JPS6362557B2 - - Google Patents

Description

明細書 この発明は炭化水素油の熱分解方法であつて、
炭化水素類を反応温度まで加熱し、次いで反応帯
域に導入して、ここでの流れが下から上へ向かう
ように流すことから成る分解方法に関する。 炭化水素油の熱分解では、重質油留分が軽質油
留分へと分解されて軽質油留分の得率が増加す
る。分解に際しては原料は分解炉中の加熱管内で
分解温度まで加熱される。一般には二つの様式の
方法がある。その一つは、分解が分解炉内の加熱
管中で起こる場合であつて、この際一部の分解反
応は分解工程に引き続く次の工程への接続導管内
でも起こる。この形式の分解方法では遅れ時間
（delay time）については正確には解明されてい
ないが、比較的に短く１分程度である。圧力は著
しく変動し、炉入口から出口へと低下する。他タ
イプの分解方式は、まず原料炭化水素を分解炉中
で好適な反応温度まで加熱し、別途の反応帯域を
設けてここで実際の分解反応起こさせるもので、
この際のジレード時間は前記の方式に比べて極め
て長く、10〜30分の程度である。反応帯域には熱
の導入はしない。 後者の方法では反応帯域は通常は直立円筒形の
圧力槽から成つていて一端から分解炉で加熱され
た原料がフイードされ、他端からは気液の混合物
が抜き出されて次の精製工程、例えば蒸留工程に
送られる。反応帯域中での流れの方向は上方から
下方か、下方から上方へのいずれかである。 炭化水素油の熱分解では、実質的に２種類の反
応が生起する。その一つは、分解反応そのもので
あつて、長鎖分子がより短鎖の分子に分断されて
粘度の減少を伴う。他の反応は重縮合反応と呼称
されるものであつて、ここでは各分子が結合して
水素を放ちながらピツクやコークスが生成してい
く。後者の反応はアスフアルテン分を増加せしめ
るので好ましくない。高温になる程、この重縮合
が優勢になるので、できるだけ温度を下げ、それ
に応じて遅れ時間が長くなるような操作がとられ
ている。 熱分解では遅れ時間は極めて重要である。この
遅れ時間があまりにも短いと分解する時間がな
く、又遅れ時間が長すぎると分解生成物が相互に
反応を始めて好ましからぬ生成物を生ずる。この
結果生成する成分は不安定なのでこれを含む油は
燃料用に使用する際に困難を伴う。そこで可能な
限り均一な分解が生起することが至上命令にな
る。反応帯域としての圧力槽中での流れが不均一
であると、そのために遅れ時間が変動する。 分解反応においては、生成した軽質成分は反応
帯域における温度、圧力条件下で蒸発する。そこ
で混合物が圧力槽中を上方へ流れるにつれて気液
混合物の密度は減少する。圧力槽内部での静力学
的圧力差によつて、ガス相の密度もまた混合物が
上方へ流れるにつれて減少する。分解反応によつ
て生成した液状留分は原料よりも密度が小さいの
で、これも又気液混合物の密度を低下させる要因
である。そのために、通常用いられる円筒形反応
器は均一な径を有していても流速は一定ではなく
て、むしろ混合物が上方へ向かうにつれて加速さ
れる。 米国特許第4247387号公報に開示される熱分解
方法では反応帯域として円筒形直立圧力槽が用い
られていて、反応器内での還流を防ぐために、多
孔性の中間底を配設して一連の混合部位を器中に
構成させている。この目的は該帯域中にフイード
される留分に対してできるだけ均一な遅れ時間を
与えることにある。かかる中間板を配設すると欠
点も生ずる。ミス操作をすると全反応器中にコー
クスが充満することがあるが、このような中間底
が設けられているとコークスの除去及び反応器の
清浄化が不便になりコスト高になる。 この発明の目的は従来公知の方法を改良するこ
とにあり、詳しくは清浄化を阻害するような中間
底を設けずに均一な遅れ時間を達成しうるような
方法の提供にある。 この発明の目的は、気液混合物が反応帯域を構
成する圧力槽中で接線回転運動をなすようにする
ことを主な特徴とする方法によつて達成される。 その他の特徴は請求の範囲第２項ないし第６項
中に記載せられている。 この発明の方法では、反応帯域中で接線方向に
回転するが垂直に均一に上方へ進行する気液の流
れが生じ、この際に不均一な遅れ時間を引き起こ
すような還流が生じない。気液混合物が接線方向
に回転するような流れは種々の方法で得ることが
できる。有利な一実施態様によれば、反応器を構
成する圧力槽中にらせん形の上昇回廊を形成する
らせん部材を配設することによつて回転運動を生
ぜしめることができる。この形の通路では、流れ
は常に上向きであつて下方への流れは起こらな
い。このらせん系統は反応帯域の全長に亘つて設
けてもよく、部分的に配設してもよい。ある場合
には、このらせん部材を反応帯域の入口部分だけ
に配設しても十分満足できる結果が得られる。 また反応器中に二つ又はそれ以上のらせん部材
を配設して、気液混合物の回転方向が逆転するよ
うにすることもできる。この際には反応帯域を流
れる気液混合物に対して１段又は数段の混合工程
が生ずる。 気液混合物を接線方向に回転させるための他の
実施態様には、接線方向に配接したノズルを用い
る方法がある。原料又はスチームの如き他の液体
がこのノズル部分を通過することによつて原料に
好ましい回転運動を与えることができる。ノズル
数は必要に応じて選択するが、例えば２〜20ノズ
ルである。また該帯域の入口部分において、分解
される炭化水素原料が反応帯域に接線方向に送入
される如く原料供給管を配管してもよい。 さらに有利な他の実施態様によれば、反応帯域
がその全長に亘つて上方に拡大しているか又は例
えば供給部のみ部分的に上方へ向かつて拡大され
た形をなしていることもできる。かかる円錐形は
それ自体でもジレード時間の分布を均一化する効
果を有している。 分解反応の見地からして、好適な温度は410〜
470℃であり、圧力は２バールと20バール間であ
るることが判つている。反応帯域の平均直径と長
さの比率は好ましくは１：１〜１：20の範囲であ
る。 次に添付の図面にしたがつてこの発明の有利な
実施態様の若干を詳しく述べるが、この発明は専
らこれに限定せられるものではない。 第１図はこの発明の方法の有利な実施態様の一
つを示す略図である。 第２図はこの発明に用いる反応器の有利な実施
態様を示す立面略図である。 第３Ａ図はこの発明の方法に用いる反応器の他
の有利な実施態様を示す上方からの図である。 第３Ｂ図は第３Ａ図の反応器の立面図である。 第４Ａ図は反応器の上方からみたこの発明で用
いる反応器の他の有利な態様を示す。 第４Ｂ図は第４Ａ図の反応器の立面図である。 実施例 １ 第１図において、原料油は管１１を通つて炉１
２中へ導入され、ここで温度410及び470℃間に加
熱される。炉１２から、原料油は管１３を径由し
て反応器１４に導入され、ここで上方に流れて反
応器の頂部から抜き出されて管１５を径て別途の
ユニツト（図示せず）へ送られる。このユニツト
ではガス、ペトロール、軽質燃料油及び重質燃料
油に相互に分離される。反応帯域中の平均遅れ時
間は５分及び100分の間である。 第２図の実施態様では、円錐部材１６が反応器
１４内部に形成されている。分解されるべき炭化
水素は反応器１４中に下方から上方へ導入され、
ここでらせん部材１６から構成されるらせん回廊
に入つてここで実際の分解が生起する。 第２図の実施態様では、反応帯域１８には、ら
せん方向が逆転している二つのらせん部材１６及
び１７が等しく配設されている。これにより、反
応帯域１８中を流れる気液混合物はその回転方向
が逆転する。 第３Ａ図及び第３Ｂ図は反応帯域１８をを構成
する圧力槽１４の低部を示し、ここでは分解され
るべき炭化水素の流れは下方から上方へと導びか
れる。圧力槽１４の底部ではノズル１９が切線方
向に連結していて、原料又は水蒸気の如き他の液
体は該ノズルを通して導入されて分解されるべき
炭化水素の流れに回転運動を与える。 第４Ａ図及び第４Ｂ図では、原料供給管２０の
端部にはノズル２１が形成されていて、このノズ
ルが原料に回転運動を強制する。 第１図に示す装置を用いてパイロツトプラント
規模において原油の熱分解を行なつた。同様の装
置であつてらせん系統を有しない反応器のものを
比較実験用とした。その他の条件は同一であつ
た。原料油はソ連産原油の減圧蒸留基油であつ
た。比較結果を次表に示す。

【表】

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 炭化水素油を分解反応温度まで加熱した後、
   加熱していないソーキング槽に導入して該槽中で
   の流れを下方から上方に向けるような炭化水素油
   の熱分解方法において、該ソーキング槽１８を構
   成する加圧槽１４中において少なくとも一つの螺
   旋部材１６，１７を用いて気液混合物に対して接
   線方向の回転運動を付与して不均一な遅れ時間の
   原因となる還流を引き起こすことなく該気液混合
   物の流れを垂直に均一に上方に向かわせるように
   処理することを特徴とする方法。 ２ 該ソーキング槽１８の螺旋部材１６，１７を
   加圧槽１４の全長に亙つて配設する特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ３ 該ソーキング槽１８の螺旋部材１６，１７を
   加圧槽１４の長さの一部に配設するか、又は単に
   入り口部分及び／又は出口部分のみに配設する特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 ４ 二つ又はそれ以上の螺旋部材から成る螺旋系
   １６，１７を用いて気液混合物の回転方向を逆転
   させることか成る特許請求の範囲第１〜３項のい
   ずれか一つに記載の方法。 ５ ノズル１９，２１を用いて気液混合物に回転
   運動を付与する特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ６ ノズル１９を該ソーキング槽１８の入り口部
   分と接線方向に接続せしめる特許請求の範囲第５
   項記載の方法。 ７ ノズル２１を炭化水素の供給管２０の延長線
   で該ソーキング槽１８中に配設する特許請求の範
   囲第５項または第６項記載の方法。 ８ ノズル１９を用いて気液混合物に回転運動を
   付与し、該ノズルを通して原料の一部、又は水蒸
   気もしくは他の流体を圧力槽１４中に送入する特
   許請求の範囲第５〜７項のいずれか一つに記載の
   方法。 ９ 該ソーキング槽内での熱分解温度を410〜470
   ℃、圧力を２〜20バール、平均遅れ時間を５〜
   100分に設定する特許請求の範囲第１〜８項のい
   ずれか一つに記載の方法。 １０ 該ソーキング槽１８として上方に拡大して
   いる円錐形圧力槽１４を使用する特許請求の範囲
   第１〜９項のいずれか一つに記載の方法。