JPS60179495A - 炭化水素の蒸気熱分解方法 - Google Patents

炭化水素の蒸気熱分解方法

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JPS60179495A
JPS60179495A JP28214084A JP28214084A JPS60179495A JP S60179495 A JPS60179495 A JP S60179495A JP 28214084 A JP28214084 A JP 28214084A JP 28214084 A JP28214084 A JP 28214084A JP S60179495 A JPS60179495 A JP S60179495A
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insert
tube
wall
coil
steam
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JP28214084A
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JPS6311394B2 (ja
Inventor
ウイリアム・ヴイ・バウアー
モーガン・シー・スゼ
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CB&I Technology Inc
Original Assignee
Lummus Technology Inc
Lummus Co
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2400/00Products obtained by processes covered by groups C10G9/00 - C10G69/14
    • C10G2400/20C2-C4 olefins

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蒸気分解(熱分解)にかかり、さら
に詳しくは炭化水素の蒸気分解を実施するための新規か
つ改善された方法に関するものである。
本発明に従えば加工コイル内に輻射線吸収面を与えるた
めの内部インサートを有する筒状加工コイルをもうける
ことにより炭化水素を蒸気分解するための改善された方
法が提供せられる。
本発明に従えばかかるインサートの利用によりチューブ
壁中での熱フラツクスか増大し、また所要滞留時間を減
少させまた内部チューブ壁温度を低下せしめ、しかもチ
ューブ外@湿度を不変に保つことが可能である。
このインサートは圧力低下を大ならしめることなく熱フ
ラツクスを増大させるため輻射線吸収面を午えるよう設
計されかつ筒状コイル内に配置せしめられる。通常また
好ましくはこのインサートは最も強力な熱分解がコイル
出口で行なわれるよう加工コイルの出口に位置せしめら
れる。
チューブインサートは好ましくは内部チューブ壁から間
隔を置かれた中心部から外方lζ沖びるアームあるいは
羽根群を有しこれらがチューブ内壁と接触あるいは殆ど
接触するような形になっており、かかる構造のものが圧
力低下を不都合に大ならしめることなく熱フラツクスの
所望増加をもならす熱吸収面を与えることが見出された
。このインサートは均一なガス流を与えるためチューブ
の自由内部横断面を等面積区分に分けねばならない。イ
ンサートはまた好ましくは自由横断面を通るガス流の不
良分布を回避するため中心に位置すべきである(Ili
2も好ましくは中心部がチューブ軸と軸的に一直線にな
るべきである)。またインサートはチューブ内で移動し
たりまた振動し機械的損害をもたらすことのないように
設けらるべきである。インサートの熱吸収は例えば表面
を暗色化するとかあるいは吸収性被覆をもうけることに
より増大せしめうる。
インサートは加熱装置の全筒状コイル(全コイルは一つ
あるいはいくつかのチューブから構成せしめうる)のご
く1部にのみ位置せしめられ、最も好ましくはコイル出
口に(コイルの最後のチューブの出口に)位置せしめら
れる。インサートは通常少なくとも5フイートの長さを
有し、最後のチューブの全長の15〜100%を占める
。既に述べた如くインサートの横断面はインサートを有
するチューブでの圧力低下が不都合に増大することなく
熱フラツクスの所望の増大を怪えるような寸法のもので
、またインサートのための圧力低下の増大は通常5 p
si未満、好ましくは3 ps1未満である。通常圧力
低下増は少なくとも0.3psiで、最も普通には少な
くとも0.7 psiである。圧力低下の増大が5ps
i未満であることは、反応の平衡が急激に影響を受けな
いようにするために望ましいことからなるべく小さくす
る。
本発明に従えはインサートを有するチューブ部分で熱フ
ラツクス(BTu / hr −ft” )のかなりの
増加がある。通常この熱フラツクスは少なくとも10%
、好ましくは少なくとも20%のオーダーで増大するが
、通常は約50%以上には増大しない。熱フラツクスの
増大はチューブから分解流への直接的対流か改善される
ことならびにチューブ壁からインサートへ輻射熱伝達が
行なわれインサートが対流により分解流へ熱を伝達する
ことによるものである。熱フラツクスが少なくとも10
%増大することはエネルギー節約の点から重要であり、
これは大であれば大である程良い。またチューブの金属
クリープが温度が高い程生ずることがあるので、チュー
ブの金!’f4 N’ l’tについての影響の点から
もエネルギーを節約できることが好ましい。
本発明に従えば熱フラツクスが増大するためチューブの
インサートを有する部分の内壁の湿度が低下する。その
ためチューブのコーキングが減少する。インサートは遥
かに低温で実際上コーキングの傾向が全くないので、全
表面積がコーキングにさらされる危険性の増大なしに熱
フラツクス増加を達成しうることか認められている。
炭化水素供給原料は広範な分解用原料の任意のものであ
りうる。本発明はオレフィン類特にエチレンの製造に利
用せられる。代表的な原料としてエタン、プロパン、ブ
タンおよびそれらの混合物、ナフサ、軽油等があげられ
る。生成物流れには広範な種類の成分を含み、生成物組
成はある程度は選択せる原料によるものである。
炭化水素の蒸気熱分解は1400°F以上のガス出口温
度で、通常1500°F〜1800°Fのガス出口温度
で行なわれる。チューブ出口圧力は通常O〜50 pa
igである。滞留時間は0.05秒〜2秒である。この
熱分解は水蒸気対炭化水素比0.2:l〜1.5:1(
重量比)で通常行なわれる。
上述の全体的な条件は従来法で一般に用いられてきたも
のと同様であるが、一定のチューブ直径でもって、他の
条件(出口圧力、原料速度、水蒸気対炭化水素比、燃焼
割合等)をも固定し本発明方法を実施する場合全滞留時
間を減少せしめることができる。すなわちインサートを
利用すると全滞留時間が旬縮せられる。
以下添付図を参1トコし本発明を説明する。
第1j図には、橋脚上にもうけられた構造スチールフレ
ームエ0に支持されており、外壁11および12、内壁
13および14.1ンiAl ’(”! 15ならびに
床16および17からなる縦筒型加熱装置が示されてい
る。外壁11および12は内壁13および14と実質的
に平行で、外壁11および12は内壁13および14よ
りも高く伸びている。外壁11と12および内壁13と
14には18で示されている縦に何列もの強カ幅射型バ
ーナーがもう【プられている。床16および17は外壁
11.12と内iq 13 、14の間にそれぞれ伸び
ている。床16および17には床バーナー19、好まし
くは火炎型バーナーがもうけられている。
外壁11、内壁13、床16および端壁15で輻射加熱
帯20を構成し、また外壁12、内壁14、床17、お
よび端壁15で別の輻射加熱帯21を構成している。・
端壁15は逆U字型をしており、内壁13および14に
もうけられたバーナ一群18への出入を許容する開放域
を構成している。
内壁13および14上に水平に内部屋根25がもうけら
れている。外壁11から内側に伸ひ水平に上部屋根26
が外壁11および端壁15上にもうけられ、また同様に
外壁12および端壁上に上部屋根27がもうけられこれ
らから上部壁28および29が伸び端壁15の上方へ伸
びている部分とで対流域30を作っている。全ての壁、
床および屋根には適当な耐火材料がもうけられている。
輻射加熱帯20および21には支持構造体10からハン
ガー33により適当に保持されている多数の垂直チュー
ブ群31がもうけられている。
これら多数の垂直チューブ31は外壁11と内壁工3の
中間、外壁12と内壁14の中間にそれぞれ位置せしめ
られている。これらチューブは多数の通路で加工コイル
を与えるべく配置され、適当な戻り曲管および出口手段
がもうけられている。
対流帯30内には水平に置かれた導管35がもうけられ
ている。この導管35はまたぎ継手36によりチューブ
31と流体が通じるようになっている。対流帯30内に
はさらに別の水平におかれた導管38がもうυられてい
る。入口および出口多岐管381Lおよび38′bがこ
の導管38と流体が通じるようになっている。
バーナー18には多数の多岐管39からライン40を通
じ燃料が供給せられる。燃料は多岐管41を通りバルブ
42の制御の下多岐管39中へ導入せられる。バーナー
18への燃料の流れはチューブ群31の所望燃焼度に応
じて縦列ごとに変えられる。各バーナーはさらにまたラ
イン40中の手動バルブ44によって調節することがで
き、加熱装置への燃料の流れ全体はバルブ45により制
御せられる。外壁11および12と内壁13および14
にもうけられているバーナーは同じような多岐管手段を
府すること−h(ηII ng大ね上らへ 輻射加熱帯内の垂直チューブ群をjfTlじての流体通
路の数は原料、生成物の仕様等により変更せられる。す
なわちこれらチューブ群は輻射加熱帯内に垂直におかれ
る多数の縦」イル群を表わす。
栽本的加熱装置は米国特d′1;第3274987号に
記載されている。
熱分解チューブ31の一部、特に各通路の出口チューブ
には、コイルの出口チューブ内に輻射線吸収面を午える
ため内部インサートを含む。
第2a図に示される如くこのインサート100は3枚羽
根のあるスパイダーの形をしており、中心のボディ一部
111と羽根112を有し、これらの羽根の先端すなわ
ちチューブ壁と接する部分は湾曲している。このスパイ
ダーはチューブ内に押し入れ固定されていて所望の位i
α決め拘束を与えチューブ内部を三つの通路に分けてい
る。スパイダーの中心部111はチューブ軸と一致して
位置せしめられている。
第2b図は中心ボディ一部1′21と三つの外方に伸ひ
る湾曲せる羽根群122を有するインサート12oを示
し、これがチューブ内部76を三つの別々の2m路に分
けている。
第2c図は4枚羽根のあるスパイダーの形のインサート
130を示し、これらの羽根の末端は外方に湾曲してい
てチューブ内部を四つの通路に分けている。
第2d図1オ中心ボディ一部141と4枚の外方に伸ひ
る羽根fi’f 142を有するインサート140を示
し、これがチューブ内部を四つの別々の通路に分けてい
る。
以下実施例により本発明を説明する。
実施例 チューブインサートは第2a図の如き3枚羽根スパイダ
ーのものを使用した。これらの羽根刃低下が幾分大にな
るにすぎぬものであっに0tili本 処理In:炭化水1c 880 Q1b/hr水 ’4
k ’X 44001b/hr合 計 132001b
/hr 出口圧力 22 ps1a 出ロチ出御チューブ壁温度1080’C(1976°F
)ガス渇(9) 人口からI浸後のチューブまで 825°C(1517
°F)出口 850”0(1562°F) 出口で 100% 分解熱 28000 B T U/l b炭化水素製品
1モル結束 インサートなし インサートあり チューブ横断面ra O,196ft” 0.188f
t”ガス速度、平均 696ft/秒 726 fl/
秒Re(レイノルズ数) 4.24X10’ 2.22
X105h、BTU/)(−ft”−0F/in、’ 
96 115壁温度、内側 1926°F 1907’
F熱フラツクス(チューブエ、D、) 対流チューブ−ガス BTU/H−ft2 ・37000 42300ガスへ
の輻射 BTU/H−ft’ 1.200 700インサートへ
の輻射 BTU / w−h” 8000 合 計 38200 51000 所要チューブ長さ 33ft 24.7ftNB留時間
0秒 0.0475 0.034圧力低下 1.35 
ps12.449日1インサートを使用するとチューブ
壁での熱フラツクスか約33.3%も増大した。またイ
ンサート温度が極度に高くならずに(インサート温度は
1610’F)チューブ内壁の温度が減少した。また圧
力低下の増はごくわずかであった。
本発明は熱フラツクスが増大せしめられ滞留時間を減少
させ、選択性を良好ならしめることができるので極めて
有利である。またかかる結果がチューブ壁温を増大させ
ることなく(事実手ユーブ即燻は手番1(丘い)素酵廿
久豹、 コ一本ングの傾向が少なくなる。同じ滞留時間
で、本発明に従えばより高いガス出口温度を得ることが
できることも理解さるべきである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明9加熱装置を組みこむことのできる熱分
解炉の略図的断面図であり、第2a図、第2b図、第2
C図および第2d図はそれぞれ本発明で使用することの
できるインサートを組みこんだ熱分解チューブの1部の
断面図である。 特許出願人 ザeラムス・コムパニ−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 水蒸礼と炭化水素フィードが熱分解実施のため分
    解加熱装置内の筒状加工コイル中を通過せしめられる炭
    化水素の蒸気熱分解法において、該炭化水素フィードな
    らびに水蒸気が筒状コイルの出口部でインサートとコイ
    ル内部壁の間に別々の連続せる縦流路内を通過せしめら
    れ、該−インサートは熱フラツクスを増大させるため4
    り、1射線吸収面を与え、また該インサートは熱フラツ
    クスを少なくとも10%増大させかつ圧力低下増を5p
    81未満に限定すべく前記出口部分に位置せしめられて
    いることを特徴とする炭化水素の蒸気熱分解法。 2、炭化水素フィードと水蒸気力i qt1記縦流路群
    中を均一なガス流れで通過せしめられる特許績求の範囲
    第全項記載の方法。
JP28214084A 1978-05-30 1984-12-28 炭化水素の蒸気熱分解方法 Granted JPS60179495A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US91043678A 1978-05-30 1978-05-30
US910436 1978-05-30

Publications (2)

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JPS60179495A true JPS60179495A (ja) 1985-09-13
JPS6311394B2 JPS6311394B2 (ja) 1988-03-14

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ID=25428778

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GB (1) GB2021632B (ja)
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