JPS63131977A - 圧縮効率の向上方法 - 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］ 本発明は、分解ガスを圧縮機で圧縮する際の圧縮効率を
向上させる方法に関する。

［従来の技術］ ナフサなどの石油系炭化水素を熱分解し、エチレン、プ
ロピレンなどの低級オレフィンを製造することは工業的
に大規模におこなわれている。

上記の製造においては、熱分解して得られるオレフィン
を含む分解ガスを、圧縮機で圧縮、冷却して液化させ、
次に液化ガスを分留することによりエチレン、プロピレ
ンを製造している。

ところで、大量の炭化水素を処理するところから、分解
ガスを圧縮する際の圧縮効率は、近年の省エネルギーの
観点から極めて重要な問題となっている。

すなわち、圧縮効率が大であれば、それだけ圧縮に必要
な動力が少なくなるほか、圧縮工程の吐出温度が低くな
るなどの利点がある。

しかるに、長期間に亘って分解ガスを圧縮する場合には
、しばしば圧縮機の圧縮効率が徐々に低下するという現
象がみられる。この現象は十分に解明されてはいないが
、その理由の一つは、圧縮機内部が汚染され、ガス流れ
に乱れを生じ、この結果圧縮効率が低下するものと推測
される。この圧縮効率の低下という現象は、遠心式圧縮
機の如き動翼を有する圧縮機に特にはなはだしい。

前述の如く大量の分解ガスを圧縮するのであるから、圧
縮効率の低下は、それがたとえ数％であっても経済的観
点からは由々しき問題である。

圧縮効率の経時変化は、圧縮機の吐出温度に関連すると
の観点から、圧縮機内部に直接冷却水を注入する方法も
提案されているが、これは注入した水が圧縮機内で気化
するので好ましくない。

また、軽油相当の接触分解循環油で、予じめ分解ガスを
洗浄することも提案されているが、油洗滌塔という別個
の設備を必要とするので不利である。

［発明が解決しようとする問題点コ 本発明の目的は、 （ａ）石油系炭化水素を熱分解炉で熱分解し、オレフィ
′ンを含む熱分解生成物を製造する工程、（ｂ）反応停
止のため熱分解生成物を急冷する工程、（ｃ）オイル・
クエンチ塩でクエンチオイルにより熱分解生成物を冷却
し、オレフィンを含む分解ガスを製造する工程、および （ｄ）オレフィンを分離するために、オレフィンを含む
分解ガスを、動翼を有する圧縮機で圧縮する工程 からなる分解ガスを圧縮する方法において、沸点１９５
〜３３０℃（常圧換算）の範囲にある成分を主として含
む前記クエンチオイルが１０〜１０，０００ｐｐＨ添加
された前記分解ガスを圧縮することを特徴とする分解ガ
スの圧縮効率を向上させる方法の提供を目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 以下、添付図面により本発明をさらに説明する。

図は、本発明の概略のフローシートである。

熱分解炉１には、熱分解原料として、プロパン、ブタン
、ナフサ、灯油、軽油、天然ガスなどの飽和炭化水素か
らなる石油系炭化水素が供給され、温度８００〜８５０
℃程度で熱分解される。

熱分解原料としてナフサなどの比較的重質な石油系炭化
水素を用いる場合に、本発明の効果はよく達成されるの
で好ましい。

通常は分解時の稀釈剤として水蒸気が熱分解原料ととも
に供給される。

この熱分解によりエチレン、プロピレンなどの低級オレ
フィンを含む熱分解生成物が製造される。

熱分解工程から流出する熱分解生成物は高温であるので
、反応停止のために急冷器２で直ちに３５０〜６５０℃
に急冷される。

この急冷器、２では通常高圧水や熱媒体と間接的に熱交
換することにより、熱分解生成物を急冷する。直接的な
熱交換をする場合には、水が用いられ、通常はオイルを
用いた直接熱交換による急冷は、主として反応停止のた
めの急冷器２ではおこなわれない。急冷器２も複数設置
されることがある。

急冷器２で急冷された熱分解生成物は、オイル・クエン
チ塩３に送入されクエンチオイルにより冷却される。

オイル・クエンチ塩３の構造は種々のものがあり、たと
えばシーブトレーからなる塔が採用される。このオイル
・クエンチ塩３は熱分解生成物を冷却するぽかに、これ
を分留する役割も有するので、オイル・クエンチ塔上部
からは、たとえばＣ１ｏ以下のオレフィンを含む分解ガ
スが、それより重い重質留分＜　ｃ　１１　＋　＞はボ
トムから抜き出される。オイル・クエンチ塩３のボトム
から抜き出された重質留分は、重質すぎるためと、熱分
解時のスラッジなどを含むために通常は特に用途がなく
、最終的には熱分解炉１あるいはボイラー（図示せず）
の燃゛料として消費される。

オイル・クエンチ塩３におけるクエンチオイルによる冷
部は色々採用することができるが、いずれもオイル・ク
エンチ塩３に送入された熱分解生成物とクエンチオイル
が直接的に接触して熱交換し冷却するものである。すな
わち、オイル・クエンチ塩３のボトムからライン１２を
経て抜き出された重質留分の一部を熱交換器（図示せず
）で冷却し、これをオイル・クエンチ塩３に還流するこ
とにより冷却する方法、あるいはオイル・クエンチ塩３
の中段のトレーから熱分解生成物の一部を抜き出し、こ
れを熱交換器４で冷却し、オイル・クエンチ塩３の上部
に還流する方法（サイドストリーム法）などがあり、こ
れらを併用することもできる。

なお、オイル・クエンチ塩のボトム油を冷却し、急冷器
２とオイル・クエンチ塩３の間に設置されたクエンチ・
フィッティング（図示せず）において、該ボトム油を熱
分解油と混合することにより冷却することも行なうこと
ができる。

なお、オイル・クエンチ塩３は複数設けることもできる
。

オイル・クエンチ塩３を出たオレフィンを含む分解ガス
は、水・クエンチ塩５で冷却水により冷却される。熱分
解時に稀釈剤として供給したスチームなどは、ここで冷
却水とともに除かれる。

水・クエンチ塩５からの分解ガスは必要に応じて、苛性
ソーダ洗滌基、脱水塔（いずれも図示せず）を経て、エ
チレン、プロピレンなどの低級オレフィンを分離するた
めに、圧縮機６に導入される。この圧縮機は通常は複数
の多段式が採用される。

圧縮ｖａ６ではたとえば吐出圧力３０〜４０Ｋｆｌ／Ｃ
ｄ程に圧縮され、冷却器７、蒸留工程８を経て、液化分
解ガスからエチレン、プロピレンおよび分解ガソリンな
どがそれぞれの留分として製造される。

なお、Ｃ１ｏやＣ９の炭化水素などは、前記水・クエン
チ塩５や、その後の圧縮器６に至るまでの過程に設置さ
れた蒸留域、セパレータ（いずれも図示せず）において
、その大部分が分解ガスから除去されるニ したがって、圧縮機６に導入される分解ガスには、少な
くとも前述のクエンチオイルに相当する成分は実質的に
含まれていない。

本発明の方法で使用される圧縮機は、動翼によりガスに
運動エネルギーを与えて圧縮する形式のもの（遠心式圧
縮機、軸流式圧縮機など）が採用される。特に遠心式圧
縮機の場合に、本発明の効果は良く発揮されるので好ま
しい。

本発明の方法においては、前記クエンチオイルの一部を
、圧縮機６に導入される分解ガスに添加することにより
、圧縮機６の圧縮効率を向上させる。添加する量は重量
で、分解ガスに対して１０〜１０．０００＋１ｐ１１１
　、好ましくは１００〜１１０００ｐｐである。

この範囲より少ないと効率改善の効果が達成されず、一
方、より多い量のクエンチオイルを添加しても特に圧縮
効率、は改善されず不経済であるばかりか、多量の液成
分を導入することによる動力損もあり、いずれも好まし
くない。

ここで添加すべきクエンチオイルは沸点１９５〜３３０
℃、好ましくは２３５〜３１５℃の範囲にある成分を主
として含むクエンチオイルである。この沸点範囲より低
い沸点の成分を含むオイルでは、圧縮機６で圧縮される
結果として加熱される際に気化し、圧縮効率を低下させ
るので好ましくない。

一方、より沸点の高い成分を含むオイルは、高粘度とな
り、かえって圧縮機内部のガス流れを乱すことにもなり
、ひいては圧縮効率を低下させるので好ましくない。

分解ガスに添加されるクエンチオイルは、前記オイル・
クエンチ塩で用いられるクエンチオイルならばいずれの
ものも使用でき、たとえば、オイル・クエンチ塩のボト
ム、その他の箇所から抜き出されたクエンチオイルを要
すれば蒸留、精製し、沸点を前記の範囲に調節して製造
し、これを用いることもできる。

しかしながら、通常は前記サイドストリーム法による冷
却方法に用いられるクエンチオイル、すなわち、オイル
・クエンチ塩３の途中に冷却のための熱交換器４を経る
還流を形成して冷却する方法におけるクエンチオイルが
好ましい。このり工ンチオイルは、その沸点範囲が適当
である、またカーボンスラッジなどの汚染が比較的少な
いなどの理由で、そのまま、特に前処理などをすること
なく分解ガスに添加することができる。

前述の如く、オイル・クエンチ塩３は熱分解生成物の冷
却のほかに、これを分留する役割も有する。したがって
、オイル・クエンチ塩３のボトムあるいはそのサイドか
ら抜き出されるクエンチオイルは、オイル・クエンチ塔
３上部から流出し、次の水・クエンチ塔５以後へと送ら
れる分解ガスよりも重質である。オイル・クエンチ塔３
上部から流出する分解ガスにもＣ１ｏ〜Ｃ９の炭化水素
、０６〜Ｃ８の熱分解ガソリンが含まれ、これらは、オ
イル・クエンチ塔３以後圧縮機６に至るまでの過程、あ
るいは多段圧縮機６の途中で分離、製造される。これら
の０６〜Ｃ１ｏの炭化水素は、ベンゼン、アルキルベン
ゼンなどを主とし、その他脂環式炭化水素および少量の
無置換ナフタレンからなるものである。

一方、本発明に用いられるクエンチオイルは、高沸点で
もありその組成分析は困難であるが、縮合または非縮合
型のアルキル置換の多環芳香族炭化水素類の混合物を主
とし、はとんど不飽和炭化水素を含まないものである。

このような組成上の相違および沸点が適当であることに
起因して、熱分解ガソリン、その水素添加物、あるいは
前記オイル・クエンチ塔３以後圧縮機６に至る工程で製
造されるＣ１０””　９留分、それらの水素添加物など
よりも、本発明のクエンチオイルは優れた効果を発揮す
る。

また、前記クエンチオイルを分解ガスに添加する方法も
任意である。すなわち、圧縮機６の吸入口においてライ
ン１１を経て分解ガスに添加する方法、圧縮機６中に設
けた適宜の１個または複数の注入路を介して圧縮機中の
分解ガスに添加する方法およｄこれらを併用する方法な
どを採用することができる。多段の圧縮機である場合に
は、全ての段あるいは適宜の段において添加することが
できるが、好ましくは少なくとも１段目の圧縮機に添加
するのが適当である。

添加されたクエンチオイルは、圧縮機６を経た後、適宜
の箇所のセパレータ（図示せず）で分解ガスから分離、
除去される。あるいは、圧縮ｌ！１ｌＩ６の後の蒸留工
程８におけるボトム油の一成分として回収される。この
ボトム油も、燃料として消費されるのが通例である。

上記の如くして回収したクエンチオイルは蒸留、精製し
て再使用することもできるが、前述のようにクエンチオ
イルは元来、最終的には燃料とし分解炉やボイラーなど
で消費されているものである。

したがって、そのまま、たとえば蒸留工程８におけるボ
トム油として燃料とすることができるので経済的である
。

何故ならば、本発明の如き熱分解工程を有するプラント
では、前述の如きオイル・クエンチ塩３のボトム油、そ
の後の蒸留工程８におけるボトム油など、はとんど用途
がなく燃料油にしか消費できない留分が必然的に副生ず
る。そこで、これら副生油を当該プラントの熱分解炉１
またはボイラーの燃料として自消し、一部必要に応じて
当該ブランド外から別途燃料を購入し、補充している。

このため、分解ガスに添加すべきオイルとして、重油の
如き別途に購入せざるを得ないオイルを選択するならば
、このオイルは最終的には燃料として消費されるところ
から、その結果として、副生油が大量に余り、その処理
が困難となる。

それ故、元来燃料として当該プラント内で消費されるク
エンチオイルを利用する本発明の方法は経済的観点から
も優れた方法である。

［実　施　例］ 次に実施例に従って本発明を詳述する。

Ｋ−凰一旦 ナフサ（沸点３０〜１８０℃）をスチームと共に熱分解
炉１で８３０℃で熱分解し、生成した熱分解生成物を急
冷器２で１７０℃まで急冷した。

オイル・クエンチ塩３では急冷器２で急冷された熱分解
生成物をクエンチオイルで冷却する。オイル・クエンチ
塩３はシーブトレーを有する構造であり、上部からはＣ
１ｏ以下のオレフィンを含む分解ガスが抜き出され、ボ
トムからはＣ１１＋の重買弁が流出し、ボトムの重質油
はライン１２を経て燃料として消費される。クエンチオ
イルは熱交換器４を介して冷却され、オイル・クエンチ
塩３の上部に還流することにより、熱分解生成物を冷却
している。オイル・クエンチ塔３上部から出た分解ガス
は、水・クエンチ塩５を経て、圧縮ｔａ６で圧縮され、
冷却１ｆｉ７で冷却され、蒸留工程８でエチレン、プロ
ピレン、ガソリンなどが製造される。

蒸留工程８のボトム油は、ライン１３を経て、その大部
分は燃料として消費される。

圧縮機６は５段の遠心式圧縮機であり、その１段目は次
の条件下で、２〃月間運転した。

吸入温度（’Ｃ）　　　　　　２４．２〃　圧力＜Ｋ９
／ｃｔｌ、　ａｂｓ　）　　　　１．７５吐出温度（’
Ｃ）　　　　　　８３．９ＪＪ　　圧力（、に９／ｃ＃
Ｉ、　ａｂｓ　）　　　　４．００ガ　　ス　　量　（
ＫｇｍｏＪｌ　　／ｈｒ）　　　　　５５００ガス分子
量＜Ｋ’Ｊ／に９ｍｏｆＪ　）　　　　２６．１４２〃
月間、上記の条件で運転したところ、圧縮機６の圧縮効
率は徐々に低下していった。

なお、この圧縮効率は、吸入および吐出の温度、圧力お
よびその細分解ガスの比容積、エンタルピー、エントロ
ピーから常法によりポリトロープ効率として求めた。

２〃月後圧縮効率の低下がほぼ落ち着いたところで、オ
イル・クエンチ塩３のクエンチオイルの一部をライン１
０から抜き出し、ライン１１を経て圧縮機６の一段目の
吸入口より分解ガスに添加し、これを圧縮した。添加し
たクエンチオイルは、最終的には蒸留工程８においてボ
トム油としてライン１４から抜き出され燃料として消費
される。

添加したクエンチオイルの吊、およびその性状は次の通
りである。

添加量（対分解ガス、重量）　　　８７０ｐｐｍ沸　　
点　　初留　　１８６．　Ｏ℃　　　５０％２７７．０
　　℃終点　３５７．０℃（ＡＳＴＭ−蒸留）（ＧＣ分
析により、沸点２３５〜３１７℃（常圧換算）の成分が
約７０％含まれていた〕 比　　重　　１．０２０　　（１５／　４℃）更に２ケ
月間クエンチオイルの添加を続けながら、第１段目の圧
縮機は前記条件と同一条件下で運転したところ、１段目
の圧縮機の圧縮効率（ポリトロープ効率）は４．０％向
上した。

なお、添加前後で、圧縮機を開放し、その内部特に遠心
羽根の汚れを目視で見たところ、添加前と比較し、はと
んど汚れは見られなかった。

［発明の効果］ 本発明の方法によれば、低下した分解ガスの圧縮効率を
向上させることができる。

また、圧縮機内の汚れが少なくなるので、分解ガスの圧
縮機を開放、洗浄する回数を減らすことができる。

さらに、分解ガスに添加するクエンチオイルは、熱分解
プラントにおいて自生する油であり、しかも元来最終的
には燃料として消費されている油であるから安価で経済
的である。自生油であって燃料としている油であるとこ
ろから、使用後は、再利用することなくそのまま燃料と
して自消しても当該プラントの燃料バランスを崩すこと
がないので好都合である。

【図面の簡単な説明】

図は本発明を実施するための概略のフローシートである
。 １・・・熱分解炉　　　　　　５・・・水・クエンチ塩
２・・・急冷器　　　　　　　６・・・圧縮機３・・・
オイル・クエンチ塩　８・・・蒸留工程４．７・・・熱
交換器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）石油系炭化水素を熱分解炉で熱分解し、オ
   レフィンを含む熱分解生成物を製造する工程、（ｂ）反
   応停止のため熱分解生成物を急冷する工程、 （ｃ）オイル・クエンチ塔でクエンチオイルにより熱分
   解生成物を冷却し、オレフィンを含む分解ガスを製造す
   る工程、および （ｄ）オレフィンを分離するために、オレフィンを含む
   分解ガスを、動翼を有する圧縮機で圧縮する工程 からなる分解ガスを圧縮する方法において、沸点１９５
   〜３３０℃（常圧換算）の範囲にある成分を主として含
   む前記クエンチオイルの一部を、前記分解ガス中に１０
   〜１０，０００ｐｐｍ添加して圧縮することを特徴とす
   る分解ガスの圧縮効率を向上させる方法。
2. （２）前記圧縮機が、遠心式圧縮機であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の方法。
3. （３）前記石油系炭化水素がナフサを含むものであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。