JPS6072985A - 炭化水素油の連続的熱分解のための方法および装置 - 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】 本発明は炭化水素油の連続的熱分解方法およびそのよう
にして製造された炭化水素混合物に関する。

ガソリン、溶油および軽油のような軽質炭化水素留出油
の製造のための粗鉱油の常圧蒸留は副生成物としてアス
フ了ルチン含有残油を生ずる。最初はこのような残油は
低速度エンジンおよび発電所用の重質燃料油として利用
されるのが常であった。軽質炭化水素留出油の増大する
需要および重質燃料油およびアスファルトの減少する需
要に鑑み、常圧残油からの軽質炭化水素留出油の製造を
目的とする種々の処理が既に提案されそして工業的に適
用されている。

軽質生成物製造のための残油のよく知られた処理は熱分
解である。残油供給原料の熱分解には２つの型のプロセ
ス即ち炉分解とノーカー（ｓｏａｋｅｒ）分解が利用で
きる。炉分解は実際の分解が炉の下流端部でおよび成程
度は炉とそれに続く処理装置の間の移送ライン中で起る
ことを意味する。供給原料の分解域滞留時間は僅か７分
のオーダーと比較的短い。ノーカー分解の場合は、供給
原料を炉分解において適用される温度よシもかなシ低い
適！！！、−／？？Ｉｉ　Ｆｌ’Ｆ　Ｉｆｆ　１＋ｎ　
ｔｉ＆−１３−１−ｒ　ｌ拝払ｒｕｔ　歇１　ｊ　を小
狛酢−ｙｓ通常１０−３０分の時間ノーカーとして知ら
れる容器中に滞留させる。ノーカーは補足的加熱無しに
長時間にわたり分解を起させる細長い容器として定義し
うる。ソーカーには熱は供給されず、そして分解反応は
吸熱的であるから、油の温度はノーカーを通過する間に
約７０−３０℃だけ下る。

ビスブレーキングとしても知られるノーカー分解は、燃
料残油を減少させるのに便利で比較的費用のかからない
工程として華々しくカムバックした。特にここ７０年位
は、生産コストの節減が最大の関心事となっている。ビ
スブレーキング法は炉分解に１さる大き々利点、即ち低
い資本支出、低い燃料消費および長いオンストｌ）−ム
時間を有する。

米国特許第１Ｊタタ、、！？ｇ９号明細書は、油を加熱
し、この熱い供給原料を分解の大部分が起るノーキング
容器中に導入し、そして次に分解された液体および生成
した蒸気を分留域に導くことからなる石油の熱分解法を
述べている。この刊行物によれば、熱い供給原料は空の
ノーキング容器の低部に導入されそして液体および蒸気
生成物は容器の上部の共通ラインを通って出てゆく。

熱分解操作によって得られる転化は２つの主操作変数即
ち温度および滞留時間の結果である。熱分解の所望の効
果即ち供給原料の粘度の低下は、大きな分子が小さな分
子よりも高い分解速度を有するということから生ずる。

温度が低いほど大きな分子と小さな分子の間の分解速度
の差は増大し、従って所望の効果にグラスに影響する。

しかし非常に低い温度では分解速度は不経済に小さい値
に低下する。これらの点を考えて、ノーキング容器中の
温度は好ましくは約／１００ないし５００℃の範囲で選
ばれる。

ノーキング容器中の滞留時間は容器の形状および大きさ
並びに容器内の圧力に依存する。高い圧力は小さな蒸気
流れしか生ぜしめず、これは容器内で比較的低い蒸気ホ
ールドアンプ、従って液体供給原料の比較的長い滞留時
間を生ずる。低い圧力は反対に液体供給原料の滞留時間
を小さくする効果を有する。ソーキング容器の与えられ
た形状および大きさにおいて、優勢な圧力は液体供給原
料の充分な滞留時間を許容するように選ばれるべきであ
る。圧力は好壕しくけ約！ないし３０バールの範囲であ
る。

転化の割合、または換言すれば分解の苛酷度は一般に分
解生成物の貯蔵中の貯蔵安定性によって制限される。生
成物の安定性は分解が進むにつれて悪くなる。転化の平
均度合は供給原料の温度および使用するノーキング容器
内の原料の滞留時間を制御することによシ調節しうる。

ノーカー分解操作においては温度および滞留時間のほか
に、他の効果が生成物の安定性に影響する。該他の効果
は分解中のガス生成によって引起される。生成したガス
はソーキング容器中で供給原料の逆混合または渦を引起
し、分解温度における液体滞留時間に広がりを生じさせ
る。その結果として供給原料の一部は過度に分解されて
容器からの全体の生成物の安定性にマイナスに影響し、
一方供給原料の他の部分は軽質生成物に不充分にしか転
化されないということにおいて分解不足となる。

ソーキング容器中の逆混合の重要な低減は、欧州特許第
７１．３１．号明細書に記載されているように容器の内
部を複数の区画室に分ける内部品を容器に付与すること
により得ることができる。この特許明細書によれば加熱
された供給原料は、好ましくは多孔板からなる内部品が
配置されたノーキング容器中で分解される。内部品を付
与されていないソーキング容器中でガス生成時に起る渦
運動は実際、該内部品の存在のために複数の比較的小さ
な渦に変えられ、全体の逆混合の急な減少および従って
改善された生成物安定性を生ずる。ノーキング寮器中の
区画室の数を増やすことにより、逆混合を更に制限しう
る。しかし区画室の高さまたは換言すれば隣りあった内
部品の間の距離は、検査および保守を可能にするために
、充分にとらなければならない。

上記欧州特許明細書による方法において、ノーキング容
器の区画室内で発生した蒸気は液体供給原料／生成物と
共に上流区画室を通過しそして液体生成物と一緒に容器
から回収される。ソーキング容器中で発生するガス状生
成物の量がどちらかといえば中庸なら、容器中のこの区
画室の付ヵは受容しうる安定性を有する生成物の生成に
通常充分であろう。しかし、操作条件および／または供
給原料の組成が、大量のガス状生成物が発生または既に
ソーキング容器への供給原料中に存在するようであると
、容器のこの区画分割は最適な安定性を有する生成物の
製造（Ｃ不充分であシうる。

従って本発明の目的は、過度の分解を減少させまたは防
止さえして生成物の安定性を最適にするようにガス状生
成物をできるだけ速やかに除去するために、区画された
容器を使用する上記既知方法の改良である。

従って本発明は、炭化水素油供給原料を加熱し、この熱
い供給原料を内部が複数の連続する互いに連絡された区
画室に分割されたソーキング容器中に導入し、そして液
体物質をノーキング容器から取出す前に熱い液体を連続
する区画室を通過させ、そしてこの場合各区画室中に存
在するガスを捕集して個別に容器から取出すことによる
、炭化水素油の連続的熱分解方法に関する。

本発明による上記方法において、分解プロセス中にまた
は加熱期間中に発生したおよびソーカー容器への供給原
料中に存在するガスは容器の全長を通過することを実質
的に妨げられる。というのはガスは可及的速やかに、即
ち実質的に生成直後に容器から取除かれるからである。

既知の区画ノーキング容器では、分解中に生成したガス
は容器の出口で液体生成物流と一緒に容器から取出され
るだけである。これは或区画室で発生したガスが隣接す
る上流区画室に流れそしてこれらもっと先の区画室にお
ける軸方向の混合に貢献することを意味する。本発明に
よる方法では、ノーキング容器の区画室における軸方向
の混合はかなシ低減される。というのは或区画室におけ
る軸方向の混合はその区画室自身の中で発生したガスに
より誘起されるだけであり、他の区画室からのガスによ
って引起されることはないかまたは限られているからで
ある。

本発明による方法は水平方向にのびる容器中かまたは垂
直容器中で実施しうる。垂直方向にのびる容器を使用す
る場合、加熱された供給原料は容器の下部へ導入しそし
て次に上向きに流れさせることができる。また供給原料
を容器の上部へ供給しそしてこの原料を下向きに流れさ
せることができ、そしてこれが全く好ましい。以後これ
ら２つの可能性を上向供給原料流プロセスおよび下向供
給原料流プロセスという表現で示す。分解プロセスを水
平容器中で実施するなら、供給原料は容器の一端に導入
しそして容器の他端の生成物出口へ向って実質的に水平
方向に流れさせる。

本発明による熱分解法を水平方向にのびる容器中で実施
する場合、本発明によれば容器の内部を複数の連続する
区画室に分割する複数の実質的に垂直方向にのびる隔離
手段を内部に備えた水平容器が使用され、該隔離手段の
各々は一対の間隔をあけた隔離壁からなシ、そのうち供
給原料入口に近い方の壁は容器の下端から直立しそして
容器の上端またはその近くで流体通路を提供しそれによ
り各区画室におけるがス捕集空間を画定し、そして生成
物出口に近い方の壁は容器の上端から下方へ向けて配置
されそしてその下端またはその近くで区画室の上部から
隣接区画室の下部へ液体を供給するだめの流体通路を提
供する。

上記水平（横型）容器の操作に際しては、供給原料を第
１の区画室の例えば下部に供給しそして次にその区画室
を例えば上向きに流れさせ、そして一対の協同する隔離
壁を経て該区画室から次の区画室の下部へ排出させる。

生成するガス並びに既に存在するガスは区画室ごとにそ
の上部で捕集されそして個別に容器から取出される。

横型容器の好ましい態様においては、容器の下端から直
立する隔離壁は下流のものほど低い高さを有し、即ち供
給原料入口から液体出口に向って高さが低くなっている
。この隔離壁の高さが逓減する配置により、容器内の全
体の液体流が重力によって維持され、そしてガス排出系
における液体連行を防ぐために液面を制御する必要なし
にガス状生成物を容器から取出すことができる。

前述のように、本発明による分解法は上向供給原料流の
垂直（竪型）容器中で実施することもできる。この手順
を選ぶなら、本発明によれば容器の内部を複数の積重な
った区画室に分割する複数の積重なった傾斜隔離壁を内
部に備えたノーキング容器が使用され、該ノーキング容
器は更に液体炭化水素油の上向流のための流体通路を含
み、該流体通路はそれらの下端を隔離壁より下に配置さ
れそれによ多区画室中にガス捕集空間を画定し、分離さ
れたガスは該空間から連続的または間けっ的に取出され
る。流体通路は隔離壁中の開口を通り抜ける長い末端開
放管状要素にょシ形成されるのが適当である。

下向供給原料流での熱分解プロセスは本発明の一態様に
よれば容器の内部を複数の積重なった区画室に分割する
複数の積重なった隔離壁を内部に備えた垂直にのびる容
器を使用することにょシ有利に達成することができ、該
容器は更に区画室の上部から次の下の区画室の下部へ液
体を排出するための流体通路を含み、該流体通路の上端
は区画室内でガス捕集空間を画定し、分離されたガスは
該空間から連続的または間けつ的に取出される。

区画室からガス状生成物を容易に且確実に排出すること
を可能とするために、隔離壁は好ましくは傾斜させ、流
体通路は隔離壁の高い部分より下に位置させる。流体通
路自体は隔離壁中の開口を通り抜ける長い末端゛開放管
状要素により形成されうる。建造面でより魅力的な配置
においては、流体通路は隔離壁の自由縁に結合された堰
により形成される。

下向供給原料流のための後者の型の容器の操作に際して
は、供給原料を容器の頂部に導入し、そして液体成分を
次に重力によ多連続する区画室を通って流れさせる。区
画室の下′部に入った液体は上方に向い、そして生成し
たガスは該区画室の上部隔離壁の下のガス捕集空間に分
離捕集される。

ガスの乏しくなった液体は次に／−またけそれ以上の流
体通路を経て次の下の区画室の下部へ流れる。

流体通路は静水圧差が流体通路中の流体力学的圧力降下
によって均衡を保つような寸法とすることができる。こ
の場合、捕集されたガスは各区画室において実質的に同
じ圧力で得ることができ、そしてコークス沈着による汚
損にさらされうる液面調節装置なしに容器から排出され
うる。

既に存在するまたは個々の連続する区画室中の供給原料
の滞留中に生成したガス（状生成物）の取出しは、連続
する区画室のすべてのガス出口を７つの共通の導管中に
整列させることによシ達成しうろことは留意されるべき
である。この導管はノーキング容器の外側に位置させる
ことができ（水平におよび垂直に操作されるノーキング
容器の両方について）または垂直式で操作される場合は
ソーキング容器内に位置させることができる。

本発明を添付の図面を参照する実施例により更に説明す
る。

本発明による炭化水素油の熱分解のための水平ノーキン
グ容器の一例を示す第１図の装置の操作において、残油
供給原料はライン／を経て炉２に通されそこで約ｔｉ−
ｏｏ−ｓｏｏ℃の範囲の温度に加熱される。この熱い供
給原料はライン３を経てノーキング容器グに通され、そ
の中で複数の相互連絡された並列された区画室ｊを通っ
て水平方向に流れる。液体分解生成物はライン乙を経て
容器を去り、分離装置（図示せず）へ移送されて例えば
ガソリン、加熱油および燃料油に分離される。ノーキン
グ容器の種々の区画室で生成したまたは存在するガスは
容器の適当な区画室の上部に捕集され、そしてガス取出
ライン７を経て連続的にまたは間けつ的に排出される。

所望なら、ライン３は第１の区画室の中間部または上部
に流出させてもよい。

ライン７を経ての取出は同時に行なう必要はない。

容器の内部の構造は次の通りである。

区画室ｊは隔離壁対によって互いに分離され、各々の壁
対は容器の上端で通路りを提供する第１の上向きにのび
る壁ｇ（供給原料入口に近い方の）と容器の下端で流体
通路／／を提供する近接して配置された第２の下向きに
のびる壁／θ（生成物出口に近い方の）からなる。土向
きにのびる壁どの高さは容器の入口から出口に向って減
少させ得、それにより容器内の全体の液体流が重力によ
って維持でき、そして容器の操作中に発生したガス状生
成物は、ガス排出系における液体連行を防ぐために液面
を調節する必要なしに取出しうる。上向きにのびる壁ｇ
は区画室ｊの各々において容器の上部にガス捕集空間／
、２を画定する。第１図に描いたｔ個より多くの区画室
がノーキング容器中に存在してもよいことは留意される
べきである。ライン３を経て入る供給原料中に既に存在
するガス状生成物の取出しを可能とするように第１の区
画室にどちらかというと大きいガス取出系を伺与するの
が有利でありうる。流体通路りおよび／／はそれぞれ壁
どの上部のおよび壁１０の下部の開口によって形成され
てもよいことは留意されるべきである。

本発明による、容器中を下向きに流れる炭化水素油の熱
分解のための垂直ノーキング容器、２０を示す第２図に
ついて述べる。容器は頂部に供給原料の入０．２／をお
よび容器の底部に液体分解生成物の出口２ノを偏える。

容器の内部は傾斜した隔離壁！３によって複数の積重な
った区画室、２１／ｌに分割されている。隣接する区画
室間の流体連絡は、容器の壁と隔離壁、２３の自由縁に
取付けられた垂直堰２乙との間の通路ＪＪ［より形成さ
れる。垂直堰！２の上端は壁、２３の高い部分よシ下の
或距離に配置しそれにょシ区画室の上部にガス捕集空間
２７を形成させる。堰の下端は区画室の底部近くに位置
させて操作中液体が区画室を上向きに流れるようにし、
それにより流体のよどんだ域の生成を防止し月ガス分離
を促進する。容器内で分解プロセス中に発生したガス状
生成物は空間！７に集められそしてガス排出ライン、２
ｇを経て容器から取出される。（プロセス中に生成しま
たは供給原料流２／中に既に存在する）ガス状生成物の
かなシの量を第１の区画室から取出すことができ、その
ために第１の区画室は十分な取出手段を備えるべきであ
る。

第３図は第２図に説明した本発明による垂直ノーキング
容器の他の態様を示す。参照番号３ｏで示したノーキン
グ容器はその底部に供給原料人口３／をおよびその頂部
に液体分解生成物出口３．２を備えている。操作中供給
原料は容器の複数の積重なった区画室３３を通って上向
きに流れる。

区画室３３は容器の全横断面にわたってのびる若干傾斜
した隔離壁３グにより形成される。これらの隔離壁３グ
は該壁中の開口を通シ抜けてのびる末端開放管３ｊを備
える。発生したガス状生成物の大きな部分が肢管３３を
経て区画室を出るのを実質的に防ぐために、管３ｊの下
端は隔離壁３弘の低い側よシ下に配置すべきである。斯
して区画室中に存在するガス状生成物の大部分は隔離壁
３グの低い側より下の適当なガス捕集空間３乙に集めら
れ、そしてガス排出ライン３７を経て連続的にまたは間
けっ的に容器から取出される。ガス排出ライン３７は同
時に操作するのが好ましいが、そうする必要はない。肢
管の上端は隔離壁３グの上にのびていてもまたは腰壁と
同で平面にあってもよいことは留意されるべきである。

第を図は本発明による方法に使用される垂直ノーキング
容器の他の態様を示す。

この容器グ０はその頂部に供給原料人ログ／をおよびそ
の底部に液体分解生成物量ログ！を備える。容器の内部
は隔離壁グ３によっていくつかの積重なった区画室ｌｌ
≠に分割されている。隣接する区画室Ｖ＋間の流体連絡
は容器の壁と隔離壁グ３の自由端に取付けられた実質的
に垂直の邪魔板ケ乙との間の通路ｔｌｊにより形成され
る。邪魔板の高さは好ましくは各区画室について異なシ
そして連続する区画室において互違いにしてソーキング
容器を通じて供給原料／生成物のカスケード型移動を導
入するようにする。種々の区画室中に存在するガス状生
成物は中央排出系≠ｇ中に存在する開口１Ｉ−７を経て
取出すことができ、中央排出系ｔｔｇはノーキング容器
の頂部にガス状生成物を捕集することを可能としそして
また隔離壁グ３の中心軸を形成する。好ましくは、開口
４’７は種々の区画室の上部に、即ち供給原料人口″に
最も近い所に存在する。第１の区画室の開口は、ソーキ
ング容器に入る前に供給原料中に既に存在するガス状生
成物の取出に対処するように広くするかまたは数を多く
することができる。所望ならソーキング容器の頂部は取
はずしできるようにして（点線）隔離壁の検査、洗浄お
よび／または交換を可能にしうる。

第５図は第グ図に記載した垂直ソーキング容器の関連す
る態様を示す。容器ｊＯはその頂部に供給原料入口ｊ／
を、そしてその底部に液体分解生成物出口ｊ２を備える
。容器の内部は隔離壁ｊ３によっていくつかの積重なっ
た区画室ｊｌＩ−に分割されている。隣接する区画室ｔ
Ｖ間の流体連絡は管夕ｊによって形成され、肢管の開口
は隔離壁ｊ３の垂直にのびる邪魔板を乙より低い。種々
の区画室中に存在するガス状生成物は中央排出系５ｇ中
に存在する開ロタ７を経て取出すことができ、中央排出
系３−トはソーキング容器の頂部にガス状生成物を捕集
することを可能としそしてまた隔離壁ｊ３の中心軸を形
成する。好１しくは、開口ｊ７は種々の区画室の上部に
、即ち供給原料入口に最も近い所に存在する。第１の区
画室の開口は、ノーキング容器に入る前に供給原料中に
既に存在するガス状生成物の取出に対処するように広く
するか−！たけ数を多くすることができる。所望ならソ
ーキング容器の頂部は取はずしできるようにすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による炭化水素油の熱分解のための水平
ノーキング容器の長軸に沿った概略縦断面図、 第２図は本発明による下向供給原料流での炭化水素油熱
分解のための垂直容器の概略縦断面図、第３図は本発明
による上向供給原料流での炭化水素油熱分解のための垂
直容器の概略縦断面図、第弘図は中央排出ラインを有す
る上向流での炭化水素油熱分解のだめの垂直容器の概略
縦断面図、第５図は第を図のそれと同様だが供給原料／
生成物を次の区画室へ通す管を備えたノーキング容器の
概略縦断面図である。 弘、２０．’３０．≠Ｏ，ＳＯ・・・ノーキング容器、
ｓ、、、ｚｔｉ、３３．グ４Ｚ、５≠・・・区画室、ｇ
、り。 、２３．３≠、　’Ｉ−３、３３・・・隔離壁、７　、
　ｊ　ｇ、３７・・・ガス取出（排出）ライン、＜ｚｙ
、ｖり・・・中央排出系、／Ｊ、、２７，３１．・・ガ
ス捕集空間。 代理人の氏名　川原１）−穂 第１頁の続き ０発　明　者　アンドン・エドウアー　オランダＩドー
コルネリセン　イスウエヒ ＠発　明　者　フランシスカス・ヘン　オランダ四すク
ス・ヨゼフスーブ　イスウエヒ ケムズ ０発　明　者　デイヴイツド・ウイリ　オランダＩアム
・ベル・ウエスタ　イスウエヒ ーマン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　炭化水素油供給原料を加熱し、この熱い供給原
   料を内部が複数の連続する互いに連絡された区画室に分
   割されたソーキング容器中に導入し、そして液体物質を
   ソーキング容器から取出す前に熱い液体を連続する区画
   室を通過させ、そしてこの場合各区画室中に存在するガ
   スを捕集して個別に容器から取出すことを含む、炭化水
   素油の連続的熱分解方法。 Ｃ２）　実質的に水平方向にのびるノーキング容器を使
   用する特許請求の範囲第１項記載の方法。 （３）　水平方向にのびるソーキング容器が、容器の内
   部を複数の連続する区画室に分割する複数の実質的に垂
   直方向にのびる隔離手段を内部に備え、該隔離手段の各
   々は一対の間隔をあけた隔離壁からなり、そのうち供給
   原料入口に近い方の壁は容器くで流体通路を提供しそれ
   により各区画室におけるガス捕集空間を画定し、そして
   生成物出口に近い方の壁は容器の上端から下方へ配置さ
   れそしてその下端またはその近くで区画室の上部から隣
   接区画室の下部へ液体を供給するための流体通路を提供
   する特許請求の範囲第２項記載の方法。 （ロ）上方へ直立する隔離壁の高さが下流へむかうほど
   低くなっている特許請求の範囲第３項記載の方法。 け）　実質的に垂直方向にのびるノーキング容器を使用
   する特許請求の範囲第７項記載の方法。 ω）熱い供給原料が連続する区画室を下向きに通過させ
   られる特許請求の範囲第５項記載の方法。 （７）垂直方向にのびるノーキング容器が、容器の内部
   を複数の積重なった区画室に分割する複数の積重なった
   隔離壁を内部に備え、該容器は更に区画室の上部から次
   の下の区画室の下部へ液体を排出するための流体通路を
   含み、該流体通路の上端は区画室内でガス捕集空間を画
   定し、分離されされる特許請求の範囲第４項記載の方法
   。 （ハ）　隔離壁が傾斜しており、そして流体通路が隔離
   壁の高い部分よシ下に位置させられる特許請求の範囲第
   ７項記載の方法。 （力　流体通路が隔離壁中の開口を通り抜ける長い末端
   開放管状要素により形成される特許請求の範囲第７また
   はｇ項記載の方法。 （１０）流体通路が隔離壁の自由縁に結合された堰によ
   り形成される特許請求の範囲第７項またはど項記載の方
   法。 （／／）熱い供給原料が連続する区画室を上向きに通過
   させられる特許請求の範囲第５項記載の方法。 （／、２）垂直方向にのびるノーキング容器が、容器の
   内部を複数の積重なった区画室に分割する複数の積重な
   った傾斜隔離壁を内部に備え、該ノーキング容器は更に
   液体炭化水素油の上向流のための流体通路を含み、該流
   体通路はそれらの下端を隔離壁より下に配置されそれに
   より区画室中にガス捕集空間を画定し、分離されたガス
   は該空間から連続的または間けつ的に取出される特許請
   求の範囲第１／項記載の方法。 （／３）流体通路が隔離壁中の開口を通シ抜ける長い末
   端開放管状要素により形成される特許請求の範囲第１−
   ２項記載の方法。 （／ｌ）ガス状生成物が中央排出系中の開口を経て連続
   する区画室から取出される特許請求の範囲第７項記載の
   方法。 （／ｊ）第１の区画室内の中央排出系中に存在する開口
   が他の区画室内に存在するものよりも広い特許請求の範
   囲第７４を項記載の方法。 （／乙）隣接する区画室間の流体連絡が隔離壁の垂直方
   向にのびる邪魔板よシ低い所に開口する管により形成さ
   れる特許請求の範囲第１ｔｔ：たけ７５項記載の方法。 （／７）実質的に特に添付図面に関連して記載するよう
   な、炭化水素油の連続的熱分解装置。