JPS58132081A - 炭化水素の熱分解方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 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、特にその熱分解管構造及び熱分解管内
での滞留時間の改良に関する。

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８０
０〜９５０℃に昇温しで熱分解したのち、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
滞留時間を短かくし、かつ、可及的速かに冷却するなど
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
率を向上させえなかった。

本発明の目的は、オレフィンの収率が高く、かつ、熱分
解管内へのコークス析出が少々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にあ
る。

本発明は、熱分解管として、その平均内径が１５〜４５
門であり、かつ、管内面形状が横断面において半円弧状
の凹凸を連続させて波形をなす複数条の溝を有し、これ
らの溝が管の長手方向にらせん状に形成された管を用い
、炭化水素の熱分解管内における滞留時間が１５０ミリ
セカンド以下となるように、炭化水素を熱分解管内で流
通させるようにして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、ナフサか
ら重質軽油まで、及びガス状の脂肪族炭化水素があげら
れる。

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、多管式熱分解炉が、曲管部
がない点から、好ましい。

熱分解管としては、その平均内径が前述のように１５〜
４５−であることが管内反応流体の滞留時間、伝熱量及
び経済性の点から必要となる。すなわち、管内径が４５
−を越えて大であると、管内流体の単位重量当りの伝熱
面積が小さくなり、従って、管内流体を昇温させるため
に管内流体の熱分解管内での滞留時間が長くなるからで
ある。

一方、管内径を１５ｒＭｒ−より小さくすると、熱分解
管一本当りの処理量が小さくなるため、熱分解管の本数
を増やす必要が生じ、炉及び急冷器の構造が複雑となっ
て経済性、作業性の低下を招くこととなるからである。

熱分解管の内面形状に関しては、前述のようにその横断
面における内周形状が、凹凸からなる波形をなす溝を有
しており、この溝は管の長手方向にらせん状に形成され
たものを用いる。管の内面側に設ける溝の数は、５〜１
０個程度が好ましい。

これは、管内径に対し、溝の数が５未満では熱分解管の
肉厚の差が顕著になり、このため発生する熱応力の部分
的差異が長期間の使用において熱分解管の破損を招く虞
れがあり、一方、溝の数が１Ｄを越えると各溝の幅が狭
くなり、コークスが付着しやすくなって好ましくないか
らである。

熱分解管の溝におけるらせんの管長手方向に対する傾斜
角度は、５〜２０度とすることが好ましい。この傾斜角
度全５度以下にするとらせん状の溝を設けた効果が十分
でなく、工方、２０度を越えると管内での圧力損失が大
きくなるので好ましくないからである。このようならせ
ん状の溝を設けた管は、溶融金属の固化前にねじりを施
こすことによって製作された溶造管が適している。

熱分解の条件については、熱分解温度は８００〜９５０
℃、圧力２Ｖｃｄ・Ｇ以下、水蒸気対原料炭化水素の重
量比Ｑ、　３〜１．０とすることが好ましく、このよう
々条件は通常の炭化水素熱分解に採用されている。また
、本発明における反応流体の滞留時間は１５０ミリセカ
ンド以下とすることが必須であり、これを越える長い滞
留時間では、熱分解管内へのコークス析出の抑制効果が
低減し、熱分解装置全体の効率を低下させるからである
。

以下、本発明の実施例ならびに比較例を図面を参照しな
がら、より具体的に説明する。

実施例 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１０はバ
ーナ１２を有するとともに、複数本、例えば１２本の直
管式熱分解管１４を備えている。これらの熱分解管１４
の入口側は入口ヘッダ１６により連結されるとともに、
出口側は出口ヘッダ１８１／！：より各４本ずつ連結さ
れ、入口ヘッダ１６にはキ＃希共原料供給管２０が、各
出口ヘッダ１８には炉外においてそれぞれ急冷器２２が
接続されている。

前記原料供給管２０にはそれぞれ炭化水素及び水蒸気が
供給され、これらの原料は供給管２０に設けられた予熱
器２４．２６によりそれぞれ予熱されたのち入口ヘッダ
１６に供給されるようになっている。

前記各熱分解管１４の横断面は、第２図に示されるよう
に、管内面の形状が半円弧状の凹凸を連続させて波形を
なす複数条の溝１４Ａ’を有し、これらの各溝１４Ａは
、第６図に示されるように、管長手方向に傾斜角度α、
ピッチＰのらせん状に形成されている。このような形状
の熱分解管１４の具体的な構成は、材質がモソケル・ク
ロム合金のＡＳＴＭ規格ＨＰからなり、外径り。＝４７
．６　ｍｍ。

溝底部間直径ｄ、　＝　３２．３５　ｍｍ、凸部間直径
ｄ２＝２３．１調とされ、従って、平均内径ＤＡ＝２７
．７、溝深さｈ　＝　４．６２　ｍｍ、最小肉厚ｔ＝７
．６３ｆｆｌとされ、また、溝数８、溝傾斜角度α−１
０度、溝ピッチＰ＝４００−１各直管式熱分解管長さＬ
（第１図参照）−１１−とされ、この熱分解管１４を１
２本用いて熱分解を行なった。ここにおいて、平均内径
ＤＡとは、熱分解管１４の外径り。から肉厚の最大（を
十ｈ）、最小（１）の平均値の２倍を引いた値、もしく
は、溝底部間直径ｄ１と凸部間直径ｄ２との平均値をい
う。なお、実測内円周Ｓ＝１２４ｔＭＬと平均内径円周
Ｃ−π・ＤＡ＝８６，９７８とから拡面率Ｓ／Ｃｆ：計
算す、Ｂ　とＳ／Ｃ＝　１．４２６となりＪｌ［）接触
面積が大幅に増加していることが判る。

炭化水素の原料としては、第１表に示す性状のナフサ、
バキューム・ガスオイル（減圧軽油）及び水添脱硫ガス
オイルを用いた。

第１表　原料炭化水素の性状 熱分解の条件は第２表に示す通りである。

このような条件で熱分解を続けることにより、熱分解管
１４内にコーキングが生じ、管内の圧力損失が増大し、
かつ、熱分解管１４の伝熱効果が低下して熱分解管１４
の外表面温度が上昇した。

この温度が１０９２℃に達したところで、熱分解管１４
の強度ならびに寿命を考慮して熱分解を中断し、デコー
キングを行った。熱分解管１４の外表面温度の限界と、
熱分解管１４内の圧力損失とは相関関係があるので、圧
力損失の増大の特定値をもって熱分解中断の目安とし、
この特定値を用いた場合の熱分解の連続運転可能な期間
を求めた値を第３表に示す。

第６表　圧力損失と連続運転可能期間 また、この場合の熱分解生成物の収率を第４表中に示す
。

比較例 熱分解管として、外径３９．９−、内径２６．９−の内
外径回忌の平滑円管を用いるほかは、前記実施例と同条
件でナフサの熱分解を行ない、連続運転したところ、連
続運転可能な期間は１６日であった。また、第１表にお
ける各種炭化水素の熱分解生成物の収率を第４表中に示
す。

第４表　熱分解生成物の収率 以上の実施例ならびに比較例から、本発明の熱分解方法
によれば、コーキングを著しく抑制することができて熱
分解装置全体の操業率を向上でき、かつ、オレフィン殊
にエチレンの収率を向上できることがわかる。これら収
率向上の数値は小さいが、通油量が大であるから、その
経済的効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例及び比較例に用いられた熱分解
炉の概略構成図、第２図は本発明の実施例に用いられた
熱分解管の拡大横断面図、第６図は第２図の熱分解管に
おける一条の溝形状を示す管内面展開模式図である。 １０・・・熱分解炉、１４・・・熱分解管、１４Ａ・・
・溝、２０・・・原料供給管。 代理人　弁理士　木　下　實　三 手続補正書（自発） 昭和ｓ８年３月１６日 １　事件の表示 昭和ｓ１年特許　願第１４０４　　号 ３、　補正をする者 事件との関（Ｖ＋　　　特許出願人 、−ｉ、Ｕｆｆ心〒ｌＯＯ東京都千代田区丸の内三ＴＳ
ｔ署４号ｆ、６１５１、　　　出光石油化学株式会社代
表者大和丈夫 ６、　補正により増加する発明の数　　　　な　しく１
）　明細書第７頁第１０行の１平均内径ＤＡ−＝２７．
７Ｊの次に「顛」を加える。 （２）　明細書第９頁第５行の「デコーキングを行つ九
。」の次に「このデコーキングに要した時間は約５時間
であつ九。」を加える。 （３）　明細書第１０頁第４〜５行の「連続運転したと
ころ、」を［熱分解管の表面温度が１０９２℃に達し九
ときデコーキングを行った。このデコーキングに要した
時間は約１０時間であつ九。この場合の」Ｋ改める。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）炭化水素を熱分解するにあたり、熱分解管として
   、その平均内径が１５〜４５、輔であり、かつ、管内面
   の形状が横断面において半円弧状の凹凸を連続させて波
   形をなす複数条の溝を有し、これらの溝が管の長手方向
   にらせん状に形成された管を用い、炭化水素の熱分解管
   内における滞留時間が１５０ミリセカンド以下となるよ
   うに、炭化水素を熱分解管内を流通させることを特徴と
   する炭化水素の熱分解方法。 （２、特許請求の範囲第１項において、前記管内面の溝
   の数を５〜１０個としたことを特徴とする炭化水素の熱
   分解方法。 （８）特許請求の範囲第１項または第２項において、前
   記溝のらせんの管長手方向の傾斜角度を５〜２０度とし
   たことを特徴とする炭化水素の熱分解方法。