JPS6169889A - エチレンの製造方法 - 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】 本発明はエチレンの製造方法に関し、詳しくは炭化水素
油の熱分解によるエチレンの製造において、流体の有す
る熱を巧みに利用して付帯するプロピレン冷凍圧縮機の
駆動動力の低減を図ったエチレンの製造方法に関する。

従来、炭化水素油の分解により生成する各種ガスの混合
物からエチレンを得る方法が知られている。これは通常
、第１図に示す如き工程により行なわれる。すなわち、
炭化水素油を熱分解して得られる分解ガスを脱プロパン
塔１．脱メタン塔および脱エタン塔７．アセチレン反応
塔８．メタン分離塔９．エチレン蒸留塔１１により順次
処理することによってエチレンを得る方法である。とこ
ろで、このエチレン蒸留塔１１では、塔頂凝縮器の冷媒
として通常、−３５〜−４５°Ｃの範囲のプロピレン液
を使用し、再沸器の熱媒として０〜１０℃の範囲のプロ
ピレンガスを使用している。また、エチレン蒸留塔の塔
底の再沸器ではエチレン蒸留塔のもつ−１０〜−１４℃
の範囲の冷熱をプロピレンに回収し、プロピレン冷凍圧
縮機の動力の低減を図っている。

しかしながら、メタン分離塔の塔底液は−２８〜−３０
℃程度であるにもかかわらず、この冷熱が回収されない
まま次工程のエチレン蒸留塔に供給されていた。したが
って、プロピレンの冷凍圧縮機動力の低減化も不充分で
あり、エネルギー経済的に有効な方法とはいえなかった
。

そこで本発明者らはプロピレンの冷凍圧縮機動力の低減
化を図る製造方法について検討した結果、メタン分離塔
の塔底における冷熱を回収して有効に利用することによ
り、目的を達成しうろことを見い出し、この知見に基づ
いて本発明を完成した。

すなわち本発明は、炭化水素油の熱分解によるエチレン
の製造方法において、メタン分離塔の塔底液の一部また
は全部を断熱フラッシュさせて、気液混相流となし、該
混相流を被冷却流体と熱交換することにより該混相流が
飽和蒸気となるまで加熱してエチレン蒸留塔に供給する
ことを特徴とするエチレンの製造方法を提供するもので
ある。

本発明の方法の一態様を第２図に示し、これに基づいて
本発明を説明する。

原料である炭化水素油を熱分解することにより分解ガス
が得られるが、この熱分解の条件は特に制限はなく、通
常行なわれている条件で行なえば良い。一般的な条件と
しては炭化水素油に対して希釈用スチームを重量比率０
．３〜０．５程度加え、分解温度は８００〜８５０℃で
ある。

このようにして得られる分解ガスは水素、メタン、エタ
ン、エチレン、プロピレン、ブタン、ブテン、ブタジェ
ン、熱分解ガソリン等を含有するものである。

この分解ガスは圧縮工程を経て蒸留工程に供給され、蒸
留工程ではまず脱プロパン塔１においてプロピレンを含
有する重質分を塔底液として分離する。一方、プロパン
を含む軽質留分を塔頂に分離し、これを熱交換器１５を
通して熱交換し、ある程度まで冷却した後、凝縮器２に
おいて冷媒である−３５〜−４５℃程度のプロピレンに
より冷却する。次いで、受槽３に導入して凝縮液は脱プ
ロパン塔１に還流する。

この熱交換器１５においては、後述するメタン分離塔の
塔底液の一部または全部を断熱フラッシュさせた気液混
相流を冷媒として熱交換を行なう。

次の凝縮器において凝縮しないで受槽３に導入された気
相成分は圧縮機４に送って昇圧したのち、再び熱交換器
１６を通過させて熱交換によりある程度まで冷却し、さ
らに冷却器５および６において冷却し、脱メタン塔およ
びその後の脱エタン塔７に供給する。ここで熱交換器１
６においては、た気液混相流を冷媒として熱交換を行な
う。また、冷却器５においては通常、−３５〜−４１℃
のプロピレンを冷媒として使用している。冷却器６にお
いても、通常−３５〜−６０°Ｃのエチレンを躇媒とし
て使用している。このようにして冷却された成分を脱メ
タン塔においては水素、メタン等を塔頂に分離し、エチ
レン、エタン、プロピレン。

プロパン等の塔底液を脱エノン塔に供給する。脱エタン
塔においては、まずプロピレン、プロパン等を塔底液と
して分離し、塔頂成分のエチレン。

エタン等は次の工程に送られる。

この脱エタン塔の塔頂成分中には不純物である微量のア
セチレンを含有するため、通常はアセチレン反応塔８に
送り、メタンを含有する水素ガスにて水添することによ
りアセチレンをエチレンあるいはエタンとする。

このように処理されたガス分をメタン分離塔９に供給し
、メタンおよび未反応の水素を塔頂から分離する。一方
、メタン分離塔９の塔底液は制御弁１０の出口で断熱フ
ラッシュし、−２８〜−３３℃の気液混和状態とする。

この気液混相状態である流体はエチレン蒸留塔１１に送
り、蒸留することにより、エタンと分離してエチレンを
得るのである。しかし、ここで着目したのはエチレン−
エタン系のようにその比揮発度が１に近いような物質を
蒸留分離する場合、その蒸留塔フィードの気液比が飽和
状態の中で変化しても、蒸留塔還流比が大幅に変化しな
いということである。

そこで、本発明ではこの特性に着目し、この冷熱を保有
する気液混相流を熱交換器における冷媒として利用し、
被冷媒流体の冷却を行なうことを特徴としている。

すなわち、この気液混相流のもつ−２８〜−３３℃の低
温冷熱をその低温レベルに見合った被冷却流体の冷却に
使用すれば、被冷却流体の冷媒であるプロピレンの負荷
域となり、ひいてはプロピレン冷凍圧縮機動力の低減が
可能となる。

本発明における被冷却流体としては脱プロパン塔の塔頂
流体および／または当該塔頂流体のうち凝縮しなかった
成分の圧縮流体、すなわち脱メタン塔へのフィードが挙
げられる。これらの流体は前述の熱交換器１５．１６に
おいて気液混相流と接触する。第２図においては、メタ
ン分離塔９の塔底液である気液混相流を２分して熱交換
器１５゜１６の各々に導入して熱交換を行なっているが
、該混相流の全部を熱交換器１５あるいは１６の一方に
のみ導入してもよい。

気液混和状態にあるメタン分離塔の塔底液と被冷却流体
との熱交換は、該塔底液が被冷却流体により加熱され、
飽和蒸気まで加熱されるように行なうことが重要である
。過度に加熱して加熱蒸気にすると、次工程のエチレン
蒸留塔における還流比が急激に上昇するため好ましくな
い。

このように加熱された飽和蒸気はエチレンとエタンより
なり、この蒸気はエチレン蒸留塔１１に送られるが、こ
の蒸留塔においては導入されるエチレンとエタンの混合
蒸気を蒸留して塔頂にエチレンを、塔底にエタンを分離
することができる。

塔頂から得られるエチレンは冷媒としてプロピレンを用
いる凝縮器１３に送り、所定温度に冷却して液化したの
ち受槽１４に送られ、一部をエチレンとして抜き出し、
残りを還流液としてエチレン蒸留塔１１へ還流する。一
方、塔底で再沸器の熱媒としてプロピレンを使い、塔底
缶出物としてエタンを抜き出す。すなわち、エチレン蒸
留塔の塔底の再沸器１２においては、従来と同様にエチ
レン蒸留塔の有する冷熱をプロピレンに回収し、プロピ
レン冷凍圧縮機の動力の低減を図っている。

但し、この場合のフィードガスの気液比が大きくなるた
めに、塔底の再沸器１２の負荷が減少し、エチレン蒸留
塔塔底のもつ一１４℃程度の冷熱回収は減少する。

このように、本発明の方法においてはエチレンの製造に
あたり、メタン分離塔の塔底液と脱プロパン塔の塔頂骨
および／またはその塔頂骨のうち液化しなかった成分と
の間で熱交換を行ない、エチレン蒸留塔へのフィード液
のもつ低温冷熱を回収することにより冷媒あるいは熱媒
として使用されるプロピレンの冷凍圧縮機ｌ動力を大巾
に低減することができ、エネルギー経済上極めて有益で
ある。

次に、実施例により本発明の詳細な説明する。

実施例１ 第２図に示す装置を用いて本発明を実施した。

沸点３０〜１５０°Ｃのナフサ１００Ｔｏｎ　／ｈｒを
希釈用スチームの存在下に８５０°Ｃにて熱分解を行な
った。得られた分解ガスを１８．６ａｔｍで圧縮した。

さらに、この分解ガスを１６．６ａｔｍの脱プロパン塔
１に９００００　Ｎｍ”　／ｈｒの流量で供給した。こ
こでプロピレンを含む重質分１４Ｔｏｎ　／ｈｒの塔底
液を得た。

次いで、−２４℃の塔頂ガスをメタン分離塔９の塔底液
の一部であって断熱フラッシュした一３０℃の気液混相
流と熱交換器１５にて熱交換を行なわしめた。ここで脱
プロパン塔の塔頂ガス流量は９５０００　Ｎｍ３／ｈｒ
であり、気液混相流の流量は２０Ｔｏｎ　／ｈｒとした
。

この熱交換により、塔頂ガスは一２９℃に冷却され、次
いで凝縮器２に供給した。凝縮器２においては一４１℃
のプロピレンにより塔頂ガスを−３１’Ｃまで冷却し、
受槽３に貯えた。塔頂ガスの一部は液化し、一部は液化
せずガス状のままであった。

受槽３の液化成分は脱プロパン塔に再び還流すると共に
ガス状の成分は圧縮器４に送った。圧縮器４では３６ａ
ｔｍにガス状成分を圧縮した。次いで、圧縮された成分
をメタン分離塔９の塔底液の一部であって断熱フラッシ
ュした一３０℃の気液混相流と熱交ｔＡ器１６にて熱交
換を行ない冷却した。ここで、圧縮成分の流量は４２０
０ＯＮｍ３／ｈｒであり、気液混相流の流量は２４Ｔｏ
ｎ　／ｈｒとした。

この熱交換により圧縮成分は一２９℃に冷却され、次い
で冷却器５に導入して一４１℃のプロピレンとの熱交換
により一３５℃まで冷却し、次いで冷却器６にて一３８
℃および−６０”Ｃのエチレン冷媒で一５４°Ｃまで冷
却した後、脱メタン塔に供給した。

脱メタン塔における操作圧力は３５ａｔｍであって、塔
頂よりメタンを分離した。エチレン、エタン、プロピレ
ン、プロパン等を含有する成分は塔底より抜出して脱エ
タン塔に導入した。

脱エタン塔の操作圧力２５ａｔｍであってプロピレン、
プロパン等を含む成分を塔底より分離し、塔頂よりエチ
レン、エタン等を含有するガスを取出して塔頂成分をア
セチレン反応塔８に４人した。

すなわち、エチレン、エタン等を含有する成分中には不
純物であるアセチレンが１．２％程度含まれているため
、この成分をアセチレン反応塔に送り４０〜６０℃、２
３ａｔｍの条件でメタンを含む水素ガスを用いて水添を
行ない、アセチレンをエタンあるいはエチレンに変換せ
しめた。

次に、未反応の水素とメタンを除くために、アセチレン
反応塔の成分をメタン分離塔９に供給した。メタン分離
塔では２３ａｔｍの条件で操作し、塔頂よりメタンおよ
び水素を分離した。

エチレン、エタン等を含む成分は塔底より得られ、これ
を２分し制御弁１０出口にて断熱フラッシュして−３０
，５℃の気液混相流とし、この気液混相流を熱交換器１
５．１６へ送った。熱交換器１５においては、前述の脱
プロパン塔塔頂液との熱交換により気液混相流の塔底液
は−２９，０°Ｃに加熱され、飽和蒸気となった。また
、熱交換器１６においては、前述の圧縮成分との熱交換
により塔底液は−２９，０℃に加熱され、飽和蒸気とな
った。

この飽和蒸気を合流させてフィードとし、エチレン蒸留
塔１１に供給した。

エチレン蒸留塔１１は１５．５ａｔｍにて操作し、塔頂
よりエチレンを、塔底よりエタンを分離した。

エチレンは凝縮器１３にて一４１°Ｃのプロピレンを用
いて一３７℃に冷却して液化し、受［１４に送った。ま
た、エチレン蒸留塔の塔底部は＋５°Ｃのプロピレンを
熱媒とする再沸器１２をもち、缶出液としてのエタンを
抜き出した。

本実施例におけるメタン分離塔の冷熱回収量。

エチレン蒸留塔へのフィード導入温度、エチレン蒸留塔
ヘゲ導入する成分中の蒸気の占める割合。

エチレン蒸留塔の還流比、凝縮器１３負荷、再沸器１２
負荷およびプロピレン冷凍圧縮機（図示せず）の動力を
第１表に示す。

比較例１ 第１図に示す装置を使用してエチレンの製造を行なった
。

沸点３０〜１５０℃のナフサ１００Ｔｏｎ　／ｈｒを希
釈用スチームの存在下に８５０℃にて熱分解を行なった
。得られた分解ガスを１８．６ａｔｍで圧縮し、さらに
、この分解ガスを１６．６ａｔｍで操作する脱プロパン
塔１に９７０００　Ｎｍ３／ｈｒで供給次いで、−２４
°Ｃの塔頂ガスを凝縮器２に送った。ここで、−４１”
Ｃのプロピレンにより塔頂ガスを一３１℃まで冷却し、
受槽３に貯えた。該塔頂ガスの一部は液化し、一部は液
化せずガス状のままであった。

受槽３の液化成分は再び脱プロパン塔に還流し、一方ガ
ス状の成分は圧縮器４に送った。圧縮器４では３６ａｔ
ｎ＋心労ス状成分を圧縮した。次いで、圧縮した成分を
冷却器５に導入し、−４１℃のプロピレンとの熱交換に
より一３５°Ｃに冷却したのち冷却器６に導入し、−３
８，０℃および一６０″Ｃのエチレン冷媒により一５４
℃まで冷却し、脱メタン塔７に供給した。

脱メタン塔では３５ａｔｍの条件で操作して塔頂よりメ
タンを分離した。エチレン、エタン、プロピレン、プロ
パン等を含有する成分は塔底より分離して脱エタン塔に
導入した。

脱エタン塔では２５ａｔｍの条件で操作し、プロピレン
、プロパン等を含む成分を塔底より分離し、塔頂よりエ
チレン、エタン等を含有するガスを取出し、該塔頂成分
をアセチレン反応塔８に導入した。すなわち、エチレン
、エタン等を含有する成分中には不純物であるアセチレ
ンが１．２％程度含まれているために、この成分をアセ
チレン反応塔に送り、４０〜６０℃、２３ａｔｍの条件
でメタンを含む水素ガスを用いて水添を行ない、アセチ
レンをエタンあるいはエチレンに変換した。

次に、未反応の水素とメタンを除（ために、アセチレン
反応塔の成分をメタン分離塔Ｉに供給した。メタン分離
塔は２３ａｔｍの条件で操作し、塔頂よりメタンおよび
水素を分離した。

エチレン、エタン廓を含む成分は塔底より取出したのち
制御弁１０人送り、制御弁１０出口にて断熱フラッシュ
し、−３０，５°Ｃの気液混相流となし、この混相流を
エチレン蒸留塔１１に供給した。

エチレン蒸留塔１１は１５．５ａｔｍの条件で操作し、
塔頂よりエチレンを、塔底よりエタンをそれぞれ分離し
た。エチレンは凝縮器１３にて−４１”Ｃのプロピレン
を用いて一３７℃に冷却して液化し、受槽１４に送り、
エチレンを貯えた。また、エチレン蒸留塔の塔底部は＋
５℃のプロピレンを熱媒とする再沸器１２をもち、缶出
液としてのエタンを抜き出した。

メタン分離塔の冷熱回収量、エチレン蒸留塔へのフィー
ド導入温度、エチレン蒸留塔への導入する成分中の蒸気
の占める割合、エチレン蒸留塔の還流比、凝縮器１３負
荷、再沸器１２負荷およびプロピレン冷凍圧縮機（図示
せず）の動力を第１表に示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来方法の実施に用いられる装置であり、第２
図は本発明の方法の実施に用いられる装置の１例の概略
図を示す。 １・・脱プロパン塔、２・・凝縮器。 ３・・受槽、４・・圧縮機、５，６・・冷却器。 ７・・脱メタン塔、脱エタン塔。 ８・・アセチレン反応塔、９・・メタン分離塔。 １０・・制御弁、１１・・エチレン蒸留塔。 １２・・再沸器、１３・・ｌ疑縮器、　１４・・受槽。 １５、１６・・熱交換器 手続前正式（自発） 昭和５９年１０月５１−１

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭化水素油の熱分解によるエチレンの製造方法に
   おいて、メタン分離塔の塔底液の一部または全部を断熱
   フラッシュさせて気液混相流となし、該混相流を被冷却
   流体と熱交換することにより、該混相流が飽和蒸気とな
   るまで加熱してエチレン蒸留塔に供給することを特徴と
   するエチレンの製造方法。
2. （２）被冷却流体が、脱プロパン塔の塔頂流体および／
   または当該塔頂流体のうち凝縮しなかった成分の圧縮流
   体である特許請求の範囲第１項記載の製造方法。