KR20040002876A - 경량 원료를 열분해하는 방법 - Google Patents

Abstract

중량 원료의 열분해용으로 디자인된 열분해로에서 경량 원료를 열분해하는 방법으로서, 경량 원료의 일부가 열분해로의 대류 구역에 있는 원료 유입구로 도입되고 추가 경량 원료가 희석 가스와 함께 대류 구역으로 도입되는 것이 특징인 방법.

Description

경량 원료를 열분해하는 방법{PROCESS FOR PYROLYZING A LIGHT FEED}

올레핀, 특히 에텐은 일반적으로 상압 증류 컬럼에서 얻어지는 경유, 나프타, 천연 가스 액체, 부탄, 프로판 또는 에탄과 같은 석유 탄화수소 원료를 열분해하여 생산한다. 일부 분해장치에서는 진공 증류 컬럼에서 얻어지는 경유와 같은 보다 중량의 원료를 사용하기도 한다.

열분해는 증기 분해라고도 불리며, 희석 가스의 존재하에 탄화수소를 열 분해하는 것을 포함한다. 이 방법은 대류 구역, 분해 구역, 냉각 구역 및 분리 구역을 포함한다. 열분해로(熱分解爐)는 대류 구역과 분해 구역을 포함한다. 대류 구역은 제1 예열 구역과 제2 예열 구역을 포함한다. 일반적으로, 원료는 제1 예열 구역에서 가열되고, 이 원료에 희석 가스가 첨가된 다음, 이 원료와 희석 가스의 혼합물이 제2 예열 구역으로 이송된다. 원료가 액체인 경우에는 일반적으로 원료의 적어도 일부분이 제1 예열 구역에서 기화된다.

작업 중에 분해 구역에는 코크스가 침착한다는 것은 공지된 일이다. 이 코크스 층은 분해 구역에 있는 가열 수단 유래의 열 전이를 억제하여, 벽 온도를 상승시키고 관의 유동 횡단면적을 감소시킨다. 분해 구역에 형성되는 코크스 때문에 열분해로는 정규적으로 코크스를 제거하기 위해 중지시켜야 한다.

일반적으로, 액체 원료를 변환시키기 위한 올레핀 플랜트는 몇 개의 열분해로를 포함하는데, 그 대부분은 액체 원료의 열분해용으로 디자인되고, 하나의 노(爐)는 일반적으로 가스 원료의 열분해용으로 디자인된다. 가스 원료는 대부분 올레핀 플랜트 자체에서 생성되는 것이 일반적이다. 가스 원료용으로 디자인된 열분해로가 운전 정지 상태가 되면, 원료는 다른 열분해 유닛에서 가공되어야 할 필요가 있다. 일반적으로 가스 원료를 열분해하기 위한 여분 용량은 충분하지 않기 때문에 가스 원료는 일반적으로 액체 원료의 열분해용으로 디자인된 열분해 유닛으로 이송된다. 하지만, 액체 원료용으로 디자인된 노에는 비교적 소량의 가스상 원료만이 이송될 수 있다. 액체 원료용으로 디자인된 대류 구역내의 관이 보다 좁고 보다 길수록 압력 강하가 더 커진다. 따라서, 몇몇 경우에는 가스 원료의 일부는 가스 원료용으로 디자인된 열분해로가 작동 정지될 때 연료 가스에 첨가되기도 한다. 또한, 원료의 처리 조건이 다르기 때문에 단일 열분해로에서 가스 및 액체 열분해 원료를 처리하는 것은 불리하다.

열분해될 수 있는 액체 원료로는 경유와 나프타를 포함한다. 경유는 일반적으로 나프타 보다 최초 및 최종 비등점이 더 높다. 중량 원료의 처리용으로 디자인된 노는, 중량 원료가 경량 원료 보다 최초 비등점이 더 높고 제1 예열 구역의 주 목적이 원료(그 일부)를 기화시키고 원료를 가열하는 것이기 때문에, 경량 원료용으로 디자인된 노 보다 제1 예열 구역내의 열 전이 표면적이 더 클 것이다. 나프타와 같은 경량 원료가 경유의 열분해용으로 디자인된 노로 공급되면 나프타는 일반적으로 제1 예열 구역의 일부분을 통과했을 때 완전히 기화될 것이다. 열분해로로 이송된 경량 원료의 양이 중량 원료용으로 디자인된 노의 중량 원료의 양과 동일하다면, 다량의 가스가 제1 예열 구역을 통해 유동하게 되기 때문에 제1 예열 구역에 과도한 허용될 수 없는 큰 압력 강하가 생길 수 있다. 따라서, 중량 원료용으로 디자인된 노는 비교적 소량의 경량 원료만을 처리할 수 있다.

가스 원료 처리용으로 디자인된 노는, 가스 원료를 기화시킬 필요가 없기 때문에, 액체 원료용으로 디자인된 노 보다 작은 제1 예열 구역의 열 전이 표면적을 가질 것이다.

본 발명은 경량 원료를 열분해하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 중량 원료의 열분해용으로 디자인된 노에서 경량 원료를 열분해하는 것을 가능하게 하는 방법, 보다 상세하게는 액체 원료의 열분해용으로 디자인된 노에서 가스 원료를 열분해하는 것을 가능하게 하는 방법에 관한 것이다. 이 방법으로 인해, 경량 원료용으로 디자인된 열분해로가 작동 정지된 때에도 경량 원료는 보다 양호하게 이용될 수 있다.

따라서, 본 발명은 중량 원료의 열분해용으로 디자인된 열분해로에서 경량 원료를 열분해하는 방법에 관한 것으로서,

(1) 경량 원료를 대류 구역에서 가열시키는 단계,

(2) 상기 대류 구역의 산물을, 원료를 비등점이 보다 낮은 산물로 변환시키는 분해 구역에서 추가로 가열시키는 단계,

(3) 상기 분해 구역의 산물을 냉각시키는 단계, 및

(4) 냉각된 산물을 목적한 최종 산물로 분리시키는 단계를 포함하되,

경량의 원료가 대류 구역의 원료 유입구로 도입되고, 추가 경량 원료가 희석 가스와 함께 대류 구역으로 도입되는 것이 특징인 방법에 관한 것이다.

본 발명의 범위는 기술한 각 방법 단계 사이 마다 또는 한 방법 단계 내에서 기술된 출발지와 목적지 사이에 임의의 수와 형태의 방법 단계를 포함할 수 있음은 자명한 것이다.

보통, 한 방법 단계의 모든 산물은 다음 방법 단계로 처리되는 것이 바람직하다. 하지만, 한 방법 단계의 산물 일부만이 다음 방법 단계로 이송될 수도 있다.

원료는 표준 유입구 및 희석 가스와 함께 원료가 도입되는 유입구 외에, 또 다른 유입구에서 공정 중으로 도입될 수 있다. 하지만, 대류 구역의 표준 유입구로만 원료가 도입되고 추가 원료가 희석 가스와 함께 도입되는 것이 바람직하다.

희석 가스는 단일 유입구에서 첨가되거나 또는 여러 유입구를 통해 첨가될 수 있다. 하지만, 단일 유입구에서 희석 가스를 첨가하는 것이 바람직하다.

본 명세서에 기술된 온도는 원료가 도달하는 온도이다.

경량 원료는 주로 적어도 2개의 탄소 원자를 함유하는 탄화수소로 구성된다는 점에서 희석 가스와 상이하다. 탄화수소는 수소와 탄소, 경우에 따라 헤테로원자로 구성된다. 경량 원료는 적어도 2개의 탄소 원자를 함유하는 탄화수소를 적어도 60중량% 함유하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 적어도 70중량%, 보다 더 바람직하게는 적어도 80중량%, 가장 바람직하게는 적어도 90중량% 함유하는 것이다.

중량 원료는 경량 원료 보다 최초 비등점이 높은 원료이다. 경량 원료 및 중량 원료의 비등점 범위가 중복될 수도 있지만, 중량 원료는 일반적으로 최초 비등점과 최종 비등점이 모두 높은 것이다.

가스 원료는 대류 구역으로 도입될 때 대부분이 가스상인 원료, 바람직하게는 원료의 적어도 80중량%가 가스상인 원료, 보다 바람직하게는 적어도 95중량%가 가스상인 원료, 가장 바람직하게는 대류 구역으로 도입될 때 원료 전체가 가스상인 원료이다.

대류 구역으로 도입될 때 일반적으로 가스상인 원료의 예는 에탄, 프로판, 부탄, 및 액화 석유 가스, 또는 이들 원료의 임의의 배합물이다. 액화 석유 가스(LPG)는 프로판, 이소부탄 및 n-부탄과 같은 경량 탄화수소의 혼합물이다. 에탄은 습윤 천연 가스 및 정련 폐가스로부터 수득할 수 있다. 에탄은 프로판과 같은 다른 화합물과 배합된 채로, 또는 에탄 단독으로 분해될 수 있다. 프로판은 습윤 천연 가스, 천연 가솔린 및 정련 폐가스로부터 수득할 수 있다. 부탄은 천연 가솔린 및 정련 폐가스로부터 수득할 수 있다. 일반적으로, LPG는 천연 가솔린 및 정련 가스로부터 수득된다. 바람직하게는, 가스 원료는 에탄이다.

액체 원료는 대류 구역에 도입될 때 대부분이 액체인, 바람직하게는 대류 구역에 도입될 때 원료의 적어도 80 wt%, 더욱 바람직하게는 적어도 95 wt%, 가장 바람직하게는 원료 전체가 액체인 원료이다. 일 액체 원료는 나프타이다. 나프타의 최초 비등점은 0 내지 100℃일 수 있지만, 최종 비등점은 90 내지 250℃ 범위일 수 있다. 또다른 액체 원료는 경유이다. 경유의 최초 비등점은 100 내지 300℃ 범위일수 있지만, 최종 비등점은 300 내지 600℃ 범위일 수 있다. 바람직하게는, 노는 나프타 열분해 용도로 설계되거나, 또는 경유 열분해 용도로 설계된 것이다. 더욱 바람직하게는, 노는 나프타 열분해 용도로 설계된 것이다.

중량 원료 용도로 설계된 열분해 공정의 대류 구역은 특히, 제 1 예열 구역의 관점에서, 경량 원료 용도로 설계된 대류 구역과 구분된다. 중량 원료 용도의 대류 구역 중 제 1 예열 구역은 경량 원료 용도의 제 1 예열 구역보다 열 전이 표면적이 더 클 것이다. 정확한 열 전이 표면적은 적용되는 공정 조건 및 사용되는 하드웨어와 같은 추가의 환경에 따라 좌우되지만, 당업자는 적용되는 공정 조건과 함께 제 1 예열 구역의 열 전달 표면적으로부터 노가 어떤 용도로 설계되었는지를 알 수 있다.

액체 원료 열분해 용도로 설계된 열분해 공정의 대류 구역은 특히, 제 1 예열 구역의 관점에서 가스 원료 열분해 공정의 대류 구역과 근본적으로 차이가 난다. 액체 원료 열분해 용도의 대류 구역은, 더욱 구체적으로 말해서 이의 제 1 예열 구역은 비교적 협소한 관을 가지면서, 원료는 대류 구역내에, 더욱 구체적으로 말하면 제 1 예열 구역에 더 오랜 시간 동안 머물 것이다. 대류 구역을 통해서, 더욱 구체적으로는 제 1 예열 구역을 통해서 원료를 보다 빈번히 통과시킴으로써 대류 구역내 체류 시간을 길게 할 수 있다. 액체 원료 대류 구역내에 존재하는 관은 일반적으로는 직경이 7 내지 8 cm이지만, 관의 길이, 통과 횟수, 수용가능한 압력 강하 및 변환시킬 원료와 같은 추가의 조건에 따라 좌우되어, 상이한 직경의 관 또한 사용될 수 있다.

가스 원료 열분해 용도의 대류 구역, 더욱 구체적으로는 제 1 예열 구역은 보다 굵은 관을 가지면서, 구역내에서의 비교적 짧은 체류 시간이 가스 원료에 대해 일반적으로 적당하다. 짧은 체류 시간은 원료를 한정된 횟수만큼만 대류 구역에 통과시킴으로써 일반적으로 얻어진다. 가스 원료 대류 구역내에 존재하는 관은 일반적으로는 8 내지 9 cm 직경일 것이지만, 관의 길이, 통과 횟수 및 수용가능한 압력 강하 및 변환시킬 원료에 따라 좌우되어, 상이한 직경의 관 또한 사용될 수 있다. 액체 원료 대류 구역과 가스 원료 대류 구역 간의 차이는 가스 원료가 증발될 필요가 없다는 점에 주로 기인하는 것이다.

대류 구역은 일반적으로는 제 1 예열 구역과 제 2 예열 구역을 포함하고, 그 사이에 희석 가스 유입구가 배치된다. 제 1 예열 구역에서는, 원료가 가열된다. 제 1 예열 구역 다음에는, 희석 가스를 원료에 첨가할 수 있고, 수득된 혼합물을, 분해가 시작되는 온도 바로 아래의 온도까지 제 2 예열 구역에서 추가로 가열할 수 있다. 대류 구역에서 수득된 산물의 온도는 원료에 따라 보통 400 내지 800℃이며, 더욱 구체적으로는 450 내지 750℃이다.

열분해로는 중량 원료 열분해 용도로 설계되고, 올레핀과 같은 저비등 산물 제조 용도로 작동되는 임의 유형의 통상의 올레핀 열분해로일 수 있으며, 특히 관모양의 증기 분해로를 포함한다. 열분해로의 대류 구역 내부 관은 평행한 열의 관으로서 배열될 수 있거나, 또는 관은 대류 구역을 통해 원료가 일회 통과할 수 있도록 배열될 수 있다. 각 열에서, 관은 코일 또는 뱀모양으로 배열될 수 있다. 유입구에서 원료는 여러 개 관 내부로 나누어질 수 있거나, 또는 하나의 일회 통과관으로 공급되어, 이 통과 관을 통해 제 1 단계 예열기 유입구에서 배출구 방향으로 모든 원료가 유동하게 되기도 한다. 바람직하게는, 대류 구역의 제 1 및/또는 제 2 예열 구역은 다중 통과 관 반응기를 포함하는 것이 좋고, 이 반응기에서 원료는 1개 이상의 관을 통해 제 1 및/또는 제 2 예열 구역을 통과하게 된다. 다중 통과 관 반응기는 종종 말단에 연결부를 갖는 관을 보유하는데, 이 관은 원료가 충분히 가열되어 희석 가스와 혼합된 후, 제 2 예열 구역으로 이송되거나, 분해 구역으로 보내질 때까지 한 관에서 그 옆의 다른 한 관으로 원료를 유도해준다.

본 발명에 따른 방법에서, 경량 원료의 일부는 표준 원료 유입구에서 대류 구역으로 도입되며, 표준 원료 유입구는 보통 중량 원료가 도입되는 곳이다.

수용불가능한 처리량 한계를 피하기 위하여, 희석 가스와 함께 도입되는 추가의 경량 원료는 희석 가스와 따로 도입할 수 있거나, 또는 공정에 도입시키기 전에 희석 가스와 혼합시켜 놓을 수 있다. 통상적으로, 추가의 경량 원료는 상기에 논의된 이유로 인해 표준 유입구를 통해서는 도입될 수 없는 잔여 원료일 것이다. 그러나, 모든 잔여 경량 원료를 본 발명의 방법에 도입할 수 없는 데는 이유가 있다. 경량 원료를 희석 가스와 따로 도입하는 경우, 원료는 희석 가스의 도입 전 또는 후에 도입할 수 있다. 바람직하게는, 추가의 경량 원료와 희석 가스를 도입하는 시점은 서로 가까운 것이 좋다. 추가의 경량 원료를 희석 가스의 도입 전에 도입하는 경우에, 너무 차이를 두고 도입시키면 수용불가능한 압력 강하를 유도할 수 있으며, 이는 본 발명의 방법에서 방지되어야 할 사항이다.

추가의 경량 원료는 희석 가스와 함께 혼합시킨 다음에 도입할 수 있다. 그러나, 추가의 경량 원료를 희석 가스, 더욱 구체적으로는 증기와 혼합한 뒤에 도입한다면, 대류 구역으로 도입하기 전에 혼합물의 온도가 감소되어, 응축이 시작됨으로써 물방울이 형성되게 된다. 물방울의 존재는 부식을 유발시킬 수 있으므로 일반적으로 피해야 할 사항이다.

추가의 경량 원료가 희석 가스의 도입 후에 도입된다면, 도입은 바람직하게는 추가의 경량 원료가 추후의 분해 구역에서 분해되기에 충분하게 가열되도록 이루어져야 한다.

표준 원료 유입구 및 희석 가스 유입구에 근접한 유입구를 통해 원료 대부분이 도입되는 것이 바람직하지만, 소량의 원료는 상이한 위치에서 도입될 수도 있다.

가장 바람직하게는, 추가의 경량 원료는 희석 가스가 도입되기 전에 대류 구역으로 도입되는 것이 좋다.

원료가 제 1 예열 구역의 유입구에 공급되는 곳의 압력 및 온도는 중요하지 않으며, 보통 온도는 0 내지 300℃일 것이다.

제 1 예열 구역에서 원료가 가열되는 최적의 온도는 원료의 압력, 앞으로 남아있는 공정의 성능과 작업에 따라 좌우될 것이다. 제 1 예열 구역의 산물은 일반적으로는 적어도 120℃의 배출 온도를 가질 것이다. 제 1 예열 구역내 원료의 온도에 대한 상한은 원료의 안정성이 손상되는 온도로 제한된다. 특정 온도에서는, 원료의 코크스 형성 경향이 증가된다. 이 온도 상한은 제 1 및 제 2 예열 구역 모두에, 그리고, 이들 구역내의 모든 관에 적용될 것이다. 바람직하게는, 제 1 예열 구역에 있는 원료의 배출 온도는 520℃를 넘지 않으며, 가장 바람직하게는 500℃를 넘지 않는 것이 좋다.

대류 구역 내부의 제 1 및 제 2 예열 구역에 있는 가열 부재는 전형적으로는 일렬의 관이며, 이 관 내부의 내용물은 열분해로의 분해 구역으로부터 배출되는 연소 가스, 소위 플루 가스로부터 대류성 열 전이에 의해 주로 가열된다. 그러나, 다른 가열 부재 또한 사용될 수 있다.

제1 및 제2 예열 구역의 압력은 구체적으로 제한되어 있지 않다. 압력은 일반적으로 4 내지 21 bar, 보다 바람직하게는 5 내지 13 bar의 범위이다.

본 발명의 방법에서 경량 원료의 일부분은 대류 구역의 표준 원료 유입구를 통해 도입되고, 경량 원료의 다른 일부분은 대류 구역 내 또다른 하류로 도입된다. 표준 원료 유입구로 도입된 경량 원료 대 희석 가스와 함께 도입된 경량 원료와의 중량비는 일반적으로 1:3 내지 20:1, 바람직하게는 1:2 내지 15:1, 보다 바람직하게는 1:1 내지 5:1이다.

희석 가스는 대류 구역으로 첨가한다. 이는 대류 구역 내 임의 지점에서 실시될 수 있다. 바람직하게는 희석 가스는 장치의 유지 및 교체 편이를 위해 열분해로의 외부 지점에서 첨가된다.

희석 가스는 대류 구역으로의 주입 시 증기 상태이다. 희석 가스의 예로는 증기, 바람직하게는 과열 증기(비등점 이상의 증기), 메탄, 에탄, 질소, 수소, 천연가스, 건성 가스, 정련 오프 가스, 및 기화된 나프타가 있다. 바람직하게는, 희석 가스는 과열 증기, 정련 오프 가스, 또는 이들의 혼합물이다. 가장 바람직하게는, 희석 가스는 과열 증기이다.

희석 가스가 공정으로 도입되기 전에 추가 경량 원료와 혼합된다면, 공정내로 도입되는 추가 경량 원료와 혼합되기 전의 희석 가스 온도는, 추가 경량 원료와 희석 가스의 배합물이 희석 가스 임의 부분의 응축 없이 공정 중으로 도입될 수 있을 정도로 높은 것이 바람직하다.

희석 가스/원료 배합점에서의 전형적인 희석 가스 온도는 140℃ 내지 800℃, 보다 바람직하게는 150℃ 내지 780℃, 한층 더 바람직하게는 200℃ 내지 750℃ 범위이다.

희석 가스의 압력은 구체적으로 제한되어 있지 않지만, 주입하기에 충분한 것이 바람직하다. 원유에 가해지는 전형적인 희석 가스 압력은 일반적으로 6 내지 15 bar 범위이다.

희석 가스는 제1 예열 구역과 제2 예열 구역 사이에서 일반적으로 원료의 kg당 희석 가스 1kg 이하인 양으로 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나, 보다 많은 양의 희석 가스가 이로울 수 있는 상황도 있을 수 있다.

희석 가스와 원료의 혼합물은 제2 예열 구역에 공급되어, 여기에서 혼합물은 추가로 가열된다. 제2 예열 구역의 관은 노의 분해 구역 유래의 플루 가스에 의해 가열될 수 있다. 제2 예열 구역에서, 혼합물은 예열기 내에서 실질적인 원료 분해 및 관련 코크스 레이다운(laydown)이 일어나는 온도 근처나 또는 바로 그 아래 온도까지 완전히 예열된다.

이어서, 대류 구역의 산물은 분해 구역으로 이송된다. 증기와 원료의 혼합물온도는 제어되는 체류 시간, 온도 분포 및 분압 하에서 추가로 상승된다. 분해 구역에서 수득된 산물의 배출 온도는 일반적으로 700 내지 1000℃ 이하, 보다 구체적으로는 750 내지 950℃이다. 압력은 일반적으로 2 내지 25 bar, 보다 바람직하게는 3 내지 18 bar 범위이다.

분해 구역의 반응은 상당한 흡열성을 나타내므로, 높은 에너지 투입율이 요구된다.

분해 구역에서 나온 산물은 일반적으로 즉시 냉각시킨다. 산물의 온도는 2차 반응에 의해 분해되는 것을 막기 위해 일반적으로 200 내지 700℃, 보다 구체적으로는 250 내지 650℃까지 감소시킨다. 분해 구역에서 수득한 산물의 냉각은 적절한 임의의 방법, 예컨대 직접 급냉 또는 간접 급냉으로 수행할 수 있다.

냉각된 산물은 이어서 목적하는 최종 산물로 분리한다. 목적하는 최종 산물로의 분리는 냉각부터 시작할 수 있는데 여기서 중량 성분이 제거될 수 있다. 그 다음, 냉각 중에 수득된 가스는 압축시킬 수 있으며, 이 때 산 및 물이 제거될 수 있다. 이어서, 산물을 건조시키고 미분해 원료, 에탄 및 프로판을 열분해 원료로 재활용하기 위해 회수할 수 있다. 분해 강도는 수득된 산물의 조성에 영향을 끼친다.

올레핀 열분해로의 산물은 에텐, 프로펜, 부타디엔, 벤젠, 수소, 및 메탄, 및 기타 관련 올레핀계, 파라핀계, 및 방향족 산물을 포함하고 이에 제한되지 않는다. 일반적으로는 에텐이 주산물로서, 전형적으로 원료 중량을 기준으로 15 내지 60 중량% 범위이다.

전형적인 작업에서, 분해 구역의 산물은 물 급냉과 이에 이어지는, 전형적으로 4 내지 6 단계인 다단계 압축에 의해 냉각된다. 최종 압축 단계 전에, 가스를 가성 알칼리로 처리하여 황화수소 및 이산화탄소를 제거한다. 아세틸렌은 수소 풍부 압축 가스로 수소화할 수 있다. 최종 압축 단계 후에, 분해된 가스를 전형적으로 냉각에 의해 탈수시키고 분자체를 사용하여 건조시킨다. 메탄 및 수소는 탈메탄탑에서 제거할 수 있다. 탈메탄탑(demethanizer)에서, 2개의 탄소원자를 함유한 탄화수소가 상층에 생성되고 3개 이상의 탄소원자를 함유한 탄화수소가 바닥에 생성된다. 상층류는 수소화로 아세틸렌을 분리한 다음 분별하여 에텐 및 에탄을 생성시킬 수 있다. 에탄은 재활용할 수 있다. 필요하다면, 바닥 생성물을 추가로 분별하여 4개 이상의 탄소원자를 함유한 화합물을 포함하는 중량 산물을 분리할 수 있다. 탈프로판탑의 상층류는 수소화함으로써 메틸아세틸렌 및 프로파디엔을 분리할 수 있는데, 이는 판매용으로 회수하거나 또는 다른 수단을 통해 제거할 수 있다. 프로펜은 탈프로판탑의 상층류로서 수득할 수 있고, 바닥 프로판 분획은 재활용할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 방법은 경량 원료가 가스 원료이고 중량 원료가 액체 원료일 때 특히 유리하다. 본 발명에 특히 유리한 경량 원료는 에탄이다.

본 발명에 사용하는 열분해로는 나프타 열분해용 노 또는 경유 열분해용 노인 것이 유리하다. 가장 흔하게는, 노는 나프타 열분해용 노이다.

본 발명에 따른 전형적인 방법은 도 1에 도시되어 있다. 그러나, 본 발명은 이러한 전형적인 방법에 제한되지 않는다.

대류 구역(I)은 제1 예열 구역(Ia) 및 제2 예열 구역(Ib)으로 구성되어 있다. 구역 II는 분해 구역이고 구역 III는 냉각 구역이다.

이러한 전형적인 방법에서, 제1 및 제2 예열 구역은 플루 가스의 도움으로 가열된다. 바람직하게는, 플루 가스는 라인(10)을 통해서 분해 구역(II)으로 도입된다. 플루 가스는 1350℃ 이하의 온도일 수 있다. 분해 구역(II)의 가열에 사용한 후, 플루 가스를 라인(11)을 통해 제2 예열 구역(Ib)으로 이동된다. 제2 예열 구역(Ib)의 가열에 사용한 후, 플루 가스는 라인(12)을 통해 제1 예열 구역으로 보낼 수 있다. 플루 가스는 라인(13)을 통해 제1 예열 구역으로부터 제거할 수 있다.

본 발명의 방법으로 처리할 경량 원료는 라인(1)을 통해 대류 구역으로 도입시킨다. 경량 원료를 예열 구역(Ia)에서 가열한다. 희석 가스는 라인(3)을 통해 대류 구역에 첨가한다. 추가 경량 원료는 라인 (2), (4) 및/또는 (5)를 통해서 공정 중으로 도입시킬 수 있다. 앞서 논의한 바와 같이, 라인(2)을 통해 추가 경량 원료를 희석 가스의 도입 시점과 근접하지만 분리해서 도입하는 것이 바람직하다. 또다른 선택사항은 라인(4)을 통해 라인(3)에 경량 원료를 첨가함으로써 추가 경량 원료의 적어도 일부분을 희석 가스와 혼합하는 것이다. 추가 선택사항은 라인(5)을 통해 추가 경량 원료를 도입하여 추가 경량 원료가 희석 가스의 도입 후 바로 도입되도록 하는 것이다. 라인(6)을 통해, 제1 예열 구역(Ia)에서 가열된 경량 원료를 제2 예열 구역(Ib)으로 전달한다.

경량 원료와 희석 가스의 혼합물은 제2 예열 구역(Ib)에서 추가로 가열한다.

수득된 가열 혼합물을 라인(7)을 통해 분해 구역(II)으로 보내서 원료를 저비등 산물로 변환시킨다. 분해 구역의 산물을 라인(8)을 통해 구역 III으로 보내서 산물을 냉각시킨다. 냉각용 유동체는 라인(14)을 통해 도입시킬 수 있고, 라인(15)을 통해 제거할 수 있다. 냉각된 산물을 별개의 구역(나타내지 않음)에서 추가로 처리하여 전술한 바와 같은 목적하는 산물을 수득할 수 있다.

Claims (8)

1. 중량 원료의 열분해용으로 디자인된 열분해로에서 경량 원료를 열분해하는 방법으로서,

   (1) 경량 원료를 대류 구역에서 가열시키는 단계,

   (2) 상기 대류 구역의 산물을, 원료를 비등점이 보다 낮은 산물로 변환시키는 분해 구역에서 추가로 가열시키는 단계,

   (3) 상기 분해 구역의 산물을 냉각시키는 단계, 및

   (4) 냉각된 산물을 목적한 최종 산물로 분리시키는 단계를 포함하되,

   경량의 원료가 대류 구역의 원료 유입구로 도입되고, 추가 경량 원료가 희석 가스와 함께 대류 구역으로 도입되는 것이 특징인 방법.
2. 제1항에 있어서, 경량 원료가 가스 원료이고, 열분해로가 액체 원료용으로 디자인된 것임이 특징인 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 원료 유입구로 도입된 경량 원료 대 희석 가스와 함께 도입된 경량 원료의 중량비가 1:3 내지 20:1 범위인 것이 특징인 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 희석 가스가 과열 증기인 것이 특징인 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 경량 원료가 에탄인 것이 특징인 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 노가 나프타의 열분해용으로 디자인된 것이거나, 또는 노가 경유의 열분해용으로 디자인된 것임이 특징인 방법.
7. 제6항에 있어서, 노가 나프타의 열분해용으로 디자인된 것인 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 추가의 경량 원료가 희석 가스 도입 이전에 대류 구역으로 도입되는 것이 특징인 방법.