JPS61183389A - 重質炭化水素油分解生成物の急冷装置 - 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】 〔技術分野〕 本発明は、常圧蒸留残渣油、減圧蒸留残渣油、石炭液化
油等の重質炭化水素油の分解生成物を急冷するための装
置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炭化水素油を得るため
に１重質炭化水素油を水素の存在下又は不存在下で加熱
分解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から、その急冷処理には困難が伴い
、従来は、低温の分解生成油を直接高温の分解生成物に
混合し、急冷する方法が行われてきた。しかしながら、
この場合には、急冷生成物は、その急冷用に用いた添加
分解生成油の分だけその容積を増加し、従って、その後
続の処理工程で用いる気液分離器や、蒸留塔等の装置系
は大型のものとなり、装置効率が悪く、また、十分に高
圧なスチームが回収出来ないという問題があった。また
、高温の分解生成物を、従来一般の間接熱交換器、例え
ば、多管式熱交換器、あるいはナフサ、灯軽油等を原料
とする分解プロセスで使用される各種の熱交換器で急冷
しようとすると１分解生成物中の重質成分の割合が多い
ため、コーク発生が著しいばかりでなく、また発生した
コークをデコーキングすることが著しく困難である。

〔目　　的〕

本発明は、重質炭化水素油分解生成物を間接熱交換によ
り効率よく急冷し、急冷処理におけるコーク発生を著し
く抑制すると共に、デコーキング処理の容易な重質炭化
水素油急冷装置を提供することを目的とする。

〔構　　成〕

本発明によれば、第１の発明として、２つの間接熱交換
器と１つの圧力調節器との組合せからなり。

該間接熱交換器は、両端開口する内管と、上端が内管と
の間で封止され、下端封止され、上部にスチーム排出口
を有する中間管と、上端が中間管のスチーム排出口より
下方に位置し、中間管との間で封止され、下端開口し、
かつ上部に開口を有する外管とを同心円状に配設した３
重管構造を有し。

該圧力調節容器は、冷却用水導入口、スチーム導入口、
スチーム排出口及び冷却用水排出口を有し、また該２つ
の間接熱交換器の内管の各上端開口部は中間に冷却用水
導入口を有する分配管の両端開口部にそれぞれ連結され
、該２つの間接熱交換器の外管の各下端開口部は連結管
により連結され、かつ該分配管の冷却用水導入口は連結
管により圧力調節容器の冷却用水排出口に連結され、該
中間管のスチーム排出口は連結管により圧力調節容器の
スチーム導入口に連結され、該２つの熱交換器の外管の
一方に設けた開口を重質炭化水素油分解生成物導入口及
び他方に設けた開口を急冷重質炭化水素油分解生成物排
出口としたことを特徴とする重質炭化水素油分解生成物
の急冷装置が提供され、また第２の発明として、２つの
間接熱交換器と１つの圧力調節容器との組合せからなり
、該間接熱交換器は、両端開口する内管と、上端が内管
との間で封止され、下端封止され、上部にスチーム排出
口を有する中間管と、上端が中間管のスチーム排出口よ
り下方に位置し、中間管との間で封止され、下端開口し
、かつ上部に開口を有する外管とを同心円状に配設した
３重管構造を有し、該圧力調節容器は、冷却用水導入口
、スチーム導入口、スチーム排出口及び冷却用水排出口
を有し、また該２つの間接熱交換器の内管の各上端開口
部は中間に冷却用水導入口を有する分配管の両端開口部
にそれぞれ連結され、該２つの間接熱交換器の外管の各
開口部は連結管により連結され、かつ該分配管の冷却用
水導入口は連結管により圧力調節容器の冷却用水排出口
に連結され、該中間管のスチーム排出口は連結管により
圧力調節容器のスチーム導入口に連結され、該２つの熱
交換器の外管の一方の下端開口部を重質炭化水素油分解
生成物導入口及び他方の下端開口部を急冷重質炭化水素
油分解生成物排出口としたことを特徴とする重質炭化水
素油分解生成物の急冷装置が提供される。

なお１本明細書においていう「分解生成物」とは、熱分
解又は接触分解によって得られる生成物を意味する。

次に本発明を図面によりさらに詳細に説明する。

第１図は１本発明で用いる間接熱交換器の断面説明図を
示すもので、２つの間接熱交換器Ａ、Ｂがその下端部に
おいて連結されたものを示す。各間接熱交換器Ａ、Ｂは
内管ｌと中間管２と外管３とを同心円状に配設した３重
管構造を有するもので、このような管は、外管１内に、
あらかじめ形成した内管１と中間管２とからなる２重管
４を挿入することによって得ることができる。

内管１は両端開口したものであり、その上端の開口部は
冷却用水導入口を形成する。中間管２は。

その上端は内管１との間で封止され、また、下端も封止
されたものであり、そして、上部にはスチーム排出口を
有し、スチーム排出管５が付設されている。従って、内
管ｌと中間管２とはその下端部において流体的に連絡し
ている。外管３は、その上端は中間管２との間でフラン
ジ６により封止され、また下端開口するものであり、そ
の封止上端部は中間管のスチーム排出口５よりも下方に
位置している。そして、外管３の上部には、開口を有し
、分解生成物の導入管又は排出管７が付設されている。

本発明においては、前記した３重管構造の２つの熱交換
器Ａ、Ｂの各外管ｌの下端開口部は、連結管８により連
結されている。従って、一方の間接熱交換器Ａの外管の
開口に付設した導入管７から導入した分解生成物は、他
方の間接熱交換器Ｂの外管の開口に付設した排出管７よ
り排出される。また、２つの間接熱交換器Ａ、Ｂの内管
１の上端開口部は、中央に冷却用水導入口及び冷却用水
導入管９を有する分配管１０の両端開口部に連結され、
冷却用水導入管９より導入された冷却用水は、この分配
管により２つの間接熱交換器Ａ、Ｈに分配される。

第２図は、基本的な構造では第１図のものと類似する間
接熱交換器の断面説明図を示すものであるが、この場゛
合には、外管ｌの上部に開口を有し、２つの間接熱交換
器Ａ、Ｂの開口部は、連結管２０によって連結され、各
外管３の下端は開口し、導入管又は排出管２１が付設さ
れている。従って、この間接熱交換器Ａ、Ｂの組合せで
は、一方の外管の下端開口部に設けた導入管２１より導
入された分解生成物は、他方の外管下端開口部に設けた
排出管２１より排出される。

前記した間接熱交換器は種々変更が可能であり。

例えば、中間管２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、また第１図又は第２図
で示した一対の間接熱交換器を２つ又はそれ以上組合せ
ることもできる。

第３図は、本発明で用いる圧力調節容器Ｃの断面説明図
を示す。この圧力調節容器Ｃは、耐圧容器２５に、冷却
用水導入口及び導入管２６．スチーム排出口及び排出管
２７、スチーム導入口及び導入管２９、及び冷却用水排
出口及び排出管２８を有する。この圧力調節容器Ｃ内に
おいては、導入管２６から導入された冷却用水と、スチ
ーム導入管２９から導入されたスチームとが混合されて
両者の間で直接熱交換が行われ、この直接熱交換で発生
したスチームはスチーム排出管２７から排出される。一
方、この直接熱交換により加熱された冷却用水は、冷却
用水排出管２８より排出される。

第４図は１間接熱交換器Ａ、Ｂと圧力調節容器Ｃとを組
合せて形成した本発明の分解生成物急冷装置を用いて分
解生成物を急冷する場合のフローシートの１例を示す。

第４図において、５０は熱分解炉、Ｃは圧力調節容器、
５１及び５２はそれぞれ第１図に示した１対の間接熱交
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
通って熱分解炉５０に導入されるが、この場合、分解反
応が水素の存在下で行われるときは、その導入に先立ち
、ライン６４からの＠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。また、原料油には、必要に応じ、加熱炉５０
におけるコーク析出防止のために、例えば、アルミナ、
アルミナ／シリカ。

水素化触媒微粉末、カーボン、ホワイトカーボン等が添
加される。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°Ｃ
１圧力１〜２５０Ｊ／　ｃｒｌＧ、好ましくは５〜２０
０ｋｇ／ｃ＋＃Ｇである。重質炭化水素油の分解を水素
の存在下で行う場合、その水素分圧は３０〜２５０ｋｇ
／　ｃ♂Ｇ、好ましくは１００〜２００ｋｇ／ｃｎｆＧ
である。

冷却用水はライン３０を通り、分解炉５０の煙空部内に
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Ｃに導入される。

加熱炉５０で得られた気液混合物からなる分解生成物は
、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５１及び５２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Ｃからの冷却用水がそれぞれライン３７及びライン３
８を経由して導入され、これらの間接熱交換装置におい
て、冷却用水と分解生成物との間で間接熱交換が行われ
、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５１及び５２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Ｃに導入され、ここでライン３４から導入された
冷却用水と接触熱交換し、この直接熱交換で発生した高
圧高温スチームはうイン４４を通って抜出される。この
圧力調節容器Ｃは、一般的には、約３００℃、１００気
圧程度の条件で運転される。

間接熱交換装置ｉ５１及び５２で冷却された分解生成物
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、後続の処理１例えば気液分離器
に導入された後、蒸留処理される。

前記したように間接熱交換器と圧力調節容器との組合せ
からなる急冷装置を用いて分解生成物を冷却する場合１
間接熱交換器から排出される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°Ｃ以下、
通常３８０〜４２０℃の範囲の温度に設定される。即ち
、分解炉から得られる分解生成物は、一般に４５０〜５
００℃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°Ｃ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１分解生成物の冷却速度は
、３重管の内管に導入する冷却用水の温度及び流速によ
り抑制し得るので、短い滞留時間でも、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、本
発明では１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、間接熱交換装置において、その運転圧
力は格別の制限は必要ないが、分解を水素の存在下で行
うときは、８０気圧以上１通常１００〜２００気圧であ
り、また１間接熱交換装置から排出されるスチームも同
様の高圧である。

〔効　　果〕

本発明は前記の構成であり、分解生成物の冷却に特別の
間接熱交換器と圧力調節容器との組合せを採用したこと
から、その冷却に際して被処理物の体積増加がなく、従
来の低温の分解生成油を直接分解生成物に混合する冷却
方式に比べて、後続の処理装置１例えば、気液分離器、
蒸留塔、凝縮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、後続
の処理装置系を著しく小型化することが可能になる。そ
の上１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。

さらに、本発明によれば、次のような効果を得ることが
できる。

（１）多管式の冷却装置に比べ、デッドスペースが少な
く、コークの沈積が少ない。

（２）装置が中６純化されているため、運転に異常があ
って、誤ってコークアップした場合の対処がｍ　ｔｐ、
である。

〔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４図で示したフローシートに従って重質炭化水素油を
分解処理し、次いで得られた分解生成物を急冷処理した
。この場合の原料油の性状、及び処理条件を、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℃）　　　　　　　　　：　　１．０
４粘度（１００°Ｃ）　Ｃｃｐ）　　　　　　　　：　
　８８００ｎ−へブタン不溶分（ｗｅ％）：１２．６（
２）ライン５６（原料油） 流量（ｋｇ／ｈｒ）　　：　　１００ 温度（’Ｃ）　　　：　　３００ 圧力（ｋｇ／ｃＪＧ）　：　　１．８０（３）熱分解条
件 温度（℃）　　　　　　　：　　４８０圧力（ｋｇ／ｃ
ｏＴＧ）　　　　　：　　１６０液滞留時間（分）＝２
０ 水素供給速度（Ｎ　Ｑ　／　Ｉｌｌ　）　：　　５００
（４）圧力調節器（Ｃ） 圧力（ｋｇ／ｃＪＧ）　　：　　１００温度（’Ｃ）　
　　　：　　３１０ （５）ライン４４（スチーム） 流量（ｋｇ／ｈｒ）　　：　　　１３ 温度（’Ｃ）　　　：　　３１０ 圧力（ｋｇ／ｃＩＭ）　　：　　１００（６）ライン３
０（冷却用水） 流量（ｋｇ／ｈｒ）　　：　　　１３ 温度（℃）　　　：　　ｔｔ。

（７）ライン３２又は３３（分解生成物）流量（ｋｇ／
ｈｒ）　　：　　５５．９温度（”Ｃ）　　　：　　４
８０ （８）ライン３７又は３８（冷却用水）流量（ｋｇ／ｈ
ｒ）　　：　　　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（’Ｃ）　　　　：　　３１０ 圧力（ｋｇ／ｃ＋ＪＧ）　　：　　１００（１０）ライ
ン４３（冷却分解生成物）流量（ｋｇ／ｈｒ）　　：　
　１１１．８温度（℃）　　　：　　４００ 圧力（ｋｇ／ｃｎｆＧ）　：　　１６０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で用いる２つの間接熱交換器Ａ、Ｂをそ
の外管下端部において連結させた例についての断面説明
図、第２図はその変更例を示すもので、２つの間接熱交
換器Ａ、Ｂをその外管上端部において連結させた例につ
いての断面説明図を示す。 第３図は本発明で用いる圧力調節容器の１例についての
説明図である。 第４図は本発明の急冷装置を用いて重質油分解生成物を
急冷する場合のフローシートを示す。 ■・・・内管、２・・・中間管、３・・・外管、５・・
・スチーム排出管、６・・・フランジ、　７．２１・・
・分解生成物導入又は排出管、８，２０・・・連結管、
９・・・冷却用水導入管、ＩＯ・・・冷却用水分配管、
２６・・・冷却用水導入管、２７・・・スチーム排出管
、２８・・・冷却用水排出管。 ２９・・・スチーム導入管、５０・・・加熱炉、Ａ、Ｂ
・・・熱交換器、Ｃ・・・圧力調節容器。 出願人代理人　弁理士　池　浦　敏　明第１図 第２図 番 手　　続　　補　　正　　書 昭和６０年４月ｌ１日 特許庁長官　　志　賀　学　　殿 １、事件の表示 昭和６０年特許願第２３２２５号 ２、発明の名称 重質炭化水素油分解生成物の急冷装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目１２番
１号 氏　名　　（３２ｇ）　　千代田化工建設株式会社代表
者玉置正和 ４、代理人〒１５１ 住　所　　東京都渋谷区代々木１丁目５８番１０号５、
補正命令の日付　　自　発 ６、補正により増加する発明の数　　　０８、補正の内
容 本願明細書中において次の通り補正を行います。 （１）第３頁第１８行のｒ熱分解」を、［分解ｊに訂正
します。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）２つの間接熱交換器と１つの圧力調節器との組合
   せからなり、該間接熱交換器は、両端開口する内管と、
   上端が内管との間で封止され、下端封止され、上部にス
   チーム排出口を有する中間管と、上端が中間管のスチー
   ム排出口より下方に位置し、中間管との間で封止され、
   下端開口し、かつ上部に開口を有する外管とを同心円状
   に配設した３重管構造を有し、該圧力調節容器は、冷却
   用水導入口、スチーム導入口、スチーム排出口及び冷却
   用水排出口を有し、また該２つの間接熱交換器の内管の
   各上端開口部は中間に冷却用水導入口を有する分配管の
   両端開口部にそれぞれ連結され、該２つの間接熱交換器
   の外管の各下端開口部は連結管により連結され、かつ該
   分配管の冷却用水導入口は連結管により圧力調節容器の
   冷却用水排出口に連結され、該中間管のスチーム排出口
   は連結管により圧力調節容器のスチーム導入口に連結さ
   れ、該２つの熱交換器の外管の一方に設けた開口を重質
   炭化水素油分解生成物導入口及び他方に設けた開口を急
   冷重質炭化水素油分解生成物排出口としたことを特徴と
   する重質炭化水素油分解生成物の急冷装置。
2. （２）２つの間接熱交換器と１つの圧力調節容器との組
   合せからなり、該間接熱交換器は、両端開口する内管と
   、上端が内管との間で封止され、下端封止され、上部に
   スチーム排出口を有する中間管と、上端が中間管のスチ
   ーム排出口より下方に位置し、中間管との間で封止され
   、下端開口し、かつ上部に開口を有する外管とを同心円
   状に配設した３重管構造を有し、該圧力調節容器は、冷
   却用水導入口、スチーム導入口、スチーム排出口及び冷
   却用水排出口を有し、また該２つの間接熱交換器の内管
   の各上端開口部は中間に冷却用水導入口を有する分配管
   の両端開口部にそれぞれ連結され、該２つの間接熱交換
   器の外管の上部各開口部は連結管により連結され、かつ
   該分配管の冷却用水導入口は連結管により圧力調節容器
   の冷却用水排出口に連結され、該中間管のスチーム排出
   口は連結管により圧力調節容器のスチーム導入口に連結
   され、該２つの熱交換器の外管の一方の下端開口部を重
   質炭化水素油分解生成物導入口及び他方の下端開口部を
   急冷重質炭化水素油分解生成物排出口としたことを特徴
   とする重質炭化水素油分解生成物の急冷装置。