JPS5971389A - 石油系重質油の熱分解処理方法 - 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】 本発明は石油系重質油の連続的熱分解処理方法に関する
ものである。

石油系重質油を熱分解処理して、軽質化炭化水素油（熱
分解油）とピッチ化した生成物とを得る方法については
種々知られており、例えば、特公昭５０−３６４４１号
公報によれば、石油系重質油に加熱したガス状熱媒体を
吹込み、５００℃以下の温度で熱分解反応を行わせ、・
ξラフイン系炭化水素を主成分とする熱分解油分と芳香
族性のピッチ分を得る方法が示されている。この公報で
は、熱分解処理条件と生成ピッチの性状との関係は示さ
れているが、その反応方式は・Ｑツチ式であり、熱分解
反応の連続化法を教示するものではない。

石油系重質油の他の熱分解処理方法としては、複数個の
反応缶を切換え操作により運転して、管状加熱炉を連続
的に運転する方法（特公昭５４−１５４４４号公報）、
複数個の完全混合缶を直列に結合し、重質油の熱分解を
連続的に行う方法（特公昭５７−１５７９６号公報）等
がある。しかしながら、前者の方法においては、反応缶
内に供給される重質油の滞留時間の分布が大きく、特に
滞留時間の短い重質油が反応生成液に多く含まれるよう
になり、その結果、熱分解効率が悪化すると共に、熱分
解生成油の収率が低下するという欠点がある他、反応缶
への重質油の張込み及び反応生成液の抜出しを間けつ的
に繰返すことから、反応缶内で反応が進行する時間が運
転時間に比べて短かくなり、装置系が大きくなりかつ複
雑になるという欠点もあった。一方、後者の方法におい
ても、重質油の滞留時間分布を小さくするには、反応缶
は３個以上設けなければならず、装置費が高くなるとい
う欠点がある他、反応生成液を配管を通じて次の反応缶
に移送させる場合に、反応生成液の反応は進行している
ことから、コークが配管内に生成しやすく、かつ機械的
に運転中に除去できないために、反応温度を低くしてコ
ーク発生を抑制しなければならず、その結果、装置系は
ますます大きくなる上、運転の信頼性が低くなるという
欠点もある。

本発明者らは、石油系重質油の熱分解処理方法に見られ
る前記欠点を克服すべく鋭意研究を重ねた結果、意外に
も、円筒状横型反応器を用いることにより、その目的が
達成されることを見出し、本発明を完成するに到った。

即ち、本発明によれば、石油系重質油を、縦横比が１／
１５〜１／４である円筒状反応器の一方の端部から供給
し、反応器内を横方向に流通させると共に、該反応器内
に高温に加熱されたガス状熱媒体を導入しながら熱分解
させ、該反応器の他方の端部からピッチ化した反応生成
液を抜出し、該反応器の上部から熱分解油を留出分離さ
せ、かつ反応・器内壁に付着した生成コークを機械的に
掻取ることを特徴とする石油系重質油の連続的熱分解処
理方法が提供される。

本発明においては、円筒状横型反応器を用いたととによ
り、重質油の反応器内の滞留時間分布を極めて小さく保
持することができ、それにより、コークの生成を抑制し
ながら熱分解油（軽質化油）を高収率で得ることができ
る。しかも、本発明の場合は、反応器は１系列に１個で
あるために、前記した従来法に見られたような反応生成
液を配管を通じて次の反応器へ移送させるようなことが
なく、配管内でのコーク生成がないことから、反応温度
を高めに設定でき、その結果、高い運転信頼性を持ち、
かつ装置を小型化できるという顕著な効果を示す。

本発明で用いられる原料である石油系重質油としては、
常圧残渣油、減圧残渣油、熱分解残渣油、接触分解スラ
リー油等の、通常、沸点３５０℃以上の成分を主体する
もの（その含有率は一般に５０重量％以上である）が適
用される。

反応器に吹込捷れる熱媒体としては、非反応性ガス、例
えば、窒素、アルゴンのような不活性ガスに限らず、ス
チームあるいは実質的に酸素を含まない燃焼ガス等が適
用される。

本発明においては、円筒状横型反応器を用いるが、この
反応器は、直径に比べて長さが著しく長いもので、縦横
の比（又は反応器の直径と長さの比）は１／４〜１／１
５、好ましくは１１５〜１／１ｏの範囲に設定する。こ
のような円筒状横型反応器を用いる時には、内部での液
の流れはほぼ栓流になるため、重質油又は生成反応液の
滞留時間分布は極めて小さく、理想に近い熱分解条件を
形成させることができる。さらに、反応器内部の生成反
応液相と上部のガス相の界面積が大きくなるので、生成
反応液相からガス相への熱分解油の放散（留出）が効率
よく行われ、かつ液滴のガス相への同伴量が少ない。こ
のような理由により、反応器からは、目的の脂肪族炭化
水素を主体とする熱分解油を高収率で得ることができ、
かつ芳香族性の高い均質なピッチを得ることができる。

本発明の場合、反応器内部には、滞留時間の極めて長い
コーキングの原因となりやすい反応生成液は殆んど存在
し々いが、反応容積を小さくしかつ安定した長期間の運
転を確保する意味で、反応器内には、内壁に付着する生
成コーク、を機械的に掻取るだめのコーク掻取機が設置
される。本発明で用いる反応器は、１個の円筒状横型反
応器からなり、従来のものとは異なり、配管を用いて反
応生成液を反応器間を移送させる必要がないことから、
反応器内においてコークが付着する個所は、全て掻取作
業を容易に行うことができる。本発明においては、前記
のような種々の利点があり、コーク発生によっても格別
の装置トラブルを生じないことから、設定できる反応温
度範囲は広範囲に拡大される。

次に、本発明を図面により説明する。第１図は本発明の
方法を実施する場合のフローシートを示し、２は加熱炉
、４は円筒状横型反応器、７は分離器、１１はピッチ冷
却槽、１３はピッチ処理装置である。

原料重質油はラインＩを通して加熱炉２に連続的に送ら
れ、ここで４５０〜５２０℃に加熱された後、ライン３
を通って、円筒状横型反応器４に供給される。一方、こ
の反応器に対しては、高温のガス状熱媒体５が常時供給
されるが、この導入個所は、通常複数個所である。この
高温のガス状熱媒体の温度は通常４００〜２０００℃、
軽重しくけ６００〜８００℃である。まだ、このガス状
熱媒体は、原料の石油系重質油ｘｍ３／ｈｒ当り］　５
０〜８００．Ｎｍ３／ｈ　ｒ好捷しくは３００〜６００
　Ｎｍ”／ｈｒで熱効率の点から、横型反応器内部の反
応生成液の温度が、原料入口部より反応生成液出口近傍
が若干低くなる量が好ましい。

各導入個所におけるガス状熱媒体の量の配分は、原料入
口部近傍では充分温度が高いととから、捷だ反応生成液
出口近傍では温度を下げるため、反応量が少ないことか
ら、投入量も他と比べ少なくてよい。その量は、反応生
成液１〜３あたり、通常ｌＯ１００ＯＮ以下である。

反応器４に供給された原料重質油は、この反応器４内を
横方向（軸方向）にほぼ栓流に近い状態で流通し、その
間にライン５を通して反応器内に導入される高温のガス
状熱媒体により加熱され続は熱分解される。

本発明における熱分解反応は、反応温度３５０〜４９０
℃、好ましくは３８０〜４５０℃、圧力３００ｍｍ　ｌ
（ｆ　〜１５　Ｋｇ　７ｃｍ２Ｇ　、滞留時間３０分〜
５時間、好ましくは１〜２．５時間の条件で実施される
。

熱分解反応により生成した脂肪族炭化水素を主体とする
熱分解油（軽質化油）は、反応生成液中から留出分離さ
れ、蒸気の状態で、ライン６を通って抜出され、分離器
７に送られ、分解ガスはライン８を通って抜出され、熱
分解油はライン９を通って抜出される。一方、ピッチ化
した反応生成液（ピッチ）は、反応器の原料重質油の供
給側とは反対の端部の底部からライン１０を通って抜出
され、ピッチ冷却槽１１に送られ、３００〜３５０℃に
捷で冷却され、その熱分解反応が停止される。

ピンチ冷却槽１１内のピッチはその底部から抜出され、
ポンプ１２を経てピッチ処理装置１３において貯蔵しや
すい適当な形状で貯蔵される。本発明においては、反応
器内には、コーク掻取機が設置され器壁に付着した生成
コーク、は掻取られ、反応生成液中に混入されるが、と
のコークは、ピッチ状反応生成液と共にライン１０から
抜出される。

本発明において、円筒状横型反応器４は、原料重質油供
給側の端部が上になるように、水平より０〜２０度傾斜
させることができ、これにより、反応生成液中に掻落さ
れたコークは反応生成液と共に容易に反応器内を流下す
る。

壕だ、反応器内における反応生成液の流れを栓流状態と
するためには、次のような手段の採用が軽重しい。

横型反応器の横方向の軸にほぼ垂直になる反応液に対す
る仕切り板を１〜１５枚、好ましくは３〜７枚、はぼ等
間隔に配置する。各仕切り板の底部には仕切り板の面積
の０．５〜２０％程度の開放部を設け、反応液が流通で
きるようにせしめ、かつ、ガス相には留出油及び熱媒体
ガスの流通を妨げ々いよう開放部を可能な限り大きくな
るものとする。

第２図（ａ）　、　（ｂ）は、本発明で用いる円筒状横
型反応器の１例についての断面説明図であり、全体は円
筒状の密閉容器からなる。２０は原料重質油供給口、２
１＝＠＃５−は高温のガス状熱媒体導入口、２６はガス
状の熱分解油導出口、２７はピッチ化反応生成液抜出口
であり、反応器の両端には回転軸２８゜２９がそれぞれ
設置され、両軸の間には、ラセン形の金属棒状体からな
る掻取装置３０が配置され、一方の回転軸２９に連結さ
れた駆動部３１によって回転される。掻取装置３０の金
属棒状体は円筒状横型反応器内壁から通常３〜２０ｃ１
ｎ離れて設置され成長してきたコークを回転運動により
常時掻きとる。

第３図（ａ）　、　（ｂｒは本発明で用いる円筒状横型
反応器の他の例についての断面説明図であり、反応器内
に仕切板４０が配設され、反応生成液の逆流混合が抑制
され、熱分解油の収率が向上される。仕切板４０の下部
には、反応生成液が横方向に流れるように、開口（流通
口）４１が形成される。コーク掻取装置３０は、直棒体
の組合せがらなり、反応器の内周壁面と仕切板の表面に
付着したコークを掻取ることができる。

第４図は、反応器を傾斜させた例についての断面説明図
であり、原料重質油供給側の端部が上になるように、水
平より角度Ｘで傾斜する。５０は反応生成数・−液面。

示す。まだ、角度Ｘは０〜２０度であり、この角度が２
０度より大きく々ると、円筒状横型反応器の両端におけ
る液深が大きく異り、栓流の条件からはなれるばかりで
なく、ガス相１６と液相１５の界面積が小さくなるなど
の問題が生じて好ましくない。この傾斜した反応器の場
合は、反応器壁から掻取られだコークは反応生成゛液抜
出ロ２７方向に流下し、この抜出口２７より容易に反応
器外へ排出される。また、この反応器の場合は、液面５
０の上部に形成される空間５１は、反応器の原料重質油
供給側の端部に近づくに従って犬きくなるだめに、反応
初期における熱分解反応速度が著しく速い場合の重質油
の熱分解処理に好適である。

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 第３図に示した円筒状横型反応器（縦横比＝１／７）を
用いて実験を行った。この場合、原料重質油としては、
下記性状のアラビアンライト／イラニアンヘビーの混合
減圧残油を用いた。

第１表 （原料重質油の性状） 性状　　　　　単位 比重（１５°／４°）　　　−１，ｏｏ１硫黄分　　　
　ｗｔ％　　３．６５ 残留炭素　　　ｗｔ％　　；Ｊ、／ また、比較のために、円筒状横型反応器に代えて、完全
混合反応缶を３段直列に結合したもの（全反応容積は円
筒状横型反応器と同じである）を用いて、同様にして実
験を行った。

第２表に運転条件及びその反応結果を示す。

第２表 なお、第２表において、反応器として３缶直列系のもの
を用いる場合、反応温度は第１缶、第２缶、第３缶とそ
の順に低くなる。本発明で用いる円筒状横型反応器の場
合、原料重質油供給口近傍では温度は高いが、反応生成
液抜出口に近づくに従って順次温度が下る。

第２表に示された結果から、本発明の方法は、従来法に
比べ、分解油収率が高くしかもピッチ中キノリンネ溶分
が少なく、すぐれた方法であることは明らかである。

ピッチ中のキノリンネ溶分は、ピッチのコーキング性の
重要な指標であるが、ピッチ中のキノリンネ溶分が２０
重量％を越えると、反応器内壁や配管にコーキングが起
り、安定な連続運転は難しくなり、従って、それ以上滞
留時間を長くして、分解油収率を上げることはできない
。本発明の場合は、第２表に示されるように、分解油収
率が高いにもかかわらず、ピッチ中キノリンネ溶分が少
なく、コーキングの発生が著しく減少されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施する場合のフローシートの１例を
示す。 第２図〜第４図は本発明で用いる円筒状横型反応器の断
面説明図であり、第２図は、反応器内にラセン形のコー
ク掻取装置を配設した例、第３図は反応器内に仕切板を
配設すると共に、反応器内壁面と仕切板表面に付着する
コークを掻取るためのコーク掻取装置を配設した例、第
４図は、円筒状横型反応器を傾斜させた例を示す。 ２・・加熱炉、４・・・円筒状横型反応器、７・・・分
離液抜出口、２８．２９・・・回転軸、３０・・・コー
ク掻取装置、３１・・・駆動部、４０・・・仕切板、４
１・・・開口、５０・・・液面、５１・・・空間部 動許出願人　　千代［］３化工建設株式会社代理人弁理
士池浦敏明

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）石油系重質油を、縦横比が１／１５〜１／４　で
   ある円筒状反応器の一方の端部から供給し、反応器内を
   横方向に流通させると共に、該反応器内に高温に加熱さ
   れたガス状熱媒体を導入しながら熱分解させ、該反応器
   の他方の端部からピッチ化した反応生成液を抜出し、該
   反応器の上部から熱分解油を留出分離させ、かつ反応器
   内壁に付着した生成コークを機械的に掻朋るととを特徴
   とする石油系重質油の連続的熱分解処理方法。