JPS6253394A - 重炭化水素をクラツキングしてオレフイン及び液状炭化水素燃料を製造する方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は１重炭化水素からのオレフィン及び液状炭化
水素燃料の製造に関する。特に、この発明は熱クラッキ
ング環境によるオレフィンの製造に関する。

［従来の技術］ 天然に存在する炭化水素が高温においてクラッキングさ
れオレフィン及び液体燃料を製造できることは以前から
知られている。天然に存在する重炭化水素からオレフィ
ン及び炭化水素燃料を製造するために接触及び非接触ク
ラッキングがいずれも知られている。

オレフィン及びガソリンを製造するためにガス油のよう
な軽分子量で低沸点の天然に存在する炭化水素を使用す
ることは好ましいことである。軽炭化水素は典型的には
重炭化水素より汚染物を少なく含んでいる。

然しながら、軽炭化水素を消費するにつれて。

石油及び石油化学工業は残留油のような重炭化水素の利
用に焦点をあててきた。残留油は、普通には、残査、常
圧残留油、大気圧塔底分、減圧残留油トップ粗分及びガ
ス油より重い多くの炭化水素とされている。残留油につ
いての問題は残留油が硫黄や金馬のような汚染物を含ん
でいることである１重金属は接触クラッキング操作にお
いて特に問題を生じる１重炭化水素はコーク先駆体（ア
スファルテン、多核芳香族類２等）をも多量に含む。

これらのコーク先駆体はクラッキング操作中においてコ
ークに変換しがちであり、装置及び触媒又はクラッキン
グ工程に用いる不活性粒子を汚染しがちである。

多くの方法が残留油クラッキングの問題を処理するため
に開発されてきており、一般にはクラブキングの前に残
留油を前処理している。溶剤脱アスファルテン、流動又
は遅れたコーキング工程又は水素処理は残留油前処理工
程である。この溶剤脱アスファルテン、流動又は遅れた
コーキング工程は本質的には炭素除去工程であり、実質
的な供給物の損失をもたらす、水素処理は、汚染物の触
媒に対する有毒効果による処理の経済及び水素の消費に
おいて極めて高い費用を要するのが典型的である。

［発明の概要］ この発明の目的は重炭化水素をクラッキングしてオレフ
ィン及び液体燃料を製造することである。

更に、この発明の他の目的は、先ず大気圧塔底分を減圧
塔を通して処理し減圧油及び減圧残留分を別個にクラッ
キングして大気圧塔底分（ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ　ｔ
ｏｗｅｒ　ｂｏｔｔｏｎ＋ｓ　）をクラッキングするこ
とにある。

この発明の方法は本質的に熱クラッキング法によって進
行する。供給物、即ち大気圧塔底分は。

減圧塔で減圧ガス油と減圧残留物とに分離される。

この減圧ガス油は、熱クラッキング反応塔に送られ、高
温１例えば１５０００Ｆ及び低残留時間。

例えば０．０５−０．４０秒で粒状固体を通過して炭化
水素をオレフィンにクラッキングする。オレフィンは分
離部で粒子から分離され分離部の上部から取出す、固体
はコーカーストリッパに送る。

同時に、減圧塔の底からの減圧残留物はコーカーストリ
ッパに送りそこでクラッキングし多くの部分をコークに
変える１粒状固体はクラッキング工程で生じたコークを
燃焼させて再生し繰返しクラッキングのため熱クラッキ
ング反応塔に戻す。

［好ましい具体例の説明コ この発明の方法は重炭化水素供給物からオレフィン及び
液体燃料を製造することを狙いとしている。大気圧塔底
分（ＡＴＳ）は、この発明の方法による処理に適してい
る。然し重流及び１流に分離できる任意の重供給物はこ
の発明の方法によって、処理できる。

第１図に最も良く示されているように、この系は減圧塔
２及び熱再生クラッキングアッセンブリを本質的に包含
している。この、熱再生クラッキングアッセンブリは、
熱再生クラッキング反応塔６゜反応塔供給部４１分離部
８及びコーク　ストリッパ容器１０を包含する。この系
は反応後にクラッキング生成物から分離される固体粒子
を再生する手段をも含んでいる。この系には、エントレ
インド　ベッド　ヒータ１６．移送ライン１２及び固体
を分離することができる流動床容器１４をも図示しであ
る。

この発明の方法において、大気圧塔底分は、ライン３を
通って普通の減圧塔２（約２０ミリメータで操業）に送
られ、大気圧塔底分（ＡＴＢ）を軽い塔頂減圧油流及び
重い底減圧残留分とに分離する。この減圧ガス油は凝縮
しライン２０を通って熱再生クラブキング反応塔に送る
。

減圧ガス油は１反応塔供給部４（第２図に良く示されて
いるンを通過する熱固体粒子とともに反応塔６に送られ
る。熱固体と減圧ガス油の緊密な混合が直ちに起り、直
ちにクラッキングが進行する０反応塔に入る固体の温度
は１７５０°Ｆの範囲にある。減圧ガス油は約７０００
Ｆで反応塔に送られる。固体と供給物の重量比は５乃至
６０であり２反応は滞留時間的０．０５乃至０．４０秒
。

好；［、＜は０．２０乃至０．３０ｒ１５００’　Ｆに
おいて進行する。生成物ガスは分離部８（第３図に良く
示されている）において固体から分離され、生成物ガス
はライン２を通って塔頂を通過し。

ライン３６からライン２２に送られる典型的冷却油で直
ちにクラッキングされる。冷却生成物はサイクロン２４
を通過し、随伴固体が除去され、ライン４４を通ってコ
ーカー　ストリッパ１ｏに送られる。

分離した固体はライン２６を通って分離部８を出てスト
リッパ　コーカー１０へ通過する。同時に、ライン２２
からの減圧残留分はストリッパコーカー１０に送られ、
そこでは約１３００°Ｆ乃至１６００°Ｆの温度にある
固体でクラッキングされる。ストリッパ　コーカーにお
ける固体と減圧残留分との重量比は５対１乃至６０対１
の範囲にある。こうして、減圧残留分は９５０’　Ｆ−
１２５０°Ｆの温度にあげる。減圧残留分からの蒸発生
成物はライン３０を通って塔頂で取りライン３４での処
理のため送るかライン４２を通って系から直接取出す。

管状反応塔６又はストリッパ　コーカー１０においてコ
ークの集積した固体はエントレインドベッド　ヒータ１
６に送り２反応塔６における熱再生クラッキングに必要
な熱を供給するためライン４４を通って系に送られた空
気で燃焼させる。

ＴＲＣ系の反応塔供給部は炭化水素供給物と粒子状固体
との迅速な混合の能力によりこの系に使用するのに特に
適している。第２図に見られるように１反応塔供給部４
は固体容器７０から垂直に配置された導管７２を通って
反応塔６に粒子状固体を送り、同時に炭化水素供給物を
導管７２から排出される粒子状固体の通路に対して角度
をもって反応塔６に送られる。トロイダル供給ライン７
６によって炭化水素が供給される環状室７４は角度のあ
る開口部７８で終わる。混合隔壁又はプラグも炭化水素
供給物と粒子状固体との迅速緊密な混合を行なうのを助
ける。角度のある開口部７８の端７っは１反応塔の端７
９が導管７２の終わりなので、集中的に斜めに切るのが
好ましい、このようにして、室７４からのガス流は混合
帯に角度をもって放射され導管７８から流れる固体相を
遮る。ガス流の放射は破線７７で示すコーン状を形成す
る。その渦は固体の流路の下である。ガス相を角度をも
って導入することにより、２相は迅速かつ均一に混合さ
れ、均質反応相を形成する。固体相とガス相との混合は
固体ガス相聞の剪断表面及び流面積の関数である。剪断
表面と流面積との比（Ｓ／Ａ）が無限大であることは完
全な混合を示し、最も悪い混合は固体が反応帯の壁に導
入されたときに起こる。この発明の系において、ガス流
は固体に環状に導入され高い剪断表面を確保する。また
、好ましい具体例として、ガス相を環状供給手段を横断
して加えることによっても相の貫通が得られ一層速い混
合が生じる。複数の環状ガス供給点及び複数の固体供給
導管を用いることにより一層大きな混合が一層速く促進
される。一定の固体流面積に対して表面対面積比が増加
するからである。混合はまた混合帯の既知のＬ／Ｄの関
数である。プラグは定数りにおける有効に減少した直径
りを構成するので、混合を増加する。

プラグ８０は流面積を減少し、不連続の混合帯を形成す
る。各固体供給点付近の環状ガス添加及び限られた混合
帯の結合は混合条件を非常に向上させる。この好ましい
具体例を利用することにより２反応帯における本質的に
均質反応相を得るのに要する時間は極めて短くなる６従
って、ガス及び固体添加の好ましい方法は滞留時間が１
秒、更には１００ミリ秒以下の反応系において用いられ
る。

反応塔６及び反応塔供給部４の環境により、壁はセラミ
ック材料の内芯８１で内張をする０反応塔供給部の詳細
は米国特許第４，３８８．１８７号明細書に詳しく記載
されており、ここに引用して組入れておく。

第３図に示されたＴＲＣ系の分離部８は９反応塔６から
排出されるクラッキングした生成物及び粒子状固体の迅
速１個別の分離にも信頼することができる１分離部８へ
の入口は粒子状固体の塊９２を集める直角隅９０の直接
上にある。隅９０からの下流ぜき９４は固体の塊９２の
集積を容易にする０分離部８のガス出口２２は分離部ガ
ス入口９６から１８０６に位置し、固体入口２６はガス
出口２２と直接向合って配置されガス出口２２及ヒセき
９４の両者の下流にある。操業に当たっては、遠心力が
固体粒子を室９３の入口９６の反対の壁に推進する一方
で、推進力の少ないガス部分が苗９３の蒸気空間を通っ
て流れる。最初は、固体は入口９６の反対側の壁に衝突
するが１次いで集積して固体９２の静止床を形成し、こ
れは最終的には円の約９０°の曲線弧を有する表面形状
を形成する。床９２に衝突する固体は曲線弧に添って好
ましくは重力によって固体の下流に配置されている固体
出口９５まで移動する。弧の正確な形状は特定の分離部
の幾何学及び、速度、質量流速。

かさ密度１粒子径のような入口流因子によって定められ
る。入ってくる固体に与えられる力は分離部８自体より
は静止床９２に向けられるので、腐蝕は最低となる。出
口９７から出るガス相からの固体の除去として定義され
る分離部の効率は、１５０　ｆｔ／　５ｅＩＣまでの高
い入口速度によって悪影響を受けないし２分離部は、稀
薄相密度の広い範囲。

好ましくは０．１及び１０　、　Ｏｌｂｓ　／ｆｔ３に
亙って操業できる。この発明の分離部８は約８０％の効
率を達成し、好ましい具体例では９０％以上の固体除去
を得ることができる。

分離部の効率は分離部の幾何学に依存し、特に流路は本
質的に直角でなければならず、高さＨとガス流における
Ｕ−ベントの鋭さとの間に最適な関係があることが判っ
た。

室９３の一定の高さＨに対して入口９６及び出口９７の
間の１８０°Ｕ−ベントを徐々に入口９６に近ずけてい
くと効率が増加することが判った。

従って、一定のＨに対して分離部の効率は、流路が減少
し、従って滞留時間が減少すると増加する。

入口９６の内径をＤｉとすると、入口９６及び出口９７
の中心線の間の好ましい距離ＣＬは４．０Ｄｉより大き
くはないが、この中心線の間の最も好ましい距離は１．
５と２．５Ｄｉの間にある。

１．５Ｄｉ以下では、良好な分離が得られるが。

製造の困難性がこの具体例についての興味を薄くする例
が多い、この後者の具体例が好ましい場合には９分離部
８は、入口９６と出口９７とが溶接による製造をするに
はあまりに近いため、一体鋳造設計を必要とするだろう
。

流路の高さＨはＤｉの値又は４インチの高さの内大きい
方と少なくとも同じでなければならないことが判った。

ブラクチスによると、ＨがＤｉ又は４インチより少ない
と入来流は床置体９２を撹乱しがちであってガス生成物
中の再随伴固体が出口９７から出る１分離効果をあげる
にはＨは２倍のＤｉの程度が好ましい、その逆に制限し
ないと。

Ｈが大きすぎると滞留時間を伸ばすだけで効率を実質的
に増加しないことは明らかであろう、流路の幅Ｗは好ま
しくは０．７５及び１．２５Ｄｉの間、特に好ましくは
０．９及び１．１００＋の間にある。

出口９７は任意の内部直径のものであってよい。

しかし、　７５　ｆｔ／ｓｅｃより大きい速度はガス中
に随伴する残留固体のため腐蝕を起こすことがある。

出口９７の内部直径は９分離部８と第１図に示したスト
リッピング容器１０の間の圧力格差が存在するようなも
のとし、固体の静的高さは固体出口ライン２６に形成さ
れる。ライン２６の固体の静的高さは正のシールを形成
し、ガスがストリッピング容器１０から入るのを妨げる
。ストリッピング容器１０と分離部８との間の圧力格差
の大きさはかさ流の固体を固体出口９５に移動させるの
に必要な力及びライン２６の固体の高さによって定めら
れる。格差が増大すると、ストリッピング容器１０への
ガスのネット流が減少する。固体は重力運動量を持つの
で、この格差に打勝つが、ガスは選択的にガス出口を通
って出ていく。

第４図は、第３図の４−４断面に沿った分離部の断面図
である。長さ方向の側壁１０１及び１０２は直線である
か１点線１０１ａ及び１０２ａで示すように幾分弧状で
なければならない１分離部を通る流路は第４図に示す高
さＨ及び幅Ｗを持つ断面の本質的な長方形である。第４
図に示す具体例は壁１０１及び１０２に対するライニン
グの厚みを調整して流路の幾何学を定める。あるいは。

隔壁、挿入物、せき等の他の手段を用いることもできる
。同様にして、流路を横断する壁１０３及び１０４の形
状も同じような形にすることができるが、必須ではない
。

分離部シェル及びマンウェイは好ましくは腐蝕抵抗ライ
ニング１０５でライニングする。これは高速の固体が衝
突するときに必要となる。腐蝕抵抗ライニングに市販さ
れている典型的なものには。

カーボランダム　プレキャスト　カーボフラクスＤ、カ
ーボランダム　プレキャスト　アルフレクス　２０１　
　（ｃａｒｂｏｒｕｎｄｕｍ　　ｐ　ｒｅｃａｓｔ（：
、　ａｒｂｏｆｒａｘ　　［）　、　Ｃａｒｂｏｒｕｎ
ｄｕｍ　　ｐ　ｒｅｃａｓｔＡ　Ｎｒａｘ　　２０１　
＞　　又はその均等物が含まれる。熱絶縁ライニング１
０６を１分離部が高温操業に用いられるときには、シェ
ルとライニング１０５との間及びマンウェイとそれぞれ
の腐蝕抵抗ライニングとの間に設けることができる。こ
うして、１５００°Ｆ（８７０℃〉以上の処理温度を用
いることができる。

分離部８の詳細は、ここに参考文献として挿入する米国
特許４，２８８．２３５号明細書により完全に説明され
ている。

［実施例コ 次にあげる例はこの発明の詳細な説明するものである。

大気圧塔底分（ＡＴＳ＞は本質的に４４°減圧残留分と
５６％減圧ガス油を有し１次の組成を持つ。

ＶＧＯ（ＴＲ（ｊ　　　　ＶＡ、Ｃ残留分（Ｖｒ？’１
がス　　　　　　１０．７　　　　　　　１５Ｃ２２４
゜６　　　１４ Ｃ，ＩＱ、５　　　　　７ Ｃ４７、６４ ＣＲ０ａｓｏ　　　１５　、５　　　　　ＩＱＬＰＯＬ
ｌ、６　　　　　６ ｒ−ＴＰＯ１６，６３−１ コーク　　　　　　　２．９＋０ 大気圧省力６２．７００ポンドをライン３を通って減圧
塔２に送る。減圧ガス油３５．１００ボンドを減圧塔２
からライン２０にとり、減圧残留分を１時間当り２７．
６００ポンドをライン３２を通って取出す、減圧ガス油
は反応塔６に送り。

１．７５００Ｆの温度に高められた固体粒子でクラッキ
ングする。クラッキングは１５００°Ｆで０１２０秒間
行われる。１時間当り約１０１８ボンドのコークが反応
塔６の粒子に生産される。

１時間当り２７．６００ボンドの減圧油を約６５０’　
Ｆでコーカー１０に送る。そこで、１時間当り２７６０
ボンドのコークが生産される。この系で生産されるコー
クの全量は３７７８ボンドである。この方法からの全体
の収量は次の通りである。

重　　量　　　　　ｌｂ／　ｉｎ 結合収量：ガス　　　　１２．６　　７９００エチレン
　　１９．９　１２５００ プロピレン　　９．０　　５６４０ Ｃ４６，０３７６０ Ｃｒ、ガス　１３．１　　８２１０ １ＦＯ９，１５７１０ ＨＦＯ２４，３１５２４０ Ｄｉ　　　　　６．０　　３７８０

【図面の簡単な説明】

添附図面はこの発明の理解を助けるための図面である。 第１図は、この発明の方法の概略図であり、第２図は熱
再生（ＴＲＣ）系における反応塔供給部の断面正面図で
あり、第３図は熱再生クラッキング工程の分、踵部の断
面正面図であり、第４図は第３図の４−４線における断
面図である。 代理人弁理士　弁理士　鈴江武彦 図面の汀心（内′ｎに１史なし］ ＦＩＧ、　１ ＦＩＧ、　２ ．＋　　ＦＩＧ、３

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）オレフィン及び液状炭化水素燃料の製造方法にお
   いて、次の工程を包含する方法。 （ａ）重炭化水素を軽炭化水素留分と重炭化水素留分と
   に分離する工程。 （ｂ）固体粒子が供給する熱によつて軽炭化水素留分を
   熱クラッキングする工程。 （ｃ）クラッキングした生成物を固体粒子から分離する
   工程。 （ｄ）分離した固体粒子をコーカーに送る工程。 （ｅ）重炭化水素をコーカーに送りコークと蒸発炭化水
   素とを製造する工程。
2. （２）熱クラッキング温度が１５００°Ｆであり、固体
   と軽炭化水素との比が３と６０との間にあり、反応滞留
   時間が０．０５−０．５０秒である特許請求の範囲第１
   項記載の方法。
3. （３）コーカーに送る固体の温度が１３００°Ｆと１６
   ００°Ｆとの間にあり、コーキングの温度が９５０°Ｆ
   から１２５０°Ｆである特許請求の範囲第２項記載の方
   法。
4. （４）固体とコーカーに送られる重炭化水素との重量比
   が５乃至６０である特許請求の範囲第３項記載の方法。
5. （５）重炭化水素が残留油である特許請求の範囲第２項
   記載の方法。
6. （６）重炭化水素が大気圧塔底分である特許請求の範囲
   第２項記載の方法。
7. （７）軽炭化水素供給分と熱固体粒子とを、管状再生ク
   ラッキング反応塔及び熱固体容器の固体を連絡する垂直
   通路を有する反応塔供給部を通って管状熱再生クラッキ
   ング反応、上記の垂直通路上の固体に局所流動化を提供
   する手段、及び熱再生反応塔へ入る固体粒子の通路に角
   度をもって管状熱再生反応塔に軽炭化水素を送る手段に
   送る特許請求の範囲第２項記載の方法。
8. （８）固体粒子及び熱クラッキング生成物ガスを分離部
   で分離し、そこで固体粒子と熱クラッキング生成物ガス
   とが分離部入口を通って９０度逆方向で分離部に入り；
   クラッキング生成物ガスは更に９０度方向を逆転して進
   入方向から方向を１８０度逆転させ；固体粒子は固体粒
   子−クラッキング生成物ガス分離部入口から９０度に向
   いた通路を継続し、その後固体粒子の通路は下方に向け
   られる特許請求の範囲第１項記載の方法。
9. （９）入来混合相流から約８０％の固体粒子を迅速に解
   放する室を包含し、この室はほぼ直線の縦の側壁を有し
   て断面がほぼ長方形の高さＨ及び幅Ｗの流路を形成し、
   またこの室は内幅Ｄｉの混合相入口、ガス出口及び固体
   出口を有しており、この入口は室の一端にあって流路に
   垂直であり、その高さＨは少なくともＤｉ又は４インチ
   の大きいほうであり、その幅Ｗは０．７５Ｄｉより小さ
   くはないが１．２５Ｄｉを越えないものであり、この固
   体出口は室の反対端にあって重力で排出固体の流下に適
   当に配置され、このガス出口はそれぞれの中心線の間で
   固定して入口から４Ｄｉを越えない距離でそれらの間に
   あってガスの方向を１８０°変えるように配置され、そ
   れによって生成遠心力が入来流の固体粒子を入口と反対
   側の壁に向けてせきを形成して固体の本質的に静止床を
   維持し、床の表面は固体の固体出口への流出に円の約９
   ０°の弧の曲線路を限定するものである特許請求の範囲
   第１項記載の方法。