JPWO2013179786A1 - Pyrolysis furnace and method for producing pyrolysis products - Google Patents
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Abstract
本発明の一実施形態に係る熱分解炉(100)では、反応管(1)は、筐体(4)の底面と平行に伸び、側面(20A)・(20B)の手前でU字に折れ曲がって垂直な方向に並ぶ複数段の平行部を形成しており、バーナー(2)は、反応管(1)の最も低い部分の高さ位置と最も高い部分の高さ位置との間の中央位置より下側に設けられているため、反応管(1)内における温度をより均一に保つことができる。In the pyrolysis furnace (100) according to one embodiment of the present invention, the reaction tube (1) extends parallel to the bottom surface of the housing (4) and is bent into a U-shape before the side surfaces (20A) and (20B). The burner (2) has a central position between the height position of the lowest part and the height position of the highest part of the reaction tube (1). Since it is provided on the lower side, the temperature in the reaction tube (1) can be kept more uniform.
Description
本発明は、反応管とバーナーとを備えている熱分解炉、および熱分解生成物の製造方法に関する。 The present invention relates to a pyrolysis furnace including a reaction tube and a burner, and a method for producing a pyrolysis product.
ある種の化学物質を製造する方法として、別の化学物質を熱分解して得る方法がある。例えば、フッ化ビニリデン(VDF)を製造する方法として、1−クロロ−1,1−ジフルオロエタン(R−142b)を熱分解する方法がある(例えば、特許文献1)。R−142bを加熱する工程において、熱分解炉を用いる場合がある(例えば、特許文献2)。 As a method for producing a certain kind of chemical substance, there is a method obtained by thermally decomposing another chemical substance. For example, as a method for producing vinylidene fluoride (VDF), there is a method of thermally decomposing 1-chloro-1,1-difluoroethane (R-142b) (for example, Patent Document 1). In the process of heating R-142b, a pyrolysis furnace may be used (for example, Patent Document 2).
熱分解炉では、例えば、液体または気体の原料を、加熱した反応管内を通過させ、その間に反応管内で熱分解させて、所望の生成物を製造する。この際、分解収率の観点から、反応管内における原料および生成物の温度を出来るだけ均一に保つことが好ましい。 In the pyrolysis furnace, for example, a liquid or gaseous raw material is passed through a heated reaction tube, and during that time, it is pyrolyzed in the reaction tube to produce a desired product. At this time, from the viewpoint of the decomposition yield, it is preferable to keep the temperature of the raw material and the product in the reaction tube as uniform as possible.
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、反応管内における温度をより均一に保つ熱分解炉、および反応管内における温度をより均一に保ちつつ熱分解を行う熱分解生成物の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is a pyrolysis furnace that keeps the temperature in the reaction tube more uniform, and thermal decomposition that performs thermal decomposition while keeping the temperature in the reaction tube more uniform. It is to provide a method for producing the product.
上記課題を解決するために、本発明に係る熱分解炉は、筐体と、当該筐体内に収納されている反応管と、当該反応管を加熱するためのバーナーとを備え、上記反応管は、上記筐体内で上記筐体の底面と平行に伸びるとともに、上記筐体の第1の側面の手前および第1の側面と対向する上記筐体の第2の側面の手前でU字に折れ曲がることによって、上記底面に対して垂直な方向に並ぶ複数段の平行部を形成しており、少なくとも1つの上記バーナーは、上記筐体の側面において、上記反応管の最も低い部分の高さ位置と最も高い部分の高さ位置との間の中央位置より下側に設けられている。 In order to solve the above problems, a pyrolysis furnace according to the present invention includes a housing, a reaction tube housed in the housing, and a burner for heating the reaction tube. In addition to extending in parallel with the bottom surface of the housing in the housing, it bends in a U-shape before the first side surface of the housing and before the second side surface of the housing facing the first side surface. To form a plurality of parallel portions arranged in a direction perpendicular to the bottom surface, and at least one of the burners is located on the side surface of the casing at the height position of the lowest portion of the reaction tube and It is provided below the center position between the height positions of the high portions.
本発明に係る熱分解生成物の製造方法は、熱分解炉において反応管内に原料を通過させて熱分解する、熱分解生成物の製造方法であって、上記熱分解炉の筐体内で当該筐体の底面と平行に伸びるとともに、当該筐体の第1の側面の手前および第1の側面と対向する当該筐体の第2の側面の手前でU字に折れ曲がることによって、当該底面に対して垂直な方向に並ぶ複数段の平行部を形成している反応管に、上記原料を通過させ、かつバーナーのうち少なくとも1つを、上記筐体の側面において、上記反応管の最も低い部分の高さ位置と最も高い部分の高さ位置との間の中央位置より下側で使用することによって上記反応管を加熱する。 A method for producing a pyrolysis product according to the present invention is a method for producing a pyrolysis product, in which a raw material is passed through a reaction tube in a pyrolysis furnace and pyrolyzed. It extends parallel to the bottom surface of the body and bends in a U-shape before the first side surface of the housing and before the second side surface of the housing facing the first side surface, thereby The raw material is passed through a reaction tube forming a plurality of parallel portions arranged in a vertical direction, and at least one of the burners is placed on the side surface of the housing at the height of the lowest portion of the reaction tube. The reaction tube is heated by using it below the center position between the height position and the height position of the highest part.
本発明によって、反応管内における温度をより均一に保つ熱分解炉、および反応管内における温度をより均一に保ちつつ熱分解を行う熱分解生成物の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a thermal decomposition furnace that keeps the temperature in the reaction tube more uniform, and a method for producing a thermal decomposition product that performs thermal decomposition while keeping the temperature in the reaction tube more uniform.
〔熱分解炉〕
本発明に係る熱分解炉の一実施形態について、図1〜4を用いて説明する。図1は、本発明の一実施形態における熱分解炉の横から見た部分分解図を示しており、右半分が筐体の外側から見た状態、左半分が筐体内の状態を示している。図2は、本発明の一実施形態における熱分解炉の上から見た断面図を示している。図3は、本発明の一実施形態における熱分解炉の正面から見た断面図を示している。なお、図1〜3は模式図であり、正確な寸法および位置を示すものではない。[Pyrolysis furnace]
An embodiment of a pyrolysis furnace according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1: has shown the partial exploded view seen from the side of the thermal decomposition furnace in one Embodiment of this invention, the state which looked at the right half from the outer side of the housing | casing, and the left half has shown the state in a housing | casing. . FIG. 2 shows a cross-sectional view of the pyrolysis furnace as viewed from above according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 shows a cross-sectional view as seen from the front of the pyrolysis furnace in one embodiment of the present invention. 1 to 3 are schematic views and do not show accurate dimensions and positions.
本実施形態の熱分解炉100は、図1に示すように、筐体4、反応管1、筐体4に設けられたバーナー取付口(図示せず)に取り付けられている複数のバーナー2、および排気口3を備えている。また、バーナー2が取り付けられていないバーナー取付口には蓋10が取り付けられている。熱分解炉100は、原料を熱分解することによって熱分解生成物を製造するための炉である。原料およびその熱分解生成物は特に限定されないが、例えば、原料としてはR−142b、その熱分解生成物としてはVDFであることが挙げられる。
As shown in FIG. 1, the
以下に熱分解炉100の各構成の詳細を説明する。
Details of each component of the
(反応管1)
反応管1は、U字型連続構造を有している1本の管である。反応管1は、図1に示すように、熱分解炉100の筐体4の内部に設けられている。ただし、反応管1の両端は、筐体4を貫通し、筐体4外に出ている。反応管1の一端である原料流入口5から原料が流入し、反応管1の内部を通って、反応管1の他端である生成物流出口6から熱分解生成物および未反応の原料等が流出する。(Reaction tube 1)
The
より具体的に反応管1の構造を説明する。反応管1は、筐体4の側面20A(第1の側面)を筐体4外から筐体4内へと貫いて、筐体4内で筐体4の底面と平行に伸びて平行部を形成し、側面20Aと対向する側面20B(第2の側面)の手前で上方向(底面と垂直で底面から離れる方向)にU字に折れ曲がっている。そして、側面20Aに向かって筐体4の底面と再び平行に伸びて平行部を形成し、側面20Aの手前で上方向にU字に折れ曲がっている。再び側面20Bへ向かって筐体4の底面と平行に伸びて平行部を形成し、側面20Bの手前で上方向にU字に折れ曲がっている。これを繰り返して、反応管1は、筐体4内で筐体4の底面と平行に伸びるとともに、側面20Aの手前および側面20Bの手前でU字に折れ曲がることによって、筐体4の底面に対して垂直な方向に並ぶ複数段の平行部を形成している上昇管部(前半部)7を構成している。反応管1は、一定の高さまで達したところで側面20D側にU字に折れ曲がり、上昇管部7と同様に筐体4の底面と平行に伸びて平行部を形成し、側面20Aの手前および側面20Bの手前で繰り返し下方向(底面と垂直で底面に近づく方向)にU字に折れ曲がっている。このようにして、反応管1は、筐体4内で筐体4の底面と平行に伸びるとともに、側面20Aの手前および側面20Bの手前でU字に折れ曲がることによって、筐体4の底面に対して垂直な方向に並ぶ複数段の平行部を形成している下降管部(後半部)8を構成している。そして、反応管1は側面20Aを筐体4内から筐体4外へと貫いて、筐体4外に出ている。なお、熱分解炉100では、反応管1の両端は側面20Aから筐体4外に出ているが、原料流入口5および生成物流出口6の何れか一方が側面20Bから筐体4外に出ていてもよい。上昇管部7の最下段には原料流入口5が設けられ、下降管部8の最下段には生成物流出口6が設けられている。また、上昇管部7の最上段と下降管部8の最上段とは連結されている。
More specifically, the structure of the
ここで、図1および図3に示すように、上昇管部7と下降管部8とは、上昇管部7の平行部と下降管部8の平行部とが同一水平面にないように、互いにずれて配置されている。上昇管部7と下降管部8とが互いにずれて配置されていることによって、バーナー2から反応管1への伝熱効率が良いという利点がある。なお、熱分解炉100では、上昇管部7が下降管部8よりも上にずれて配置されているが、上昇管部7が下降管部8よりも下にずれて配置されていてもよい。折り返された反応管1の平行部は、等間隔で底面と垂直な方向に並んでいる。等間隔であることによって、反応管1の各段の温度の均一性が保ち易いという利点がある。上昇管部7および下降管部8の段数は特に限定されず、筐体4の寸法、反応管1の内径および長さ、ならびに原料およびその熱分解生成物等に応じて適宜決めればよい。一例として、熱分解炉100では、上昇管部7および下降管部8はそれぞれ19段である。すなわち、上昇管部7は下から上に向かって反応管1の1〜19段目を構成し、下降管部8は上から下に向かって反応管1の20〜38段目を構成している。
Here, as shown in FIGS. 1 and 3, the
なお、本明細書において「U字型連続構造」とは、このように、1本の管が2箇所以上でU字に折れ曲がっている構造を指す。U字型連続構造を有している反応管は、1本の管を複数回折り曲げて作製されたものでもよいし、複数の管を溶接等によって1本の反応管にしたものでもよい。したがって、熱分解炉100の反応管1は、例えば、上昇管部7と下降管部8とを別々に作製し、溶接によって1本としたものであってもよい。また、反応管の各段は他の段と接触していてもよいし、接触していなくてもよい。
In the present specification, the “U-shaped continuous structure” refers to a structure in which one pipe is bent into a U shape at two or more locations. The reaction tube having a U-shaped continuous structure may be a tube produced by bending a single tube a plurality of times, or may be a single reaction tube formed by welding or the like. Therefore, the
反応管1の寸法は、特に限定されないが、例えば、内径41mm〜103mm、長さ100m〜400mであり、好ましくは内径53mm〜90mm、長さ150m〜300mであり、特に好ましくは内径78mm、長さ約230mである。
The dimensions of the
反応管1の材質は、特に限定されないが、高温における耐蝕性の観点からニッケル、ステンレス鋼、およびチタン等が好ましく、なかでも、ニッケルがより好ましい。
The material of the
反応管1は、U字型連続構造を有することによって、筐体4内に収容可能な長さを長くすることができる。そのため、原料の滞留時間を長くすることができる。原料の滞留時間を長くすることによって、反応温度を従来よりも低く設定することができる。
Since the
(バーナー2)
バーナー2は、反応管1を加熱するために用いられる。バーナー2は、反応管1を加熱することによって、反応管1内の温度を上昇させる。なお、本明細書において、「反応管を加熱する」とは反応管に熱を加えることを指し、反応管に炎を直接当てて反応管に熱を加えることも、反応管に炎を直接当てずに反応管の周りの空間の温度を上昇させ、輻射熱によって反応管に熱を加えることも包含される。(Burner 2)
The
各バーナー2は、炎照射口31を筐体4内に向けた状態で、筐体4の側面20Cまたは側面20Dに設けられている。バーナー2は、炉(例えば、熱分解炉)において用いられる公知のバーナーでよい。バーナー2は、炎が広がるタイプであることが好ましい。炎が広がるタイプのバーナーを用いることによって、一点に集中して照射するよりも、反応管1内の温度をより均一に保つことができる。バーナー2の具体的な構造の一例を図4に示す。図4は、バーナー2の一部分を示している。図4に示すバーナー2はフラットフレームバーナーである。バーナー2の燃料としては、例えば、空気およびLNG(例えば、メタン、エタン、およびプロパン等)等が挙げられるが、用いるバーナー2のタイプ等に応じて選択すればよい。バーナー2が、炎が広がらないタイプである場合、炎照射口31と反応管1との間に、炎を広げるための金網を設けることが好ましい。
Each
バーナー2の個数は特に限定されず、1個または2個以上である。熱分解炉100では、側面20Cに8個、側面20Dに8個の合計16個のバーナー2が設けられている。側面20Cおよび側面20Dには、それぞれバーナー2が下段に4個、中段に4個設けられている。
The number of
ここで、下段および中段のバーナー2は何れも、反応管1の最も低い部分の高さ位置(図3では38段目の下部に相当する高さ位置)と最も高い部分の高さ位置(図3では19段目の上部に相当する高さ位置)との間の中央の位置(以下、「反応管1の50%の高さ位置」という)より下側に設けられている。下段および中段のバーナー2によって、反応管1のうち低い位置にある部分を効率的に加熱することができる。そして、暖められた気体は密度が低く上方へ向かう性質があるため、下段および中段のバーナー2によって暖められた反応管1の周りの空気は、上方へと流れる。そのため、反応管1のうち中段よりも高い位置にある部分を、当該空気からの熱によって加熱することができる。したがって、反応管1内における温度差を抑え、反応管1内における温度をより均一に保つことができる。
Here, in both the lower and
バーナー2は、反応管1の50%の高さ位置より上側にある上段にさらに設けられていてもよいが、下段および中段にのみ設けられていることが好ましい。上段にバーナー2を設けない(あるいは、設けるが使用しない)方が、上段にバーナー2を設けて使用する場合と比べて、反応管1内における温度差がより小さくなるからである(下記の実施例も参照)。上段にバーナー2を設けない(あるいは、設けるが使用しない)方が、反応管1のうち高い位置における温度の上昇が抑えられる。そのため、上段にバーナー2を設けて使用する場合と比べて、下段および中段のバーナー2の火力を強くすることができる。よって、反応管1のうち低い位置における温度をより高くすることができる。そのため、反応管1内における温度差をより抑え、反応管1内における温度をさらに均一に保つことができる。
The
例えば、筐体4の底面から反応管1の最も高い位置までの高さが500cmであり、当該底面から反応管1の最も低い位置までの高さが10cmである場合、中段のバーナー2は、当該底面から(500cm−10cm)×0.5+10cm=255cmよりも下側に設けられている。なお、バーナー2の位置は、バーナー2の炎照射口31の中心部の位置を基準とする。
For example, when the height from the bottom surface of the housing 4 to the highest position of the
熱分解炉100では、中段は反応管1の50%の高さ位置より下側であって、反応管1の最も低い部分の高さ位置と反応管1の50%の高さ位置との間の中央の位置(反応管1の25%の高さ位置)よりも上側であり、かつ下段は中段よりも低い位置にある。バーナーの高さは2通りであるため、反応管1内の温度制御がより簡易になる。また、反応管1内における温度差をより抑え、反応管1内における温度をさらに均一に保つことができるからである。さらに、中段が上記の高さ位置にあることによって、反応管1のうち中段よりも上側に位置する部分が効率的に加熱される。そのため、中段が上記の高さ位置にない場合と比べて下段のバーナー2の火力を抑えることができるため、エネルギー効率がより良くなり、かつ反応管1の寿命もより長くなる。
In the
下段はより低い位置にあることが好ましい。暖められた気体は密度が低く上方へ向かう性質があるため、下段のバーナー2によって暖められた反応管1の周りの空気は、上方へと流れる。そのため、反応管1は、低い位置にある部分が低い温度になる傾向がある。反応管1の最下段と同じ高さにバーナーを設けることによって、最下段の温度を上げることができ、反応管1内における温度差をより抑え、反応管1内における温度をさらに均一に保つことができる。
The lower stage is preferably at a lower position. Since the warmed gas has a low density and tends to move upward, the air around the
また、同じ高さにある側面20C側のバーナー2と側面20D側のバーナー2とは、図2に示すように、水平方向にずれた位置に配置されている。水平方向にずれた位置に配置することによって、両側面から同じ部位を集中的に加熱するよりも、反応管1内の温度をより均一に保つことができる。
Further, the
バーナー2と反応管1との距離は特に限定されないが、熱分解炉100では、バーナー2は炎が反応管1に直接当たらない距離に配置されている。すなわち、熱分解炉100は、バーナー2の炎によって反応管1の周りの空間の温度を上昇させ、輻射熱によって反応管1を加熱するものである。これにより、バーナー2の炎が反応管1に直接当たる場合と比較して、反応管1の一点の温度が集中的に上昇することを抑えることができる。したがって、バーナー2の炎が反応管1に直接当たる場合と比較して、反応管1内の温度をより均一に保つことができる。また、反応管1がより長持ちするという利点もある。
Although the distance between the
筐体4の側面20Cおよび側面20Dには、バーナー2を取り付けるための開口であるバーナー取付口9が設けられている。バーナー取付口9には、バーナー2を固定することができる公知の部品が取り付けられていてもよい。また、バーナー2は筐体4から取り外し可能であってもよく、バーナー2が取り外されたバーナー取付口9を塞ぐための公知の部品が設けられていてもよい。図3は、下段、中段および上段にバーナー取付口9が設けられており、下段および中段のバーナー取付口9にバーナー2が取り付けられ、上段のバーナー取付口9が蓋10によって塞がれている状態を示している。
A
なお、本実施形態における熱分解炉100では、バーナー2は2段(下段および中段)または3段(下段、中段および上段)に取り付け可能であるが、これらに限定されない。すなわち、他の実施形態において、バーナー2を1段のみまたは4段以上に取り付け可能な構成を有していてもよいし、バーナー2が1段または4段以上に取り付けられていてもよい。
In the
(排気口3)
排気口3は、バーナー2の燃焼によって生成した燃焼ガス(例えば、一酸化炭素および二酸化炭素等)を筐体4外へ排出するための開口である。熱分解炉100では、排気口3は、反応管1よりも高い位置に設けられている。反応管1の周囲には、熱分解炉100外へ繋がる排気口3へ向う気流が発生するため、バーナー2からの熱が排気口3へ向かって流れる。ここて、排気口3が反応管1よりも高い位置に設けられていることにより、発生した熱が排気口3へ向かって流れやすくなり、反応管1のうちバーナー2の位置よりも高い部分にも熱が伝わりやすくなる。これによって、反応管1内における温度差が生じることを低く抑え、反応管1内における温度をより均一に保つことができる。なお、本実施形態においては、排気口3は反応管1の直上に設けられている。これによって、バーナー2からの熱がより均等に排気口3へ向かって流れやすくなる。したがって、反応管1により均一に熱が伝わることとなり、反応管1内の温度をさらに均一に保つことができる。(Exhaust port 3)
The
また、図1に示すように、熱分解炉100では、反応管1よりも高い位置において、筐体4の側面をすぼめて排気筒11が形成されている。このように排気口3の面積を小さくすることによって、排気口3へ向かう気流をより発生しやすくできる。排気筒11の形状および寸法は特に限定されず、反応温度、排気量、および炉内圧力等に応じて設計すればよい。
As shown in FIG. 1, in the
排気筒11は、内側にダンパー12を備えている。ダンパー12は、排気口3への排気量を調節するための弁である。ダンパー12は、公知のダンパーでよい。ダンパー12の形状および寸法は、特に限定されず、排気筒11の形状および寸法に応じて決定すればよい。また、ダンパー12の排気筒11内における配置も特に限定されない。ダンパー12は、手動制御されるものでもよいし、温度、排気量、および炉内圧力等に応じて自動制御されるものでもよい。ダンパー12を調節することによって、反応管1の周りの空気の温度を制御することができる。これによって、反応管1内の温度を調節することができる。
The
また、排気筒11は、ガスサンプリング口13を備えている。ガスサンプリング口13は、筐体4内(反応管1外)の気体を採取するための開口である。例えば、残存酸素量を測定する場合に、気体を採取する。また、ガスサンプリング口13は、採取した気体をガス検知器等の別の装置に送るためのパイプ等を取り付けるフランジ(例えば、板フランジ等)を備えていてもよい。
In addition, the
(筐体4)
筐体4は、反応管1を収納する容器である。筐体4の材質は、熱分解炉に用いる公知のものでよい。筐体4の形状および寸法は、上記構成を実現できる限り、特に限定されない。(Case 4)
The housing 4 is a container that houses the
〔熱分解生成物の製造方法〕
本発明に係る熱分解生成物の製造方法の一実施形態について説明する。[Production method of pyrolysis product]
An embodiment of a method for producing a thermal decomposition product according to the present invention will be described.
本実施形態では、上述の熱分解炉100を用いて、R−142b(原料)を熱分解し、VDF(熱分解生成物)を製造する。
In the present embodiment, R-142b (raw material) is pyrolyzed using the above-described
まず、反応管1の上昇管部7の原料流入口5からR−142bを流入させる。このときの流速は特に限定されないが、例えば、90〜250Nm3/hであり、125〜220Nm3/hであることが好ましく、150〜190Nm3/hであることがより好ましい。First, R-142b is caused to flow from the
R−142bは、反応管1の上昇管部7内を上方に向かって通過する。このとき、反応管1は下段および中段のバーナー2によって加熱されているため、R−142bは通過ともに温度が上昇し、熱分解反応が起こる。これにより、熱分解生成物であるVDFが徐々に生成する。
R-142b passes through the
本実施形態に係る製造方法では、少なくとも下段および中段のバーナー2を使用することによって、反応管1を加熱する。すなわち、バーナー2のうち少なくとも1つを、筐体4の側面において、反応管1の最も低い部分の高さ位置と最も高い部分の高さ位置との間の中央位置より下側で使用することによって、反応管1を加熱する。バーナー2を上段において使用してもよいが、下段および中段のバーナー2のみを使用することが好ましい。上述のように、上段においてバーナー2を使用しない方が、上段においてバーナー2を使用する場合と比べて、反応管1内における温度差がより小さくなるからである。そのため、反応管1内における温度差を抑え、反応管1内における温度をより均一に保ちつつ熱分解を行うことができる(下記の実施例も参照)。なお、反応管1内の温度は、反応管1内における原料およびその熱分解生成物の種類等に応じて設定すればよいが、例えば、原料がR−142bであり熱分解生成物がVDFである場合、500〜600℃にすることが好ましい。
In the manufacturing method according to the present embodiment, the
反応管1の下降管部8の生成物流出口6から熱分解生成物および未反応の原料等が流出する。原料がR−142bであり熱分解生成物がVDFである場合、R−142bの熱分解反応によるVDFへの転化率は、例えば、80〜90%であり得る。
Thermal decomposition products, unreacted raw materials and the like flow out from the product stream outlet 6 of the
なお、本発明に係る製造方法において、R−142bおよびVDFは好適な一例であり、原料およびその熱分解生成物はこれらに限定されない。 In addition, in the manufacturing method which concerns on this invention, R-142b and VDF are a suitable example, and a raw material and its thermal decomposition product are not limited to these.
〔まとめ〕
本発明に係る熱分解炉は、筐体と、当該筐体内に収納されている反応管と、当該反応管を加熱するためのバーナーとを備え、上記反応管は、上記筐体内で上記筐体の底面と平行に伸びるとともに、上記筐体の第1の側面の手前および第1の側面と対向する上記筐体の第2の側面の手前でU字に折れ曲がることによって、上記底面に対して垂直な方向に並ぶ複数段の平行部を形成しており、少なくとも1つの上記バーナーは、上記筐体の側面において、上記反応管の最も低い部分の高さ位置と最も高い部分の高さ位置との間の中央位置より下側に設けられている。[Summary]
The pyrolysis furnace according to the present invention includes a housing, a reaction tube housed in the housing, and a burner for heating the reaction tube, and the reaction tube is disposed in the housing within the housing. Perpendicular to the bottom surface by being bent in a U-shape before the first side surface of the housing and before the second side surface of the housing facing the first side surface. The at least one burner has a height position of the lowest portion and a height portion of the highest portion of the reaction tube on the side surface of the casing. It is provided below the center position between.
上記構成によれば、上記反応管の最も低い部分の高さ位置と最も高い部分の高さ位置との間の中央位置より下側に設けられている少なくとも1つのバーナーによって、反応管のうち低い位置にある部分を効率的に加熱することができる。当該中央位置より下側に設けられているバーナーによって暖められた反応管の周りの空気は、上方へと流れる。そのため、当該中央位置よりも高い位置にある部分を、当該空気からの熱によって加熱することができる。したがって、反応管内における温度差を抑え、反応管内における温度をより均一に保ち得る。 According to the said structure, it is low among reaction tubes by the at least 1 burner provided below the center position between the height position of the lowest part of the said reaction tube, and the height position of the highest part. The part in position can be heated efficiently. The air around the reaction tube warmed by the burner provided below the center position flows upward. Therefore, the part in a position higher than the center position can be heated by the heat from the air. Therefore, the temperature difference in the reaction tube can be suppressed and the temperature in the reaction tube can be kept more uniform.
また、本発明に係る熱分解炉において、上記バーナーの何れもが、上記中央位置より下側に設けられていることが好ましい。 In the pyrolysis furnace according to the present invention, it is preferable that any of the burners is provided below the center position.
上記構成によれば、上記反応管の加熱は、上記反応管の最も低い部分の高さ位置と最も高い部分の高さ位置との間の中央位置より下側に設けられているバーナーのみによって行われる。そのため、反応管のうち高い位置における温度の上昇が抑えられる。これによって、当該バーナーの火力をより強くすることができ、反応管のうち低い位置における温度を高くすることができる。したがって、反応管内における温度差をより抑え、反応管内における温度をさらに均一に保ち得る。 According to the above configuration, the reaction tube is heated only by a burner provided below the center position between the height position of the lowest part and the height position of the highest part of the reaction tube. Is called. Therefore, the temperature rise at a high position in the reaction tube can be suppressed. Thereby, the heating power of the burner can be increased, and the temperature at a low position in the reaction tube can be increased. Therefore, the temperature difference in the reaction tube can be further suppressed, and the temperature in the reaction tube can be kept more uniform.
本発明に係る熱分解炉において、上記中央位置より下側に2つ以上の上記バーナーが設けられており、上記中央位置より下側にある上記バーナーの少なくとも何れか1つは第1の高さ位置に設けられており、上記中央位置より下側にある上記バーナーの別の少なくとも何れか1つは当該第1の高さ位置と異なる第2の高さ位置に設けられていることが好ましい。 In the pyrolysis furnace according to the present invention, two or more burners are provided below the center position, and at least one of the burners below the center position has a first height. It is preferable that at least one of the burners provided at a position below the center position is provided at a second height position different from the first height position.
上記構成によれば、バーナーの高さは少なくとも2通りあるため、反応管内の温度制御がより簡易になる。また、反応管内における温度差をより抑え、反応管内における温度をさらに均一に保ち得る。 According to the above configuration, since there are at least two burner heights, temperature control in the reaction tube becomes easier. Further, the temperature difference in the reaction tube can be further suppressed, and the temperature in the reaction tube can be kept more uniform.
本発明に係る熱分解炉において、上記第1の高さ位置は、上記最も低い部分の高さ位置と上記中央位置との間の中央位置よりも上側であり、上記第2の高さ位置は上記第1の高さ位置よりも低い位置であることが好ましい。 In the pyrolysis furnace according to the present invention, the first height position is above a center position between a height position of the lowest part and the center position, and the second height position is It is preferable that the position is lower than the first height position.
上記構成によれば、反応管のうち上記最も低い部分の高さ位置と上記中央位置との間の中央位置よりも上側に位置する部分が、第1の高さ位置に設けられているバーナーによって効率的に加熱される。そのため、第2の高さ位置に設けられているバーナーの火力を抑えることができる。したがって、エネルギー効率がより良くなり得る。また、反応管の寿命がより長くなり得る。 According to the said structure, the part located above the center position between the height position of the said lowest part and the said center position among reaction tubes is by the burner provided in the 1st height position. It is heated efficiently. Therefore, it is possible to suppress the heating power of the burner provided at the second height position. Thus, energy efficiency can be better. Also, the lifetime of the reaction tube can be longer.
本発明に係る熱分解炉において、上記反応管は、前半部および後半部を有しており、当該前半部および当該後半部のそれぞれにおいて、上記筐体内で上記筐体の上記底面と平行に伸びるとともに、上記第1の側面の手前および上記第2の側面の手前でU字に折れ曲がることによって、上記底面と垂直な方向に並ぶ複数段の平行部を形成しており、当該前半部の最下段に原料流入口を有し、当該後半部の最下段に生成物流出口を有しており、当該前半部の最上段と当該後半部の最上段とが連結されてなるものであることが好ましい。 In the pyrolysis furnace according to the present invention, the reaction tube has a front half and a rear half, and each of the front half and the rear half extends in parallel with the bottom surface of the casing in the casing. In addition, a plurality of parallel portions arranged in a direction perpendicular to the bottom surface are formed by being bent into a U shape before the first side surface and before the second side surface, and the lowermost step of the front half portion. It is preferable that a raw material inlet is provided, a product distribution outlet is provided at the lowermost stage of the latter half, and the uppermost stage of the former half is connected to the uppermost stage of the latter half.
上記構成によれば、筐体内に収容可能な反応管の長さが長くなっている。そのため、原料の滞留時間が長くなる。したがって、反応温度を従来よりも低く設定し得る。 According to the said structure, the length of the reaction tube which can be accommodated in a housing | casing is long. Therefore, the residence time of the raw material becomes long. Therefore, reaction temperature can be set lower than before.
本発明に係る熱分解炉において、上記バーナーは、炎が上記反応管に直接当たらない距離に配置されていることが好ましい。 In the pyrolysis furnace according to the present invention, the burner is preferably disposed at a distance where the flame does not directly hit the reaction tube.
上記構成によれば、バーナーの炎によって反応管の周りの空気の温度を上昇させ、輻射熱によって反応管を加熱する。これにより、バーナーの炎が反応管に直接当てる場合と比較して、反応管の一点の温度が集中的に上昇することを抑えることができる。したがって、反応管内の温度をさらに均一に保ち得る。 According to the said structure, the temperature of the air around a reaction tube is raised with the flame of a burner, and a reaction tube is heated with a radiant heat. Thereby, compared with the case where the flame of a burner hits a reaction tube directly, it can suppress that the temperature of one point of a reaction tube rises intensively. Therefore, the temperature in the reaction tube can be kept more uniform.
本発明に係る熱分解炉において、上記反応管よりも高い位置に排気口が設けられていることが好ましい。 In the pyrolysis furnace according to the present invention, it is preferable that an exhaust port is provided at a position higher than the reaction tube.
上記構成によれば、反応管の周囲に、熱分解炉外へ繋がる排気口へ向う気流が発生する。したがって、発生した熱が排気口へ向かって流れやすくなり、反応管のうち高い位置にある部分にも熱が伝わりやすくなる。したがって、反応管内における温度差をより抑え、反応管内における温度をさらに均一に保ち得る。 According to the above configuration, an air flow toward the exhaust port connected to the outside of the pyrolysis furnace is generated around the reaction tube. Therefore, the generated heat can easily flow toward the exhaust port, and heat can be easily transmitted to a higher portion of the reaction tube. Therefore, the temperature difference in the reaction tube can be further suppressed, and the temperature in the reaction tube can be kept more uniform.
本発明に係る熱分解生成物の製造方法は、熱分解炉において反応管内に原料を通過させて熱分解する、熱分解生成物の製造方法であって、上記熱分解炉の筐体内で当該筐体の底面と平行に伸びるとともに、当該筐体の第1の側面の手前および第1の側面と対向する当該筐体の第2の側面の手前でU字に折れ曲がることによって、当該底面に対して垂直な方向に並ぶ複数段の平行部を形成している反応管に、上記原料を通過させ、かつバーナーのうち少なくとも1つを、上記筐体の側面において、上記反応管の最も低い部分の高さ位置と最も高い部分の高さ位置との間の中央位置より下側で使用することによって上記反応管を加熱する。 A method for producing a pyrolysis product according to the present invention is a method for producing a pyrolysis product, in which a raw material is passed through a reaction tube in a pyrolysis furnace and pyrolyzed. It extends parallel to the bottom surface of the body and bends in a U-shape before the first side surface of the housing and before the second side surface of the housing facing the first side surface, thereby The raw material is passed through a reaction tube forming a plurality of parallel portions arranged in a vertical direction, and at least one of the burners is placed on the side surface of the housing at the height of the lowest portion of the reaction tube. The reaction tube is heated by using it below the center position between the height position and the height position of the highest part.
上記構成によれば、上記反応管の最も低い部分の高さ位置と最も高い部分の高さ位置との間の中央位置より下側に設けられている少なくとも1つのバーナーによって、反応管のうち低い位置にある部分を効率的に加熱することができる。当該中央位置より下側に設けられているバーナーによって暖められた反応管の周りの空気は、上方へと流れる。そのため、当該中央位置よりも高い位置にある部分を、当該空気からの熱によって加熱することができる。したがって、反応管内における温度差を抑え、反応管内における温度をより均一に保ちつつ熱分解を行い得る。 According to the said structure, it is low among reaction tubes by the at least 1 burner provided below the center position between the height position of the lowest part of the said reaction tube, and the height position of the highest part. The part in position can be heated efficiently. The air around the reaction tube warmed by the burner provided below the center position flows upward. Therefore, the part in a position higher than the center position can be heated by the heat from the air. Therefore, thermal decomposition can be performed while suppressing the temperature difference in the reaction tube and keeping the temperature in the reaction tube more uniform.
本発明に係る熱分解生成物の製造方法において、バーナーの何れもを、上記中央位置より下側で使用することによって上記反応管を加熱することが好ましい。 In the method for producing a thermal decomposition product according to the present invention, it is preferable to heat the reaction tube by using any of the burners below the center position.
上記構成によれば、上記反応管の加熱は、上記反応管の最も低い部分の高さ位置と最も高い部分の高さ位置との間の中央位置より下側に設けられているバーナーのみによって行われる。そのため、反応管のうち高い位置における温度の上昇が抑えられる。これによって、当該バーナーの火力をより強くすることができ、反応管のうち低い位置における温度を高くすることができる。したがって、反応管内における温度差を抑え、反応管内における温度をより均一に保ちつつ熱分解を行い得る。 According to the above configuration, the reaction tube is heated only by a burner provided below the center position between the height position of the lowest part and the height position of the highest part of the reaction tube. Is called. Therefore, the temperature rise at a high position in the reaction tube can be suppressed. Thereby, the heating power of the burner can be increased, and the temperature at a low position in the reaction tube can be increased. Therefore, thermal decomposition can be performed while suppressing the temperature difference in the reaction tube and keeping the temperature in the reaction tube more uniform.
本発明に係る熱分解生成物の製造方法において、上記反応管は、前半部および後半部を有しており、当該前半部および当該後半部のそれぞれにおいて、上記筐体内で上記筐体の上記底面と平行に伸びるとともに、上記第1の側面の手前および上記第2の側面の手前でU字に折れ曲がることによって、上記底面と垂直な方向に並ぶ複数段の平行部を形成しており、当該前半部の最下段に原料流入口を有し、当該後半部の最下段に生成物流出口を有しており、当該前半部の最上段と当該後半部の最上段とが連結されてなるものであることが好ましい。 In the method for producing a thermal decomposition product according to the present invention, the reaction tube has a first half part and a second half part, and the bottom surface of the casing is formed in the casing in each of the first half part and the second half part. And is bent in a U shape before the first side surface and before the second side surface, thereby forming a plurality of parallel portions aligned in a direction perpendicular to the bottom surface. The lowermost part of the part has a raw material inlet, the lowermost part of the latter part has a product distribution outlet, and the uppermost part of the former part and the uppermost part of the latter part are connected to each other. It is preferable.
上記構成によれば、筐体内に収容可能な反応管の長さが長くなっている。そのため、原料の滞留時間が長くなる。したがって、反応温度を従来よりも低く設定し得る。 According to the said structure, the length of the reaction tube which can be accommodated in a housing | casing is long. Therefore, the residence time of the raw material becomes long. Therefore, reaction temperature can be set lower than before.
本発明に係る熱分解生成物の製造方法において、上記バーナーの炎を、上記反応管に直接当てないことが好ましい。 In the method for producing a thermal decomposition product according to the present invention, it is preferable that the flame of the burner is not directly applied to the reaction tube.
上記構成によれば、バーナーの炎によって反応管の周りの空気の温度を上昇させ、輻射熱によって反応管を加熱する。これにより、バーナーの炎が反応管に直接当てる場合と比較して、反応管の一点の温度が集中的に上昇することを抑えることができる。したがって、反応管内の温度をさらに均一に保ちつつ熱分解を行い得る。 According to the said structure, the temperature of the air around a reaction tube is raised with the flame of a burner, and a reaction tube is heated with a radiant heat. Thereby, compared with the case where the flame of a burner hits a reaction tube directly, it can suppress that the temperature of one point of a reaction tube rises intensively. Therefore, thermal decomposition can be performed while keeping the temperature in the reaction tube more uniform.
本発明に係る熱分解生成物の製造方法において、上記原料は1−クロロ−1,1−ジフルオロエタンであり、上記熱分解生成物はフッ化ビニリデンであることが好ましい。 In the method for producing a thermal decomposition product according to the present invention, the raw material is preferably 1-chloro-1,1-difluoroethane, and the thermal decomposition product is preferably vinylidene fluoride.
上記構成によれば、フッ化ビニリデンをより効率的に製造し得る。 According to the above configuration, vinylidene fluoride can be produced more efficiently.
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims. That is, embodiments obtained by combining technical means appropriately modified within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.
図1に示されている熱分解炉を用いて、バーナーの位置と反応管内の温度(気体の温度)との関係を調べた。なお、反応管はニッケル製である。 The relationship between the position of the burner and the temperature in the reaction tube (gas temperature) was examined using the pyrolysis furnace shown in FIG. The reaction tube is made of nickel.
(方法)
実施例1では、下段および中段にそれぞれ8個ずつ設けたバーナーを使用して反応管を加熱した。実施例2では、下段、中段および上段にそれぞれ8個ずつ設けたバーナーを使用して反応管を加熱した。下段のバーナーは2段目と3段目との間の高さ位置および37段目の高さ位置に設けられている。中段のバーナーは7段目と8段目との間の高さ位置および32段目の高さ位置に設けられている。上段のバーナーは13段目の高さ位置および26段目と27段目との間の高さ位置に設けられている。(Method)
In Example 1, the reaction tube was heated using 8 burners each provided in the lower and middle stages. In Example 2, the reaction tube was heated using 8 burners each provided in the lower, middle and upper stages. The lower burner is provided at a height position between the second stage and the third stage and at a height position of the 37th stage. The middle burner is provided at a height position between the seventh and eighth stages and a height position of the thirty-second stage. The upper burner is provided at the height position of the 13th stage and the height position between the 26th and 27th stages.
予め約30℃にしたR−142bを約125Nm3/hの流速で反応管の原料流入口から流入させた。10日間連続運転し、5、10、15、19、24、29、34および38段目における温度を1日1回測定した。なお、実施例1および実施例2のどちらにおいても、最高温度が約600℃となるように制御運転した。R-142b preliminarily set to about 30 ° C. was introduced from the raw material inlet of the reaction tube at a flow rate of about 125 Nm 3 / h. The operation was continued for 10 days, and the temperatures at the 5, 10, 15, 19, 24, 29, 34, and 38th stages were measured once a day. In both Example 1 and Example 2, the control operation was performed so that the maximum temperature was about 600 ° C.
(結果)
実施例1および実施例2の結果を表1に示す。なお、表1の値は、1回/日で10日の平均値である。(result)
The results of Example 1 and Example 2 are shown in Table 1. In addition, the value of Table 1 is an average value for 10 days per time / day.
実施例1は、実施例2に比べて反応管内における温度差が小さかった。すなわち、上段のバーナーを使用しないことによって、反応管内における温度をさらに均一に保つことができることがわかった。 In Example 1, the temperature difference in the reaction tube was smaller than that in Example 2. That is, it was found that the temperature in the reaction tube could be kept more uniform by not using the upper burner.
本発明に係る熱分解炉および熱分解生成物の製造方法は、原料を反応管内で熱分解して熱分解生成物を製造する際に利用することができる。 The pyrolysis furnace and the method for producing a pyrolysis product according to the present invention can be used when pyrolyzing a raw material in a reaction tube to produce a pyrolysis product.
1 反応管
2 バーナー
3 排気口
4 筐体
5 原料流入口
6 生成物流出口
7 上昇管部(前半部)
8 下降管部(後半部)
9 バーナー取付口
10 蓋
11 排気筒
12 ダンパー
13 ガスサンプリング口
20A 側面(第1の側面)
20B 側面(第2の側面)
20C 側面
20D 側面
31 炎照射口
100 熱分解炉DESCRIPTION OF
8 Downcomer section (second half)
9
20B side surface (second side surface)
Claims (12)
上記反応管は、上記筐体内で上記筐体の底面と平行に伸びるとともに、上記筐体の第1の側面の手前および第1の側面と対向する上記筐体の第2の側面の手前でU字に折れ曲がることによって、上記底面に対して垂直な方向に並ぶ複数段の平行部を形成しており、
少なくとも1つの上記バーナーは、上記筐体の側面において、上記反応管の最も低い部分の高さ位置と最も高い部分の高さ位置との間の中央位置より下側に設けられている、熱分解炉。A housing, a reaction tube housed in the housing, and a burner for heating the reaction tube,
The reaction tube extends in parallel with the bottom surface of the housing in the housing, and U in front of the first side surface of the housing and in front of the second side surface of the housing facing the first side surface. By bending into a letter, it forms a plurality of parallel parts arranged in a direction perpendicular to the bottom surface,
At least one of the burners is provided on the side surface of the housing below the central position between the lowest position and the highest position of the reaction tube. Furnace.
前半部および後半部を有しており、
当該前半部および当該後半部のそれぞれにおいて、上記筐体内で上記筐体の上記底面と平行に伸びるとともに、上記第1の側面の手前および上記第2の側面の手前でU字に折れ曲がることによって、上記底面と垂直な方向に並ぶ複数段の平行部を形成しており、
当該前半部の最下段に原料流入口を有し、当該後半部の最下段に生成物流出口を有しており、
当該前半部の最上段と当該後半部の最上段とが連結されてなるものである、請求項1〜4の何れか1項に記載の熱分解炉。The reaction tube
It has a first half and a second half,
In each of the front half part and the second half part, it extends in parallel with the bottom surface of the housing in the housing, and bends in a U shape before the first side surface and before the second side surface, Forms a plurality of parallel portions arranged in a direction perpendicular to the bottom surface,
The bottom half of the front half has a raw material inlet, and the bottom half of the latter half has a product distribution outlet,
The pyrolysis furnace according to any one of claims 1 to 4, wherein the uppermost stage of the front half and the uppermost stage of the latter half are connected to each other.
上記熱分解炉の筐体内で当該筐体の底面と平行に伸びるとともに、当該筐体の第1の側面の手前および第1の側面と対向する当該筐体の第2の側面の手前でU字に折れ曲がることによって、当該底面に対して垂直な方向に並ぶ複数段の平行部を形成している反応管に、上記原料を通過させ、かつ
バーナーのうち少なくとも1つを、上記筐体の側面において、上記反応管の最も低い部分の高さ位置と最も高い部分の高さ位置との間の中央位置より下側で使用することによって上記反応管を加熱する、熱分解生成物の製造方法。A method for producing a pyrolysis product, in which a raw material is passed through a reaction tube in a pyrolysis furnace and pyrolyzed,
A U-shape extending in parallel with the bottom surface of the housing in the housing of the pyrolysis furnace, and in front of the first side surface of the housing and the second side surface of the housing facing the first side surface. The raw material is passed through a reaction tube forming a plurality of parallel portions arranged in a direction perpendicular to the bottom surface, and at least one of the burners is attached to the side surface of the casing. A method for producing a pyrolysis product, wherein the reaction tube is heated by using it below a central position between the height position of the lowest part of the reaction tube and the height position of the highest part of the reaction tube.
前半部および後半部を有しており、
当該前半部および当該後半部のそれぞれにおいて、上記筐体内で上記筐体の上記底面と平行に伸びるとともに、上記第1の側面の手前および上記第2の側面の手前でU字に折れ曲がることによって、上記底面と垂直な方向に並ぶ複数段の平行部を形成しており、
当該前半部の最下段に原料流入口を有し、当該後半部の最下段に生成物流出口を有しており、
当該前半部の最上段と当該後半部の最上段とが連結されてなるものである、請求項8または9に記載の熱分解生成物の製造方法。The reaction tube
It has a first half and a second half,
In each of the front half part and the second half part, it extends in parallel with the bottom surface of the housing in the housing, and bends in a U shape before the first side surface and before the second side surface, Forms a plurality of parallel portions arranged in a direction perpendicular to the bottom surface,
The bottom half of the front half has a raw material inlet, and the bottom half of the latter half has a product distribution outlet,
The method for producing a thermal decomposition product according to claim 8 or 9, wherein the uppermost stage of the first half and the uppermost stage of the second half are connected.
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