JPS61183388A - 重質炭化水素油熱分解生成物の処理方法 - 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】 〔技術分野〕 本発明は、重質炭化水素油熱分解生成物の処理方法に関
するものである。

〔従来技術〕

従来１重質炭化水素油から軽質化油を得るために、重質
炭化水素油を水素の存在下又は不存在下で高温に加熱し
、分解軽質化する方法は知られている。

ところで、このような重質炭化水素油の熱分解において
、得られる熱分解生成物は、高温であり、コークを発生
しやすいものであることがら、その処理には困難が伴い
、従来の方法によれば、例えば、第５図に示すような水
素の存在下での処理方法が採用されている。即ち、第５
図から理解されるように、従来の方法では、ライン５６
から導入された重質炭化水素油は、ライン５７を通って
くる循環水素（ライン６４）と補給水素（ライン５８）
との混合物の形で加熱炉５０において熱分解されるが、
この加熱炉５０で得られる高温の熱分解生成物は、混合
器５１に導入され、ここでライン８３を通ってくる低温
の熱分解生成油と混合されて急冷される。そして、この
急冷生成物は、気液分離器５２に導入され、ここで液体
成分は気体成分から分離され、ライン６５を通って蒸留
塔５３に送られて蒸留処理され、一方、気体成分は、ラ
イン６２を通って凝縮器５４に送られ、ここで気体成分
中の炭素数５以上の炭化水素成分が凝縮され、ライン８
６から抜出され、塔留塔５３に送られ、一方、水素及び
炭素数１〜４の炭化水素成分はライン６３を通って抜出
され、コンプレッサー５５を通り、ライン５８からの補
充水素と共にライン５６を通る重質炭化水素油と混合さ
れる。蒸留塔５３においては、塔頂から得られる留出油
の一部はライン７４、バルブ７５、ライン７６、ライン
８４及びポンプ８５を通って前記熱分解生成物急冷用の
混合器５１に循環され、また塔底油の一部も、ライン８
１、バルブ８２、ライン８３及びポンプ８５を通って同
様に混合器５１に循環される。なお、第５図において、
符号６７．７８は冷却器、６９は槽、７１はポンプを各
示す。

前記従来の熱分解生成物の処理法から明らかなように、
従来の場合は、加熱炉５０からの熱分解生成物は、混合
器５１において、蒸留塔５３から得られる低温の塔頂留
出油の一部及び塔底油の一部と混合されて急冷されてい
るため、混合器５１から得られる急冷生成物は、その急
冷用に用いた添加熱分解生成油の分だけその容積を増加
し、従って、その後続の工程で用いる気液分離器５２及
び蒸留塔５３等の装置系は大型のものとなり、装置効率
が悪いという問題があり、さらに熱回収により得られる
水蒸気は中低圧のものとならざるを得ず、回収効率及び
経済効果も不充分なものといわざるを得なかった。

〔目　　　的〕

本発明は、従来法に見られる前記問題の解消された重質
炭化水素油熱分解生成物の処理方法を提供することを目
的とする。

〔構　　成〕

本発明によれば１重質炭化水素油熱分解生成物を処理す
るに際し、 （ｉ）該熱分解生成物を気液分離することなく、気液混
合物の形で冷却用水と間接的に熱交換させると共に、高
圧高温スチームを発生させる間接熱交換工程、 （ｉｉ）該間接熱交換工程から得られた液状熱分解生成
油を蒸留処理する工程、 からなり、該間接熱交換工程を、外管と該外管内に挿入
された２重管とからなる３重管構造の間接熱交換装置を
用い、該２重管の内管に水及び該外管と２重管との間の
間隙部に重質炭化水素油熱分解生成物をそれぞれ導入し
、該２重管の外管より高圧高温スチームを導出させるよ
うに行うことを特徴とする重質炭化水素油熱分解生成物
の処理方法が提供される。

本発明における原料油としては、従来、軽質化用原料と
して用いられている各種の重質炭化水素油が用いられ、
このようなものとしては、例えば、常圧常習残渣油、減
圧蒸留残渣油等の各種残渣油の他、脱アスファルト油、
石炭液化油等が挙げられる。

本発明において、前記原料油は、加熱炉において熱分解
処理される。この場合、加熱炉としては、従来公知の各
種のものが採用されるが、一般には、管状型加熱炉が採
用される。また、この管状型加熱炉には、管状型又はベ
ッセル型等の各種のソーカーを組合せることができる０
重質炭化水素油の熱分解は、水素の存在下又は不存在下
で実施される。

本発明によれば１重質炭化水素油の熱分解処理によって
得られる気液混相からなる熱分解生成物は、先ず、気液
分離することなく、冷却用水との間で間接熱交換される
と共に、冷却用水はその際の加熱により高圧高温のスチ
ームに変換される。

次に、この間接熱交換により急冷された熱分解生成物は
、気液分離処理された後（水素の存在下でないときは、
必ずしも気液分離処理の必要はない）蒸留処理工程へ送
られ、蒸留処理される。

本発明においては、前記したように、熱分解生成物は冷
却用水との間で間接熱交換されるが、この場合１間接熱
交換装置としては、外管と、その外管内に挿入された２
重管とからなる３重管構造の管状型熱交換器が用いられ
る。このような管状型熱交換器においては、外管と２重
管との間に形成される間隙部に熱分解生成物が導入され
、２重管の内管に冷却用水が導入され、そして２重管の
内管に導入された冷却用水は、２重管の外管から高圧高
温のスチームとして排出される。

第１図及び第２図に本発明で用いる前記間接熱交換装置
の断面説明図を示す。

第１図は、２つの管状型熱交換器Ａ、Ｂがその下端部に
おいて連結されたものを示す。この図において、ｌは外
管を示し、２はその外管内に挿入された２重管で、内管
３と外管４とから構成される。一方の熱交換器Ａの外管
１は、その上部に熱分解生成物導入管５を有し、他方の
熱交換器Ｂの外管１は、その上部に熱分解生成物排出管
６を有し、各外管１の上端はいずれもフランジ７により
封止され、各外管１の下端はＵ字状の連結管８により連
結されている。

２重管２は、下端が封止された外管４内に、下端が開口
した内管３を挿入し、外管４の上端を内管３との間で封
止した構造を有するもので、２重管２の上部は外管１の
上方に伸びている。また、各２重管２はその上部にスチ
ーム排出管９が付設され、各２重管の内管３の上端は、
中間に冷却用水導入口１０を有する冷却用水分配管１１
の各端部にそれぞれ連結されている。

このような熱交換器においては、熱分解生成物は、一方
の熱交換１１Ａの外管１の導入管５より導入され、他方
の熱交換器Ｂの外管１の排出管６より排出される。また
、冷却用水は、分配管１１の導入口１０より導入され、
各２重管２の内管３内を流下し。

そして２重管２の外管４内を上方に流れるが、その間に
、冷却用水は、外管１を流通する高温の熱分解生成物と
の間で間接的熱交換を行い、高圧高温のスチームとなり
、２重管２の外管４の上部に付設された排出管９から排
出される。一方、熱分解生成物は、この熱交換により、
急冷され、その急冷熱分解生成物は、熱交換器Ｂの外管
工の排出管６より排出される。

第２図に示した熱交換装置は、第１図に示したものと構
造的に類似するものであるが、各外管１はその上部で連
結管２０で連結され、各外管１の下端部に熱分解生成物
導入管２１及び熱分解生成物排出管２２を有するもので
ある。

前記した間接熱交換装置は種々変更が可能であり、例え
ば、２重管２の外管４の外表面には、フィンを付設して
、伝熱効率を高めることができるし。

外管１内に複数個の２重管を挿入することができるし、
また第１図又は第２図で示した間接熱交換装置を２つ又
はそれ以上組合せることもできる。

本発明者らの研究によれば、前記のような間接熱交換装
置を用いる場合には、熱分解生成物を効率的に冷却し得
る上、従来のように低温の熱分解生成油を熱分解生成物
に直接混合して冷却するものでないことから、冷却処理
によって被処理物の体積増加を生じず、従って、従来法
に比べて装置効率は著しく向上される。しかも、このよ
うな間接熱交換によれば、副生物として高圧高温のスチ
ームを回収し得るので、省エネルギーの観点からも極め
て有利である。

本発明により熱分解生成物を前記したような間接熱交換
装置を用いて冷却する場合、間接熱交換装置から排出さ
れる熱分解生成物の温度は、後続の処理に適合する範囲
の温度であり、４４０℃以下。

通常３８０〜４２０℃の範囲の温度に設定される。即ち
。

熱分解炉から得られる熱分解生成物は、一般に４５０〜
５００℃という高温で、コークを発生しやすく、取扱い
の困難なものであるが、このような高温の熱分解生成物
は、前記間接熱交換装置により。

３６０〜４４０℃、好ましくは３８０〜４２０℃の温度
に冷却される。本発明で用いる間接熱交換装置の場合。

熱分解生成物の冷却速度は、２重管２の内管に導入する
冷却用水の温度及び流速により制御し得るので、短い滞
留時間でも、熱分解生成物を所要温度まで急速に冷却す
ることが可能である。また１本発明では、熱分解生成物
は、気液分離処理されることなく、気液混合物の形で、
冷却用水との間で間接熱交換されることから、その間接
熱交換に際しての伝熱は非常に良好である。また１間接
熱交換装置において、その運転圧力は格別の制限は不要
だが、熱分解を水素の存在下で行うときには、８０気圧
以上、通常１００〜２００気圧であり、また、間接熱交
換装置から排出されるスチームも同様の高圧のものであ
る。

次に本発明において、熱分解を水素の存在下で行う場合
の方法を第３図〜第４図のブローシートによりさらに詳
細に説明する。

第３図において５０は加熱炉、２６は圧力調節容器、２
７及び２８はそれぞれ第１図に示した１対の熱交換器Ａ
、Ｂからなる間接熱交換装置を示す。

原料油としての重質炭化水素油はライン５６及び５９を
通って加熱炉５０に導入されるが、熱分解を水素の存在
下で行う場合、その導入に先立ち、ライン６４からの循
環水素及びライン５８からの補充水素と混合され、水素
との混合物の形で加熱炉５０に導入される。この加熱炉
５０の条件としては、一般的に、温度４２０〜５２０℃
、好ましくは４４０〜５００℃、圧力１−２５０ｋｇ／
　ａｌＧ、好ましくは５〜２００ｋｇ１０＃Ｇである。

重質炭化水素油の熱分解を水素の存在下で行う場合、そ
の水素分圧は３０〜２５０ｋｇ／ａ＃Ｇ、好ましくは１
００〜２００ｋｇ／ｃｉＧである。

冷却用水はうイン３０を通り、加熱炉５０の煙道部内に
配設された加熱コイル３１に入り、ここで予熱された後
、ライン３４を通り、圧力調節容器２６に導入される。

加熱炉５０で得られた気液混合物からなる熱分解生成物
は、ライン３２及びライン３３によって抜出され、それ
ぞれ１間接熱交換装置２７及び２８に導入される。また
、これらの間接熱交換装置に対しては、圧力調節容器２
６からの冷却用水がそれぞれライン３７及びライン３８
を経由して導入され、これらの間接熱交換装置において
、冷却用水と熱分解生成物との間で間接熱交換が行われ
、熱分解生成物は所要の温度まで冷却されると共に、冷
却用水は高圧高温スチームに変換される。

前記間接熱交換装置２７及び２８で得られた高圧高温ス
チームは、それぞれライン３５及び３６を通って圧力調
節容器２６に導入される。ここで発生した高圧高温スチ
ームはライン４４を通って抜出される。

この圧力調節容器２６は、一般的には、約３００℃、１
００気圧で運転される。

間接熱交換装置２７及び２８で冷却された熱分解生成物
は、それぞれライン４１及び４２により抜出され。

ライン４３を経由して、第４図に示す気液分離器５２に
導入される。なお、第４図に示した符号において、第５
図に示したものと同一符号は同一の意味を有する。

次に、第４図を参照して説明すると、ライン４３を通っ
て気液分離器５２（水素の存在下でないときは、必らず
しも必要とされない）に導入された熱分解生成物は、こ
こで気液分離され、気体成分はライン６２を通って凝縮
器５４に導かれ、ここで気体成分中の高沸点分１通常、
炭素数５以上の炭化水素成分が凝縮され、凝縮物はライ
ン８６を通って抜出され、蒸留塔５３に送られる。一方
、水素を含む低沸点の炭化水素ガスは、コンプレッサー
５５で昇圧された後、ライン６４を通って、第３図に示
す加熱炉５０に循環される。

気液分離器５２で得られた液体成分（熱分解生成油）は
、ライン６５を通って蒸留塔５３に導入され、ここでサ
フサ、ガスオイル、減圧ガスオイル、減圧残油に分けら
れ、ナフサはライン７３、ガスオイルはライン８２．減
圧ガスオイルはライン８１．減圧残油はライン８０を通
って抜出される。

〔効　　果〕

本発明は前記の構成であり、熱分解生成物の冷却に特別
の間接熱交換方式を採用したことから、第５図に示した
従来の低温の熱分解生成油を直接熱分解生成物に混合す
る冷却方式に比べて、気液分離器５２、蒸留塔５３、凝
縮器５４等の装置系に導入される液体流量は著しく減少
されたものであり、従って、本発明の場合は、装置系を
著しく小型化することが可能になる。その上、本発明の
場合は、特別の３重管構造の間接熱交換装置を用いたこ
とから、熱交換に際してのコーク発生を著しく抑制し得
ると共に、冷却媒体として用いた水は、高圧高温のスチ
ームとして回収され、エネルギー源として種々の目的に
利用することができる。

〔実施例〕

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図及び第４図で示したフローシートに従って重質炭
化水素油を熱分解処理し１次いで得られた熱分解生成物
を処理した。この場合の原料油及び生成油の性状、及び
処理条件を、第３図及び第４図に示したフローシートと
の関連において示す。

（１）原料油（蒸留残渣油） 比重（ｄ１５／４℃）　　　　　　　　：　　１．０４
粘度（１００℃）（ｃｐ）　　　　　　　　：　　ｓｓ
ｏ。

ｎ−へブタン不溶分（ｗｔ％）：１２．６（２）ライン
５６（ＪＪｆ料油） 流量（ｋｇ／ｈｒ）　　　：　　１００温度（’Ｃ）　
　　　　：　　３００ 圧力（ｋｇ／ｃＪＧ）　　　：　　１８０（３）熱分解
条件 温度（’Ｃ）　　　　　　　：　　　４８０圧力（ｋｇ
／　ｃｎｆＧ）　　　　　：　　　１６０液滞留時間（
分）　　　・　　　２０ 水素供給速度（Ｎｌｆｉ）：　　　５００（４）圧力調
節器（２６） 圧力（ｋｇ／ｃｎｆＧ）　　：　　１００温度（℃）　
　　　：　　３１０ （５）ライン４４（スチーム） 流量（ｋｇ／ｈｒ）　　：　　　１３ 温度（℃）　　　　：　　３１０ 圧力（ｋｇ／ｃＪＧ）　　：　　１００（６）ライン３
０（冷却用水） 流量（ｋｇ／ｈｒ）　　：　　　１３ 温度（’Ｃ）　　　：　　１１０ （７）ライン３２又は３３（熱分解生成物）流量（ｋｇ
／ｈｒ）　　：　　５５．９温度（’Ｃ）　　　　：　
　４８０ 圧力（ｋｇ／ｃＪＧ）　　：　　１６０（８）ライン３
７又は３８（冷却用水）流量（ｋｇ／ｈｒ）　　　：　
　　３３温度（’Ｃ）　　　　：　　３１０ 圧力（ｋｇ／ｃ＋ＪＧ）　　：　　１００（９）ライン
３５又は３６（高圧高温スチーム）流量（ｋｇ／ｃＪＧ
）　　：　　　３３温度（ｋｇ／ＣＩＩＧ）　　：　　
３１０圧力（ｋｇ／　ｃｎｆＧ）　　：　　１００（ｌ
Ｏ）ライン４３（冷却熱分解生成物）流量（ｋｇ／ｈｒ
）　　：　　１１１．８温度（℃）　　　：　　４００ 圧力（ｋｇ／ｃＪＧ）　：　　１６０ （１１）ライン６３（ガス成分） 流量（ｋｇ／ｈｒ）　　：　　１１．８（１２）ライン
８０（減圧残油） 流量（ｋｇ／ｈｒ）　　　：　　６５．１比重（ｄ１５
／４℃）　　：　　　ｉ、ｏｇ（１３）ライン８１（減
圧ガスオイル）流量（ｋｇ／ｈｒ）　　　：　　２０．
７比重（ｄ１５／４℃）　　：　　０．９５（１４）ラ
イン８２（ガスオイル） 流量（ｋｇ／ｈｒ）　　　：　　　８．６比重（ｄ１５
／４℃）　　：　　　０．８４（１５）ライン７３（ナ
フサ） 流量（ｋｇ／ｈｒ）　　　：　　　３．７比重（ｄ１５
／４℃）　　：　　　０．７７

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で用いる間接熱交換装置の１例について
の断面説明図、第２図はその一部変更例についての断面
説明図である。第３図及び第４図は本発明法のフローシ
ートを示し、第３図はその前段及び第４図はその後段に
ついてのものである。第５図は従来法のフローシートを
示す。 ■・・・外管、２・・・２重管、５，６・・・熱分解生
成物導入又は排出管、７・・・フランジ、８，２０・・
・連結管、９・・・スチーム排出管、１１・・・冷却用
水分配管、Ａ、Ｂ・・・熱交換器、２６・・・圧力調節
容器、５０・・・加熱炉、５２・・・気液分離器、５３
・・・蒸留塔、５４・・・凝縮器、５５・自コンプレッ
サー。 出願人代理人　弁理士　池　浦　敏　明第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）重質炭化水素油熱分解生成物を処理するに際し、 （ｉ）該熱分解生成物を気液分離することなく、気液混
   合物の形で冷却用水と間接的に熱交換させると共に、高
   圧高温スチームを発生させる間接熱交換工程、 （ｉｉ）該間接熱交換工程から得られた液状熱分解生成
   油を蒸留処理する工程、 からなり、該間接熱交換工程を、外管と該外管内に挿入
   された２重管とからなる３重管構造の間接熱交換装置を
   用い、該２重管の内管に水及び外管と２重管との間の間
   隙部に重質炭化水素油熱分解生成物をそれぞれ導入し、
   ２重管の外管より高圧高温スチームを導出させるように
   行うことを特徴とする重質炭化水素油熱分解生成物の処
   理方法。