JPS5815587A - 熱分解炉の反応管装置 - 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】 この発明は原料炭化水素を加熱、熱分解してオレフィン
を製造するための熱分解炉における反応管装置に関する
ものである。

ナフサ、灯軽油などの原料炭化水素を加熱、熱分解して
、エチレン、プロピノンなどの低級オレフィンを製造す
るための、いわゆる反応管式熱分解炉け、一般に第１図
ないし第３図の構成となっている。すなわち、とれらの
各図においてこの熱分解炉ユは、炉内上部に対流部２、
基部に藺射部３を有ｔ、原料炭化水素は対流部２に配し
た予熱コイル（図示省４）を通して予熱され、かつ希釈
スチームと混合した上でさらに′反応一度近□くまで加
熱されて、その後、輻射部３゛に配置した反応管装−４
に導入される。　　　　　。

そしてこの従来例の場合、前記反応管装置４は、直管部
５をベンド管葎Ｂで一連に接続１て反応−イルを形成し
ており、この反応コイルの２系統７Ａ。

７Ｂｆ、出口部のヘッダーａＭより合流させると共に、
これらをハンガー９で支持させてあり、この反送コイル
としては内径２５〜１５０ｍｍの耐熱合金製のパイ′プ
を用する。ま苑前記輻射部３を形成する炉壁および炉底
にバーナー１０を配してあって、通常、５５０〜６５０
’Ｃの一度で反応コイルに導入された原料炭化水素は、
出１部付近で８ｏｏ〜９５０”Ｃの＠度まで加熱される
。　　　　　　　　　　　□□ここで前記反応管装置４
のコイルには、従来、入口部から出口部に至るまで一定
口径の・々イブが用いられており、このような一定口径
コイルの場合の流体温度プロフィールは、第８図に曲線
Ａで示したように、その温度上昇が中間部で緩慢にガる
傾向を有している。すなわち、原料炭化水素の熱分解は
吸熱反応であって、この部分で分解が激しく起るが、こ
のような一定口径コイルでは充分な熱を与えることがで
きず、このために温度上昇が緩やかとがるのである。

一万、原料炭化水素全熱分解して高収率でオレフィンを
得るのには、反応コイル内での短かい滞溜時間内で急速
に反応温度を高め、かつ反応圧力を低くすればよいこと
が判明しており、また小口径コイルは大口径コイルに比
較して、単位コイル体積昌すの赤面積比が大きく、従っ
て単位コイル体積当りの吸収熱量も大きくなる。つまり
反応コイル内での質量移動速度が同じであれば、大口径
コイルよりも小口径コイルの方が吸収熱量が大きいこと
になる。

この発明はこのような見地から、一連の反応コイルにあ
って、特に分解反応の激しいコイル部分を、複数路の小
口径コイルにより構成させ、同部分での吸収熱量を可及
的に増加させ、急速に分解温度を上昇させることによっ
て、高いオレフィン収率を得られるようにしたものであ
る。

以下、この発明に係わる反応管装置の実施例につき、第
４図ないし第１０図を参照して詳細に説明する。

第４図および第５図と、第６図および第７図とけ、共に
この発明を一系統からなる反応コイルに適用した各別の
実施例であり、第４図、第５図は中間部が２流路の場合
を、また第６図、第７図は同様に３流路の場合をそれぞ
れに示している。

こｎらの各実施例において、入口部の反応コイル１１ば
、反応コイル流路当りの全長に対する比が旧５以上０５
未満の部分でヘッダー１４＆により、第４図、第５図の
場合は反応コイル１２ａ　、　１２ｂの流路と、反応コ
イル１２ａ　、　１２ｄの流路とに、また第６図、第７
図の場合は反応コイルｔｚａ　、　１２ｂの流路と、反
応コイル１２０　、１２ｄの流路と、反応コイル１．２
ｅ　、　１２ｆの流路とにそれぞれ一旦分岐されたのち
、とｎらの各分岐流路は再度、反応コイル流路当りの全
長に対する比が０．６以上の部分でヘッダー１４ｂによ
り、１つＫまとめられて出口部の反応コイル１３に至る
ように形成されると共に、人口部および出口部の各反応
コイル１１．１３の内径に対し、それぞれに分岐された
各反応コイＩし１２ａ〜１２ｆの内径を小さいものとし
ている。すなわち、一連の反応コイルの全長ＶＣ，あっ
て、特に分解反応の激しいコイル中間部分を、入口部お
よび出口部それぞれの各反応コイル１１．１３の内径よ
りも小さい複数流路の小口径反応コイル１２ａ〜１２ｆ
により形成させたものである。

ｔた第８図には、流路当りのコイル長さに亨する流体温
度分布を、第９図には、同じく流路当りのコイル長さに
対するコイル単位体積当りの吸収熱量分布をそれぞれに
示しており、これらの各図において曲線（Ａ）は一定口
径コイルによる従来例を、曲線但）はこの発明での中間
部を複数流路の小口径コイルとした例を表わしているが
、これらの曲線囚、（Ｂ）の対比からも明らかなよりに
、この発明を適用した反応コイルの場合、原料炭水化水
素は従来例よりも高い反応温度レベルで熱分解さｎるた
めに、その転化率が高くてオレフィン収率を増加でき、
併せて急速な温度上昇が可能であるために、反応コイル
内での滞溜時間を短縮し得るのである。

−万、炭化水素の熱分解においては、反応コイル内でタ
ー４ル物質、コークスなどが副生されて、コイル内面に
付着、蓄積されるところの、いわゆるコーキング現象を
生じ、運転の継続に伴なって有効な反応コイル内径が小
さくなり、反応コイル内での圧力損失が増加して、反応
圧力が高くなることが知らｎてｂる。第１０図は流路当
りのコイル長さに対して、コイル内面に付着するタール
物質、コークスの厚さ分布を示しており１．コイル出口
部でこのコーキング原象が著るしいことが判る。

そしてこのようにコイル内での反応圧力が高くなると、
炭化水素の熱分解反応が当然抑制されると共に、生成さ
れたオレフィンの重合などの反応も促進さｎで、結果的
にオレフィン収率が低下することになる。そしてこの圧
力損失はコイル内径のほぼ５乗に反比例するから、この
ようにタール物質、コークスなどがコイル内面に付着す
る場合、小口径コイルの圧力損失は大口径コイルのそれ
に比較して著るしぐ増加し、炭化水素の熱分解に悪影響
を及ぼすものである。

しかしこのような反応コイル内面へのタール物質、コー
クスなどの付着による圧力損失の増大についても、この
発明では中間部の複数流路小口径コイルに連なる出口部
の反応コイルを大口径コイルにしているために、コーキ
ング現象を効果的に抑制できることになる。この際上述
の出口部大口径コイルは、中間部の複数流路小口径コイ
ルを再度合流させ一流路としているために、コイル内流
速の低下による滞溜時間の増大をさけることができるの
である。つま９コーキングによる反応コイルの熱分解特
性の低下を阻止し、長期に亘る継続運転において最適な
分解反応特性を維持できるのである。

以上詳述したようにこの発明によるときは、輻射部に配
置される反応管において、当該反応管全中間部で複数流
路に分岐し、かつこれらの複数流路の反応管群を再度合
流させることにより、入口部、中間部、および出口部の
３つの反応部を構成するとともに、当該中間部の複数流
路の各反応コイルの内径を入口部反応コイルおよび出口
部反応コイルの内径より小さく構成したので反応コイル
内での原料炭化水累の反応温度全急速に高めると共に、
反応圧力を低くしてコイル内での滞溜時間を短かくでき
、これによってオレフィンの収率を向上し得るものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例による熱分解炉の概要構成を示す断面図
、第２図および第３図は第１図■−■および■−■線部
のそｎぞれ断面図、第４図はこの発明の一実施例による
反応コイルを示す正面構成図、第５図は第４図ｖ−ｖ線
部の断面説明図、第６図は同上能の実施例による反応コ
イルの正面構成図、第７図は第６図■−■線部の断面説
明図、第８図、第９図および第１０図は反応コイルの流
路当りの長さに対する流体温度分布、単位吸収熱量分布
およびコーキング付着厚さ分布をそｎぞれに示す特性図
である。 ｙ−Φ・・熱分解炉、２・・・・対流部、３・・・・輻
射部、４・・・・反応管装置、１０・・・・バーナー、
１１・・・・入口部反応コイル、１２＆ないし１２ｆ−
・・―中間部反応コイル、１３＃争・・出口部反応コイ
ル、　　１４ａ　、　１４ｂ・・・・ヘッダー。 特許出願人　三井造船株式会社 三井石油化学工業株式会社 代理人　山用政ｍ（ほか１名） ９１ξ ＋ｒ：　　１− 第２図 第４凹 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 輻射部に配置した反応管に原料炭化水素を導入し、これ
   を加熱、熱分解してオレフィンを製造する熱分解炉にお
   いて、当該反応管全中間部で複数流路に分岐し、かつこ
   れらの複数流路の反応管群全再度合流させることにより
   、入口部、中間部。 および出口部の３つの反応部を構成するとともに、当該
   中間部の複数流路の各反応コイルの内径を入口部反応コ
   イルおよび出口部反応コイルの内径より小さく構成した
   こと全特徴とする反応管装置。