JPS6281330A - 炭化水素の熱分解方法 - Google Patents

炭化水素の熱分解方法

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JPS6281330A
JPS6281330A JP21912585A JP21912585A JPS6281330A JP S6281330 A JPS6281330 A JP S6281330A JP 21912585 A JP21912585 A JP 21912585A JP 21912585 A JP21912585 A JP 21912585A JP S6281330 A JPS6281330 A JP S6281330A
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JP
Japan
Prior art keywords
reaction tube
hydrocarbon
reaction
temperature
naphtha
Prior art date
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Pending
Application number
JP21912585A
Other languages
English (en)
Inventor
Tamio Maruta
丸田 民雄
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Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
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Publication date
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Publication of JPS6281330A publication Critical patent/JPS6281330A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 この発明は炭化水素の熱分解方法に係り、特に。
オレフィン炭化水素の製造に好適な炭化水素の熱分解方
法に関するものである。
〔発明の背景〕
エチレンやプロピレン等のオレフィン炭化水素を製造す
る場合の原料炭化水素としては、エタン。
プロパン、ブタン等の炭化水素ガスから、ナフサ。
N G L (NATURAL GAS LIQUID
の略、天然ガソリン)。
灯油、軽油等の液体炭化水素まで種々ある。
これらの天然ガスや石炭から誘導される原料の殆ど全部
を輸入している日本としては、原料の供給事情および価
格事情に対応して、安価に入手できる原料によってオレ
フィン炭化水素を製造する必要がある。
現在2日本の殆ど全部のエチレンセンターではナフサを
オレフィン炭化水素の主な原料としており、ナフサ以外
の炭化水素を原料とするよう〃に料の多様化が要望され
ている。しかし、熱分解炉としては、ナフサが原料であ
るときはナフサ専用熱分解炉を、また、エタンが原料で
あるときはエタン専用熱分解炉(但し小規模)を、夫々
使用している。また、ナフサ以外の原料の使用に対して
は。
ナフサにエタンやプロパン等を混入して熱分解するいわ
ゆるC0CRACKINGを行ったり、または、ナフサ
の斌の例えば10%をNGLや灯油および軽油等で代替
えしたりしているが、あくまで。
ナフサ熱分解炉の特質を失わない範囲内での代替原料の
使用にとどまっている。
この環11目よ、エタン等の軽質炭化水素ガスの熱分解
特性と、ナフサ等の液体炭化水素の熱分解特性とが、著
しく異なるためである。第4図(イ)はナフサを熱分解
する場合の反応温度と反応管内滞留時間との関係を示す
図、第4図(ロ)はエタンを熱分解する場合の反応温度
と反応管内滞留時間との関係を示す図である。すなわち
、エタンを熱分解する場合は、エタンは反応速度が遅い
ので。
第4図(ロ)に示すように、高温下で充分な滞留時間を
確保する必要があり、一般的には2反応管出口における
分解ガス温度は830〜870℃、Wll待時間0.4
〜0.8秒である。一方、ナフサを熱分解する場合は、
ナフサは反応速度が速いので、特にハイジビアリティ分
解(高温度苛酷分解)では生成したオレフィン炭化水素
の過分解を防ぐため、第4図(イ)に示すように、高温
下での滞留時間を極力短くする必要があり、一般的には
9反応管出口における分解ガス温度は800〜900℃
、滞留時間は0.05〜0.4秒である。
このように、エタンの熱分解特性とナフサの熱分解特性
とが異なるので、ナフサ熱分解炉においてエタンを原料
として熱分解する場合には、滞留時間が短いので、エタ
ンの供給量を減少しないと。
反応に必要な熱を得ることができない。また、エタン熱
分解炉においてナフサを原料として熱分解する場合には
、滞留時間が長すぎるので、生成したオレフィン炭化水
素が過分解をおこし、オレフィン炭化水素の得率が低下
してしまう。すなわち。
どちらの場合も、オレフィン炭化水素の生産景が大幅に
減少する。
第3図は従来の炭化水素の熱分解炉の概略構造および燃
焼制御系統を示す図、第5図(イ)はナフサを熱分解す
る場合の従来の反応管の形状の一例を示す図、第5図(
ロ)はエタンを熱分解する場合の従来の反応管の形状の
一例を示す図である。
第3図において、熱分解炉の燃焼室1内には対流部コイ
ル3および反応管4が連続して配設してあり、燃焼室1
外において反応管4の出口9を急冷熱交換器5に接続し
ている。そして、燃焼室1には油バーナ2aおよびガス
バーナ2bが取り付けである。油バーナ2aには調節弁
7aを介して燃料油管6aから燃料油が供給され、圧力
調節器pcカ油/<−す2aの燃料油入口圧力によって
調節弁7aを調節するようになっている。また、ガスバ
ーナ2bには調節弁7bを介して燃料ガス管6bから燃
料ガスが供給され、温度調節器TCが反応管4の出口9
におけるオレフィン炭化水素の温度によって調節弁7b
を調節するようになっている。
このように構成しであるので、原料炭化水素の入口8か
ら供給されるナフサまたはエタン等の原料は、まず、対
流部コイル3内を通流する間に。
油バーナ2aおよびガスバーナ2bの燃焼ガスによって
予熱される。そして2反応管4内を通流する間に反応温
度にまで加熱されて熱分解され、急冷熱交換器5内にお
いて反応停止温度にまで冷却されて、急冷熱交換器5の
出口lOから図示しない後続の設備に送られる。
この場合、既に説明したように、エタンの熱分解特性と
ナフサの熱分解特性とが異なるので、同一長さ、同一直
径、同一形状の反応管4を用いることができず、ナフサ
の場合は例えば第5図(イ)に示すような形状の短滞留
時間タイプの反応管4を、また、エタンの場合は例えば
第5図(ロ)に示すような形状の長滞留時間タイプの反
応管4を。
夫々使用するようにしないと、エタンまたはナフサを最
適に熱分解することができない。
また、燃料については9石油の精製分解で得られる分解
ガス中のエタン、プロパン、ブタン等を従来は熱分解炉
の燃料として使用していたが、最近は熱分解炉の原料と
して使用し、他の安価な製品価値の低い油や石油精製分
解油を燃料ガスの一部代替燃料として使用するようにな
ってきた。しかし、熱分解炉の燃焼室1は一つであるの
で、浦バーナ2aの火炎の輝、炎輻射によって燃焼室1
内の反応管4の高温部が過熱される。そのため1反応管
4の形状が変形したりまたは材質が劣化したりして寿命
が短くなるので、油バーナ2aを反応管4の高温部に配
置することができないとともに。
油バーナ2aの燃焼量を増加することが制限される。特
に、ガスタービンの排ガスの廃熱を利用するコンバイン
ドサイクルシステムを熱分解炉に適用したり、その上、
熱分解炉の原料および燃料を多様化したりすると、緻密
な温度管理が要求されるが、そのための制御が極めて困
難である。
〔発明の目的〕
この発明は、熱分解特性が異なる原料炭化水素に対して
、夫々の最適熱分解条件を与えることができる炭化水素
の熱分解方法を提供することを目的とするものである。
〔発明の概要〕
この発明は、熱分解炉の燃焼室を2個の小燃焼室に分割
し、2個の小燃焼室を連通ずる反応管を配設する。そし
て、原料炭化水素の熱分解特性に合わせて、2個の小燃
焼室の燃料の燃焼量を夫々調節することを特徴とするも
のである。
〔発明の実施例〕
この発明に係る実施例を図に基づいて説明する。
第1図はこの発明の炭化水素の熱分解方法の実施例を示
す図、第2図は炭化水素ガス例えばエタンの熱分解特性
および液体炭化水素例えばナフサの熱分解特性に合わせ
て9反応管の各セクションごとに温度を制御する状況を
示す図であって、既に説明した第3図における部分と同
一の部分には同一番号を用いている。
第1図において、炭化水素の熱分解炉の燃焼室は小燃焼
室1aと小燃焼室1bとに2分割しである。
そして、小燃焼室1aの燃焼ガスと小燃焼室1bの  
  ゛燃焼ガスとの共通通路部分12に対流部コイル3
および反応管4bが、また、小燃焼室1aに反応管4a
が、さらに、小燃焼室1bに反応管4cが、夫々配設し
である。対流部コイル31反応管4a。
4b、4cは直列に接続してあり1反応管4cの出口9
が急冷熱交換器5に接続しである。
小燃焼室1aには油バーナ2aが、また、小燃焼室1b
にはガスバーナ2bが、夫々取り付けである。
油バーナ2aには調節弁7aを介して燃料油管6aから
燃料油が供給され、温度調節器TCIが反応管4cの入
口11における原料炭化水素またはオレフィン炭化水素
の温度によって調節弁7aを調節するようになっている
。また、ガスバーナ2bには調節弁7bを介して燃料ガ
ス管6bから燃料ガスが供給され、温度調節器TC2が
反応管4cの出口9におけるオレフィン炭化水素の温度
によって調節弁7bを調節するようになっている。
このように構成した炭化水素の熱分解炉において、yK
料入口8から供給されるエタンまたはナフサ等の原料炭
化水素は、まず、共通通路部分12に配設しである対流
部コイル3内を通流する間に。
油バーナ2aおよびガスバーナ2bの燃焼ガスによって
予熱される。そして、小燃焼室1a内に配設しである反
応管4a内、共通通路部分12に配設しである反応管4
b内、小燃焼室1b内に配設しである反応管4c内を順
次通流する間に1反応温度にまで加熱されて熱分解され
、急冷熱交換器5内において反応停止温度にまで冷却さ
れて、急冷熱交換器5の出口lOから図示しない後続の
設備に送られる。
この場合、既に説明したように、エタンの熱分解特性と
ナフサの熱分解特性とが異なるので、油バーナ2aおよ
びガスバーナ2bの燃焼量を調節することによって2反
応管4a、4b、4c内を順次通流するエタンまたはナ
フサの温度を制御する。
すなわち、原料炭化水素が例えばナフサである場合には
、既に説明したように、ナフサは反応速度が速いので高
温下での滞留時間を極力短くする必要がある。したがっ
て、第2図の実線(イ)で示すように1反応管4cの入
口11におけるナフサの温度がナフサの反応開始直前の
温度約650℃となるように、温度調節器TCIおよび
調節弁7aによって油バーナ2aの燃焼量を調節する。
そして2反応管4cの出口9におけるオレフィン炭化水
素の温度が最終熱分解ガス温度約850℃となるように
、温度調節器TC2および調節弁7bによってガスバー
ナ2bの燃焼量を調節することにより、ナフサを反応管
4c内で加熱して分解する。
すなわち、ナフサは反応管4cの入口11で熱分解反応
を開始し、 O,OS〜0.2秒の滞留時間内に反応熱
を吸収して熱分解し9反応管4cの出口9で温度が約8
50℃であるオレフィン炭化水素となる。
この場合1反応管4aおよび4bは対流部コイル3と同
様にナフサを予熱する。
また、原料炭化水素が例えばエタンである場合には、既
に説明したように、エタンは反応速度が遅いので高温下
での滞留時間を充分長くする必要がある。したがって、
第2図の破線(ロ)で示す占うに9反応管4aの入口1
3におけるエタンの温度がエタンの反応開始直前の温度
約650℃となるように、対流部コイル3によってエタ
ンを予熱しなければならない。そのため1反応管4cの
入口11におけるオレフィン炭化水素の温度を管理しな
がら、@度調節器TCIおよび調節弁7aによって浦バ
ーナ2aの燃焼量を調節する。そして2反応管4Cの出
口9におけるオレフィン炭化水素の温度が最終熱分解ガ
ス温度約850℃となるように。
温度調節器TC2および調節弁7bによってガスバーナ
2bの燃焼量を調節する。すなわち、エタンは反応管4
aの入口13で熱分解反応を開始し。
反応管4a、4b、4c内を通流する0、2〜0.8秒
の滞留時間内に反応熱を吸収して熱分解し1反応管4c
の出口9で温度が約850℃であるオレフィン炭化水素
となる。
以上、原料炭化水素をエタンおよびナフサとして説明し
たが、エタンおよびナフサに限る必要なない。実際のコ
ンビナートで処理する最も重質の原料炭化水素の熱分解
特性に合わせて反応管4cの直径および長さを決めると
ともに、最も軽質の原料炭化水素の熱分解特性に合うよ
うに反応管4a、4b、4cの夫々の直径および長さの
組合わせを決める。そして9反応管4aの直径および長
さによって小燃焼室1aの大きさを、また2反応管4c
の直径および長さによって小燃焼室tbの大きさを、夫
々法める。さらに2反応管4cの入口11における原料
炭化水素またはオレフィン炭化水素の温度によって小燃
焼室1aの燃料の燃焼量を。
また2反応管4cの出口9におけるオレフィン炭化水素
の温度によって小燃焼室1bの燃料の燃焼量を、夫々制
御する。
これにより、原料炭化水素の熱分解特性が異なっても、
温度調節器TCIの設定温度を変更することによって最
適に熱分解することができる。
なお、この実施例のように9反応温度が低い反応管4a
を配設する小燃焼室1aに油バーナ2aを。
また1反応温度が高い反応管4cを配設する小燃焼室1
bにガスバーナ2bを、夫々取り付けることにより、高
温の反応管4cと油バーナ2aとが完全に分離されるの
で、前記の過熱による反応管4cの形状の変形、材質劣
化、寿命低下等がなくなる。
〔発明の効果〕
この発明によれば、熱分解特性が異なる原料炭化水素に
対して、夫々の最適熱分解条件を与えることができるの
で、熱分解特性が異なる原料炭化水素ごとに別の反応管
を有する熱分解炉を建設する必要がなくなる効果がある
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の炭化水素の熱分解方法の実施例を示
す図、第2図はエタンの熱分解特性およびナフサの熱分
解特性に合わせて2反応管の各セクションごとに温度を
制御する状況を示す図、第3図は従来の炭化水素の熱分
解炉の概略構造および燃焼制御系統を示す図、第4図(
イ)はナフサを熱分解する場合の反応温度と反応管内滞
留時間との関係を示す図、第4図(ロ)はエタンを熱分
解する場合の反応温度と反応管内滞留時間との関係を示
す図、第5図(イ)はナフサを熱分解する場合の従来の
反応管の形状の一例を示す図、第5図(ロ)はエタンを
熱分解する場合の従来の反応管の形状の一例を示す図で
ある。 1・・・燃焼室      1a、 lb・・・小燃焼
室2a・・・油バーナ     2b・・・ガスバーナ
3・・・対流部コイル 4.4a、4b、4cm反応管 5・・・急冷熱交換器   6a・・・燃料油管6b・
・・燃料ガス管   7a、 7b・・・調節弁8、1
1.13・・・入口   9,10・・・出口12・・
・共通通路部分 代理人弁理士  中 村 純之助 1’1図 十3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 炭化水素の熱分解炉の燃焼室を複数の小燃焼室に分割し
    、前記複数の小燃焼室を連通する反応管を設け、原料炭
    化水素の熱分解特性に合わせて、前記複数の小燃焼室の
    燃料の燃焼量を夫々制御することを特徴とする炭化水素
    の熱分解方法。
JP21912585A 1985-10-03 1985-10-03 炭化水素の熱分解方法 Pending JPS6281330A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017503739A (ja) * 2013-11-15 2017-02-02 リンデ アクチエンゲゼルシャフトLinde Aktiengesellschaft 水蒸気改質および炭化水素の水蒸気クラッキングを行うための方法および装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5727391A (en) * 1980-07-25 1982-02-13 Nohmi Bosai Kogyo Co Ltd Ionization fire sensor

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