JPS59170187A - 炭化水素熱分解方法及び装置 - Google Patents

Abstract

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め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は炭化水素類の熱分解プロセス及び装置番こ関す
る。

本装置は水蒸気過熱器、炭化水素原料と過熱水蒸気との
混合装置及び、その中で水蒸気を過熱し且つその中で分
解反応を実施する輻射ブロック構造物を含んでＱ）る。

炭化水素類を熱分解し、エチレン、プロピレン、ブタジ
ェン及び類似物の様なオレフイノ類及びジオレフィン類
を製造する技術（こ於ては、ある操作条件が製品収率を
向上させることが経験として知られて来ている。此等の
条件には反応帯（反応管ｐ中の炭化水素類の分圧を下げ
る一万、比較的短い滞留時間及び比較的高い反応温度で
操作することが含まれている。然し、現在炭化水素類の
分解に使用されているシステムではごく限られた成功し
か未だ達成されて来ていない。

従来の分解システムでは大きな火照中に位置する個々の
懸架チューブの束の中で分解反応を実施する。かかる炉
では、充分な熱を反応管を通して炭化水素類に伝達する
為に通常大箱の壁（こすえた１００以上のバーナーが必
要であろう。か＼るシステムにはいくつかの不都合な点
がある。不都合の一つは総ての反応管が同一の煙道ガス
温度に曝されることである。この事実は反応管の金属破
壊が一般的（こ起る最高温度ζこよって達成可能な最高
熱流束が制限されることを意味している。反応管に損傷
を与える以外に、過熱ζこより最終製品中に余りにも高
い含量のメタンを生成する様な好ましからざる反応を起
す可能性がある。更に過熱は反応管の内側のコークの沈
積形成を増加させる原因となる。

上記理由のため、反応管全長にわたる熱流束は比較的低
い必要がある。平均熱流束を低い水準ζこ保つために、
従来の分解炉中の反応管は必要上鉤５０から１００メー
トルの長さである。最適分解条件で必要なものよりも反
応帯中の炭化水素の滞留時間が長過ぎ、且つ各管中の圧
力低下が好ましくない程高いとの理由により長い反応管
は好ましくはない。

部分酸化−熱分解プロセスと称する炭化水素類分解の他
プロセスが米国特許第４，１８４．８２４号に記載され
ている。

此のプロセスでは原油がアスファルト性成分分離のため
に蒸留される。バーナーの燃料としてアスファルト性成
分を循環しつつ、メタン−オイル・バーナーからの部分
燃焼ガスを使用して留出油からエチレン及び他の製品を
生成するために分解する。此のプロセスの主要な欠点は
最終製品か″らピッチ、二酸化炭素、−酸化炭素及び硫
化水素を分離する必要性があることである。

炭化水素類分解の他の手法が米国特許第４，２６４，４
３５号に記載されている。本プロセスでは、炭化水素燃
料き酸素とが、−酸化炭素を含む燃焼ガスを生成するた
めに高温で部分燃焼する。ついでシフト反応帯の燃焼ガ
ス中に過熱水蒸気を注入し、水素を生成させ且つ一酸化
炭素をある程度二酸化炭素に変換する。次に、６００°
乃至１５００’Ｃの温度にある反応帯の此の混合物に炭
化水素原料を注入し、エチレンを比較的高い割合で含む
反応生成物を製造する。

此のプロセスもいくつかの不都合な点を有する。例えば
、分解反応のためのバーナー火炎を発生させるためター
ル及び重質燃料油と酸素とを混合する必要がある。分解
反応が火炎中で起るためＫ（原料）炭化水素とより重質
な炭化水素類とが反応帯中で混合し、従って最終製品が
メタンの様な好ましからざる製品を含むことになる。さ
らに、此のプロセスは完全に”断熱的”操作であり、分
解反応のための熱は部分燃焼キャリヤー・ガス及び水蒸
気からだけしか供給されない。反応のだめの充分な熱を
供給するために、ガスは極めて高い温度（１６００℃を
越える）′！で加熱せねばならず、且つ必要上、炭化水
素に対するキャリヤー・ガスの割合も富くなければなら
ぬ。

本発明は。

炭化水素組成物と過熱水蒸気とを混合し；得られた混合
物を、輻射ブロック構造物中に延び且つそれにより取り
囲まれた反応器導管中を通過させ；反応器導管と接触し
て且つ該反応器導管中の炭化水素−水蒸気の流れと同−
流の方向に輻射ブロック構造物中に加熱ガスを流して炭
化水素−水蒸気混合物を加熱し；反応器導管中に存在す
る間に加熱した炭化水素組成物の分解反応を実施し、且
つ 反応生成物クエンチのため熱い反応生成物を反応器導管
から熱交換器に導く 諸工程より成る炭化水素組成物分解のだめのプロセスに
特に関する。

本発明は父。

過熱水蒸気生産装置； 炭化水素及び過熱水蒸気の混合のための混合装置；炭化
水素と過熱水蒸気との混合物がその中を流れることの出
来る反応器導管ニ ブロック構造物が反応器導管を取囲むガス流路と定義さ
れており、且つ該導管の部分の周囲を加熱ガスが流れる
ことを許す輻射ブロック構造物中に延び且つそれにより
取囲まれた反応器導管； 反応器導管と接触し、炭化水素と過熱水蒸気とめ混合物
を熱い炭化水素反応生成物を製造させるために加熱する
手段ｆｌ供する加熱ガス；及び 熱い反応生成物クエンチのための熱交換器より成る炭化
水素組成分解のだめの装置に関する。

さらに加えて、本発明は 水蒸気輸送のための導管； 輻射ブロック構造物中に取囲まれ、且つ輻射ブロック構
造物により実質上水平位置に支持された導管；水蒸気導
管を取囲んだガスの通路として定義され、且つその通路
が熱いガスの該水蒸気導管の部分の周囲音流れることを
許す導管の囲い；及び 水蒸気が低温な時は少くとも水蒸気導管の（その）部分
に対する熱光束がより大きく、水蒸気温度が高くなると
熱流束が減少する様な仕方でガス流路に該熱いガスを供
給する装置 の組合わせより成る過熱水蒸気製造のための装置に関す
る。

本発明は伺加的に父、 第一流体に対する入口、第二流体に対する入口、及び二
流体の混合物に対する出口； 入来する第−流体及び第一と第二流体の離去する混合物
とが実質上同一方向に流れる様に位置する第一流体に対
する人口及び混合物の出口及び此の方向の横位置の第二
流体の入口； 丸い表面が第一流体の入口に面し且つとがった表面が第
一％第二流体混合物に対する出口に面している空気力学
的形状の入口ノズルで終っている第二流体に対する入口
。　　′の組合わせより成る二流体の混合のための混合
装置に関する。

図１は大部分を断面で示した、本発明の炭化水素分解装
置の一態様の概要図である１図２は反応帯を形成する反
応器導管及び輻射ブロック構造物の一態様の、大部分を
断面で示しだ、正立面図である。図３は図２の３−８の
線での断面図である。図４は大部分を断面で示した、輻
射ブロック構造物及び反応器導管の他の態様の正立面図
である。図５は図４の５−５の線での断面図である。図
６は本発明による混合装置の、大部分を断面で示した、
正立面図である。

図７は図６の７−７の線での断面図である。図８は、大
部分を断面で示した、本発明の炭化水素分解装置の別の
態様の概要図である。

添付図面中で、特に図ＩＫ関しては本発明の炭化水素分
解装置の一態様を説明している。本装置色々の構成部分
としては熱回収部Ｆ、水蒸気過熱ｔｊｉＳ、及び反応帯
Ｒが含まれている。熱回収部Ｆは任意的なものであるが
、本発明の実施に於ては好ましいものである。水蒸気過
熱器Ｓには過熱水蒸気を色合装置に運ぶ水蒸気導管が含
壕れており、混合装置で水蒸気は炭化水素原料と侵合さ
れる。水蒸気ライン１６の原料側の末端に比較低温の水
蒸気を受入れる第一の管寄せ１７がある。管寄せ１７よ
り一群の対流熱導管１８（図１中では力）かる熱導管が
３本示しであるが）中に水蒸気が分配される。より効果
的に熱を対流熱導管１８中の水蒸気に伝えるために、各
導管１８は導管の外側に合わせたフィン部材を有してい
る。導管１８より過熱水蒸気は第二の管寄せ１９を抜け
て、３２で示した様罠、水蒸気ライン１６中に流れ入る
。

図１で示す如く、水蒸気がライン１６中を混合装置１３
に向って流れる間に、水蒸気加熱のために二個の加熱帯
を使用している。第−帯中では、水蒸気ラインは輻射ブ
ロックａｒｔ造物２２中の通路の内側に位置する。例え
ば熱い燃焼あるいは煙道ガスがバーナーのノズル２４か
ら輻射ブロック構造物２２を通って流れさせる様に、通
路の一端が加熱ガス流を受入れるために室２８に開いて
いる。加熱ガスは流れの方向（数字２０）で示した如く
ライン１６中の水蒸気と向流の方向に流れる。輻射ブロ
ック構造物を抜けると加熱ガスは対流熱導管１８上及び
その周囲を流れてついで煙突２１より放出される。ガス
の流路ｅ２０で示した。

第二加熱帯中では同様な輻射ブロック構造物２５１Ｃ設
けた通路の内側例水蒸気ライン１６が置かれている。輻
射ブロック構造物２５は、混合装置１３に関して輻射ブ
ロック構造物の反対側に位置する様な、他の室２６１Ｃ
開口している。第二帯では、バーナーのノズル２７から
の加熱ガスは室２６を抜けて、数字２８で示した如くラ
イン１６中の水蒸気の流れと同一方向に輻射ブロック構
造物中の通路を流れる。此の加熱手順で、水蒸気が比較
的低温の時は加熱ガスは最高温度にし、水蒸気の温度が
高くなるに伴って加熱ガスの温度を漸減させる。此の配
列は水蒸気ラインを過熱させることなく最適の熱流束に
保持することを可能にしている。輻射ブロック構造物２
５より加熱ガスはダクト３０を通過して対流部１０に入
り、その後、煙突１１から放出される。

炭化水素を混合装置１３に運ぶ炭化水素原料ライン１２
は対流部１０を通り抜けている。過熱水蒸気と炭化水素
を混合するのに先立って、対流部１０中で炭化水素を予
熱するのは一般には好ましい。予熱温度及び他の条件は
、炭化水素原料を目立った程の分解を起させることなく
、炭化水素を蒸気あるいは微細なミストに変換させる様
な条件である。

炭化水素原料が既に気態である場合は、蒸気あるいは微
細なミストに変換する予熱は必要ではなく、単にエネル
ギー回収の手段として働いているのに過ぎぬ。不飽和あ
るいは極めて重質の炭化水素を分解すべき時は、炭化水
素原料の予熱は好ましくない。

予熱段階以前あるいは段階中に炭化水素原料を水あるい
は水蒸気と混合することは随意的ではあるが好ましし）
ことである。実地の実操作では予熱に先立って炭化水素
原料を液体の水と混合するのが好捷しい。図１に描いた
如く、過熱水蒸気及び反応混合物をそれぞれの所望の温
度に加熱するのに使用している同一の熱いガスで炭化水
素原料を予熱するのが好ましい。数字３１は対流部１０
を抜は混合装置１３中へと通ってゆく様な炭化水素の流
路を示している。

混合装置１３中で炭化水素は過熱水蒸気と混合される。

炭化水素は此の装置の反応帯Ｒ中で分解される。反応帯
部分は好ましくは水平位置で輻射ブロック構造物３５を
貫通する反応導管８４である。輻射ブロック構造物８５
は混合装置１３に最隣接するブロック構造物の末端にあ
る室８６に開口している。室３６は最も密に混合装置に
密着させるのが好ましい。

操作に於て、炭化水素と過熱水蒸気との混合物は数字３
９で示す如く、混合装置１３から反応器導管３４へと通
る。炭化水素／過熱水蒸気混合物が混合装置１３を離れ
た時、即刻分解反応が始まり且つ早い速度で進行する。

此等の熱分解反応は強い吸熱性を示すので、反応混合′
吻の迅速な温度低下がある。此の温度低下から反応管の
入口に於ける極めて萬い流束の熱の供給が可能となる。

此の理由から、好ましくは混合後直ちに炭化水素と過熱
水蒸気との混合物を室３６を通す。バーナー゛８７より
刀１熱ガス８８が室３６を通り輻射ブロック構造物中の
通路を、反応器導管３４中の炭化水素／過熱水蒸気混合
物の流れと同一方向へ％流れる。

反応混合物が反応管を流れ抜けた時、受ける熱と共に反
応速度は減少する。炭化水素の流れと同一方向に輻射ブ
ロック中を流れるにつれて力ロ熱ガスの温度は低下し、
反応器導管の全長にわたって熱流束が温度低下に対応し
て低下する結果となる。本発明の装置の此の特徴は反応
器導管の構造材料の過熱の可能性無しに最適の熱流束を
提供する。此の操作方式は゛連続的輪郭点火（ｃｏｎｔ
ｉｒｕｂｏｕｓ　ｐｖｏｆｉｌｅｆｉｒｉｎｇ）”と称
することが出来よう。熱流束は父、輻射ブロックの内部
表面の寸法を変えて、即ち大きくしたり小さくしたりし
て、部分的に調節することも出来る。

反応器導管８４より１反応生成物は直接−火熱交換器４
７に放出てれ、急速に冷却される。冷却工程で、熱い反
応生成物は熱交換器のシェル側（ｓｈｅｌｌ　５ｉｄｅ
）を通し且つ、交換器のチューブ側を通る。好ましくは
水の、より低温流体と間接接触させる。より低温の流体
は入口４８から入り出口４９から抜ける。冷却された生
成物は熱交換器４７から生成物出口導管５０に導き、そ
してその後回収される。随意的な方法として、生成物は
出口導管５０から一個以上の付加的熱交換器に導いて更
に冷却し且つ生成物流中の水蒸気を凝縮させてもよい。

図１に示した様な炭化水素分解の典型的なプロセスでは
、炭化水素は水又は水蒸気と混合して後対流部１０中の
原料ライン１２中を通して所望の温度、通常は３００°
乃至７００℃、に予熱する。炭化水素原料と混合する水
蒸気又は水の量及び混合物を予熱する温度は原料組成に
よってきする。一般的Ｋ、原料が例えば主として５個以
下の炭素原子を持つ炭化水素から成る炭化水素原料の様
な、軽質の炭化水素から成る時は、好ましくは炭化水素
の重量を基準にして約２０重量パーセント以下のわずか
の水を添加するか添加せず、且つ混合物を大約５００°
〜７００℃に予熱する。

例えば、主として６個以上の炭素原子を有する炭化水素
から成る炭化水素原料の様な、重質の炭化水素が原料組
成に用いられた時は、炭化水素の重量を基準として約１
０〜７０重量パーセントの水を好ましくは添加し且つ混
合物を大約３００°〜５００℃に予熱する。

上述の予熱温度は一般的に目立つ程の分解反応を起させ
るのには低過ぎ、炭化水素は典型的には気体かあるいは
水蒸気中（分散した微細な液滴（本囮細書中ではミスト
と称す）として存在する。すでに示した如く、過熱水蒸
気及び反応混合物の加熱に使用するのと同一の加熱ガス
を利用して所望の予熱温度を得る。此等のガスは対流部
を上方に動き抜は鞄突１１から放出されるが、典型的に
は約１０００゜乃至１２００℃の温度を有している。

水蒸気は一般的に１００℃乃至２００℃で且つ１乃至１
２気田、好ましくは２から５気圧の絶対圧力で管寄せ１
７に入る。水蒸気が対流熱導管１８を通り管寄せ１９に
達するにつれて、水蒸気と向流で動き約６’ＯＯ’〜１
０００℃５好ましくは７００〜９００℃の温度の加熱ガ
スが更に熱を加えてくれ、その結果第二の管寄せ１９中
の水蒸気は一般的に約４００〜６００℃となる。此の点
に於ける水蒸気の圧力は一般的には、ｏ、８乃至１０気
圧で、従って管寄せ１７に於ける水蒸気の圧力より若干
低い。室２３で加熱ガス温度は一般的には１４００〜２
０００’Ｃで、好ましくは１５００°〜１７００’Ｇで
ある。高い方の温度は水蒸気導管がセラミック材料で製
造されている時、一般的に使用する。導管１６中の水蒸
気が管寄せ１９がら室２８の間を水蒸気過熱器Ｓの第一
加熱帯を通って流れるのに向流して加熱ガスが動くのＫ
つれて、加熱ガスの温度は次第に低下して管寄せでは約
６００’乃至約１ｏｏｏ℃に、煙突を抜ける時は約１５
０°乃至２５０’Ｃとなる。熱め水蒸気へのこの伝達が
水蒸気の温度を室２８で約７００℃乃至１０００℃に上
昇させている。室２６に於ては、加熱ガスの温度は一般
的には１４００°乃至２０００℃、好ましくは１５００
’乃至１７００℃である。

ライン１６中の水蒸気と同一方向（、室２６と混合装置
１８の間を水蒸気過熱器の第二加熱帯を通って加熱ガス
２８が動くのにつれて、その温度は一般的には混合装置
で１０００’乃至１７００″″’ＣｖＣ低下し、且つ水
蒸気は１０００’乃至１５００℃までさらに加熱されて
いる。約１０００℃　　　　　・の水蒸気温度ではしば
しば低い反応速度となり且つ約１５００℃の水蒸気温度
は比較的多量のアセチレンの生成を招く理由から、好ま
しい水蒸気温度は約１１００°〜１４００℃である。混
合装置に於ける水蒸気圧力は約０．８乃至５．０気圧で
、さらに典型的に１乃至３気圧である。水蒸気ラインの
長さは約８０ＷＬ以下でなければならぬ。水蒸気ライン
が短かければ短い程、圧力低下も少い。

混合装置中で予熱した炭化水素は過熱水蒸気と混合され
る。一般（、炭化水素の温度を７００〜１ｏｏｏ℃に高
める温度と量の過熱水蒸気を使用する。炭化水素が水蒸
気ライン１６からの過熱水蒸気と殆んど瞬間的に混合さ
れると此の温度上昇が起り、反応混合物が反応器導管３
４の前端に入るその瞬間に分解反応が開始されることを
可能にする。

炭化水素が過熱水蒸気と混合した後、好ましくは混合が
起った直後、混合物をバーナー８７からのガスで加熱す
る。

典型的には此等の加熱ガスは約１７００°乃至２０００
℃、好ましくは約１７５０’〜１８５０℃の温度を有す
るであろう。過熱水蒸気／炭化水素混合物は導管３４中
を急速に移動する。

導管８４中の反応混合物の望ましい滞留時間は１例えば
炭化水素原料の組成、反応（分解）温度及び所望の反応
生成物の様な多様な因子に左右される。一般的に混合装
置から熱交換器迄の蓼応帯中の重質炭化水素原料に対す
る滞留時間は、約ｏ−ｏ　０５乃至０．１５秒、好まし
くは約０．０１乃至０．０８秒でなければならぬ。軽質
炭化水素に対する、反応器導管中の好ましい滞留時間は
約０．０３乃至０．１５秒である。

導管８４中の炭化水素／過熱水蒸気混合物３９と同じ方
向へ、加熱ガス８８が輻射ブロック構造物３５を通り抜
けて移動するにつれて、加熱ガスの温度は一般に低下し
出ログクト５１に加熱ガスが入る地点で１０００乃至１
３００℃となる。加熱ガスから供給される熱は輻射によ
る熱と対流による熱の組合わさったものであ乞。例えば
、約９０７々−セントの熱が輻射ブロック構造物からの
輻射に依り反応管に供給され、また残りの部分が加熱ガ
スから対流及び輻射に依り供給される。

加熱ガスから反応管に直接供給される熱は、全熱流束の
割合を基準として、約４パーセントの輻射熱及び約６パ
ーセントの対流熱である。後述する如く、ブロックから
の輻射に依る極めてすぐれた熱移動は輻射ブロック構造
物中の長い通路の増大された表面積に依り可能となって
いる。反応生成物の温度は反応器導管中で約７００−１
０００℃から変るであろう。

先に説明した如く、反応に必要な熱の一部は過熱水蒸気
の顕熱により断熱的に供給され、一方反応熱の他の部分
は輻射ブロック中を通り抜は同時にブロック及び反応器
導管の両者とを加熱する加熱ガスにより供給される。此
の配列構造が望ましい温度輪郭（ｔｅｒｒＬｐｅｒａｔ
ｕｒｅ　ｐｒｏｆｉ１ｇ温度分布のパタニン）を与えて
いる。限定すると、反応に必要な最高熱流束が正に必要
なその点に、即ち過熱水蒸気と炭化水素とが混合されて
即刻（この点で加熱ガスは約１８５０℃の温度を有する
）供給されている。分解反応が最高速度で進行するのは
此の地点であり、従って（分解反応の）吸熱効果で反応
（物）を最高に冷却することになる。

最高管壁温度（スキン温度）を越えることなく反応器の
最初の部分で極めて高い熱流束を達成されるのは此の理
由からである。加熱ガスはバーナーに於ける約１８５０
℃から、ダクト５１中へ放出される出口に於ける約１０
００°〜１３００℃に次第に冷えてゆく。この様な仕方
での加熱ガスが冷えてゆくことが、従って反応管のスキ
ン温度が例えば約１１００℃の、最高許容条件を越える
ことを無くしている。

反応生成物が一次熱交換器のシェル側に入った時、（熱
）交換器のチューブ側を流れるより低温の流体、好まし
くは水、によって約８５０°〜７５０℃の温度１で急速
に冷却される。此の温度は、望ましからざる成分の生成
へと導くようなそれ等の反応を即座に停止させるのに十
分Ｋ、低い。

熱交換器中の滞留時間は好ましくは０．０３秒以下であ
る。

より低温の流体として水が使用された時は１反応生成物
から伝導された熱で水を蒸発させ、比較的茜王の水蒸気
を生成させる。此の特許明細書中では、−火熱交換器４
７はただ一般的に記載され且つ概略図（図１）でのみ描
かれている。好ましい熱交換器は１９８１年９月８日出
願の出願中のヨーロッパ特許出願第８１　２００　９９
９．１号で詳細に記述されている。

反応生成物を一次熱交換器４７で冷却後１反応生成物を
生成物出口５ｏから放出し且つ一般的には、熱交換器４
７に連結しである一個以上の付加的熱交換器またはクエ
ンチャ一群（図示せず）を通す。二次熱交換器あるいは
クエンチャ−を通るＫつれて、反応生成物は更に冷却さ
れる。熱交換器中の冷却で水蒸気の発生を伴うことも可
能である。

これは、一般的に冷却媒体として使用される水の蒸発に
依る。炭化水素反応生成物と混合した時、凝縮する水は
過熱水蒸気の製造に効果的に利用出来る比較的低圧の水
蒸気を与えることが出来る。熱交換器（群）の下流から
、エチレンを高い比率で含むことの出来る炭化水素組成
で最終生成物を回収する。

炭化水素の熱分解反応は比較的短い時間の間に、反応器
のチューブあるいは導管中に実質上コーク沈着物の形成
を生じる可能性がある。本発明の反応器のデコーキング
の為には、第一工程は混合装置への炭化水素原料を断つ
ことである。次に一次熱交換器４７の入口４８及び出口
４９を閉じる。次の工程で一次熱交換器のチューブ中に
残っている蓄積流体を抜き出す。此の次に、典型的には
約１０００’−１１００℃の過熱水蒸気単独を過熱器の
装置Ｓから水蒸気ライン１６、混合装置１３％反応器導
管３４を通して一次熱交換器４７へと導く。高温水蒸気
が反応器導管８４及び−火熱交換器４７のシェル側を通
り抜けるにつれて、それは反応器導管３４の内側上の、
熱交換器のチューブの外側上及びシェル・ハウジングの
内側上までものコーク沈着物を除去する。ある洗浄操作
では、（−次）熱交換器の生成物出口から流出する熱い
水蒸気を一次熱交換器４７の下流の一個以上の付加的熱
交換器あるいはクエンチャ−（図示せず）に通すであろ
う。

生成物出口５０を通り抜ける時、弁５２からの注入水に
依り熱い水蒸気を冷却出来る。此等のチューブ類の上限
温度は一般的に約５００℃であるので、此の薇で水蒸気
を冷却して二次熱交換器のチューブ構造の損傷を避ける
。

本発明のデコーキング操作は、従来の炭化水素分解装置
類のデコーキング−洗浄に使用される独特の手法と比較
して明確な利点を供えている。従来のデコーキング手法
では通常、炭化水素原料を断ち且つ高温（４００’〜ｓ
ｏｏ’ｃ）の空気をコーク除去のために２４時間以上に
もわたって反応器中を通す必要がある。かかる洗浄操作
期間中、炉の温度がかなり下っており、材料の収縮の結
果、反応器導管の金属及び炉の煉瓦積みがひどく傷めつ
けられる。さらに加えて％爆発の危険の理由から、酸素
と炭化水素との混合防止の為に、しばしば炉から上流及
び下流両方のシステムを切り離す必要がある。更に加え
て、酸素−コーク反応の発熱性が局部的なホット・スポ
ット及び材料の損傷の原因となる可能性がある。

先行手法と対照的に、本発明の分解反応器は、わずか炭
化水素原料を断つ必要があるだけのオン・ラインの（連
続の）操業中にデコーキングされる。加うるに、全手順
を、例えば約１から６時間という短時間中に終了させる
ことが出来る。他の長所は、反応器導管が正規の分解温
度に保たれており、その結果として熱サイクルによる損
傷が無い事である。水蒸気−コーク反応の吸熱性の理由
から反応器材料の過熱の危険も無い。更に加えて、デコ
ーキング操作の為にシステムを完全に停止することなく
、同一の操作で、反応器導管３４の内側からも、−火熱
交換器４７のチューブ類の外側及びシェル・ハウジング
の内側からもコーク沈着物が除去される。

共分解装置（ｃｏ−ｃｒａｃｋｉ？Ｚｇ　ａｐｐａｒａ
ｔｗｓ）と称する、本発明の炭化水素分解装置の第二の
態様を図８に示した。

共分解装置では、水蒸気過熱器Ｓ′は輻射ブロック構造
物６３中に位置する水蒸気導管６２を包含す、る。

図１に示した炭化水素分解装置では加熱ガス発生器は水
蒸気導管１６に沿った色々の場所に配置しである。然し
、共分解装置（図８）では、加熱ガスは過熱器装置Ｓの
水蒸気入口側に配置したｊｕ熱ガス発生器６４から発生
する。新規な燃料及び空気、好ましくは予熱した空気、
を水蒸気ライン６２に沿って注入することに依り、加熱
ガスの温度を所要値に調節する。従って共分解装置では
加熱ガスの流れは／、ライン６２中の水蒸気の流れと全
く同一方向に流れる。

共分解装置では、分解反応器装置Ｒは混合装置６０及び
６１、反応管７３及び７４、及び輻射ブロック６５及び
６６から成る。新規な燃料及び空気、好ましくは予熱し
た空気、を燃料注入器６７及び６８を通じて注入するこ
とにより加熱ガスの温度を所望の値寸で高める。

図８で示す如く、加熱ガスは輻射ブロック構造物６６か
ら導管７０を通って対流部へと流れ、そこから煙突７１
を通して放出される。代わりの放出導管（図示せず）を
加熱ガスの量が過大となる場所、例えば混合装置の上手
、に設けてもよい。かかる配列では加熱ガスは放出導管
を通って直接対流部６９に出るであろう。反応生成物が
熱交換器に入り且つ冷却される様にするため反応器導管
７４は熱交換器７２と連結している。共分解装置の操作
では、軽質炭化水素原料と重質炭化水素原料とをそれぞ
れ供給導管５８及び供給導管５９を通して別々に供給す
る。軽質炭化水素原料は好捷しくは所望の温度、例えば
、主として５個以下の炭素原子の炭化水素類から成る原
料に対しては約５００〜７００℃に予熱する。寸だ、軽
質の炭化水素原料は少量の水あるいは水蒸気と混合して
もよいが、此の工程は任意的である。＠質原料は第一混
合装置６ｏ中で好１しくは約１０００°乃至１５００℃
、さらに好１しくは１１００’乃至１４００℃の温度を
■する過熱水蒸気と混合される。水蒸気温度が高過ぎる
とアセチレンの生成が多量になる結果を生じる。重質の
炭化水素原料は好葦しくは所望の温度に予熱し且つ水あ
るいは水蒸気と混合する。例えば、主として６個以上の
炭素原子の炭化水素類から成る原料に対しては約３００
°〜５００℃に予熱し且つ重質炭化水素原料の重量に対
して約１Ｏ−ＴＯ重量パーセントの水あるいは水蒸気と
混合する。

予熱後、重質炭化水素は第二混合装置６１により、第一
混合装置の下流の場所へ供給される。この事実は、重質
炭化水素がより低い分解温度及びより短い反応帯中の滞
留時間を要求している理由から好都合である。加えて、
より少いエチレンを生成する結果を生じる重質炭化水素
類の水素不足はラジカルを経由する軽質炭化水素から重
質炭化水素への水素移動によって補遺される。熱い分解
ガス混合物は熱交換器７２中で好ましくは約０．０８秒
以内に急速に冷却される。分解反応器及び−火熱交換器
のデコーキングは本明細書中で先述したのと同様な方法
で実施される。本発明の実施に於て、水蒸気過熱器Ｓ及
び反応帯、Ｒの両方に使用した輻射ブロック構造物は類
似している。

輻射ブロック構造物の一態様を図２及び図３に、また第
二の態様を図４及び図５に示した。よく理解されている
如く、本発明は本明細書中に例示及び記載した特定の態
様に一〆 限定されるものではない。各態様中で輻射ブロック構造
物は反応帯Ｒでの使用を仮定して記述を簡略化しである
。

図２を参照すると、輻射ブロック構造物３５は個々の部
材４０から成り、その各々が例えばさねはぎ配列の様な
適切な固定手段で相互に強固に固定されている。図８に
示す如く、ブロック構造物８５を貫通する通路８５は横
断面に四つ葉クローバ−の構成を有している。通路４１
の中心は内側の肩４２と称する４個の中心に向って延び
た突起で限られている。反応器導管は、管が輻射ブロッ
クの一個以上の内側の肩で管が支持されている様に、通
路４１中に配置されている。他の肩４２に関しては導管
３４の外壁表面がそれぞれの肩から一寸した距離で離れ
ている。管８４の外壁表面を輻射ブロック通路の肩のい
くつかから此の様に僅かに離しておく目的は、先に述べ
た様な、高温条件下での反ＦＪ４Ｗ８４のクリープ及び
熱膨張を可能にするためである。

図４を参照すると、輻射ブロック構造物８５は複数個の
個々の部材４３より成る。此等の部材も例えばさねはぎ
配列の様な適切な固定手段で相互に強固に固定されてい
る。

此の輻射ブロック構造物を貫通して縦方向にらせん状通
路が延び且つ隣接する空間４４で限られている。通路の
外側の境界は各空間４４の外側の肩４５で限られている
。通路の中心は空間４４のそれぞれと結合している内側
の肩で限られている。

図５中でさらに特定して図示した如く、通路は輻射ブロ
ック構造物を通じて、機械加工で四個のらせん状開口に
成型されている。輻射ブロック構造体の此の態様では導
管８４も又輻射ブロックにより支持されているが、然し
管の全部分にわたって導管の外壁表面が内側の肩４６に
接触していない。その代りに導管と屑との間に僅かな空
間を設けて、先述した如く、高温条件での専管のクリー
プ及び熱膨張を可能としている。

輻射ブロック構造物は大きな熱流束の供給を可能ＶＣ・
している。熱流束は加熱ガスから導管中を流れる物体に
伝達される熱の量を意味し、ｋ　ｃ　ａ　ｌ　／　ｈｏ
　ｗ　ｒ　／ｍ、２又はｗａｔｔ／ｒｎ２で示すこ吉が
出来る。力ロ熱ガスから反応導管及び水蒸気導管への直
接熱伝達は比較的少い。他方、輻射ブロックの内側表面
からの輻射熱により大きな熱流束を得ることが出来る。

輻射ブロックが供与可能な熱流束の索は空間４１（図３
）又は空間４４（図５）の構成と直接的に関係している
。

此の理由で、最適の熱流束を与える輻射ブロックの一組
は此等の空間の構成の適切な選択によって提供が可能で
ある。

例えばより高い熱流束は輻射ブロックの表面積の拡大に
ょつて提供可能である。事実、混合装置１８の付近では
より高い熱流束が望ましいので、混合装置の近くに配置
した輻射ブロックは反応器導管の他端にあるものよりも
大きな内側表面積’ｅＫするのが好都合であろう。

水蒸気過熱器装置及び反応帯のいずれにおいても輻射ブ
ロック構造物の構成に使用される材料は通常分解操作に
使用される温度に耐える十分な耐熱性を持つ材料である
。好ましい物質は高温耐火材料に使用されるタイプのセ
ラミック組成物である。かかる材料の特定の例は強度強
化のために強化クロムを添加した比較的純粋な酸化アル
ミニウムから成るセラミック組成物である。輻射ブロッ
ク構造物に適当な征の材料には酸化マグネシウム、酸化
ジルコニウム、酸化トリウム、酸化チタン、窒化珪素、
炭化珪素及び酸化物の繊維材料がある。

一般的に１反応器導管及び水蒸気過熱器導管は例えばチ
ユーズ類の様に、好みの形状に製造可能な材料から製造
される。その上、此等の材料は通常の操業温度九充分熱
的に耐えねばならぬ。反応器チューブ類の生産に使用可
能な適当な金属組成は、ニッケル・ペースの鉄、クロム
、コバルト、モリブデン、タングステン及びタンタルの
合金、あるいは強化ニッケルー金属あるいはニッケル合
金チューブである。此等のニッケル合金組成物は約１２
００℃までの高温に耐えることが出来、且つ此等組成物
は反応管内の圧力条件にも持ちこたえることも出来る。

特に好ましい材料はニッケルとクロムの合金類である。

反応器の管類が１２００℃以上の高温に耐えることを可
能にする目的で、例えば醗化アルミニウム、窒化珪素、
炭化珪素及び類似物の様なセラミック組成で生産される
ことも出来ることも予期される。

此等の材料で生産された反応器管類は、さらに滞留時間
の短縮を可能にし、従ってエチレン生産に対するより高
い選′択率が達成できるであろう。また高い操作温度で
の材料の膨張問題も実質上域るであろう。

十分な量の熱がセラミック・ブロック及び加熱ガスから
直接に反応中の混合物に輻射により伝達される様に、好
ましくはセラミック材料は透明又は半透明でなければな
らぬ。

此の事は、より高い熱流束を反応中の混合物に与えるが
、反応器導管がより低い温度を有する様にする。加えて
、反応器導管のコーキングも減少するであろう。導管中
の反応生成物の滞留時間が約０，１５秒以下になる様な
反応器導管の平均長でなければならぬ。所望の短い滞留
時間及び望ましい小さい圧力低下を得るためにはより短
い導管が好ましい。長さは約８と２５ｒｒＬの間、好ま
しくは１５ｍ以下であるべきである。

導管及び水蒸気過熱器導管の内径は本質上は望むならば
如何なる寸法もとることが出来る。実地の実施では１寸
法は殆んど分解を営ける炭化水素原料の組成に左右され
る。

例えば重質炭化水素類の分解に反応器の管の長さは約８
乃至１０ｒｒＬであるべきであり、且つその直径は反応
器導管（反応帯）中の反応混合物滞留時間が約０．００
５乃至０．０８秒になる様でなければならぬ。一般には
、妥当な反応器導管は約２０乃至８００ｍｙｘの内径を
有する管であろう。実地での実施では、内径は約５０乃
至１５０朋、好ましくは約８５から１０・０ｔｒａｔで
あるべきである。分解反応で用いられる高温（於ては、
導管の重量及び他の外力が導管の長さ及び直径を増加さ
せる（クリープ及び損傷）。従って、クリープ及び損傷
の問題を避けるために、水平位置に導管を連続的に支持
するのが好ましい。

本発明の他の特徴は、水蒸気の過熱及び分解反応に対す
る熱の供与の目的に、巾広い多種多様な燃料の利用の可
能なことである。加熱ガスは石炭、褐炭、重質油、ター
ル。

メタン、プロパン、ブタン及び類似物の様なガス等の如
き４如伺なる燃料も実際上燃すことの出来るガス発生器
で製造される。公知システムに対しての本発明の他の特
長は加熱ガス発生器中のバーナー・ノズルの綿密な調節
である。本明細書中で使用された調節システムから、比
較的純粋な、換言すると反応器導管に当り且つ導管の過
熱の原因となる可能性のある未燃焼物質の粒子を含んで
いない火炎が得られている。父、燃料と空気との比率の
調節も１個々のバーナーの不正確ガ設置の結果、局部的
な燃料−空気比率の差が生ずる可能性のある従来の自然
通風炉より遥かＫすぐれている。

本発明の実施では、炭化水素が反応器導管壁と接触する
可能性を生ずる以前に炭化水素が過熱水蒸気と密接に混
合される様な諸条件がある。比較的低温の炭化水素が反
応器導管の熱い壁に１触するのを妨げることに依り、コ
ークの生成を最少にし、その結果として反応帯の全域に
わたりより効果的な熱伝達が達成される。さらに、本技
術は、炭化水素の温度を分解反応に必要なレベルまで即
刻上昇させることが可能である。図６に示す如く、混合
装置１３には炭化水素輸送導管８１の内壁で限った細長
い通路１４がある。

導管８１は炭化水素を混合装置の孔１５へと運び、そこ
で炭化水素は過熱水蒸気と混合される。図示の如く、炭
化水素輸送導管は好筐しくは小さな環状空間５４により
熱スリーブ５３から離れている。熱スリーブ５３中で起
る不都合な温度差を防止するため、少くとも空間５４の
一部には断熱材５５を充填する。この小環状空間は又パ
ージ流体、好ましくは水蒸気の源（図示せず）と結ばれ
ている。

炭化水素輸送導管８１は導管の熱膨張の補償のために伸
縮継手８０を備えている。導管８１の出口端は導管とね
じ接続で連結している出口ノズル８２である。入口ノズ
ル８２は過熱水蒸気の流の方向に対して正の傾斜を有す
る斜め表面を有する、好壕しくは開先（ｂｅｖｅｌｌｅ
ｄ）あるいは傾斜した（　５ｌａｎｔｅｄ）ものである
。此の構造が、混合が起る以前に炭化水素を反応器導管
３４の壁に接触させること無く、炭化水素と過熱水蒸気
との密接にして且つ本質的に瞬時の混合を果させる。更
に重要なのは、より詳細に図７に示した如く、入口ノズ
ルは空気力学的形状を有しており、即ち、涙滴の形で、
ノズル８２の丸みを帯びた端が過熱水蒸気の入口に向い
、一方尖った端が炭化水素／過熱水蒸気混合物の出口に
向いている。加えて、過熱水蒸気の流速が炭化水素の入
口を流れ通る時に増加する様に、過熱水蒸気の入口を狭
窄することにより流れ特性は更に改善される。

操作時に、パージ流体を断熱材５５に通す。パージ流体
は環状空間５４を陽圧に保っているので、孔１５から入
口ノズル８２と導管８１どの結合部を通って炭化水素及
び／又は水蒸気のもれを防いでいる。又パージ流体は熱
スリーブ５３中の対流熱を運び去っている。熱回収部Ｆ
からの炭化水素が導管８１を貫流し且つ、孔１５を流れ
通っている過熱水蒸気と混合されるために、入口ノズル
８２がら出てゆく。水蒸気と炭化水素との即時混合を果
すため過熱水蒸気の流れは乱流（状態）にしである。水
蒸気と炭化水素との混合は反応生成物の過熱防止を助け
、且つメタン及びコークの様な劣化生成物の生成抑制の
一部になる。先述した如く、本混合装置の他の長所は接
触的な分解のためコーク沈着物が最も生成し易い反応器
導管壁に炭化水素が衝突するのを防止している事である
。

公知の諸プロセスに比較した本発明の明確な長所は、炭
化水素原料として広汎な種類の炭化水素油類あるいはガ
ス類を利用可能なことである。通常の原料は広義には、
エタン、プロパン、ブタン及びナフサの様な軽質炭化水
素類；及び灯油、軽油及び減圧軽油の様な重質炭化水素
類に分類される。本発明の実施に於て、例えば原油の７
５〜８５重量パーセントを減圧蒸留塔頂製品として分離
して分解原料として利用し、一方残りの部分、即ち減圧
蒸留釜残を熱ガス発生器の燃料として使用することが可
能である。

以下の実施例は本発明の詳細な説明の為に例示するもの
である。此等の実施例は本明細書中に記載した態様に本
発明を限定することを意図していない。

炭化水素原料の熱分解に使用された（実）生産規模の炉
で表われる実際の操業条件をシュミレートした実験室装
置中で炭化水素原料を反応させた結果、以下の各実施例
のデーターが得られた。各実施例の製品収率は炭化水素
原料の貫流（ｏｎｃｅ−ｔｈｒｏｕｇｈ）運転の結果で
ある。本記載の簡略化のため、実験室装置は図示せずま
た詳記しなかった。

実施例１ 炭化水素原料はプロパン組成物であった。（１）原料組
成、（２）反応のプロセス諸条件及び（３）得られた製
品収率に関する本実施例のデーターを次に示す。

プロパン　　　　　　　　　　　　　　　　９７．２４
イソブタン　　　　　　　　　　　　　　１．１４Ｎ−
ブタン　　　　　　　　　　　　　　１．６２過熱水蒸
気／炭化水素原料重量比　　　　　　　１．９４水蒸気
温度（入口混合器）　　　　　　　　　　１１００℃原
料温度（同上）　　　　　　　　　　　６００℃滞留時
間（反応管中）　　　　　　　　　　０．１８６ｃ。

圧力（反応管平均）　　　　　　　　　　　１．８ｂα
γ。

水素　　　　　　　　　　　　　　　　２．０メタン　
　　　　　　　　　　　　　　２８．４アセチレン　　
　　　　　　　　　　　　３．０エチレン　　　　　　
　　　　　　　　　４５．０エタン　　　　　　　　　
　　　　　　　　２．４プロパジエン　　　　　　　　
　　　　　１．２プロピレン　　　　　　　　　　　　
　　　６．９プロパン　　　　　　　　　　　　　　　
　　２．７ブタジエン　　　　　　　　　　　　　　　
２．３ブテン／ブタ７　　　　　　　　　　　０．４非
芳香族ＣＪ＋０６８．５ ベンゼン　　　　　　　　　　　　　　　　３．９トル
エン　　　　　　　　　　　　　　　　（Ｌ６スチレン
　　　　　　　　　　　　　　　　０．６実施例２ 炭化水素原料はブタン組成物であった。原料組成、プロ
セス諸条件及び製品収率に関するデーターは次のとおり
である。

Ｎ−ブタン　　　　　　　　　　　　　７０．０イソブ
タン　　　　　　　　　　　　　３０．０プロセス諸条
件 過熱水蒸気／炭化水素原料重量比　　　　　　　１．８
５水蒸気温度（入口混合器）　　　　　　　　　　１ｉ
ｏｏ℃原料温度（同上）　　　　　　　　　　　６１０
℃滞留時間（反応管中）　　　　　　　　　　０．１　
ｓｅｃ。

圧力（反応管中平均）　　　　　　　　　　１，８　ｂ
ａｒ。

製品収率　　　　　　　　　　　重量パーセント水素　
　　　　　　　　　　　　　　　１．６メタン　　　　
　　　　　　　　　　　２６．８アセチレン　　　　　
　　　　　　　　　２．２エチレン　　　　　　　　　
　　　　　　３９．３エタン　　　　　　　　　　　　
　　　　　２．９プロパジエン　　　　　　　　　　　
　　　１．７プロピレン　　　　　　　　　　　　　　
　７．７プロパン　　　　　　　　　　　　　　　　　
０．２ブタジエン　　　　　　　　　　　　　　　２．
４ブテン／ブタン　　　　　　　　　　　　２．１ベン
ゼン　　　　　　　　　　　　　　　　４．７トルエン
　　　　　　　　　　　　　　　　１・０スチ′ン　　
　　　　　　　　　　　　　０．９炭化水素原料はナフ
サ組成物であった。原料組成、原料性状、プロセス諸条
件及び製品収率に関するデーターは以下のとおりである
。

Ｎ−ノぐラフイン　　　　　　　　　　　　８１．８１
イソノくラフイン　　　　　　　　　　　　８４．２９
ナフテン　　　　　　　　　　　　　　　２５．９８芳
香族　　　　　　　　　　　　　　　８．４２原料性状 比重　　　　　０．７１７６に９／ｄｍ”沸点範囲：　
初留点　　　　　４２．５℃終点　　１７５．０℃ プロセス諸条件 過熱水蒸気／炭化水素原料電量比　　　　　　　２．０
水蒸気源度（入口混合器）　　　　　　　１１００℃原
料温度（同上）　　　　　　　　　　　５８０℃滞留時
間（反応管中）　　　　　　　　　　０．１５ｔｐｃ。

圧力（反応管中平均）　　　　　　　　　　１８　ｂａ
ｒ。

生成物収率　　　　　　　　　重量パーセント水素　　
　　　　　　　　　　　　　　　１．６メタン　　　　
　　　　　　　　　　　１６．５アセチレン　　　　　
　　　　　　　　　１．５エチレン　　　　　　　　　
　　　　　　８５．３エタン　　　　　　　　　　　　
　　　　　２．９プロパジエン　　　　　　　　　　　
　　１．４プロピレン　　　　　　　　　　　　　　１
０．１プロパン　　　　　　　　　　　　　　　　　０
．８ブタジエン　　　　　　　　　　　　　　　４．０
ブテン／ブタン　　　　　　　　　　　　１．７非芳香
族Ｃｓ　＋　Ｃａ　　　　　　　　　　　　８．５ベン
ゼン　　　　　　　　　　　　　　　　７．３トルエン
　　　　　　　　　　　　　　　　２．７実施例４ 炭化水素原料はナフサ組成物であった。原料組成、原料
性状、プロセス諸条件及び製品収率に関するデーターは
次のとおりである。

原料組成　　　　　　　　　　　重量パーセントＮ−パ
ラフィン　　　　　　　　　　　　８１．８１イソパラ
フイン　　　　　　　　　　　　３４．２９ナフテン　
　　　　　　　　　　　　　２５．９８芳香族　　　　
　　　　　　　　　　　　８．４２原料性状 密度　　　　　　０．．７１７６に９／ｄｒｎ”沸点範
囲：　初留点　　　　　４２．５℃終点　　１７５．０
℃ プロセス諸条件 過熱水蒸気／炭化水素原料重量比　　　　　　　１．７
２水蒸気温度（入口混合器）　　　　　　　１８６０℃
原料温度（同上）　　　　　　　　　　　５８０℃滞留
時間（反応管中）　　　　　　　　　　Ｑ、ｌ　ｓｅｃ
。

圧力（反応管平均）　　　　　　　　　　　１．８　ｂ
ａｒ。

製品収量　　　　　　　　　　重量パーセント水素　　
　　　　　　　　　　　　　　２．０メタン　　　　　
　　　　　　　　　　１６．８アセチレン　　　　　　
　　　　　　　　１．６エチレン　　　　　　　　　　
　　　　　８７．４゜エタン　　　　　　　　　　　　
　　　　２．８プロパジエン　　　　　　　　　　　　
　１．５プロピレン　　　　　　　　　　　　　　　９
．６プロパン　　　　　　　　　　　　　　　　　０・
４ブタジエン　　　　　　　　　　　　　　　３．７ブ
テン／ブタン　　　　　　　　　　　　２．０非芳香族
に’５　＋ｌＺ’ａ　　　　　　　　　　　　　８．’
　０ベンゼン　　　　　　　　　　　　　　　　７．１
実施例６ 炭化水素原料はナフサ組成物であった。原料組成、原料
性状、反応諸条件及び製品収率に関するデーターは次の
とおりである。

原料組成　　　　　　　　　　　重量パーセント□ Ｎ−パラフィン　　　　　　　　　　　８１Ｊ　１イソ
パラフイン　　　　　　　　　　　８４．２９ナンテン
　　　　　　　　　　　　　　　２５．９８芳香族　　
　　　　　　　　　　　　　　８．４２原料性状 密度　　　　　　０．７１７６に９／ｄｍ”沸点範囲：
　初留点　　　　　４２．５℃終点　　１７５．０’Ｃ 反応諸条件 過熱水蒸気／炭化水素原料重量比　　　　　　　１．２
水蒸気温度（入口混合器）　　　　　　　１４８０℃原
料温度（同上）　　　　　　　　　　　５８０℃滞留時
間（反応管中）　　　　　　　　　　０．１　ｓｅｃ。

圧力（反応管中平均）　　　　　　　　　　１．８　ｂ
ａｒ。

水素　　　　　　　　　　　　　　　　１，８メタン　
　　　　　　　　　　　　　　１５．５アセチレン　　
　　　　　　　　　　　　１．０エチレン　　　　　　
　　　　　　　　　８５．１エタン　　　　　　　　　
　　　　　　　　８．５プロパジエン　　　　　　　　
　　　　　　１゜２プロピレン　　　　　　　　　　　
　　　１１．７プロパン　　　　　　　　　　　　　　
　　　０．５ブタジエン　　　　　　　　　　　　　　
　４．４ブタン／ブテン　　　　　　　　　　　　８．
０非芳香族Ｃａ　＋Ｃａ　　　　　　　　　　　　８．
５ベンゼ、ン　　　　　　　　　　　　　　　　　　７
．８トルエン　　　　　　　　　　　　　　　　　３．
４実施例６ 炭化水素原料は減圧軽油組成物であった。原料性状：プ
ロセス諸条件及び製品収率に関するデーターは次のとお
りである。

原料性状 密度　　　　　ｏ、９０４４に９／ｄ７７＋３残炭（Ｃ
ｏｎｒａｄｓｏｎ）　　　　　　０．０７　ｗｅｉｇｈ
ｔ％蒸留性状：１０％点　　　　３５０℃ ９０％点　　　４８０℃ 反応諸条件 希釈水蒸気／軽油原料比　　　　　　　　０．５過熱水
蒸気／炭化水素原料重量比　　　　　　　２．２５水蒸
気温度（入口混合器）　　　　　　　　　１１００’Ｃ
原料温度（同上）　　　　　　　　　　　８６０℃滞留
時間（反応管中）　　　　　　　　　　０．１　ｓｅｃ
。

圧力（反応管平均）　　　　　　　　　　　ｉ、ｇ　ｂ
ｗ。

水素　　　　　　　　　　　　　　　　１．２メタン　
　　　　　　　　　　　　　　１２．４アセチレン　　
　　　　　　　　　　　　１．４エチレン　　　　　　
　　　　　　　　　２８．９エタン　　　　　　　　　
　　　　　　　　１．７プロパジエン　　　　　　　　
　　　　　　１．２プロピレン　　　　　　　　　　　
　　　　７．７プロパン　　　　　　　　　　　　　　
　　　０．６ブタジエン　　　　　　　　　　　　　　
　８．５ブタン／ブテン　　　　　　　　　　　　１．
８非芳香族Ｃｓ　十Ｃａ　　　　　　　　　　　　’８
．８ベンゼン　　　　　　　　　　　　　　　　　７゜
５トルエン　　　　　　　　　　　　　　　　２．７ス
チレン　　　　　　　　　　　　　　　　０．８

【図面の簡単な説明】

図１は本発明の炭化水素分解装置の一態様の概要図。 図２は輻射ブロック構造及び反応器導管の正立面側の断
面図。。 図８は図２の８−３の線での断面図。（側面）図４は輻
射ブロック構造及び反応器導管の他の態様の正立面側の
断面図。 図５は図４の５−５の線での断面図。（側面）図６は本
発明の混合装置の正立面側の断面図。 図７は図６の７−７の線での断面図。 図８は本発明の炭化水素分解装置の別の態様の概要図。 Ｌ　　　　　　Ｆｔグ２ ３ Ｒｇ、３ 手続補正書（方式） 昭和５８−化４月１２日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １事件の表示 昭和５８年特許願第４４５８４号 ２、発明の名称 炭化水素熱分解方法及び装置 ３、補正音する者 事件との関係　　特許出願人 名称　ザ　ダウ　ケミカル　カンパニー願書に添付の手
書き明細書 ６、補正の内容

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、炭化水素組成物を過熱水蒸気と混合し；得られた混
   合物を輻射ブロック構造物中に延び且つそれに取囲まれ
   た反応器導管を通過させ； 加熱ガスを、反応器導管と接触させて、且つ該反応器導
   管中の炭化水素−水蒸気混合物の流れと併流方向に、輻
   射ブロック構造物中を流し通して炭化水素−水蒸気混合
   物を加熱し： 反応器導管にある間に加熱した炭化水素組成物の分解反
   応を生起させ：且っ 反応生成物のクエンチングのため熱い反応生成物を反応
   器導管より熱交換器に導く 諸工程より成る炭化水素組成物の分解方法。 ２、炭化水素組成物が分解反応前に蒸気又は微細ミスト
   の状態であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の方法。 ８、炭化水素組成物を約８００℃乃至７００℃に予熱し
   、且つ予熱工程またはそれに先立ち炭化水素組成物を、
   炭化水素組成物の重量を基準として７０重量パーセント
   以下の水又は水蒸気と混合することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ４、予熱工程の間に炭化水素組成物を水又は水蒸気と混
   合する特許請求の範囲第８項記載の方法。 智 ５、炭化水素組成物を液体の水と混合する特許請求の範
   囲第８項記載の方法。 ６、炭化水素組成物と混合すべき過熱水蒸気を、その構
   造物が、水蒸気導管を囲んだガス流路の範囲を限定する
   様な輻射ブロック構造物にょシ取囲まれた水蒸気導管に
   水蒸気を流し通し；且つ 加熱ガスをガス流路を流し通した水蒸気の加熱により得
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ７、過熱水蒸気を約１０００℃乃至１５ｏＯ℃の温度に
   加熱する特許請求の範囲第６項記載の方法。 ８、過熱水蒸気を約１１００℃乃至１４００’Ｃ，の温
   度に加熱する特許請求の範囲第６項記載の方法。 ９、水蒸気導管の長さが、該導管を水蒸気を通過させた
   時の水蒸気圧力低下が４気圧以下である様な長さである
   特許請求の範囲第６項記載の方法。 辺、水蒸気導管の長さが８０ｒｎより短い特許請求の範
   囲第９項記載の方法。 Ｕ、炭化水素組成物と過熱水蒸気とをその混合装置中で
   混合する混合装置が、 過熱水蒸気に対する入口、炭化水素組成物に対する入口
   、及び炭化水素−水蒸気混合物に対する出口を有し；水
   蒸気入口及び炭化水素−水蒸気出口が入来する水蒸気及
   び離去する炭化水素−水蒸気混合物を実質上同一の方向
   に流す様に配置され、且つ炭化水素入口が此の方向に対
   し横位置に配されておυ；そして炭化水素入口は空気力
   学的形状の入口ノズルで終っておシ、そこにおいて丸味
   を持った表面が過熱水蒸気入口に向いておシ且つとがっ
   た表面が炭化水素−水蒸気混合物出口に向いている混合
   装置であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の方法。 ２、入口ノズルの表面に、過熱水蒸気の流れの方向に対
   し正の傾斜を有する傾斜した面で、過熱水蒸気の流れの
   方向に対し斜めの角度を持たせる特許請求の範囲第１１
   項記載の方法。 凪、混合装置の炭化水素入口を断熱ジャケットで囲む特
   許請求の範囲第１１項記載の方法。 毘断熱ジャケットが部分的九断熱材で充たされてお択そ
   の中をパージ及び冷却流体を通すことのできるものとす
   る特許請求の範囲第１８項記載の方法。 ５、過熱水蒸気と炭化水素原料との重量比が１＝１乃至
   ２°１の範囲である特許請求の範囲棺１．２．３．４．
   ７、及び８項のいずれかに記載の方法。 ■、炭化水素組成物が軽質炭化水素原料及び重質炭化水
   素原料よシ成シ、 軽質及び重質炭化水素原料をプロセスに別個に供給し；
   軽質原料を約５００℃乃至７００℃の温度に予熱し、且
   つその後第一混合装置中で過熱水蒸気と混合し：且っ重
   質原料を約ａｏｏ℃乃至５００’Ｃの温度に予熱し、且
   つその後、第一混合装置の下流にある第二混合装置中で
   過熱水蒸気と混合することを特徴とする特許請求の範囲
   ８１項及び第１１項記載の方法。 π予熱工程またはそれに先立ち、 主として５個以下の炭素原子を有する炭化水素類から成
   　・る軽質炭化水素原料を約０乃至２０重量パーセント
   の水と混合し、且つ主として６個以上の炭素原子を有す
   る炭化水素類から成る重質炭化水素原料を１０から７０
   重量パーセントの水と混合することを特徴とする特許請
   求の範囲第１６項記載の方法。 １＆予熱工程の間に軽質及び重質炭化水素原料を水と混
   合する特許請求の範囲第１７項記載の方法。 １９、軽質炭化水素原料に関し反応器導管中の滞留時間
   を約０．０６から０．１５秒と設定し、且つ重質炭化水
   素原料ζこ関し反応器導管中の滞留時間を約０．００５
   から０．０８秒と設定する特許請求の範囲第１項及び第
   １６項記載の方法。 ２α水蒸気過熱システムの串発点より熱交換器への出口
   迄の間の過熱水蒸気の圧力低下が４気圧以下である特許
   請求の範囲第１項及び第６項記載の方法。 ２Ｌ反応器導管の長さが１５ｍより短い特許請求の範囲
   第１項記載の方法。 ス反応器導管を取囲む輻射ブロック構造物が複数個のセ
   ラミック輻射ブロックより成り、ブロックを反応器導管
   を囲むガス流路を形成する目的で隣接関係に配列し、流
   路には反応器導管を支持する一個以上の支持部材をその
   中に設け、且つ流路全反応器導管に輻射熱を注ぐ為の拡
   大した表面で限ることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の方法・ 列過熱水蒸気導管を取囲む輻射ブロック構造物が複数個
   のセラミック輻射ブロックより成り、ブロックを水蒸気
   導管を囲むガス流路を形成する目的で隣接関係に配列し
   、流路には水蒸気導管を支持する一個以上の支持部材を
   その中に設け、且つ流路を水蒸気導管に輻射熱を注ぐ為
   の拡大した表面で限ることを特徴とする特許請求の範囲
   第６項記載の方法。 肱ガス流路に四つ葉クローバ−の横断面の構成を持たせ
   、該構成を内側の肩で限り、反応器導管及び水蒸気導管
   を一個以上の該層で支持し、且つ他の肩と各導管との間
   （こクリアランスを置く特許請求の範囲第２２項又は第
   ２８項記載の方法。 玉ガス流路をこ四倍らせんの断面の構成を持たせ、該構
   成を内側の肩で限り、反応器導管及び水蒸気導管を一個
   以上の該層で支持し、且つ他の肩と各導管との間にクリ
   アランスを置く特許請求の範囲第２２項又は第２８項記
   載の方法。 ２Ｇ熱交換器への熱い炭化水素反応生成物の流れを断ち
   ；熱交換器への冷却流体の流れを断ち； 熱交換器内側のコーク沈着物除去の為に過熱水蒸気を熱
   交換器に導入しｉ且つ 高温流体に対する出口を通してコーク沈着物と共に過熱
   水蒸気を放出する 諸工程をも更に含む特許請求の範囲第１項記載の方法。 ２７水蒸気がより低温の間は熱流束をより犬とし且つ水
   蒸気温度の上昇に伴って熱流束を減少させる様な方法で
   水蒸気を加熱する特許請求の範囲第６項記載の方法。 聡過熱水蒸気発生の為の装置； 炭化水素と過熱水蒸気との混合の為の混合装置；その中
   を炭化水素と過熱水蒸気との混合物が貫流可能な反応器
   導管、（該反応器導管はブロック構造物が反応器導管を
   囲み且つ該導管の部分の周囲を加熱ガスが流れることを
   許すガス流路の境となっている輻射ブロック構造物中に
   延び且つ取囲まれており、該加熱ガスは反応器導管と接
   触し、熱い炭化水素反応生成物を生成させる為に炭化水
   素と過熱水蒸気との混合物を加熱する手段となる〕；及
   び熱い反応生成物のクエンチの為の熱交換器より成る炭
   化水素組成物の分解装置。 ２９、反応器導管が透明又は半透明のセラミック物質で
   ある特許請求の範囲第２８項記載の装置。 ３α水蒸気運搬の為の導管；（該導管は輻射ブロック構
   造物に取囲まれ且つ輻射ブロック構造物により実質上水
   平位置に保持されており、該導管の囲みは水蒸気導管を
   囲み且つ熱いガスが該水蒸気導管の部分の周囲を流れる
   ことを許すガス流路の境を限っている）；及び 水蒸気が低温の時は水蒸気導管の少くとも一部分への熱
   流束をより多く且つ水蒸気温度が上昇す茹こ伴って熱流
   束を減少させる様な方法で該熱いガスをガス流路に供給
   する装置 の組合わせを含むことを特徴とする過熱水蒸気製造装置
   Ｏ３Ｌ水蒸気導管の長さが該導管じゆうの水蒸気圧力低
   下か４気圧以下である様な長さである特許請求の範囲第
   ３０項記載の装置。 ３ｚ第一流体に対する入口、第二流体に対する入口、及
   び二流体の混合物（こ対する出口の＃Ｊｉ曾わ一１！：
   を含み；第一流体に対する入口及び混合物ｌこ対する出
   口は入来する第−流体及び離去する第−及び第二流体混
   合物が実質上同一の方向に流れる様に配置され、且つ第
   二流体に対する入口は此の方向ζこ対し横位置（こ配さ
   れており；そして第二流体に対する入団ま空気力学的形
   状の入口ノズルで終っており、そこにおいて丸味を持っ
   た表面が第一流体の入口に向いており且つとがった表面
   が第−及び第二流体混合物出口 １こ向いていることを特徴とする二流体の混合の為の混
   合装置。 狐第二流体に対する入口が断熱ジャケットで包まれ：該
   ジャケットは部分的（こ断熱材の充填が可能で、］く−
   ジ及び冷却流体の貫流が可能で、且つ入口ノズルの表面
   〃よ、第一流体の流れの方向に対して正の傾斜を有する
   傾斜した面で、第一流体の流れの方向（こ対し傾斜して
   Ｇ）ることを特徴とする特許請求の範囲第３２項記載の
   混合装置。