JPH07238288A - 熱分解炉 - Google Patents

熱分解炉

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JPH07238288A
JPH07238288A JP2819394A JP2819394A JPH07238288A JP H07238288 A JPH07238288 A JP H07238288A JP 2819394 A JP2819394 A JP 2819394A JP 2819394 A JP2819394 A JP 2819394A JP H07238288 A JPH07238288 A JP H07238288A
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JP
Japan
Prior art keywords
furnace
inlet
tubes
outlet
reaction tube
Prior art date
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Pending
Application number
JP2819394A
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English (en)
Inventor
Tamio Maruta
民雄 丸田
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Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
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Publication date
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 反応管内の流体の温度分布を任意に調整する
ことができること。 【構成】 分解炉火炉14内に収納されて炭化水素を含
む流体の流体通路を構成する反応管として入口反応管1
6と出口反応管18を備えており、入口反応管16が分
解炉火炉14の底部側から上部側に亘って配置されて上
部側で出口反応管18と結合されている。各出口反応管
18は分解炉火炉14の上部側から底部側に亘って配置
されている。各入口反応管16は各燃焼装置28によっ
て加熱され、各出口反応管18は各燃焼装置30によっ
てそれぞれ加熱されるようになっている。すなわち、各
入口反応管16と出口反応管18内の流体がそれぞれ独
立した制御系で加熱され、反応管16、18内の流体の
温度を入口側と出口側でそれぞれ任意に調整できるよう
になっている。 【効果】 反応管内の流体の温度分布を理想的な特性に
合わせることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱分解炉に係り、特
に、炭化水素を熱分解して、エチレン、プロピレンで代
表されるオレフィン類を生成するに好適な熱分解炉に関
する。
【0002】
【従来の技術】近年、熱分解炉でオレフィン類を製造す
るに際しては、その主製品であるエチレンはもとより、
副製品のプロピレンの収集率を高めたり、あるいは両者
の比率変化等を高めたりするいわゆる製品ニーズに応じ
た多目的化が進行している。その為、熱分解炉の反応該
当部であるラジアントコイルとして、短滞留時間の小口
径マルチパスコイルが多く採用されている。この代表的
なものとしては、U字形あるいはU字形コンバインドコ
イルがある。
【0003】従来の熱分解炉としては、図4および図5
に示されているものが知られている。図4に示す熱分解
炉においては、分解炉火炉51の幅方向中央部に、図6
に示すラジアントコイル(入口反応管)55、ラジアン
トコイル(出口反応管)56が一列になって配置されて
いる。ラジアントコイル55には、対流管52から炭化
水素を含む流体がクロスオーバ管53、入口マニホルド
54を介して流入されるようになっており、流入した流
体がラジアントコイル56を介して急冷熱交換器57側
へ流出されるようになっている。またラジアントコイル
55、56は、炉床に設置された燃焼装置58と側壁に
設置された燃焼装置60によって加熱されるようになっ
ている。
【0004】一方、図5に示す熱分解炉においては、分
解炉火炉51の幅方向に、図6に示すラジアントコイル
55、56が2列配置されており、各列のラジアントコ
イル55、56が燃焼装置58によって両面側から加熱
されるようになっている。
【0005】ラジアントコイル55は4本の管で構成さ
れており、各管が火炉51の上部側から底部側に亘って
配置され、2本の管がそれぞれ結合されラジアントコイ
ル56に接続されている。即ちラジアントコイル55が
火炉1の底部側でラジアントコイル56と結合されたい
わゆる合流方式のコイルとなっている。このような合流
方式の構成を採用すると、図8の特性(ロ)で示すよう
に、ラジアントコイル55で流体の温度を高めることが
でき、入口側の伝熱量の増大を図ることができる。この
ため、従来の熱分解炉においては、分解炉の容量にも関
連するが、近年の大型熱分解炉では、図6および図7に
示すラジアントコイル55、56が一台の分解炉火炉5
1の中に16組以上配置され、これに応じて燃焼装置5
8も多数設置することが一般的に行われている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、伝熱管の入口側で急速に温度を高めるために、入口
反応管を複数の管で構成するいわゆる多パス構成とし、
単位プロセス流量当りの伝熱面積を増大させるという受
熱側の工夫はされているが、熱源側である燃焼装置には
入口側での入熱増大の配慮がされておらず、合流形反応
管の特徴が十分に活かされていないという問題点があ
る。
【0007】すなわち、従来技術では、ラジアントコイ
ル55とラジアントコイル56とを近接して配置してお
り、しかも、コイル出口側の温度を検出し、この検出値
から全体の燃料量を制御する方式になっている。このた
め、燃焼装置58、60による入熱は、ラジアントコイ
ル55、56の区別なく一応に与えられ、流体の温度分
布を、図8の特性(ロ)に示すような特性とすることが
できない。
【0008】本発明の目的は、反応管内の流体の温度分
布を任意に調整することができる熱分解炉を提供するこ
とにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、火炉内に収納されて炭化水素を含む流体
の流体通路を構成する反応管と、反応管を加熱する加熱
手段とを備え、反応管内の炭化水素を熱分解してオレフ
ィン類を生成する熱分解炉において、前記反応管は、火
炉外からの流体を複数の流体通路に分けて火炉内へ導入
する複数の入口反応管と、各入口反応管からの流体を入
口反応管より大径の流体通路で結合して火炉外へ排出す
る出口反応管とから構成され、前記入口反応管と出口反
応管の主加熱領域が互いに離れて配置されており、前記
加熱手段は、前記入口反応管の周囲を加熱する入口用加
熱手段と、前記出口反応管の周囲を加熱する出口用加熱
手段とから構成されていることを特徴とする熱分解炉を
構成したものである。
【0010】前記熱分解炉において、各入口反応管は火
炉底部側から火炉上部側にわたって配置され、火炉上部
側で出口反応管と結合されており、出口反応管は火炉上
部側から火炉底部側にわたって配置されていることが望
ましい。
【0011】
【作用】前記した手段によれば、各入口反応管の入口側
が加熱手段によって加熱され、出口反応管の出口側が加
熱手段によってそれぞれ加熱されるため、各加熱手段の
加熱量を調整することによって、各反応管の入口側の温
度と出口側の温度を任意に調整することができる。この
ため各反応管内の流体の温度分布を各加熱手段の加熱量
に応じて任意に調整することができる。
【0012】また、各入口反応管は火炉底部側から火炉
上部側に亘って配置され、出口反応管は火炉上部側から
火炉底部側に亘って配置され、各入口反応管と出口反応
管とが火炉上部側に配置されているため、火炉内でコー
クスが剥離したり落下したりしても反応管が閉塞するの
を防止することができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。
【0014】図1において、熱分解炉12は炭化水素を
熱分解してオレフィン類を製造する炉として分解炉火炉
14を備えており、この分解炉火炉14内には8本の入
口反応管16と4本の出口反応管18が収納されてい
る。各入口反応管16はその一端が入口マニホルド20
に接続されて分解炉火炉14の底部側から上部側に亘っ
て鉛直方向に沿って配置されている。そして各入口反応
管16は2本ずつ上部側で結合され出口反応管18に接
続されている。4本の出口反応管18は分解炉火炉14
の上部側で略水平方向に沿って配置されていると共に各
入口反応管16と一定の距離離れた所で分解炉火炉14
の底部側に折曲され、さらに分解炉火炉14の底部側で
2本づつ結合され、炉外でそれぞれ急冷熱交換器22に
接続されている。また入口マニホルド20はクロスオー
バ管24を介して対流管26に接続されており、対流管
26で予熱されたプロセス流体がクロスオーバ管24、
入口マニホルド20を介して各入口反応管16に導入さ
れるようになっている。
【0015】一方、分解炉火炉14の底部側には、入口
用加熱手段としての燃焼装置28が各入口反応管16の
両側に配置されていると共に、出口用加熱手段としての
燃焼装置30が各出口反応管18の両側に沿って配置さ
れている。各燃焼装置28、燃焼装置30にはパイプ3
2、34を介して燃料が供給されるようになっている。
各パイプ32、34の管路途中にはバルブ36、38が
配置されており、各バルブ36、38がコントローラ4
0、42からの信号に従って燃料量を制御するようにな
っている。例えば、各燃焼装置28に供給される燃料の
供給量は、パイプ32の圧力を基にコントローラ40が
バルブ36の開度を制御することによって行われ、各燃
焼装置30に対する燃料の供給量は、急冷熱交換器22
入口側の温度を基にコントローラ42がバルブ38の開
度を制御することによって行われるようになっている。
【0016】上記構成において、プロセス流体として炭
化水素を含む流体が対流管26で予熱された後クロスオ
ーバ管24、入口マニホルド20を介して各入口反応管
16に導入されると、各入口反応管16内の流体が各燃
焼装置28によって加熱される。加熱された流体は分解
炉火炉14の上部側に上昇し、水平方向に移動した後、
ダウンフローとして各出口反応管18内を移動する。こ
のとき各出口反応管18内の流体は再び各燃焼装置30
によって加熱され、加熱された流体は急冷熱交換器22
側へ流出される。
【0017】このように、本実施例においては、各入口
反応管16を加熱する加熱手段と各出口反応管18を加
熱する加熱手段がそれぞれ独立した制御系で構成されて
いるため、各燃焼装置28、燃焼装置30に供給する燃
料の供給量を制御することにより、各入口反応管16の
温度と各出口反応管18の温度をそれぞれ任意に調整す
ることができ、各入口反応管16、出口反応管18内の
流体の温度分布を図8の特性(ロ)に一致させることが
できる。さらに、各入口反応管16と出口反応管18の
両側に燃焼装置28、燃焼装置30が配置されているた
め、各入口反応管16、出口反応管18内の流体を均一
に加熱することができる。
【0018】また、本実施例によれば、図8に示すよう
に、同一オレフィン収集率を得るために、出口反応管1
8の温度を下げることができ、分解炉火炉14の炉壁の
温度を下げることができる。さらに、各入口反応管1
6、出口反応管18の配列方向の長さが短くなると共
に、各出口反応管18同士のスパンが広くなるので、各
出口反応管18が均一に加熱されると同時に管壁温度を
下げることができる。このことは、各出口反応管18の
長寿命化に寄与することができる。またさらに、高温と
なる各出口反応管18は片側に集中して配置されている
ため、通常行われる管壁の温度測定や管理が容易とな
る。
【0019】また本実施例においては、各入口反応管1
6と各出口反応管18との結合部およびリターンベンド
が分解炉火炉14の上部側に形成されているため、コー
クスが剥離したり落下したりしても、小口径の入口反応
管16が閉塞するのを防止することができる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
入口反応管と出口反応管を炉内に分けて配置すると共に
入口反応管と出口反応管をそれぞれ異なる加熱手段で加
熱するようにしたため、反応管内の流体の温度分布を任
意に制御することができる。また入口反応管と出口反応
管の結合部およびリターンベンドが炉の上部側に配置さ
れているため、反応管が閉塞するのを防止することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す全体構成図である。
【図2】入口反応管と出口反応管の構成を示す斜視図で
ある。
【図3】入口反応管と出口反応管の断面図である。
【図4】従来例の全体構成図である。
【図5】他の従来例の全体構成図である。
【図6】従来例のラジアントコイルの構成を示す斜視図
である。
【図7】従来例のラジアントコイルの断面図である。
【図8】反応管の位置と流体温度との関係を示す温度分
布特性図である。
【符号の説明】
12 熱分解炉 14 分解炉火炉 16 入口反応管 18 出口反応管 20 入口マニホルド 22 急冷熱交換器 24 クロスオーバ管 26 対流管 28 燃焼装置 30 燃焼装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 火炉内に収納されて炭化水素を含む流体
    の流体通路を構成する反応管と、反応管を加熱する加熱
    手段とを備え、反応管内の炭化水素を熱分解してオレフ
    ィン類を生成する熱分解炉において、 前記反応管は、火炉外からの流体を複数の流体通路に分
    けて火炉内へ導入する複数の入口反応管と、各入口反応
    管からの流体を入口反応管より大径の流体通路で結合し
    て火炉外へ排出する出口反応管とから構成され、前記入
    口反応管と出口反応管の主加熱領域が互いに離れて配置
    されており、前記加熱手段は、前記入口反応管の周囲を
    加熱する入口用加熱手段と、前記出口反応管の周囲を加
    熱する出口用加熱手段とから構成されていることを特徴
    とする熱分解炉。
  2. 【請求項2】 各入口反応管は火炉底部側から火炉上部
    側にわたって配置され、火炉上部側で出口反応管と結合
    されており、出口反応管は火炉上部側から火炉底部側に
    わたって配置されている請求項1記載の熱分解炉。
JP2819394A 1994-02-25 1994-02-25 熱分解炉 Pending JPH07238288A (ja)

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