KR20020086615A

KR20020086615A - 원유 및 피치를 함유하는 원유 분획의 열분해 방법

Info

Publication number: KR20020086615A
Application number: KR1020027011738A
Authority: KR
Inventors: 봄가트너아서제임스; 챈퓨이-유엔제프리; 응간대니육-콴
Original assignee: 셀 인터나쵸나아레 레사아치 마아츠샤피 비이부이
Priority date: 2000-03-08
Filing date: 2001-03-08
Publication date: 2002-11-18
Also published as: EP1261680B1; EP1261680A1; BR0109051A; EP2077307A1; AU2001240689B2; DE60137490D1; PL193681B1; CA2402290C; CN1210376C; KR100760720B1; RU2232790C2; CN1422323A; CA2402290A1; MY131266A; ATE421565T1; JP2003525999A; TW503259B; US6632351B1; WO2001066672A1; AU4068901A

Abstract

원유 또는 피치 공급원료를 함유하는 원유 분획을 열분해로내 대류 지역내 제 1 단계 예열기에 공급하고, 여기에서 원유 또는 피치 공급원료를 함유하는 원유분획이 제 1 단계 예열기에서 적어도 375℃의 배출 온도로 가열되어 가열된 가스-액체 혼합물을 생성하며, 가스-액체 혼합물을 제 1 단계 예열기로부터 증기-액체 분리기로 회수하고, 증기-액체 분리기에서 액체로부터 가스를 분리하고 제거하며, 제거된 가스를 대류 지역에 제공된 제 2 단계 예열기에 공급하여, 가스의 온도를 증기-액체 분리기에서 배출되는 가스의 온도 이상의 온도로 추가로 가열하며, 예열된 가스를 열분해로의 복사 지역으로 도입하고, 가스를 에틸렌과 같은 올레핀 및 관련 부산물로 열분해함으로써, 열분해로에서 원유 공급원료 및 피치 공급원료를 함유하는 원유 분획이 열분해된다.

Description

원유 및 피치를 함유하는 원유 분획의 열분해 방법{PYROLYZING CRUDE OIL AND CRUDE OIL FRACTIONS CONTAINING PITCH}

올레핀, 특히 에틸렌의 생산은 통상적으로는 에탄과 같은 천연 가스 액체(NGL)를 사용하는 석유 탄화수소 공급원료의 열 분해에 의해 또는 대기압에서 작동되는 크루드 증류 컬럼으로부터 생산된 나프타 또는 가스 오일 분획을 사용함으로써 달성된다. 좀더 최근에는, 일부 지역의 성향은 진공 가스 오일과 같은 무거운 공급 원료의 사용에 적합하도록 분해로를 디자인하고 있다. 이러한 무거운 공급원료는, 그러나, 대류 섹션 예열기 및 하류 장치의 튜브를 코크스 침착에 의해 오염시킨다. 대류 섹션 제 1 단계 예열기의 배출구에서 전형적인 공정 온도는 약 200 내지 400℃ 범위이며, 따라서 대류 섹션내의 공급 원료를 완전히 기화하거나, 또는 가스 오일 및 진공 가스 오일과 같은 무거운 공급원료의 경우, U.S.-A-4,498,629에서 기술된 바와 같이 제 2 단계 예열기로 향해 진행됨에 따라 혼합 노즐을 통해 과열된 수증기로 공급원료를 외부에서 최종적으로 및 완전히 기화한다.

U.S.-A-5,580,443은 가스 필드로부터 가스의 생산과 함께 적은 양으로 발생하는 관련 오일인, 무거운 천연 가스-액체와 같은 저질 공급원료를 분해하는 방법을 기재한다. 방법은, 과열된 수증기와 혼합된 후 공급원료를 대류 지역내 제 1 단계 예열기를 통해 대류 지역 외부 증기-액체 분리기로, 대류 지역내 제 2 단계 예열기, 및 최종적으로는 복사 지역으로 프로세싱하는 것으로 기술되었다. 공급원료는 증기-액체 분리기에서 제 1 단계 예열기 섹션으로부터 무거운 분획의 부분을 분리하고 제거함으로써, 또한 후속적으로 공급원료를 열분해로 투입하기 전에 공급원료의 기화된 부분을 제 2 단계 예열기로 되돌림으로써 분해된다. 제 1 단계 예열기 튜브내 온도 및 압력은 튜브에서 코킹 문제를 유발할 공급물의 분획이 액체 상태로 유지되도록 하는 반면, 코킹 문제를 유발하지 않을 분획은 완전히 증발되도록 하는 범위내로 유지된다. 제 1 예열기 섹션으로부터의 전형적인 배출 온도는 튜브내에 코크스 생성 분획이 기화되는 것을 피하기 위하여 150 내지 350℃ 범위이다.

제 1 예열기 섹션에서 배출되는 가스-액체 혼합물이 60/40 내지 98/20의 비로 U.S.-A-5,580,443에 기술되어 있다. 이 비는 제 1 예열기 섹션의 배출구와 증기-액체 분리기에 들어가기 전 시점에, 과열된 희석 수증기의 첨가에 의해 조정될 수 있다. 일단 증기-액체 분리기에서는, 무겁고 기화되지 않은 액체 분획이 제거되고, 시스템으로부터 방출되며, 반면 가스성 분획은 가스 운반 라인을 통해 통과되고, 다시 과열된 희석 수증기와 혼합된 다음, 제 2 예열기로 통과된다. 제 2 예열기에서, 가스는 분해가 촉진되는 온도 바로 아래의 온도까지 가열되며, 후에 복사 섹션으로 통과되고 분해된다.

에틸렌의 제조를 위하여 무거운 천연 가스-액체 이외의 공급물을 열분해로를통해 처리하는 것이 바람직하다. 바람직한 공급물은 원유 또는 원유 대기 컬럼의 바닥으로부터의 긴 잔기를 포함한다. 원유 공급물은 액체 형태의 산물 추출물의 60% 이상이 원유인 오일 필드로부터 유래한다. 무거운 천연 가스-액체 스트림은 표면 온도 및 압력에 이르면 액체로 응축하는, 지상에서 가스성 또는 초임계성 상태이다. U.S.-A-5,580,443에 기술된 온도 조건하에, 특히 제 1 예열 단계에서 150 내지 350℃ 범위의 온도에서, 또는 코킹 문제를 유발하기 쉬운 분획이 액체 상태로 남아 있고, 튜브를 코킹하기 어려운 분획이 완전히 증발되는 온도에서, 열분해로를 통한 원유 공급원료 또는 원유 대기 컬럼의 긴 잔기의 처리는, 무거운 천연 가스-액체가 처리되는 150 내지 350℃의 저온에서, 이러한 공급원료로부터 바람직한 올레핀 생산의 감소된 수율을 유발하는, 기화된 원유 또는 긴 잔기의 불충분한 분획이 회수되기 때문에 불리하다.

원유 및 긴 잔기의 헤비 엔드(heavy end)는 전형적인 올레핀 열분해로 대류 섹션 조건하에서는 기화되지 않는다. 원유 및 긴 잔기의 헤비 엔드는 정상적으로는 증류로 제거되지 않으며, 증류로부터의 가벼운 기화가능한 분획, 가장 일반적으로는 나프타 또는 가스 오일 분획이 올레핀 열분해 공장설비를 위한 공급물로서 사용된다. 원유 및 긴 잔기를 위한 이러한 증류 준비 단계는 추가적 자본을 요하고, 공정에 대한 추가적 작업비를 가중시킨다.

본 발명은 올레핀 열분해로내 원유 및 피치를 함유하는 원유 분획의 공급원료 열분해 방법에 관한 것이다.

도 1은 열분해로의 개략적 공정 흐름도이다.

도 2는 증기-액체 분리기의 입면도이다.

도 3은 도 2의 평면도이다.

도 4는 도 2의 증기-액체 분리기의 베인 조립체의 사시도이다.

도 5는 열분해로의 개략적 공정 흐름도이다.

도 6은 열분해로의 개략적 공정 흐름도이다.

본 발명은 본 발명의 설명으로서 도 1에 관해 하기에서 설명될 것이다. 본 발명의 범위는 각 기술된 공정의 단계 간의 또는 기술된 소스 간의 공정 단계의 임의 번호와 유형 및 공정 단계내 목적지를 포함할 수 있다. 예를 들면, 부가 장치 또는 공정 단계의 임의 번호는 증기-액체 분리기 및 제 2 단계 예열기 간에 있을 수 있으며, 부가 장치 또는 공정 단계의 임의 번호가 제거된 가스(소스로서 증기-액체 분리기로부터)에서 제 2 단계 예열기(목적지)로의 공급간에 있을 수 있다.

올레핀 열분해로(10)는 대류 지역(A)의 제 1 단계 예열기(12)로 들어가는 원유 또는 피치 공급물을 함유하는 원유 분획 또는 긴 잔기 공급물(11)을 공급받는다. 원유 공급원료는 명세서에서 본 발명의 공급원료로 언급되나, 긴 잔기 공급원료 또한 원유 공급원료가 언급될 때는 그것을 대신하여 또는 원유 공급원료와 병합하여 사용될 수 있는 적당한 공급원료이다. 또한, 편의를 위해, 본 명세서의 원유라는 모든 언급은 원유 및 피치를 함유하는 원유 분획을 포함한다. 따라서, 본 발명의 범위는 원유가 공급원료로서 언급될 때 긴 잔기 및 피치를 함유하는 원유 분획을 포함한다.

대류 섹션내 제 1 단계 예열기(12)는 전형적으로는 튜브의 뱅크이며, 여기에서 튜브내 내용물은 열분해로의 복사 섹션으로부터 배출되는 연소 가스로부터의 대류열 전달에 의해 주로 가열된다. 바람직하게는, 공급원료는 공급원료의 85 wt% 이하가 350℃에서 기화되며, 원유 공급원료의 90 wt% 이하가 400℃에서 기화하도록 공급된다(각각은 ASTM D-2887에 따라 측정됨). 일 양태에서, 원유 및/또는 긴 잔기 공급원료가 제 1 단계 예열기(12)를 통해 운반됨에 따라, 액체 상태로 코킹 분획의 잔여물을 유지하며, 코킹되지 않은 분획의 증기 상태로의 증발 및 코킹 분획 일부의 증기 상태로의 증발을 촉진하는 온도로 가열된다. 원유 및/또는 긴 잔기 공급원료로는, 제 1 단계 예열기에서 코킹을 촉진하지 않는 원유 및/또는 긴 잔기 분획을 완전히 증발시키는 것 뿐만 아니라, 제 1 단계 예열기 및/또는 제 2 단계 예열기에서 튜브의 코킹을 촉진하는 분획으로 구성된 원유 및/또는 긴 잔기 공급원료의 일부를 추가로 증발시키기에 충분히 올려진 온도를 유지함이 바람직하다는 것이 판명되었다. 제 1 단계 예열기 튜브에서의 코킹 현상은 실질적으로 가열 튜브의 벽상의젖은 표면을 유지함으로써 제거할 수 있다. 가열 표면이 충분한 액체 선속도에서 오랫동안 젖어있을 수록, 이러한 표면의 코킹이 억제된다.

원유 및/또는 긴 잔기 공급원료가 대류 지역의 제 1 단계 예열기에서 가열되는 최적 온도는 특정 원유 및/또는 긴 잔기 공급원료 조성, 제 1 단계 예열기내 공급원료의 압력 및 증기-액체 분리기의 성능 및 작동에 따를 것이다. 본 발명의 일 양태에서, 원유 및/또는 긴 잔기 공급원료는 제 1 단계 예열기에서 적어도 375℃의 배출 온도, 더욱 바람직하게는 적어도 400℃의 배출 온도로 가열된다. 일 양태에서, 제 1 단계 예열기로부터 공급원료의 배출 온도는 적어도 415℃이다.

제 1 단계 예열기 튜브(12)내 원유 및/또는 긴 잔기 공급원료의 온도에 대한 상위 범위는 원유 및/또는 긴 잔기 공급원료의 안정성이 손상되는 지점으로 제한된다. 특정 온도에서는, 피치내 아스팔트가 용액 밖으로 떨어져 나오거나 공급원료내 가용화 수지로부터 상분리되기 시작하므로 공급원료의 코킹 가능성이 증가한다. 이 온도 한계는 제 1 단계 예열기 튜브 및 증기-액체 분리기를 포함하는 연결된 튜브에 모두 적용되어야 한다. 바람직하게는, 제 1 단계 예열기내 원유 및/또는 긴 잔기 공급원료의 배출 온도는 520℃ 이하, 가장 바람직하게는 500℃ 이하이다.

제 1 단계 예열기내 상기 확인된 각 온도는, 제 1 단계 예열기의 배출구를 포함하는, 제 1 단계 예열기내 임의 지점에서 가스-액체 혼합물이 달성되는 온도로서 측정된다. 제 1 단계 예열기의 튜브내 원유 및/또는 긴 잔기 공급원료의 온도가 지속적으로, 일반적으로는 증가하며 원유 및/또는 긴 잔기가 튜브를 통해 제 1 단계 예열기에서 배출되는 온도로까지 변화한다는 것을 인지하면, 대류 지역으로부터제 1 단계 예열기의 배출구에서 온도를 측정하는 것이 바람직하다. 이러한 배출 온도에서, 모든 가열 표면의 벽을 적당히 적시기 위하여 코킹 촉진 분획의 잔여물을 액체상으로 유지하며, 원유 및/또는 긴 잔기 공급물의 코킹 촉진 분획 및 비코킹 분획 모두 가스상으로 증발될 것이다. 가스-액체 비는 코킹을 최소화하며, 충분히 젖은 튜브 벽을 유지하고 증가된 수율을 촉진하기 위하여, 바람직하게는 중량으로 60/40 내지 98/2이며, 더욱 바람직하게는 중량으로 90/10 내지 95/5 범위이다.

제 1 단계 예열기내 온도 조건은 원유 및/또는 긴 잔기 공급원료의 사용으로 적당히 변용되며, 무거운 천연 가스-액체 공급물에는 권장되지 않는다. 본 발명의 공정 조건에서 제 1 단계 예열기를 통해 코킹 분획을 가지는 무거운 천연 가스-액체를 공급하는 것은 공급원료를 이의 건점으로 증발시키며, 일주일 이내에 대류 섹션내 노 튜브를 폐쇄가 요구되는 지점으로 모두 코킹할 수 있다.

제 1 단계 예열기(12)내의 압력은 특별히 제한되지 않는다. 제 1 단계 예열기내 압력은 일반적으로는 4 내지 21 bar, 더욱 바람직하게는 5 내지 13 bar 범위이다.

본 발명의 임의의, 그러나 바람직한 양태에서, 희석 유체의 공급, 바람직하게는 희석 가스(13)가 제 1 단계 예열기부터 가스-액체 혼합물의 배출에 앞선 임의 지점에서 제 1 단계 예열기내 원유 및/또는 긴 잔기 공급원료에 첨가될 수 있다. 더욱 바람직한 양태에서, 희석 가스(13)는 장치의 유지 및 교체의 편리함을 위해 열분해로의 외부 지점에서 제 1 단계 예열기의 원유 및/또는 긴 잔기 공급원료에 첨가된다.

희석 가스의 공급물은 제 1 단계 예열기로의 주입 시점에서 증기인 스트림이다. 원유 및/또는 긴 잔기 공급원료내 비코킹 분획 및 코킹 분획 일부의 증발을 촉진하는 임의의 가스가 사용될 수 있다. 희석 가스 공급물은 또한 튜브를 통해 공급원료의 유동 방식을 유지하는 데 도움을 주며, 따라서 튜브가 젖은 채로 유지되며, 층을 이룬 유동을 피한다. 희석 가스의 예로는 수증기, 바람직하게는 희석 수증기(이슬점에서 포화된 수증기), 메탄, 에탄, 질소, 수소, 천연 가스, 드라이 가스, 정련소 오프 가스, 및 기화 나프타가 있다. 바람직하게는, 희석 가스는 희석 수증기, 정련소 오프 가스, 기화 나프타, 또는 이들의 혼합물이다.

희석 가스의 온도는 가스 상태로 스트림을 유지하기 위해 최소한으로 충분한 온도이다. 희석 수증기에 관해서는, 희석 가스가 응축되지 않도록 보장하기 위해 주입 시점에서 측정된 원유 공급원료의 온도 아래의 온도에서, 더욱 바람직하게는 주입 시점에서 원유 공급원료 온도의 25℃ 아래에서 첨가되는 것이 바람직하다. 희석 가스/공급원료 틈에서 전형적인 희석 수증기의 온도는 140 내지 260℃ 범위, 더욱 바람직하게는 150 내지 200℃이다.

희석 가스의 압력은 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 주입을 허용할 만큼 충분하다. 원유에 가해지는 전형적인 희석 가스 압력은 일반적으로는 6 내지 15 bar 범위이다.

희석 가스를 제 1 단계 예열기에, 원유 kg 당 가스의 0.5:1 kg 이하의 양으로, 바람직하게는 원유 및/또는 긴 잔기 공급원료의 kg 당 가스의 0.3:1 kg 이하의 양으로 첨가하는 것이 바람직하다.

대안적으로, 희석 유체(13)의 공급물(액체 또는 혼합된 액체/가스상인 유체)이, 제 1 단계 예열기로부터 가스-액체 혼합물의 배출에 앞서는 임의의 시점에서 제 1 단계 예열기내 원유 공급원료에 첨가될 수 있다. 희석 유체의 예로는 이러한 액체 물, 또는 다른 희석 액체 또는 가스와 조합된 나프타 크루드와 함께 쉽게 기화되는 액체이다. 일반적으로, 희석 유체는, 원유가 여전히 액체인 위치가 주입 시점일 때 바람직하며, 희석 가스는, 원유가 부분적으로 또는 모두 기화된 위치가 주입 시점일 때 바람직하다. 바람직하게는, 공급원료에 첨가된 물의 양이 1 몰% 이하인 공정은, 공급원료의 몰에 기초한다.

다른 대안적 양태에서, 제 1 단계 예열기 튜브내 원유 공급원료의 추가적인 증발을 촉진하기 위하여 과열된 수증기가 라인(13)으로 제 1 단계 예열기에 첨가될 수 있다.

일단 원유 공급원료가 가열되어 가스-액체 혼합물을 생성하면, 이는 라인(14)을 통해 제 1 단계 예열기로부터 직접적으로 또는 간접적으로 가스-액체 혼합물과 같이 증기-액체 분리기로 회수된다. 증기-액체 분리기는 원유 및/또는 긴 잔기 공급물의 기화되지 않은 부분을 제거하고, 이는 회수되고 원유 및/또는 긴 잔기 공급물의 완전히 기화된 가스와 분리된다. 증기-액체 분리기는 사이클론 분리기, 원심분리기, 또는 무거운 오일 처리에 일반적으로 사용되는 분획화 장치를 포함하는 임의의 분리기일 수 있다. 증기-액체 분리기는 증기가 분리기의 상부로 배출되고 액체가 분리기의 하부로 배출되는 측면 유입 공급물, 또는 산물 가스가 분리기의 측면으로 배출되는 탑 유입 공급물을 받아들이도록 배열될 수 있다.

증기-액체 분리기 작동 온도는 375 내지 520℃, 바람직하게는 400 내지 500℃ 범위내로 가스-액체 혼합물의 온도를 유지하기에 충분하다. 증기-액체 온도는 도 5에 관련하여 하기에서 상세히 설명되는 바와 같이 증기-액체 분리기로 향하는 과열된 희석 수증기의 가스-액체 혼합물로의 유동을 증가시키며/또는 외부 열 교환기로부터 노로 공급원료의 온도를 증가시킴을 포함하는 수단으로 조정할 수 있다.

바람직한 양태에서, 증기-액체 분리기는 출원 TH 1497 제목, "A Wetted Wall Vapour-liquid Separator."에서 기술된다. 도 2 및 도 3에 언급된, 증기-액체 분리기(20)는 수직, 부분 단면도를 도 2에서, 단면 평면도를 도 3에서 보이고 있다. 증기-액체 분리기(20)의 입구에서 라인(14)내 가스-액체 혼합물의 상태는 공급원료(11) 특성에 좌우된다. 증기-액체 분리기(20)의 내면을 적시기 위하여 충분한 비기화 액체(15)(공급원료의 2 내지 40 용적%, 바람직하게는 공급원료의 2 내지 5 용적%)를 가지는 것이 바람직하다. 이 젖은 벽 요구는 예방은 아니지만, 분리기(20)의 표면에 대한 코크스 형성 및 침착의 속도를 감소시키기 위해 필수적이다. 기화의 정도(또는 기화되지 않은 액체(15)의 용적%)는 희석 수증기/공급원료 비 및 가스-액체 혼합물(14)의 플래쉬 온도를 조정함으로써 조절될 수 있다.

본원에 기술된 증기-액체 분리기(20)는 코크스 고체가 형성되지 않도록 하고 후속적으로 분리기(20) 또는 하류 장치(비도시) 모두를 오염시키지 않도록 하는 방법으로 플래쉬 혼합물의 액체(15)와 증기(16)상을 분리하도록 허용한다. 이의 비교적 소형인 구조 관점에서, 젖은 벽 증기-액체 분리기(20) 디자인은 전형적인 진공 크루드 컬럼에서보다 더 높은 온도 플래쉬를 달성할 수 있으며, 따라서, 추가 하류공정을 위해 공급물(11)의 많이 기화된 분획(16)의 회수를 달성한다. 이는 더 높은 가치의 산물(23)의 생산에 사용될 수 있는 공급원료(11)의 분획을 증가시키며, 더 낮은 가치를 가진 무거운 탄화수소 액체 분획(15)의 분획을 감소시킨다.

도 2와 관련해서는, 증기-액체 분리기(20)는 벽(20a), 들어오는 가스-액체 혼합물(14)을 받기 위한 유입구(14a), 증기상(16)을 다이렉팅(directing)하기 위한 증기 배출구(16a) 및 액체상(15)을 다이렉팅하기 위한 액체 배출구(15a)를 가지는 용기를 포함한다. 유입구(14a)에 근접 배치된 것은 허브(25)의 주위에 배치된, 바람직하게는 유입구(14a)의 말단에 가장 가까운 다수의 베인(25a)을 가지는 허브(25)이다. 베인 조립체는 도 4의 사시도에 보다 명백히 보인다. 들어오는 가스-액체 혼합물(14)은 허브(25)의 근위 말단에서 비말함으로써 분산되며, 특히, 혼합물(14)의 액체상(15)의 일부를 강제하는 베인(25a)은 바깥쪽으로 증기-액체 분리기(20)의 벽(20a)을 향하며, 따라서, 벽(20a)은 액체로 완전히 젖게되며, 예방은 아니지만, 벽(20a) 내부의 어떠한 코킹의 속도라도 감소시킨다. 유사하게, 허브(25)의 외면은 허브(25)의 표면과 접촉되는 액체(15)를 벽(20a)의 내부로 수송하기에 불충분한 힘으로 인해 허브(25) 외면 아래로 유동하는 액체층에 의해 완전하게 젖은 상태가 유지된다. 스커트(25b)는 허브(25)의 원위 말단을 감싸며, 소용돌이치는 증기로 액체를 침착시킴으로써 벽(20a)의 내부를 향해 허브(25)의 외부 표면 아래로 수송되는 임의 액체를 강제하는 데 보조한다. 증기-액체 분리기(20)의 상위 부분은 유입구(14a)와 허브(25) 사이에서 가스-액체 혼합물(14)이 증기-액체 분리기(20)로 들어가는 것과 같이 벽(20a)의 내부를 적시는 것을 돕기 위해 충진된다. 액체(15)가 아래로 수송됨에 따라, 벽(20a)이 유지되고 허브(25)가 세척되며 예방은 아니지만, 이들의 표면에 코크스의 형성을 감소시킨다. 액체(15)는 계속하여 낙하하며 액체 배출구(15a)를 통해 증기-액체 분리기(20)에서 배출된다. 한 쌍의 유입구 노즐(26)이 수집된 액체(15)를 냉각시키기 위한 급냉 오일을 제공하고, 하류 코크스 형성을 감소시키기 위해 증기 배출구 튜브(16a) 아래에 제공된다. 증기상(16)은 이의 가장 높은 지점(16c)에서 증기 배출구 덕트(16a)로 들어가며, 배출구(16a)로 배출되고 도 1에서 보여진 바와 같은 열분해로의 복사 섹션으로 들어가기에 앞서 추가 처리를 위해 기화기(17)로 진행된다. 스커트(16b)는 증기 덕트(16)에 대한 입구(16c)를 둘러싸며 분리기 벽(20a)을 향해 바깥쪽으로 임의 액체(15)의 편향에 보조한다.

베인(25a) 아래의 허브(25) 연장의 거리는 드롭이 허브(25)를 지나 절반 이상을 이동하기 전에 포획될 액체 드롭 크기의 측정에 기초하여 선택된다. 상당한 액체(15)는 허브(25) 아래로 흐를 것이며(공기/물 모델로 관찰한 것에 기초), 허브(25)상의 '스커트'(25b)의 존재가 베인(25a) 아래의 증기상으로 액체 방울을 도입할 것이며, 배출구 튜브(16a)로 이동함에 따라, 증기(16)의 소용돌이가 계속됨에 기인하여 허브(25)의 스커트(25b) 아래로 수집이 계속될 것이다.

허브 스커트(25b)는 베인(25a)에서 유용한 아래로의 증기(16) 유동을 위한 표면적을 감소시킴 없이 외벽(20a)에 가능한 한 근접하여 허브(25)로부터 액체를 이동시키기 위하여 사이징된다. 실제적으로는, 유동을 위해 베인(25a)에서 존재하는 것보다 약 20%의 더 넓은 면적이 제공된다.

허브(25)의 바닥과 증기 배출구 튜브(16a)의 가장 높은 지점(16c) 사이의 거리는 증기 배출구 튜브(16a) 직경의 4배로 사이징되었다. 이는 공기/물 모델과 일치한다. 이는 매우 높은 시선 속도를 가지지 않고 배출구(16a)로 증기를 이동시키기 위하여 면적을 제공하고자 함이다.

증기 배출구 튜브(16a)의 입구(16c)로부터 증기 배출구 파이프(16a)의 수평 부분의 중심선까지의 거리는 파이프 직경의 대략 3배로 선택되었다. 이는 배출구 튜브(16a) 위에서 수직으로 와동을 유지하기 위한 거리를 제공하고자 함이다(배출구 튜브(16a)를 떠나는 증기(16)의 수평 유동 경로의 근접성에 의해 방해하지 않고). 증기 배출 튜브(16a)의 안티-크립 링(16b)의 위치 및 크기는 다소 부동적이다. 이는 립(lip)에 근접하되, 아래에 위치하며, 배출구 벽(20a) 및 링(16b) 사이에서 낙하하기 위한 코크스의 공간을 허용하기 위해 비교적 작다.

배출구 튜브(16a) 아래 분리기(20)의 세부사항은 이 분리기 영역의 외부에 관하여 묘사되었다. 상기 유입구(16c)에서 배출구 튜브(16a)로 액체를 젯트로 유발하지 않으므로, 분리 효율에는 아무런 영향을 주지 않는다.

코킹의 대부분의 영역은 증기 재순환에 관련된 섹션, 또는 액체로 잘 세척되지 않은 금속에 관계된다. 탑 헤드 내부의 영역(20b)은 예상되는 재순환 지역을 어림잡기 위해 물질로 조형되거나 충진될 수 있다. 허브(25)의 내부는 다른 잠재적인 문제점이다. 코크스가 성장하고 유입구(16c)에서 증기 배출구 튜브(16a)로 낙하한 경우, 상당한 유동 방해가 발생할 수 있다(닫힌 체크 밸브와 같은). 이러한 이유로, 로드 또는 파이프 캡의 케이지 또는 스크린(25c)이 사용될 수 있다. 이는 코크스의 성장을 예방할 수는 없으나, 다량의 청크(chunk)가 떨어지지 않도록 대부분을 적소에 고정한다. 베인 스커트 및 증기 배출구 튜브(16a)상의 스커트(16b) 아래의 영역은 또한 '세척되지 않으며' 이러한 영역에서 코크스 성장이 가능하다.

제 1 단계 예열기(12)로부터 가스-액체 혼합물로서 증기-액체 분리기(20)에 공급된 원유 및/또는 긴 잔기 공급원료(11)의 가스성 기화된 부분(16)이 후속적으로 기화 혼합기(17)를 통해 공급되며, 여기에서 증기는 과열된 수증기(18)와 혼합되어 높은 온도로 증기를 가열한다. 증기는 바람직하게는 증기로 탄화수소의 부분압을 낮춤으로써 가스 상태로 스트림을 유지하도록 보장하기 위하여 과열된 수증기와 혼합된다. 증기-액체 분리기에서 배출되는 증기가 포화되었으므로, 과열된 수증기의 첨가는 제 2 단계 예열기에 연결된 증기-액체 분리기를 연결하는 가열되지 않은 외부 파이핑의 내부 표면상에서 응축되도록 하기 위해 증기내 코킹 분획을 위한 잠재성을 최소화할 것이다. 과열된 수증기의 근원은 제 1 및 제 2 단계 예열기 사이의 열분해로의 대류 섹션으로의 수증기 공급물(18)이다. 복사 섹션으로부터의 연도 가스는 바람직하게는 과열된 상태로 수증기의 온도를 증가시키기 위한 가열원으로서 작용한다.

적당한 과열된 수증기 온도는 특별히 상한에 제한이 없으며, 증기의 이슬점 이상으로 과열의 수단을 제공하기에 충분해야 한다. 일반적으로 과열된 수증기는 약 450 내지 600℃ 범위의 온도에서 기화 혼합기(17)로 도입된다.

기화 혼합기(17)는 바람직하게는, 유지의 편의를 위해 열분해로의 외부에 위치한다. 임의의 통상적 혼합 노즐이 사용될 수 있지만, 혼합 노즐의 내부 표면 주위의 코킹 잠재성을 추가로 최소화하기 위해 U.S.-A-4,498,629에 기술된 혼합 노즐을 사용하는 것이 바람직하다. U.S.-A-4,498,629에 기술된 바람직한 혼합 노즐은 제 1 튜브 요소 및 환상 공간을 형성하기 위해 제 1 튜브 요소를 둘러싸는 제 2 튜브 요소를 포함한다. 제 1 튜브 요소 및 제 2 튜브 요소는 실질적으로는 동일한 종축을 가진다. 바람직하게는, 과열된 수증기는 제 2 단계 예열기로 들어가기에 앞서 제거된 가스와 병합된다. 따라서, 제 1 유입구 수단은 기화된 원유 및/또는 긴 잔기 공급원료를 제 1 튜브 요소에 도입하기 위하여 제공되고, 제 2 유입구 수단은 과열된 수증기를 환상 공간으로 도입하기 위해 제공된다. 제 1 튜브 요소 및 제 2 튜브 요소에는 각각 증기 공급물의 코어 주위에 원과 같은 과열된 수증기의 공급을 위한 개방 단부가 제공되며, 개방 단부는 종축에 실질적으로 수직인 평면에 배열된 개구부로 종결된다. 장치는 또한 제 2 튜브 요소의 개방 단부에 연결된 일 단부에서, 실질적으로 튜브 요소의 종축과 일치하며, 최대 20도의 첨각을 가지는 원뿔대 모양의 제 2 튜브 요소로부터 다양한 방향으로 분기하는 종축으로 제공되는, 원뿔대 모양의 요소를 포함한다. 과열된 수증기가 공급물을 만나는 위치 너머의 약간 분기하는 원뿔대 모양의 요소의 배열은 요소의 벽과 액체 방울이 접촉하는 것을 막으며 따라서 혼합 노즐내 코크스 형성의 위험을 최소화한다.

라인(19)을 통해 기화 혼합기(17)에서 배출되는 과열된 수증기/가스 혼합물은, 제 2 단계 예열기(21)에 공급되고 노의 복사 섹션으로부터의 연도 가스에 의해 가열된 튜브를 통해 제 2 단계 예열기(21)에서 가열된다. 제 2 단계 예열기(21)에서는, 혼합된 과열된 수증기-가스 혼합물이, 예열기내에서 실질적인 공급원료 분해및 관련 코크스가 레이다운(laydown)되는 온도 근처 또는 바로 아래로 완전 예열된다. 혼합 공급물은 가스성 탄화수소가 올레핀 및 라인(23)을 통해 노에서 배출되는 관련 부산물로 열 분해되는 올레핀 열분해로의 라인(22)을 통하여 복사 섹션(B)으로 유동한다. 장쇄 및 단쇄 분자의 올레핀으로의 분해를 촉진하기 위하여, 복사 지역(B)으로의 전형적인 유입 온도는 480℃ 이상, 더욱 바람직하게는 적어도 510℃, 가장 바람직하게는 적어도 537℃, 및 배출시에는 적어도 732℃, 더욱 바람직하게는 적어도 760℃, 및 가장 바람직하게는 760 내지 815℃이다. 올레핀 열분해로의 산물은 에틸렌, 프로필렌, 부타디엔, 벤젠, 수소, 및 메탄, 및 다른 관련 올레핀계, 파라핀계, 및 방향족 산물을 포함하나, 이에 한정되지는 않는다. 일반적으로는 에틸렌이 주요 산물이며, 전형적으로는 기화된 공급원료의 중량을 기준으로, 15 내지 30 wt% 범위이다.

임의 양태에서, 원하는 가스-액체 혼합물의 온도를 추가로 높일 목적으로, 그리하여 원유 및/또는 긴 잔기 공급원료로부터 회수된 증기의 분획 및 중량%를 증가시키기 위해, 도 1에서 보이는 바와 같이 과열된 수증기가 라인(13)을 통해 대류 섹션내 제 1 단계 예열기(12)에 희석 수증기 대신에 첨가될 수 있거나, 또는 도 5에서 보이는 바와 같이 제 1 단계 예열기의 배출구와 증기-액체 분리기 사이에서 첨가될 수 있다.

제 1 예열기내 가스-액체 혼합물에서 기화된 성분의 %는 플래쉬 온도, 첨가된 임의의 희석 수증기의 양, 및 제 1 단계 예열기(12)내 원유 및/또는 긴 잔기 공급원료에 첨가된 임의의 과열 수증기의 양 및 온도를 조절함으로써 조정할 수 있다. 원유 및/또는 긴 잔기 공급원료로부터 회수된 증기의 양은 기재된 가스-액체 비를 초과하지 않는데, 즉, 코킹을 최소화하기 위해 98/2보다 작다.

본 발명의 방법은 증기-액체 분리기(20), 기화 혼합기(17), 및 제 2 단계 예열기(21)에서, 제 1 단계 예열기 및 증기-액체 분리기내 가열 표면을 지속적으로 적심으로써 코크스 형성을 억제할 수 있다. 본 발명의 방법은 350℃ 이하의 제 1 단계 예열기 온도에서 수득가능하지 않은, 원유 및/또는 긴 잔기 분획의 고 회수를 달성하는 동시에, 코크스 형성을 억제한다.

열분해로는 저분자량 올레핀의 생산을 위해 작동되는, 특히 튜브 수증기 분해로를 포함하는, 통상의 올레핀 열분해로의 임의 유형일 수 있다. 열분해로의 대류 지역내 튜브는 평행한 튜브의 뱅크로 배열될 수 있으며, 또는 튜브는 대류 지역을 통한 공급원료의 싱글 패스를 위해 배열될 수 있다. 유입구에서, 공급원료는 몇몇 싱글 패스 튜브로 나누어질 수 있으며, 또는 모든 공급원료가 제 1 단계 예열기의 유입구로부터 배출구로, 더욱 바람직하게는 모두 대류 지역으로 유동하는, 하나의 싱글 패스 튜브로 공급될 수 있다. 바람직하게는 제 1 단계 예열기는 열분해로의 대류 지역내 배치된 하나의 싱글 패스 튜브의 뱅크로 구성된다. 이러한 바람직한 양태에서, 대류 지역은 원유 및/또는 긴 잔기 공급원료가 유동하는 2 또는 그 이상의 뱅크를 가지는 싱글 패스 튜브를 포함한다. 각 뱅크에서, 튜브는 코일로 또는 한줄로 뱀 유형 배열로 배열될 수 있으며, 각 뱅크는 여러줄의 튜브를 가질 수 있다.

제 1 단계 예열기의 튜브내 및 더욱 하류의 튜브내 및 증기-액체 분리기내코킹을 추가로 최소화하기 위하여, 원유 및/또는 긴 잔기 공급원료 유동의 선속도는 바람직하게는 튜브내 코킹 분획 증기 가스의 체류 시간을 줄이도록 선택된다. 적절한 선속도는 또한 얇고 일정한 젖은 튜브 표면의 형성을 촉진할 것이다. 제 1 단계 예열기의 튜브를 지나는 원유 및/또는 긴 체인 공급원료의 높은 선속도는 코킹의 속도를 줄이긴 하지만, 공급원료를 펌핑하기 위한 여분의 에너지 요구 및 최적 속도 범위보다 높이 조절하기 위한 튜브의 사이징 요구의 관점에서 코크스 감소의 유리한 속도가 줄기 시작하는 특정 공급원료를 위한 선속도의 최적의 범위가 있다. 일반적으로, 대류 섹션내 제 1 단계 예열기의 튜브를 지나는 원유 및/또는 긴 잔기 선속도는 노내 튜브의 비용에 대한 코킹 현상 밸런스 및 에너지 요구를 감소시키는 관점에서 최적의 결과를 제공하기 위해, 1.1 내지 2.2 m/s, 더욱 바람직하게는 1.7 내지 2.1 m/s, 및 가장 바람직하게는 1.9 내지 2.1 m/s 범위이다.

1.1 내지 2.2 m/s 범위의 선속도로 원유 및/또는 긴 잔기 공급원료를 공급하기 위한 일 수단은 임의의 통상적인 펌핑 메커니즘이다. 본 발명의 바람직한 양태에서, 제 1 단계 예열기로 들어가기 전에, 또는 제 1 단계 예열기내 원하는 임의의 시점에서 조 산물에 소량의 액체 물을 주입함으로써 원유 및/또는 긴 잔기 공급원료의 선속도가 향상될 수 있다. 원유 및/또는 긴 잔기 공급원료의 액체 물이 기화함에 따라, 튜브를 통한 공급물의 속도가 증가한다. 이러한 효과를 달성하기 위해, 제 1 단계 예열기 튜브를 통한 공급원료의 몰을 기준으로 1 몰%의 물 이하와 같은 단지 소량의 물이 요구된다.

다수의 시판 올레핀 열분해로에서, 복사 섹션 튜브는 튜브에 대해 디코킹 작업을 정당화하기 위해 매 3 내지 5주마다 충분한 코크스가 축적된다. 본 발명의 방법은 노가 복사 섹션 튜브내 디코킹 처리를 수행하기 위해 폐쇄되어야 하는 것보다 뜸하게, 디코킹 작업을 위해 노를 폐쇄하지 않으며, 올레핀로내 원유 및/또는 긴 잔기 공급원료의 예열 및 분해를 제공한다. 본 발명의 방법에 따라, 대류 섹션 실행 기간은 적어도 복사 섹션 실행 기간만큼 길다.

본 발명의 다른 양태에서, 대류 섹션 튜브는 요구되는 빈도로 및 복사 섹션 디코킹의 빈도보다는 더 빈번하지 않게 규칙적인 스케쥴로 디코킹된다. 바람직하게는, 대류 섹션은 복사 섹션 디코킹 스케쥴보다 적어도 5배 낮은 빈도로, 더욱 바람직하게는 적어도 6 내지 9배 낮은 빈도로 디코킹된다. 튜브의 디코킹은 수증기 및 공기의 유동으로 수행될 수 있다.

본 발명의 다른 양태에서, 과열된 수증기의 유동이 제 1 단계 예열기 튜브에 및/또는 제 1 단계 예열기 대류 섹션 및 증기-액체 분리기 사이에 혼합 노즐을 통해 첨가될 수 있다. 따라서, 과열된 수증기의 유동이 대류 지역, 바람직하게는 제 1 및 제 2 단계 예열기 사이로 들어가서, 수증기의 유동이 약 450 내지 600℃ 범위의 온도로 과열되는 양태가 제공된다. 도 5 및 도 6에서 보이듯이, 과열 수증기의 소스는 증기-액체 분리기(6)로 과열된 수증기의 유동을 공급하기 위하여 및 튜브 뱅크(2,3, 및 4) 및 증기-액체 분리기(6)를 포함하는 제 1 단계 예열기의 출구 사이에 위치한 혼합 노즐(5)에 과열된 수증기의 유동을 공급하기 위하여 스플리터에 의해 나누어질 수 있다.

본 발명의 다른 양태에서, 열 교환기(2 및 3) 사이에서, 또는 노의 대류 섹션의 제 1 예열기 섹션내 다른 열 교환기 사이에서, 공급원료가 임의로는 도 6에서 보이는 바와 같이 스플리터(1a)에 의해 나누어질 수 있다. 이러한 스플리터는 공급원료가 높은 wt%의 피치를 함유하고, 이의 유동성을 조절하기 위해 열 교환기(1)에서 높은 온도로 가열되어, 대류 지역의 제 1 예열기 섹션내 제 1 열 교환기를 통해 공급원료의 모두가 처리되어야 하는 필요를 방지하는 경우에 바람직할 수 있다.

원유 및/또는 피치 공급원료를 함유하는 원유 분획을 노의 대류 지역내 제공된 제 1 단계 예열기에 공급하고, 제 1 단계 예열기내 공급원료를 적어도 375℃의배출 온도로 가열하여 가열된 가스-액체 혼합물을 생산하고, 가열된 가스-액체를 제 1 단계 예열기로부터 증기-액체 분리기로 회수하고, 증기-액체 분리기에서 액체로부터 가스를 분리하고 제거하며, 제거된 가스를 대류 지역내 제공된 제 2 단계 예열기로 공급하며, 가스의 온도를 증기-액체 분리기에서 배출되는 가스의 온도 이상의 온도로 추가로 가열하며, 열분해로의 복사 지역으로 예열된 가스를 도입하고, 가스를 올레핀 및 관련 부산물로 열분해하는 것을 포함하는, 올레핀 열분해로에서 원유 및/또는 피치 공급원료를 함유하는 원유 분획을 열분해하기 위한 방법이 제공된다.

상기 방법은 긴 잔기 및 피치를 함유하는 임의의 원유 분획을 처리하는 데 사용할 수 있다.

본 발명의 방법은 노의 복사 튜브보다 앞선 대류 지역내 튜브를 디코킹하지 않고, 열분해로의 대류 지역에 원유 또는 피치 공급원료를 함유하는 원유 분획을 공급하는 것을 허용한다. 본 발명의 방법은 보통의 작동 조건(약 415℃)하에서는 진공 증류 컬럼의 바닥에서 일반적으로 달성되지 않는 높은 온도에서(예를 들면, 480℃) 공급원료(원유 또는 피치를 함유하는 원유 분획)를 플래쉬(flash)할 수 있는 올레핀로의 능력을 확장하며, 따라서 대기 또는 진공 증류 컬럼을 통해 회수되는 것보다는 열분해로내 복사열 전달 지역에서 분해에 유용한 증기로서 원유 또는 피치를 함유하는 원유 분획의 더 많은 분획을 회수하도록 한다. 본 발명의 방법은 또한 원유 또는 피치 공급물을 함유하는 원유 분획을 분획화하지 않고 원유 또는 피치 공급물을 함유하는 원유 분획을 처리하는 데 유리하며, 따라서 열분해로내 공급원료의 좀더 저렴한 원료의 처리를 허용한다. 마지막으로, 무거운 천연 가스 액체와는 달리, 원유 또는 피치를 함유하는 원유 분획에서 더욱 높이 비등하는 분획의 많은 양이, 본원에서 기술된 작동 온도하에 적당한 선속도에서 대류 지역내 튜브의 내면을 적시고, 따라서 원유 또는 피치를 함유하는 원유 분획을 적당한 공급물로 만들고 대류 지역 튜브내 코크스의 형성을 최소화한다.

바람직하게는, 본 발명에 사용하기 위한 공급원료는, 공급원료의 85 wt% 이하가 350℃에서 기화되고, 원유 공급원료의 90 wt% 이하가 400℃에서 기화될 공급원료이다(각각 ASTM D-2887에 따라 측정됨).

본 발명에서 사용된 바람직한 원유 공급원료는 하기 특징을 가진다. 각 원유 공급원료의 특징분석은 ASTM D-2887에 따라 측정된다:

원유 공급원료의 85 wt% 이하가 350℃에서 기화될 것이며,

원유 공급원료의 90 wt% 이하가 400℃에서 기화될 것이다.

상기 특징의 범위내 공급원료는 본원에서 기술된 작동 조건하에 열분해로의 대류 섹션의 튜브내 코킹을 최소화한다. 300℃, 350℃, 또는 400℃에서 기화되는 가장 무거운 천연 가스 액체와 같은 가벼운 공급원료의 wt%는, 코킹 분획의 기화가 본 발명에서 사용된 온도에서 제 1 단계 예열기내 튜브를 신속히 코킹할 정도로 높다.

바람직한 양태에서, 공급원료를 위해 특정된 원유는 하기 특징을 가진다:

65 wt% 이하가 300℃에서 기화하며,

원유 공급원료의 80 wt% 이하가 350℃에서 기화하며,

원유 공급원료의 88 wt% 이하가 400℃에서 비등할 것이다.

더욱 바람직한 양태에서,

원유 및 긴 잔기의 60 wt% 이하가 300℃에서 기화하며,

원유 공급원료의 70 wt% 이하가 350℃에서 기화하며,

원유 공급원료의 80 wt% 이하가 400℃에서 기화할 것이다.

가장 바람직한 양태에서, 원유 공급원료는 하기 특징을 가질 것이다:

원유의 55 wt% 이하가 300℃에서 기화하며,

원유 공급원료의 65 wt% 이하가 350℃에서 기화하며,

원유 공급원료의 75 wt% 이하가 400℃에서 기화할 것이다.

전형적인 원유 공급원료는 45보다 작은 API 중력을 가질 것이다.

긴 잔기 공급원료는 탈염 원유를 처리 및 분획화하기 위해 사용된 대기 증류 컬럼의 바닥물질이며, 이는 또한 대기 타워 바닥물질로도 알려져 있다. 이러한 대기 증류 컬럼은 원유로부터 디젤, 석유, 나프타, 가솔린, 및 더욱 가벼운 성분을 분리한다. 긴 잔기는 본 발명에 사용된 적당한 공급물에 대한 상기 상세사항을 만족하며, 또한 하기 상세사항도 만족할 것이다:

35 wt% 이하, 더욱 바람직하게는 15 wt% 이하, 심지어 10 wt% 이하가 350℃에서 기화하며,

55 wt% 이하, 더욱 바람직하게는 40 wt% 이하, 심지어 30 wt% 이하가 400℃에서 기화한다.

원유 및/또는 긴 잔기 공급원료가 대류 지역내 제 1 단계 예열기의 유입구에공급되는 압력 및 온도는 공급원료가 유동할 수 있는 한 중요하지 않다. 압력은 일반적으로는 8 내지 28 bar, 더욱 바람직하게는 11 내지 18 bar 범위이며, 원유의 온도는 일반적으로는 대기압 내지 처음으로 가열되는, 전형적으로는 140 내지 300℃의 대류 지역내 연도 가스 온도보다 낮은 온도로 세팅된다. 공급 속도는 중요하지 않지만, 시간 당 22,000 내지 50,000 kg의 원유 및/또는 긴 잔기 공급물 범위의 공급 속도로 방법을 수행함이 바람직할 것이다.

하기 예언적 실시예는 본 발명의 양태 중 하나를 설명하며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하지 않는다. 이 실시예는 Simulated Sciences ProVision Version 5.1 모델링 프로그램으로부터 유래한다. 참조는 본 양태를 설명하고자 도 5로 만들어졌다. 각 경우에, 대류 지역에서 배출되는 증기-액체 혼합물은 375℃를 초과하는 온도에 있다. 본 실시예에 기술된 압력/온도 조건하에, 무거운 천연 가스 액체와 같은 가벼운 공급물은 하기에 기술된 조건하에 노 처리시 코킹 속도보다 훨씬 빠른 속도로 대류 섹션의 코킹을 유발하며, 분해 분획을 기화할 것이다.

예언적 실시예 1

하기 기재된 특성을 가지는 원유 공급물이 공급원료로서 사용되었다:

API Gr.	37.08

ASTM D-2887 TBP
Wt.%	Deg. C
1%	24
10%	111
20%	170
30%	225
40%	269
50%	309
60%	368
70%	420
80%	477
90%	574
97%	696

API 중력 37.08, 및 평균 분자량 211.5를 가진 이 원유 공급원료가 27℃의 온도에서 38,500 kg/hr의 속도로 외부 열 교환기(1)에 공급되어 원유를 15 bar의 압력에서 83℃의 온도로 데운 다음, 대류 섹션 가열기 튜브의 제 1 뱅크(2)로 들어간다. 여전히 이 시점에서 모두 액체인, 가열된 원유 공급원료는, 8줄의 튜브를 가진 싱글 패스 튜브의 제 1 뱅크(2)를 통해 들어가며, 각 줄은 뱀 모양으로 공간 배열되며, 11 bar의 압력에서 324℃의 온도로 가열된다. 이 단계에서, 액체 중량 분획은 0.845이며, 액체는 32,500 kg/hr의 속도로 유동한다. 액체의 밀도는 612 kg/㎥이며 이의 평균 분자량은 247.4이다. 증기상은 5950 kg/hr의 속도로 유동하며, 117.9의 평균 분자량 및 31 kg/㎥의 밀도를 가진다.

증기-액체 혼합물은 튜브의 제 1 뱅크(2)로부터 배출되며, 증기-액체 혼합물이 370℃의 온도로 추가로 가열되고 9 bar 압력에서 배출되는, 제 1 뱅크와 동일한 튜브의 제 2 뱅크(3)로 공급된다. 이 튜브의 제 2 뱅크에서 배출되는 액체 중량 분획은 0.608이다. 액체는 이제 619 kg/㎥의 밀도를 가지며 312.7의 평균 분자량을가지고, 23,400 kg/hr의 속도로 유동한다. 증기상은 15,100 kg/hr의 속도로 유동하고, 141.0의 평균 분자량 및 27.4 kg/㎥의 밀도를 가진다.

증기-액체 혼합물은 후속적으로 튜브의 제 1 및 제 2 뱅크와 동일한 튜브의 제 3 뱅크(4)로 공급되고, 여기에서 증기-액체 혼합물은 추가로 388℃의 온도로 가열되며, 약 7 bar의 압력과 그 온도에서 제 3 뱅크 및 대류 지역에서 배출된다. 튜브의 제 3 뱅크(4)에서, 희석 수증기의 1359 kg/hr의 유동인 수증기(3.5)가 10 bar 및 182℃에서 튜브의 제 3 뱅크(4)에 공급된다. 튜브의 제 3 뱅크(4)에서 배출되는 액체 중량 분획은 이제 0.362로 감소되었다. 튜브의 제 3 뱅크에서의 배출시 액체상의 평균 분자량은 419.4로 증가되었고, 667 kg/㎥의 밀도를 가지고 14,400 kg/hr의 속도로 유동한다. 증기상은 25,400 kg/hr의 속도로 유동하고, 약 114.0의 평균 분자량과 14.5 kg/㎥의 밀도를 가진다.

증기-액체 혼합물은 에틸렌로의 대류 섹션내 튜브의 제 3 뱅크(4)에서 배출되고 혼합 노즐(5)으로 유동한다. 9 bar의 압력에서 594℃로 과열된 수증기의 약 17,600 kg/hr의 유동(5a)이 혼합 노즐(5)을 통해 대류 지역에서 배출되는 증기-액체 혼합물로 주입된다. 생성되는 증기-액체 혼합물은 427℃의 온도 및 6 bar의 압력에서, 57,500 kg/hr의 속도로 증기-액체 분리기(6)로 유동한다. 액체상의 평균 분자량은 이제 696.0으로 추가로 증가되었다. 액체 중량 분획은 과열된 수증기의 첨가로 인해 이제 0.070이다.

증기-액체 혼합물은 증기-액체 분리기(6)에서 분리된다. 분리된 액체는 분리기의 바닥을 통해 배출된다. 분리된 증기(7)는 약 427℃의 온도 및 6 bar의 압력에서 53,500 kg/hr의 속도로 탑 또는 측면 드로를 통해 증기-액체 분리기에서 배출된다. 증기 스트림의 평균 분자량은 약 43.5이며, 이는 4.9 kg/㎥의 밀도를 가진다. 증기-액체 분리기에서 배출되는 액체 하부 스트림은 피치로 보이며 따라서 처리될 수 있다. 피치 유동의 속도는 약 4,025 kg/hr이며, 약 427℃의 온도 및 6 bar에서 배출된다. 이 액체는 750 kg/㎥의 밀도를 가지며 696의 평균 분자량을 가진다.

증기 스트림(7)은 튜브의 뱅크(8)에서 가열된 수증기(8a)와 병합된다. 라인 (8a)을 통해 수증기는 약 1360 kg/hr의 속도로 유동하며 9 bar에서 593℃로 과열된다. 이는 증기 스트림(7)과 병합되어 430℃의 온도 및 약 6 bar의 압력에서 54,800 kg/hr의 속도로 유동하는 증기 스트림(9a)을 생산하는 혼합 노즐을 통해, 대류 지역 제 2 단계 예열기(9b)로 유동하고, 여기에서 이는 추가로 가열되며, 도시하지는 않았지만 복사 지역으로 통과된다. 증기 스트림(9a)의 평균 분자량은 42.0이며 밀도는 4.6 kg/㎥이다.

증기 스트림은 후속적으로 대류 지역으로 되돌아, 에틸렌로의 복사 지역으로 유동하여, 증기를 분해한다.

예언적 실시예 2

대기 크루드 증류 컬럼의 바닥 스트림으로서 기원하는 원유로부터 유래되고, 하기 기재된 특성을 가지는 긴 잔기 스트림을 공급원료로서 사용하였다:

API Gr.	25.85

ASTM D-2887 TBP
Wt.%	Deg. C
0%	220
10%	356
20%	391
30%	414
40%	432
50%	447
60%	467
70%	492
80%	536
90%	612
98%	770

25.85의 API 중력 및 422.2의 평균 중량을 가지는 이러한 긴 잔기 공급원료는, 38℃의 온도에서 43,000 kg/hr의 속도로 외부 열 교환기(1)에 공급되어 18 bar의 압력에서 169℃의 온도로 데워진 다음, 대류 섹션 가열기 튜브의 제 1 뱅크(2)로 들어간다. 여전히 이 시점에서는 모두 액체인 긴 잔기 공급원료가 8줄의 튜브를 가지는 싱글 패스 튜브의 제 1 뱅크(2)를 통해 들어가며, 각 줄은 뱀 모양으로 공간 배열되고, 여기에서 347℃의 온도로 가열되고 13 bar의 압력에서 액체로서 배출된다.

긴 잔기는 튜브의 제 1 뱅크(2)에서 배출될 때, 710 kg/㎥의 밀도를 가지며 제 1 뱅크와 동일한 튜브의 제 2 뱅크(3)로 공급되며, 여기에서 394℃의 온도로 가열되며, 10 bar의 압력에서 배출된다. 기화는 일어나지 않으며 모든 스트림이, 43,000 kg/hr의 속도로 670 kg/㎥의 밀도를 가지고 유동하는 액체로서 배출된다.

긴 잔기는 후속적으로 튜브의 제 1 및 제 2 뱅크와 동일한 튜브의 제 3 뱅크(4)로 공급되며, 여기에서 410℃의 온도로 추가로 가열되고, 약 7 bar의 압력과 그 온도에서 제 3 뱅크 및 대류 지역으로부터 배출된다. 튜브의 제 3 뱅크(4)에서, 1360 kg/hr의 유동의 희석 수증기인, 수증기(3.5)는 182℃ 및 10 bar에서 튜브의 제 3 뱅크(4)에 공급된다. 이는 0.830의 액체 중량 분획을 가지는 증기-액체 혼합물로서 튜브의 제 3 뱅크(4)를 떠난다. 튜브의 제 3 뱅크로부터 배출시 액체상의 평균 분자량은 440.5이며, 이는 665 kg/㎥의 밀도를 가지고 36,850 kg/hr의 속도로 유동한다. 증기상은 7540 kg/hr의 속도로 유동하며, 약 80.5의 평균 분자량 및 9.6 kg/㎥의 밀도를 가진다.

증기-액체 혼합물은 에틸렌로의 대류 섹션내 튜브의 제 3 뱅크(4)에서 배출되고 혼합 노즐(5)을 향해 유동한다. 9 bar의 압력에서 589℃로 과열된 수증기의 약 17,935 kg/hr의 유동(5a)이 혼합 노즐(5)을 통해 대류 지역에서 배출되는 증기-액체 혼합물에 주입된다. 생성되는 증기-액체 혼합물은 427℃의 온도 및 6 bar의 압력에서, 62,300 kg/hr의 속도로 증기-액체 분리기(6)로 유동한다. 액체상의 평균 분자량은 이제 599.0으로 추가로 증가되었다. 액체 중량 분획은 과열된 수증기의 첨가로 인해 이제 0.208이다.

증기-액체 혼합물은 증기-액체 분리기(6)에서 분리된다. 분리된 액체는 분리기의 바닥을 통해 배출된다. 분리된 증기(7)는 약 427℃의 온도 및 6 bar의 압력에서 49,400 kg/hr의 속도로 탑 또는 측면 드로를 통해 증기-액체 분리기에서 배출된다. 증기 스트림의 평균 분자량은 약 42.9이며, 이는 4.84 kg/㎥의 밀도를 가진다. 증기-액체 분리기에서 배출되는 액체 하부 스트림은 피치로 보이며 따라서 처리될 수 있다. 피치 유동의 속도는 약 13,000 kg/hr이며, 약 427℃의 온도 및 6 bar에서배출된다. 이 액체는 722 kg/㎥의 밀도 및 599의 평균 분자량을 가진다.

증기 스트림(7)은 튜브의 뱅크(8)에서 가열된 수증기(8a)와 병합된다. 라인 (8a)을 통해 수증기는 약 1360 kg/hr의 속도로 유동하며 9 bar에서 589℃로 과열된다. 이는 증기 스트림(7)과 병합되어 430℃의 온도 및 약 6 bar의 압력에서 50,730 kg/hr의 속도로 유동하는 증기 스트림(9a)을 생산하는 혼합 노즐(9)을 통해, 대류 지역 제 2 단계 예열기(9b)로 유동하고, 여기에서 이는 추가로 가열되며, 도시하지는 않았지만 복사 지역으로 통과된다. 증기 스트림(9a)의 평균 분자량은 41.3이며 밀도는 4.5 kg/㎥이다.

Claims

원유 및/또는 피치 공급원료를 함유하는 원유 분획을 노의 대류 지역에 제공된 제 1 단계 예열기에 공급하고, 제 1 단계 예열기내 공급원료를 적어도 375℃의 배출 온도로 가열하여 가열된 가스-액체 혼합물을 생성하며, 가열된 가스-액체 혼합물을 제 1 단계 예열기로부터 증기-액체 분리기로 회수하며, 증기-액체 분리기내 액체로부터 가스를 분리 및 제거한 다음, 제거된 가스를 대류 지역에 제공된 제 2 단계 예열기에 공급하여, 가스의 온도를 증기-액체 분리기에서 배출되는 가스의 온도 이상의 온도로 추가로 가열하며, 예열된 가스를 열분해로의 복사 지역으로 도입하고, 가스를 올레핀 및 관련 부산물로 열분해하는 단계를 포함하는, 올레핀 열분해로내 원유 및/또는 피치 공급원료를 함유하는 원유 분획의 열분해 방법.
제 1 항에 있어서, 각각 ASTM D-2887에 따라 측정하여, 공급원료의 85 wt% 이하가 350℃에서 기화되고, 원유 공급원료의 90 wt% 이하가 400℃에서 기화되는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 공급원료가 11 내지 18 범위의 압력 및 140 내지 300℃ 범위의 온도에서 제 1 단계 예열기에 공급되는 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 단계 예열기내 공급원료가 적어도 400℃의 배출 온도로 가열되는 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 가스-액체 비가 60/40 내지 98/2 범위인 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 희석 가스가 제 1 단계 예열기내 공급원료에 첨가되는 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 과열된 수증기가 제 2 단계 예열기로 들어가기에 앞서, 제거된 가스와 병합되는 방법.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 올레핀이 기화된 공급원료의 중량을 기준으로, 15 내지 30 wt%의 양으로 에틸렌을 포함하는 방법.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 액체 또는 혼합된 액체/가스상인 희석 유체가 제 1 단계 예열기에서 첨가되는 방법.