
るが、原料処理量が300kg/hrと小規模で、予熱炉を持た
ずに管状加熱炉で予熱と分解を同時に行う設備を用いて
熱分解処理した。

即ち、原料油264kg/hrに対し、蒸留塔塔底からの分解油
のヘビーエンド留分45kg/hrを混合し、流量309kg/hrで
管状加熱炉に供給し、表−３に示す条件下で加熱処理
し、得られた熱分解生成物を反応槽にフラッシュさせな
がら張り込んだ。なお張込みに先立ち、反応槽にはあら
かじめ原料タンクより36kgの原料油を張り込んだ。この
反応生成物の張込終了後、切替弁を作動させて、生成物
を同様に予備的に張り込んだ他方の反応槽に導入した。
反応槽にはその底部からスチームスーパーヒーターから
の過熱スチームを導入した。反応槽は加熱炉からの生成
物を張り込んだ後、過熱スチームの導入を継続し、さら
に一定時間反応温度に保持し、熱分解処理を続けた後、
クエンチし、液状ピッチ貯槽に移した。一方、反応槽上
部よりスチームと共に分解ガス及び分解油を留出させ、
蒸留塔に送り、分解ガス、分解油を蒸留分離し、分解油
のヘビーエンド留分は管状加熱炉に原料油と共に供給し
た。

反応槽への原料油の予備張込は全張込量の12％、分解油
のヘビーエンド留分のリサイクル量は原料油の処理量に
対し15％と、実施例１と同じ条件で実施した。また原料
油は実施例１と同一の減圧残油を用いた。熱処理結果を
種々の操作条件との関連で表−３に示す。なお、表−３
の実験No.1、２、４は比較例を示す。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の方法のフローシートを示す。 ２……予熱炉 ３……蒸留塔 ４……管状加熱炉 6,6′……反応槽 13……ピッチ貯槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−61206（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−49789（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−97003（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−109590（ＪＰ，Ａ) 特公 昭57−15795（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】石油系重質油を管状加熱炉において熱分解
   処理する第１熱分解処理工程と、該熱分解処理工程で得
   られた熱分解処理生成物を２個の反応槽に交互に導入し
   て熱分解処理を行う第２熱分解処理工程とからなり、か
   つ該第１熱分解処理工程で得られた熱分解処理生成物を
   反応槽に導入するに先立ち、あらかじめ石油系重質油を
   部分的に張込む石油系重質油の熱分解処理方法におい
   て、該第１熱分解処理工程を490℃より高い温度で分解
   反応率30〜45％の条件で行い、該第１熱分解処理工程で
   得られた熱分解処理生成物を該第２熱分解処理工程へ張
   込時間50〜100分で張込むと共に、該反応槽に500〜700
   ℃のスチームを導入し、かつ該張込後、該スチームの導
   入を続けて該反応槽内容物を該張込時間の15％〜45％の
   割合の時間保持した後、該反応槽内容物を急冷し、該反
   応槽外へ抜出すことからなり、かつ該スチームの使用割
   合が、該第１熱分解処理工程の管状加熱炉に供給される
   重質油と該第２熱分解処理工程の反応槽にあらかじめ張
   込まれる重質油の合計量100重量部に対して、15〜25重
   量部であることを特徴とする石油系重質油の熱分解処理
   方法。