JPS6024830B2 - 炭化水素の蒸気熱分解装置 - Google Patents

炭化水素の蒸気熱分解装置

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JPS6024830B2
JPS6024830B2 JP6456779A JP6456779A JPS6024830B2 JP S6024830 B2 JPS6024830 B2 JP S6024830B2 JP 6456779 A JP6456779 A JP 6456779A JP 6456779 A JP6456779 A JP 6456779A JP S6024830 B2 JPS6024830 B2 JP S6024830B2
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JP
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insert
coil
tube
wall
outlet
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JP6456779A
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JPS54156012A (en
Inventor
ウイリアム・ヴイ・バウア−
モ−ガン・シ−・スゼ
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CB&I Technology Inc
Original Assignee
Lummus Co
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Publication date
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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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は炭化水素の蒸気分解を実施するための新規かつ
改善された加熱装置に関するものである。
本発明に従えば加工コイル内に鰭射線吸収面を与えるさ
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加
熱装置が提供せられる。
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
肇中での熱フラックスが増大し、また所要総留時間を減
少させまた内部チューブ壁温度を低下せしめ、しかもチ
ューブ壁温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ックス
を増大させるため鰭射線吸収面を考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
ーフ壁さら間融を置かれた中心部から外方に伸びるアー
ムあるいは羽根郡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
ラックスの所望増加をもた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なければならない。
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の中心に位置すべきである(最
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
けられるべきである。インサートの熱吸収は例えば表面
を賭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)のごとく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フィートの長さを有し、
最後のチューブ全長の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てなく熱フラッ
クスの所望の増加を与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5psi未満、
好ましくは3psi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5psi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でく小さくする。本発明に従
がえぱインサートを有するチューブ部分で熱フラツクス
(BTU/hr−ft2)のかなりの増加がある。
通常この熱フラックスは少なくとも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5
0%以上には増大しない。熱フラックスの増大はチュー
ブから分解流への直接的対流が改善されることならびに
チューブ壁からインサートへ函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。熱フラックスが少なくとも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
度が高い程生じることがあるので、チューブ壁中金属材
料についての影響の点からもエネルギー節約できること
が好ましい。本発明に従えば熱フラックスが増大するた
めチューブのインサートを有する部分の内壁の温度が低
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
増大なしに熱フラックス増加を達成しうろことが認めら
れている。炭化水素供聯合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ェチレンの製造に利用せられ
る。代表的な原料としてェタン、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140ぴF以上のガス出口温度で、通常150
びF〜1800でのガス出口温度で行なわれる。
チューブガス出口圧力は通常0〜5蛇sigである。滞
留時間は0.09抄〜2秒である。この熱分解は水蒸気
対炭化水素比0.2:1〜1.5:1(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
もつて、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短縮せら
れる。以下添付図を参照し本発明を設明する。
第1図には、橋脚上にもうけられた構造スチールフレー
ム10に支持されており、外壁11および12、内壁1
3および14、端壁15ならび床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1 1と12および内壁13と1
4には18で示されている縦に何列もの強力頚射型バー
ナーがもうけられている。床16および17は外壁11
,12と内壁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で頚射加熱帯20を構成し、また外
壁12、内壁14、床17、および端壁15で別の韓射
加熱帯21を構成している。
端整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ー郡18への出入を許容する開放城
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から内側に伸び水平に上部屋根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
よび端盤上に上部屋根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
分とで対流城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。鰭射加熱帯
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−ブ31がも
うけられている。これらの多数の垂直チューブ31は外
壁11と内壁13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−ブは多数
の通路で加工コイルを与えるでく配置され、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がもうけられている。入口およ
び出口多岐管38aおよび38b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3
9中へ導入せられる。バーナー18への燃料の流れは垂
直チューブ群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1
1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有することが理解さ
れよう。頚射加熱帯内の垂直チューブ群を通じての流体
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鶏射加熱帯内に垂直におか
れる多数の縦コイル群を表わす。−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。第が図は中心ボディ
ー部121と三つの外方に伸びる轡曲せる羽根郡122
を有するインサート120を示し、これがチューブ内部
を三つの別々の通路に分けている。
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賢曲してし
、てチューブ内部を四つの通路に分けている。第2d図
は中心ボディー部141と4枚の外方に伸びる羽根郡1
42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。
これらの羽根は厚さ1/8″で自由流動横断面が幾分減
少し圧力低下が幾分大になるにすぎぬものであった。基
本的加熱装置は米国特許第3274斑7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鏡射線吸収面を与える
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、中心のボディー部
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馨曲している。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置
決め拘束を与えチュインサートを使用するとチューブ壁
での熱フラツクスが約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1
61価)チューブ内壁の温度が減少した。また圧力低下
の増大はごくわずかであった。本発明は熱フラックスが
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(
事実チューブ壁温はより低い)達成せられ、コーキング
の煩向が少なくなる。同じ鰭射時間で、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図は本発明の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。 汁ー図プ2Q図 才2b図 キ2c図 ★2d図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 加工液体のための人口および出口を有する少なくと
    も一つの筒状加工コイルを有し、該筒状コイルの出口に
    はコイル内に輻射線吸収面を与えるためにインサートが
    もうけられ、該インサートはコイル内部をその部分でコ
    イル内部とインサート間の別々の連続せる縦流路群に分
    けており、上記インサートの中心部がコイル軸上に位置
    し、インサートがコイルの内部壁から間融のおかれてい
    る中心部と、上記別々の連続せる縦流路を規定すべくコ
    イル内部壁と接触している外方半径方向に伸びている羽
    根郡とからなり、該インサートが上記部分での熱フラツ
    クスを増大せしめ該部分での圧力低下を大にすることの
    ない分解加熱装置。
JP6456779A 1978-05-30 1979-05-24 炭化水素の蒸気熱分解装置 Expired JPS6024830B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US91043678A 1978-05-30 1978-05-30
US910436 1978-05-30

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JPS54156012A JPS54156012A (en) 1979-12-08
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GB (1) GB2021632B (ja)
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GB2021632A (en) 1979-12-05
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