WO2008038731A1 - procédé de craquage thermique, réacteur de craquage thermique et appareil de craquage thermique pour pétrole lourd - Google Patents

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WO2008038731A1
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superheated steam
oil
petroleum
heavy
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PCT/JP2007/068853
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Makoto Nomura
Kenichi Mimura
Munenori Maekawa
Naoko Suzuki
Katsunori Yagi
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Chiyoda Corporation
Fuji Oil Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a method for pyrolysis treatment of heavy petroleum oil, a pyrolysis reaction tank used therefor, and a pyrolysis treatment apparatus including the pyrolysis reaction tank.
  • Heavy petroleum oil or residual oil with low added value such as petroleum asphalt with a high sulfur content, has a great impact on the environment when used as fuel. For this reason, such heavy petroleum oils (including residual oils; the same shall apply hereinafter) are decomposed and converted into various useful industrial raw materials.
  • One method is thermal decomposition. Processing
  • FIG. 14 shows a schematic perspective view of a reaction tank used in a conventional method for pyrolyzing heavy petroleum oil.
  • the reaction vessel 106 is a cylindrical reaction vessel main body or body) 116, and a bottom-shaped hollow vessel having a blowing nozzle 114 communicating with the inside of the reaction vessel 106. The bottom is sunk. Superheated steam is blown from the blowing nozzle 114 in the state where the heavy petroleum oil is filled in the reaction tank 106. The role of superheated steam blown from the bottom of the reactor is the heating and decomposition products of petroleum heavy oil. Is promptly discharged.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Publication No. 7-116450
  • Patent Document 2 Japanese Patent Publication No. 54-15444
  • Patent Document 3 Japanese Patent Publication No.57-15795
  • Patent Document 4 Japanese Patent Publication No. 63-38076
  • the present invention improves the superheated steam blown into the reaction vessel causing the drawbacks of the above prior art, and improves the superheated steam in the reaction vessel to a preferable dispersion state, thereby improving the reaction vessel.
  • a method for pyrolysis treatment of heavy petroleum oil that can prevent coke adhesion and prevent clogging in the reaction vessel outlet cracking gas piping, and can produce a high-quality and homogeneous pitch, and thermal cracking used therefor It is an object of the present invention to provide a reaction tank and a thermal decomposition treatment apparatus provided with the thermal decomposition reaction tank.
  • the method of pyrolysis treatment of heavy petroleum oil of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “the method of thermal decomposition treatment of the present invention”) is heated to 450 ° C. or higher in a heating furnace,
  • the reaction vessel having a cylindrical body at least, the reaction vessel
  • the method of thermal decomposition treatment of heavy petroleum oil in which superheated steam at 400 to 700 ° C. is blown from the bottom of the oil so that the superheated steam is brought into direct contact with the petroleum heavy oil and thermally decomposed into oil and pitch.
  • the superheated steam When the superheated steam is blown from the bottom of the reaction tank, the superheated steam is blown inside the reaction tank so as to generate a swirling flow around the axis of the reaction tank body.
  • the superheated steam is blown so that the superheated steam generates a swirling flow around the axis of the reaction tank body, thereby turning inside the reaction tank. Stirring effect by the flow is born, and the dispersion state of superheated steam is improved. As a result, the rapid discharge of the decomposition products and the promotion of the decomposition of the heavy petroleum oil can be achieved, so that a high-quality and uniform pitch can be produced.
  • the superheated steam is blown from the bottom of the reaction tank through one or two or more blow holes that communicate with the inside of the reaction tank provided at the bottom of the reaction tank.
  • the superheated steam is blown from the blowing port in a direction perpendicular to the axis of the reaction vessel body and parallel to or above the plane including the blowing port and on the outer wall of the reaction vessel. Angle formed by the line ⁇ force Directed in the direction of more than 0 ° and less than 90 °.
  • the superheated steam can generate a swirling flow around the axis of the reaction vessel body.
  • the angle ⁇ formed is preferably 20 ° or more and 60 ° or less.
  • the petroleum heavy oil pyrolysis reaction tank of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “the pyrolysis reaction tank of the present invention” or “the reaction tank of the present invention”) is used in a heating furnace. After heating to 450 ° C or higher, 400 to 700 ° C superheated steam is blown from the bottom of the reaction tank into at least the petroleum heavy oil introduced into the cylindrical reaction tank. And the excess The reaction vessel for use in a method for pyrolysis treatment of petroleum heavy oil in which thermal steam is directly contacted with the petroleum heavy oil to thermally decompose into oil and pitch,
  • steam blowing means is arranged to blow the superheated steam so that a swirling flow is generated around the axis of the reaction tank body inside the reaction tank. It is characterized by.
  • the steam blowing means as described above is arranged, so that the superheated steam generates a swirling flow around the axis of the reaction tank body, and stirring is performed.
  • This produces an effect and improves the dispersion state of the superheated steam.
  • the rapid release of cracked products and the acceleration of the cracking of heavy petroleum oils can be achieved, and it is possible to produce high-quality and uniform pitches.
  • the superheated steam spreads inside while being uniformly dispersed, the superheated steam is not blown out, so that quick discharge is achieved, the entry is reduced, and the coke in the reaction tank outlet decomposition gas piping is reduced. Suppression of adhesion and prevention of clogging can be achieved.
  • the reaction tank provided at the bottom of the reaction tank communicates with the inside of the reaction tank through one or two or more pipe-shaped blowing nozzles that communicate with each other through the blowing port.
  • the blowing nozzle is parallel to or above the plane perpendicular to the axis of the reaction vessel body and including the blowing port, and the reaction
  • the angle between the outer wall of the tank and the normal on the plane ⁇ force is directed in the direction exceeding 0 ° and 90 ° or less, and directed in the direction of 20 ° or more and 60 ° or less preferable.
  • the petroleum heavy oil pyrolysis apparatus of the present invention at least converts the petroleum heavy oil to 450 °.
  • a heating furnace heated to C or higher and a heated petroleum heavy oil are introduced, and a superheated steam of 400 to 700 ° C is blown from the bottom so that the superheated steam is directly applied to the petroleum heavy oil.
  • a thermal decomposition treatment apparatus comprising: a reaction tank that is thermally decomposed into oil and pitch by contact; The reaction tank is a pyrolysis reaction tank for petroleum heavy oil according to the present invention.
  • the reaction tank has a configuration in which superheated steam is blown in a swirling flow from the bottom of the reaction tank.
  • the superheated steam is uniformly dispersed inside, and the rapid discharge of cracked products and the promotion of the cracking of petroleum heavy oil are thereby achieved. For this reason, the coke adherence at the reaction vessel outlet line or the like is suppressed by the force S to suppress clogging and produce a high-quality uniform pitch.
  • FIG. 1 is a flow sheet for explaining the overall configuration of a thermal heavy oil pyrolysis method or thermal cracking apparatus according to the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing an exemplary embodiment of the thermal decomposition reaction tank of the present invention used in the thermal decomposition method or apparatus for heavy petroleum oil of the present invention.
  • FIG. 3 is a bottom view of the thermal decomposition reaction tank shown in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the arrow D-D in the vicinity of the bottom of the pyrolysis reactor shown in FIG. 3.
  • the left half is shown. Is omitted.
  • FIG. 5 is a bottom view of the thermal decomposition reaction tank shown in FIG. 14 for use in a conventional method for pyrolyzing heavy petroleum oil.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of D′—D ′ near the bottom of the thermal decomposition reaction tank shown in FIG. 5. For convenience of explanation, only one blowing nozzle is shown, and the left half Is omitted.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view for explaining the calculation part of the volume fraction of gas in the thermal decomposition reaction tanks of Examples and Comparative Examples!
  • FIG. 8 is a graph showing the results of the effect confirmation study for the thermal decomposition reaction tanks of Examples and Comparative Examples, and (1) plots the calculation results of the X coordinate of the TL1 surface.
  • FIG. 9 shows the results of the effect confirmation study on the pyrolysis reaction tanks of Examples and Comparative Examples! It is a graph, (1) Plotted calculation result of Y coordinate of TL1 surface.
  • FIG. 10 A graph showing the results of the effect confirmation study on the pyrolysis reactors of the example and the comparative example! (2) The calculation result of the X coordinate of the surface 1.5m above TL1 It is a plot.
  • FIG. 11 A graph showing the results of the effect confirmation study on the pyrolysis reactors of the example and comparative example! (2) Y coordinate calculation result of the surface 1.5m above TL1 It is a plot.
  • FIG. 12 is a graph showing the results of the effect confirmation study for the thermal decomposition reaction tanks of the example and the comparative example. (3) Plotted the calculation result of the X coordinate of the surface 3 m above TL1 Is a thing
  • FIG. 13 is a graph showing the results of the effect confirmation study for the pyrolysis reaction tanks of the examples and comparative examples. (3) Y-coordinate calculation results of the surface 3 m above TL1 are plotted. Stuff
  • FIG. 14 is a schematic perspective view showing a reaction tank used for a conventional thermal decomposition method for heavy petroleum oil.
  • FIG. 1 is a flow sheet for explaining the overall configuration of a petroleum heavy oil pyrolysis treatment method or pyrolysis treatment apparatus of the present invention.
  • the raw material oil (petroleum heavy oil) sent from the raw material tank 1 is preheated to about 350 ° C by the raw material preheating furnace 2 and enters the distillation column 3.
  • the cracked oil that falls to the bottom of the tower as recycled oil is mixed with the heavy-end fraction.
  • the ratio of this recycled oil to the raw material is 0.05-0.25, preferably 0.10—0.20.
  • the raw material oil mixed with the recycled oil is sent to a tubular heating furnace (heating furnace) 4.
  • Tubular heating In Hito 4 the raw oil is 480-500. C, preferably 490-500. Heat up to the temperature of C and advance the arc.
  • the outlet pressure in the tubular furnace 4 is about normal pressure to about 0.4 MPa, and the reaction time is usually about 0.5 to 10 minutes, preferably about 2 to 5 minutes.
  • the high-temperature pyrolysis product (petroleum heavy oil) obtained in the tubular heating furnace 4 is flushed to a predetermined reaction tank (pyrolysis reaction tank) 6, 6 'via a switching valve 5.
  • a predetermined reaction tank pyrolysis reaction tank
  • the raw material oil is partially applied in advance (preliminary application) through the switching valve 7 from the bottom of the distillation column 3.
  • the amount of this tension is 5 to 18% by volume, preferably 10 to 15% by volume of the total amount of the reactors 6, 6 ′.
  • the temperature of the raw oil for the preliminary filling is about 340 ° C.
  • the change-over valves 5 and 7 are operated at regular intervals, respectively, and the raw oil for pre-filling and the pyrolysis product from the tubular furnace 4 are periodically supplied to the two reaction vessels 6 and 6 ', respectively. Paste alternately. By such a periodic operation, the thermal decomposition treatment in the reaction tank of the thermal decomposition treatment product continuously supplied from the tubular heating furnace 4 is continuously performed.
  • the reaction tanks 6, 6 ' are containers having a cylindrical shape with a cylindrical bottom and a concave bottom (a shape in which the cross-sectional diameter gradually decreases toward the end).
  • a raw material inlet, a heat medium gas inlet, a cracked gas, cracked oil and heat medium gas outlet, and a residue outlet are provided.
  • a stirrer can be installed as needed.
  • the time for this one embedding it is preferable to set the time for this one embedding to 50 to 120 minutes, preferably about 60 to 90 minutes.
  • the softening point of the residue in the tank hereinafter also simply referred to as “pitch”.
  • the reaction time after this stretching is preferably defined as 15% to 45%, preferably 25% to 45% of the stretching time.
  • the temperature of the superheated steam supplied to the reaction vessels 6, 6 ' is 400 to 700 ° C, and it is sufficient to use steam having a relatively low temperature. Also, the supply amount is small, and the ratio of 0.08 to 0.15 kg is sufficient as the ratio of the total feed oil supply amount to 1 kg for the tubular heating furnace 4 and the reaction vessels 6 and 6 ′.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of an embodiment showing an exemplary aspect of the thermal decomposition reaction tank of the present invention used in the thermal decomposition method or apparatus for heavy petroleum oil of the present invention. .
  • the reaction tank (pyrolysis reaction tank) 6 is connected to the cylindrical reaction tank body (or reaction tank body 16) and the bottom of the reaction tank 6, and the reaction tank 6 2 and a bottom portion (or a bottom portion) having a sunk shape provided with squirting nozzles 14a and 14b communicating with each other through the squirting ports 18a and 18b (between TL1 and TL2 in FIG. 2).
  • the area with the same inner diameter is called the reaction vessel body, and the area below TL1 in Fig. 2 is called the bottom.
  • superheated steam is also blown into the blowing nozzles 14a and 14b with the heavy petroleum oil in the reaction tank 6 (OL in FIG. 2 indicates the liquid level).
  • the dimensions shown in FIG. 2 indicate the actual dimensions of the reaction tank used in the examples described later.
  • the alternate long and short dash line with the symbol S indicates the center axis S of the body 16 of the reaction tank 6, and the alternate long and two short dashes line with the symbols Ta and Tb indicates the inlet 18a in the reaction tank 6. Or the line which shows the height in which the blowing inlet 18b is located is each represented.
  • the symbols Ta and Tb indicate the plane including the corresponding two-dot chain line, and are expressed as the plane Ta and the plane Tb.
  • FIG. 3 shows a bottom view of the reaction vessel 6 shown in FIG. 2 (a plan view seen from the bottom side).
  • a total of 16 blowing nozzles 14a, 14b are arranged at the bottom of the reaction tank 6, 8 each in two upper and lower stages.
  • the axes of the blowing nozzles 14a and 14b are all perpendicular to the central axis S and are straight lines passing through the blowing port 18a or the blowing port 18b (that is, the outer wall of the reaction vessel body 16 in the planes Ta and Tb).
  • the normal angle to U is 30 °.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the arrow D-D near the bottom of the reaction vessel 6 shown in FIG.
  • FIG. 4 is a drawing for explaining the orientation of the blowing nozzles 14a and 14b, only one blowing nozzle 14a is shown, and the other blowing nozzles are not shown. For the same reason, only the right half of the reaction tank 6 is shown, and the left half is not shown.
  • the blowing nozzle 14a is perpendicular to the central axis S and is directed parallel to or slightly above the plane Ta including the blowing port 18a.
  • the angle directed upward of the blowing nozzle 14a that is, the angle ⁇ formed by the axis of the blowing nozzle 14a and the plane Ta is 0 ° (parallel to the plane Ta). It should be noted that the angle ⁇ formed is the same for the other blowing nozzles 14a and 14b.
  • the superheated steam blown into the reaction vessel 6 from here also has a direction in which the angle ⁇ formed with respect to the plane Ta and Tb becomes 0 ° ( It is directed in the direction of arrow C in Figs. 2 and 4.
  • FIG. 5 shows a bottom view (a plan view seen from the bottom side) of the reaction vessel 106 shown in FIG.
  • blowing nozzles 114 are arranged at the same height (one stage) at the bottom of the reaction tank 106.
  • each of the blowing nozzles 114 is directed to the central axis S ′ (in other words, the blow nozzle 114 is perpendicular to the axis of the blowing nozzle 114 and the central axis S ′).
  • the angle formed by a straight line passing through the blowing port in the section 116 (that is, the normal to the outer wall of the body section 116 of the reaction vessel 106 in the plane T ′) is 0 ° ⁇ . Since the direction of the blowing nozzle 114 is set in this way, the superheated steam blown from here into the reaction tank 106 is also directed to the central axis S ′.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along arrow D′-D ′ in the vicinity of the bottom of the reaction vessel 106 shown in FIG.
  • FIG. 6 is a drawing for explaining the direction of the blowing nozzle 114, only one blowing nozzle 114 is shown, and the other blowing nozzles are not shown. For the same reason, only the right half of the reaction vessel 106 is shown, and the left half is not shown.
  • the blowing nozzle 114 is directed upward with respect to a plane T ′ that is perpendicular to the central axis S ′ and includes the blowing port of the nozzle 114.
  • the angle directed upward of the blowing nozzle 114 that is, the angle ⁇ formed by the blowing nozzle 114 and the plane Ta is 45 °.
  • the angle ⁇ formed is the same for all of the other blowing nozzles 114.
  • Blowing force of superheated steam into the reaction vessel 106 As shown in this conventional example, this blowing is performed when it is made slightly upward (in the direction of the arrow C ') of the central axis S' of the barrel 116 of the reaction vessel 106. The force is bundled near the central axis S ', and a driving force is generated in the direction of arrow ⁇ ⁇ in Fig. 14. Therefore, the behavior of this superheated steam is such that the central part of the reaction tank 106 is blown away, or a heavy oil stagnation part is formed inside the body part 116 of the reaction tank 106. Bias is likely to occur.
  • the direction of the blowing nozzles 14a and 14b (synonymous with the "superheated steam blowing direction") described in the present embodiment is merely an example, and in the present invention, The angle is not limited as long as the superheated steam generates a swirling flow around the axis of the reaction vessel body in the reaction vessel. What is necessary is just to select a preferable condition suitably so that it may be in the optimal swirl
  • the angle ⁇ between the axis of the blowing nozzles 14a and 14b and the straight line U in Fig. 3 is more than 0 ° and not more than 90 ° in order to incline the direction of the blowing nozzles 14a and 14b. However, it is preferably 20 ° or more and 60 ° or less, more preferably 25 ° or more and 50 ° or less.
  • the formed angle ⁇ is too small, the force in the direction of giving the swirling flow to the superheated steam is insufficient, and an appropriate swirling flow is easily generated.
  • the formed angle ⁇ is too large, the superheated steam blown from the blow inlets 18a and 18b by the blow nozzles 14a and 14b acts on the inner wall of the reaction tank 6 and sometimes completely collides with it. This is not preferable because the inner wall may be eroded.
  • the angle ⁇ between the axis of the blowing nozzle 14a and the plane Ta in Fig. 4 is 0 ° or more and 30 ° or less in order to direct the blowing nozzle 14a slightly upward from parallel.
  • the force S is preferably 15 ° or less.
  • the power described for the thermal decomposition treatment method, thermal decomposition reaction tank, and thermal decomposition treatment apparatus for petroleum heavy oil of the present invention is configured according to the above-described embodiment.
  • the number of blowing nozzles is given as an example in which the number of blowing nozzles is 8 in each of the upper and lower two stages.
  • the number of blowing nozzles is not limited to 16. Also, it is possible to divide it into two or more stages, or it can be divided into three or more stages.
  • reaction tank of the example a product having a shape 'structure shown in Fig. 2 was used.
  • reaction tank of the conventional example the one having the shape 'structure shown in FIG. 14 was used.
  • the dimensions of the reaction tank of the comparative example are not shown in FIG. 14, but are the same as the dimensions of the reaction tank of the embodiment shown in FIG. 2 (in FIG. 2, OL is the liquid level, and TL1 is the lower end of the barrel. , TL
  • the arrangement of the nozzles 14a and 14b in the reaction tank of the example is as shown in Figs. 3 and 4, and more specifically, the height force of the nozzles 18a and 18b from TL1. 18a is 1.5m, and the inlet 18b is 2.5m.
  • the arrangement of the blowing nozzle 114 in the reaction tank of the comparative example is as shown in FIGS. 5 and 6. More specifically, the height of the blowing nozzle 114 from the TL1 is 1 2 • 15 m. Get out.
  • each of the blowing nozzles of the example and the comparative example used an inner diameter of 28.4 mm.
  • Feed oil (petroleum heavy oil) is fed into a tubular furnace in each of the reaction tanks of the above Examples and Comparative Examples.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view for explaining the calculation part of the gas volume fraction in the effect confirmation examination for the reaction vessels 6 and 106 of the example and the comparative example.
  • FIG. 8 to FIG. 13 are graphs showing the calculation results of the dispersion state in the radial direction of the superheated steam inside the reaction tanks of Examples and Comparative Examples.
  • Figure 8 for the X coordinate calculation results for (1) surface (TL1 surface), Figure 9 for the Y coordinate calculation results, and (2) surface (1.5 meters above TL1)
  • Fig. 10 shows the calculation result
  • Fig. 11 shows the calculation result of the Y coordinate
  • Fig. 12 shows the calculation result of the X coordinate of the (3) plane (surface 3m above TL 1)
  • Fig. 13 shows the calculation result of the Y coordinate.
  • Each is shown in a graph.
  • the 0.0 point of the X or Y coordinate is the origin (intersection with the central axes S and S '), and the numerical value of the X or Y coordinate is the distance (unit: m).
  • the superheated steam is blown in the swirling flow from the bottom, so that the vicinity of the central part like the reaction tank 106 of the comparative example It can be seen that the superheated steam is uniformly dispersed inside the reaction vessel 6 where no gas blow-through occurs in the reactor.
  • This power achieved rapid discharge of cracked products and accelerated decomposition of petroleum heavy oil, resulting in reaction tank 6 and reaction tank 6 outlet line. It can be seen that coke adhesion and clogging at the same time are suppressed, and that a high-quality and uniform pitch can be produced.

Description

明 細 書
石油系重質油の熱分解処理方法および熱分解反応槽、並びに熱分解処 理装置
技術分野
[0001] 本発明は石油系重質油の熱分解処理方法、およびそれに用いる熱分解反応槽、 並びに該熱分解反応槽を備える熱分解処理装置に関するものである。
背景技術
[0002] 硫黄含有量の多い石油アスファルトなどの付加価値が乏しい石油系重質油ないし 残渣油は、そのまま燃料として用いた場合に環境への影響が大きい。そのため、この ような石油系重質油（残渣油を含む。以下同様。）は、分解して各種の有用な工業用 原料に変換することが行われており、その 1つの手法として、熱分解処理が挙げられ
[0003] 石油系重質油を熱分解処理する方法としては、加熱炉と反応槽とを備え、加熱炉 を通して供給される石油系重質油を反応槽に導入して熱分解処理する方法が提案 されている（特許文献 1参照）。この熱分解処理方法においては、石油系重質油を加 熱炉にて 450°Cより高い温度で分解反応率 30〜45%となるようにしてから反応槽に 導入している。反応槽に張り込まれたこの石油系重質油は、反応槽底部より吹き込ま れる 500〜700°Cの過熱スチームと直接接触して熱分解され、脂肪族炭化水素を主 成分とする分解生成物であるガス状物質と芳香族性ピッチが生成される。生成したガ ス状物質はスチームとともに反応槽の上部排出口より排出され、蒸留塔へ導入され て蒸留分離に供される。
[0004] 図 14に、従来の石油系重質油の熱分解処理方法に供する反応槽の模式斜視図 を示す。図 14に示されるように、反応槽 106は、円筒形状の反応槽本体ほたは胴部 ) 116と、反応槽 106の内部に連通する吹き込みノズル 114を有するすぼまった形状 の底部ほたはすぼまった底）と、からなる。反応槽 106の内部に石油系重質油が張 り込まれた状態で、吹き込みノズル 114から過熱スチームが吹き込まれる。この反応 槽底部より吹き込まれる過熱スチームの役割は、石油系重質油の加熱と分解生成物 の速やかな排出である。
[0005] 従来の石油系重質油の熱分解処理方法において、過熱スチームは、吹き込みノズ ノレ 114から反応槽 106の胴部 116の中心軸（図中一点鎖線 S ' )やや上方へ向けて（ 矢印 C'方向）吹き込まれ、矢印 E方向への大きな推進力が生じる。しかし、この過熱 スチームの挙動は、反応槽 106中央部に吹き抜けを生じたり、反応槽 106内部の一 部に重質油の滞留部が生じたりする等分散状態に偏りが生じ易ぐ好ましい分散状 態ではなかった。過熱スチームの分散状態に偏りが生じると、加熱ムラと分解生成物 の排出の遅れを生じ、コーキングが起こり易くなるばかりか、キノリン不溶分も増加し てピッチの品質が低下するという問題があった。さらに吹き抜けによるェントレが多ぐ 当該反応槽の後工程における分解ガス配管中でのコーク付着が生じ易ぐまた、閉 塞発生の懸念もある。
[0006] 特許文献 1 :特公平 7— 116450号公報
特許文献 2：特公昭 54— 15444号公報
特許文献 3 :特公昭 57— 15795号公報
特許文献 4：特公昭 63— 38076号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] したがって、本発明は上記従来技術の欠点を引き起こしている反応槽への過熱ス チームの吹き込みを改良して、反応槽の内部における過熱スチームを好ましい分散 状態に改善することで、反応槽ゃ反応槽出口分解ガス配管中でのコーク付着の抑制 と、閉塞の防止を図ると共に、良質かつ均質なピッチを製造することができる石油系 重質油の熱分解処理方法、およびそれに用いる熱分解反応槽、並びに該熱分解反 応槽を備える熱分解処理装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0008] 上記目的は、以下の本発明により達成される。
すなわち、本発明の石油系重質油の熱分解処理方法（以下、単に「本発明の熱分 解処理方法」という場合がある。）は、加熱炉において 450°C以上に加熱された後、 少なくとも胴部が円筒状の反応槽に導入された石油系重質油に対して、前記反応槽 の底部から 400〜700°Cの過熱スチームを吹き込むことで、該過熱スチームを前記 石油系重質油に直接接触させて油分とピッチとに熱分解する石油系重質油の熱分 解処理方法であって、
前記過熱スチームを前記反応槽底部から吹き込む際に、前記反応槽内部で前記 過熱スチームが前記反応槽胴部の軸を中心にして旋回流を生じるように吹き込むこ とを特徴とする。
[0009] 本発明の熱分解処理方法によれば、前記過熱スチームが前記反応槽胴部の軸を 中心にして旋回流を生じるように前記過熱スチームを吹き込むことで、前記反応槽内 部で旋回流による攪拌効果が生まれ、過熱スチームの分散状態が改善される。その ため、分解生成物の速やかな排出と、それによる石油系重質油の分解の促進とが達 成されるので、良質かつ均質なピッチを製造することができる。
[0010] また、過熱スチーム力 均一に分散しながら前記反応槽内部に拡がるので、過熱ス チームの吹き抜けが生じることも無く速やかな排出が達成され、ェントレが減少し、反 応槽ゃ反応槽出口分解ガス配管中でのコーク付着の抑制と、閉塞の防止を図ること ができる。
[0011] 本発明において、前記過熱スチームの前記反応槽底部からの吹き込みとしては、 前記反応槽底部に設けられた該反応槽内と連通する 1個または 2個以上の吹き込み 口を介して為され、該吹き込み口からの前記過熱スチームの吹き込みが、前記反応 槽胴部の軸と垂直で該吹き込み口を含む平面に対して平行または上方、かつ、前記 反応槽の外壁との前記平面上における法線との成す角 Θ力 0°を超え 90°以下とな る方向に向けられる。
前記過熱スチームを吹き込む際の角度を適切な方向に傾けることで、前記過熱ス チームが前記反応槽胴部の軸を中心にした旋回流を生じるようにすることができる。 このとき、前記成す角 Θとしては、 20°以上 60°以下であることが好ましい。
[0012] また、本発明の石油系重質油の熱分解反応槽 (以下、単に「本発明の熱分解反応 槽」あるいは「本発明の反応槽」という場合がある。）は、加熱炉において 450°C以上 に加熱された後、少なくとも胴部が円筒状の反応槽に導入された石油系重質油に対 して、前記反応槽の底部から 400〜700°Cの過熱スチームを吹き込むことで、該過 熱スチームを前記石油系重質油に直接接触させて油分とピッチとに熱分解する石油 系重質油の熱分解処理方法に供する前記反応槽であって、
前記過熱スチームを前記反応槽底部から吹き込む際に、前記反応槽内部で前記 過熱スチームが前記反応槽胴部の軸を中心にして旋回流を生じるように吹き込むス チーム吹き込み手段が配されてなることを特徴とする。
[0013] 本発明の熱分解反応槽によれば、上記のようなスチーム吹き込み手段が配されて いるため、前記過熱スチームが前記反応槽胴部の軸を中心にして旋回流が生じ、攪 拌効果が生まれ、過熱スチームの分散状態が改善される。そのため、分解生成物の 速やかな排出と、それによる石油系重質油の分解の促進とが達成され、良質かつ均 質なピッチを製造すること力 Sできる。また、過熱スチームが、均一に分散しながら内部 に拡がるので、過熱スチームの吹き抜けが生じることも無く速やかな排出が達成され 、ェントレが減少し、反応槽ゃ反応槽出口分解ガス配管中でのコーク付着の抑制と、 閉塞の防止を図ることができる。
[0014] 前記スチーム吹き込み手段としては、前記反応槽底部に設けられた該反応槽内と 吹き込み口を介して連通する 1個または 2個以上のパイプ状の吹き込みノズルから前 記反応層内に前記過熱スチームを吹き込む手段とすることができ、この場合、前記吹 き込みノズルとしては、前記反応槽胴部の軸と垂直で該吹き込み口を含む平面に対 して平行または上方、かつ、前記反応槽の外壁との前記平面上における法線との成 す角 Θ力 0°を超え 90°以下となる方向に向けられてなり、 20°以上 60°以下となる 方向に向けられてなることが好ましい。
前記吹き込みノズルの角度を適切な方向に傾けることで、前記過熱スチームを吹き 込む際の角度を適切に制御することができ、前記過熱スチームが前記反応槽胴部の 軸を中心にした旋回流を生じるようにすることができる。
[0015] 一方、本発明の石油系重質油の熱分解処理装置（以下、単に「本発明の熱分解処 理装置」という場合がある。）は、少なくとも、石油系重質油を 450°C以上に加熱する 加熱炉と、加熱された石油系重質油が導入され、底部から 400〜700°Cの過熱スチ ームを吹き込むことで、該過熱スチームを前記石油系重質油に直接接触させて油分 とピッチとに熱分解する反応槽と、を備える熱分解処理装置であって、 前記反応槽が、上記本発明の石油系重質油の熱分解反応槽であることを特徴とす
発明の効果
[0016] 本発明の石油系重質油の熱分解処理方法および熱分解反応槽、並びに熱分解処 理装置によれば、反応槽の底部より旋回流にて過熱スチームを吹き込む構成なので 、反応槽内部において過熱スチームが均一分散され、分解生成物の速やかな排出 と、それによる石油系重質油の分解の促進とが達成される。そのため、反応槽ゃ反応 槽出口ライン等でのコークの付着 '閉塞の抑制と良質で均質なピッチの製造を実現 すること力 Sでさる。
図面の簡単な説明
[0017] [図 1]本発明の石油系重質油の熱分解処理方法ないし熱分解処理装置の全体構成 を説明するためのフローシートである。
[図 2]本発明の石油系重質油の熱分解処理方法ないし熱分解処理装置に供する本 発明の熱分解反応槽の例示的一態様を示す模式斜視図である。
[図 3]図 2に示された熱分解反応槽の底面図である。
[図 4]図 3に示された熱分解反応槽の底部近傍の D— D矢視断面図であり、説明の 便宜のため、吹き込みノズルは 1本のみが表され、かつ、左半分の図示が省略されて いる。
[図 5]従来の石油系重質油の熱分解処理方法に供する図 14に示された熱分解反応 槽の底面図である。
[図 6]図 5に示された熱分解反応槽の底部近傍の D '— D'矢視断面図であり、説明 の便宜のため、吹き込みノズルは 1本のみが表され、かつ、左半分の図示が省略され ている。
[図 7]実施例および比較例の熱分解反応槽につ!/、て、効果確認検討におけるガスの ボリューム 'フラクションの算出部位を説明するための模式斜視図である。
[図 8]実施例および比較例の熱分解反応槽につ!/、て、効果確認検討の結果を示す グラフであり、（1) TL1面の X座標の算出結果をプロットしたものである。
[図 9]実施例および比較例の熱分解反応槽につ!/、て、効果確認検討の結果を示す グラフであり、（ 1 ) TL 1面の Y座標の算出結果をプロットしたものである。
[図 10]実施例および比較例の熱分解反応槽につ!/、て、効果確認検討の結果を示す グラフであり、（2)TL1から 1. 5m上方の面の X座標の算出結果をプロットしたもので ある。
[図 11]実施例および比較例の熱分解反応槽につ!/、て、効果確認検討の結果を示す グラフであり、（2)TL1から 1. 5m上方の面の Y座標の算出結果をプロットしたもので ある。
[図 12]実施例および比較例の熱分解反応槽につ!/、て、効果確認検討の結果を示す グラフであり、（3)TL1から 3m上方の面の X座標の算出結果をプロットしたものである
[図 13]実施例および比較例の熱分解反応槽につ!/、て、効果確認検討の結果を示す グラフであり、（3)TL1から 3m上方の面の Y座標の算出結果をプロットしたものであ
[図 14]従来の石油系重質油の熱分解処理方法に供する反応槽を示す模式斜視図 である。
符号の説明
1 :原料タンク
2 :原料予熱炉
3 :蒸留塔
4 :管状加熱炉（加熱炉）
5, 7 :切替弁
6, 6 ' , 106 :反応槽 (熱分解反応槽）
8：スチームスーパーヒーター
9, 9，：バノレブ
10 :液状ピッチ貯槽
11 , 15 :ライン
12 :ピッチ固化設備
13 :後ピッチ貯蔵設備 14a, 14b, 114 :吹き込みノス、ノレ
16, 116 :反応槽胴部
18a, 18b :吹き込み口
発明を実施するための最良の形態
[0019] 以下、本発明を図面に則して詳細に説明する。
まず、本発明の石油系重質油の熱分解処理方法ないし熱分解処理装置について 、その全体的なフローを説明してから、本発明に特徴的な熱分解反応槽の構成につ いて詳細に説明する。
[0020] 図 1は、本発明の石油系重質油の熱分解処理方法ないし熱分解処理装置の全体 構成を説明するためのフローシートである。
原料タンク 1より送られた原料油（石油系重質油）は、原料予熱炉 2により 350°C程 度に予熱され蒸留塔 3に入る。ここでリサイクル油として塔底に落ちてくる分解油のへ ビーエンド留分と混合される。このリサイクル油の原料に対する比率は 0. 05-0. 25 、好ましくは 0. 10—0. 20である。
[0021] リサイクル油と混合された原料油は、管状加熱炉 (加熱炉) 4に送られる。管状加熱 火戸 4では、原料油を 480〜500。C、好ましくは 490〜500。Cの温度にまでカロ熱し分角早 する。管状加熱炉 4における出口圧力は、常圧〜 0. 4MPa程度であり、反応時間は 通常 0. 5〜； 10分、好ましくは 2〜5分程度である。
[0022] 管状加熱炉 4で得られた高温の熱分解処理生成物（石油系重質油）は、切替弁 5を 介して所定の反応槽 (熱分解反応槽） 6, 6 'にフラッシュさせながら導入する力 その 導入に先立ち、蒸留塔 3の塔底より切替弁 7を介して、原料油を予め部分的に張り込 むこと（予備張込）が好ましい。この張込量としては、反応槽 6, 6 'の全張込量の 5〜1 8容積％、好ましくは 10〜； 15容積％である。また、その予備張込の原料油の温度とし ては、約 340°Cである。切替弁 5, 7はそれぞれ一定時間毎に作動し、予備張込の原 料油および管状加熱炉 4からの熱分解処理生成物を 2つの反応槽 6, 6 'に対しそれ ぞれ周期的に交互に張り込む。このような周期的な操作により、管状加熱炉 4から連 続的に供給される熱分解処理生成物の反応槽における熱分解処理が連続的に実 施される。 [0023] 反応槽 6, 6 'は、胴部が円筒型で底部がすぼまった形状 (端部に向かうにしたがつ て、その断面の径が漸次小さくなつて行く形状)をした容器であり、原料導入口、熱媒 体ガス導入口、分解ガス、分解油および熱媒体ガスの排出口、並びに残留物取出口 が設けられている。また、必要に応じて、攪拌機を設置することができる。
熱媒体ガスとしての過熱スチームは、スチームスーパーヒーター 8により 400〜700 °Cに加熱された後、バルブ 9, 9'を介して反応槽 6, 6 'に吹き込まれる。
[0024] 管状加熱炉 4からの熱分解処理生成物を反応槽 6, 6 'に張り込む際、張込む直前 の反応槽 6, 6 '内の予備張込物の温度は約 340°Cである。この張込の開始と共に、 反応槽内の温度は 430〜440°Cにまで上昇し、槽内に導入された熱分解処理生成 物の分解反応および重縮合反応がさらに進行する。
[0025] この 1回の張込時間は、 50〜； 120分、好ましくは 60〜90分程度に設定することが 好ましい。この張込終了時には、槽内残留物（以下、単に「ピッチ」とも言う。）の軟化 点は上昇する。この張込終了後も過熱スチームの吹込みを続けて、さらに反応を進 行させる。この張込後の反応時間としては、張込時間の 15%〜45%、好ましくは 25 %〜45%の割合の時間に規定することが好ましい。
[0026] 管状加熱炉からの熱分解処理生成物は、相当の熱分解反応を受け、しかも温度が 高いため、反応槽 6, 6 'に対する張込時間を長くすると、張込後の反応時間 (保持時 間）を殆ど用いる必要のな!/、ものであるが、このようにして得たピッチは均質性の悪レヽ ものになりやすい。そこで、均質のピッチを得るために、張込時間を 50〜； 120分に制 限し、そして張込終了後、張込時間の 15〜45%程度の時間は過熱スチームの吹き 込みを継続して熱分解処理を継続させる。
[0027] 反応槽 6, 6 'に供給する過熱スチームの温度は 400〜700°Cであり、比較的低温 のスチームの使用で十分である。また、その供給量も少なくてすみ、管状加熱炉 4と 反応槽 6, 6 'に対する合計原料油供給量 lkgに対する割合で、 0. 08〜0. 15kgの 割合で十分である。
管状加熱炉 4からの熱分解生成物の張込中およびその後の反応処理中において 、熱分解生成物のうちのガス状物質およびスチームは、反応槽 6, 6 'の上部排出口 から留出され、蒸留塔 3へ送られる。 [0028] 反応槽 6, 6 'における反応終了後、反応槽 6, 6 'の冷却（タエンチ）を開始し、反応 槽 6, 6 'の温度を 320〜380°Cに降下させて反応を実質的に停止させた後、反応槽 6, 6 '内のピッチを直ちに液状ピッチ貯槽 10に移す。この液状ピッチ貯槽 10は、攪 拌機を有し、反応槽 6, 6 'からのピッチを交互に受取り、均一に混合する機能も有す る。また、その底部から過熱スチームを吹込み、槽内ピッチ温度を 300〜370°Cに保 持して、液状に保持すると共に、ピッチ中から軽質留分をストリツビングさせ、これをラ イン 11を介して蒸留塔 3へ送る。液状ピッチ貯槽 10内のピッチは、ピッチ固化設備 1 2で冷却固化された後ピッチ貯蔵設備 13に送られる。
[0029] 以下、本発明に特徴的な熱分解反応槽の構成について詳細に説明する。なお、以 下の説明においては、図 1における反応槽 6のみについて説明するが、反応槽 6と反 応槽 6 'とでは構成が同一であり、反応槽 6の説明はそのまま反応槽 6 'にも当て嵌ま 図 2は、本発明の石油系重質油の熱分解処理方法ないし熱分解処理装置に供す る本発明の熱分解反応槽の例示的一態様を示す実施形態の模式斜視図である。
[0030] 図 2に示されるように、反応槽 (熱分解反応槽） 6は、円筒形状の反応槽本体 (また は反応槽胴部 16)と、反応槽 6の底と接続し反応槽 6の内部と吹き込み口 18a, 18b を介して連通する吹き込みノズル 14a, 14bを備えるすぼまった形状の底部（または すぼまった底）と、からなる（図 2における TL1から TL2までの間の内径が同一の領域 を反応槽本体、図 2における TL1より下の領域を底部と、称する。）。既述のように、 反応槽 6の内部に石油系重質油が張り込まれた状態（図 2中の OLが液面を示す。 ) で、吹き込みノズル 14a, 14b力も過熱スチームが吹き込まれる。
[0031] なお、図 2に記された寸法は、後述する実施例に供した反応槽の実際の寸法を示 すものである。また、図中の符号 Sが付された一点鎖線は、反応槽 6の胴部 16の中 心軸 Sを、符号 Ta, Tbが付された二点鎖線は、反応槽 6における吹き込み口 18aま たは吹き込み口 18bの位置する高さを示す線を、それぞれ表す。符号 Ta, Tbにつ いては、対応する二点鎖線を含む平面を指すものとし、平面 Taおよび平面 Tbと表記 することにする。
[0032] 図 3に、図 2に示された反応槽 6の底面図（底部側から見た平面図）を示す。 図 2および図 3に示されるように、本実施形態において、吹き込みノズル 14a, 14b は、反応槽 6の底部に上下 2段に各 8本ずつ、計 16本配されている。また、吹き込み ノズル 14a, 14bの軸は、それぞれ全て、中心軸 Sの垂線であって吹き込み口 18aま たは吹き込み口 18bを通る直線 (すなわち、平面 Ta, Tbにおける反応槽胴部 16の 外壁との法線) Uに対する成す角が 30°になっている。このように吹き込みノズル 14a , 14bの向きを設定することで、ここから反応槽 6内部に吹き込まれる過熱スチームも 同じように、直線 Uに対する成す角 Θ力 ¾0°になる方向（図 2および図 3における矢印 C方向）に向けられる。
[0033] 図 4に、図 3に示された反応槽 6の底部近傍の D— D矢視断面図を示す。ただし、 当該図 4は、吹き込みノズル 14a, 14bの向きを説明するための図面なので、 1本の 吹き込みノズル 14aのみを表し、他の吹き込みノズルの図示は省略している。また、 同様の理由で反応槽 6の右半分のみ表し、左半分の図示は省略している。
[0034] 図 4に示されるように、吹き込みノズル 14aは、中心軸 Sと垂直で吹き込み口 18aを 含む平面 Taに対して平行またはやや上方に向けられている。本実施形態において 、吹き込みノズル 14aの上方に向けられる角度、すなわち、吹き込みノズル 14aの軸 と平面 Taとの成す角 δは 0° (平面 Taに対して平行）になっている。なお、この成す角 δは、他の吹き込みノズル 14a, 14bも、それぞれ全て同じ角度である。このように吹 き込みノズル 14a, 14bの向きを設定することで、ここから反応槽 6内部に吹き込まれ る過熱スチームも同じように、平面 Ta, Tbに対する成す角 Θが 0°になる方向（図 2お よび図 4における矢印 C方向）に向けられる。
[0035] 反応槽 6への過熱スチームの吹き込みが、このように行われると、反応槽 6の胴部 1 6内では矢印 B方向に中心軸 Sを中心にした旋回流が生じる。過熱スチームが旋回 流を生じることで、反応槽 6内部において過熱スチームが均一分散され、分解生成物 の速やかな排出と、それによる石油系重質油の分解の促進とが達成される。そのた め、反応槽 6や反応槽 6出口ライン（図 1におけるライン 15の配管や蒸留塔 3)等での コークの付着 ·閉塞の抑制を実現することができ、併せて良質で均質なピッチを製造 すること力 Sでさる。
[0036] 一方、図 14に示されるような従来の石油系重質油の熱分解処理方法に供する反 応槽 106について、過熱スチームの吹き込み状態を説明する。図 5に、図 14に示さ れた反応槽 106の底面図（底部側から見た平面図）を示す。
図 5および図 14に示されるように、吹き込みノズル 114は、反応槽 106の底部に同 じ高さ（1段）に 16本配されている。また、吹き込みノズル 114は、それぞれ全て中心 軸 S 'に向いている {換言すれば、吹き込みノズル 114の軸と、中心軸 S ' の垂線であ つて吹き込みノズル 114の吹き出し口（反応槽 106の胴部 116における吹き込み口。 以下同様。）を通る直線 (すなわち、平面 T'における反応槽 106の胴部 116の外壁と の法線） U'と、の成す角が 0°になっている }。このように吹き込みノズル 114の向きが 設定されているため、ここから反応槽 106内部に吹き込まれる過熱スチームも同じよう に、中心軸 S 'に向かう。
[0037] 図 6に、図 5に示された反応槽 106の底部近傍の D'—D'矢視断面図を示す。ただ し、当該図 6は、吹き込みノズル 114の向きを説明するための図面なので、 1本の吹き 込みノズル 114のみを表し、他の吹き込みノズルの図示は省略している。また、同様 の理由で反応槽 106の右半分のみ表し、左半分の図示は省略している。
[0038] 図 6に示されるように、吹き込みノズル 114は、中心軸 S 'と垂直でノズル 114の吹き 出し口を含む平面 T'に対して上方に向けられている。この従来例において、吹き込 みノズル 114の上方に向けられる角度、すなわち吹き込みノズル 114と平面 Taとの 成す角 δは 45°になっている。なお、この成す角 δは、他の吹き込みノズル 114も、 それぞれ全て同じ角度である。このように吹き込みノズル 114の向きを設定することで 、ここから反応槽 106内部に吹き込まれる過熱スチームも同じように、平面 T'に対す る成す角 Θ力 5°になる方向（図 14および図 6における矢印 C'方向）に向けられる。
[0039] 反応槽 106への過熱スチームの吹き込み力 この従来例のように、反応槽 106の胴 部 116の中心軸 S 'やや上方へ向けて（矢印 C'方向）為されると、この吹き込み力が 中心軸 S '近傍で束になり、図 14における矢印 Ε方向への推進力が生じる。したがつ て、この過熱スチームの挙動は、反応槽 106中央部に吹き抜けを生じたり、反応槽 1 06の胴部 116内部の一部に重質油の滞留部が生じたりする等分散状態に偏りが生 じ易い。反応槽 106内における過熱スチームの分散状態に偏りが生じると、混合ムラ と分解生成物の排出の遅れを生じ、コーキングが起こり易くなるばかりか、キノリン不 溶分も増加してピッチの品質が低下する。さらに吹き抜けによるェントレが多ぐ当該 反応槽の後工程における分解ガス配管中でのコーク付着が生じ易ぐまた、閉塞発 生の懸念もある。
[0040] しかし、本発明では、図 2〜図 4を用いて説明した本実施形態のように反応槽 6の胴 部 16内で旋回流が生じるように過熱スチームが吹き込まれるため、反応槽 6の胴部 1 6内で攪拌力が生じ、反応槽 6内部において過熱スチームが均一分散される。したが つて、分解生成物の速やかな排出と、それによる石油系重質油の分解の促進とが達 成され、反応槽 6や反応槽 6出口ライン等でのコークの付着'閉塞の抑制を実現する ことができ、併せて良質で均質なピッチを製造することができる。
[0041] なお、本実施形態において挙げた吹き込みノズル 14a, 14bの向き（「過熱スチーム の吹き込み方向」と同義。以下、この事に関して省略。）は、あくまで一例であり、本発 明においては、前記反応槽内部で前記過熱スチームが前記反応槽胴部の軸を中心 にして旋回流を生じるような条件であれば、その角度は制限されない。装置設計の際 に最適な旋回流の状態となるように、適宜好ましい条件を選択すればよい。
[0042] 具体的に、図 3における吹き込みノズル 14a, 14bの軸と直線 Uとの成す角 Θとして は、吹き込みノズル 14a, 14bの向きに傾きを持たせるためには 0°を超え 90°以下の 範囲内であればよいが、 20°以上 60°以下であることが好ましぐ 25°以上 50°以下 であることがより好ましい。
[0043] 成す角 Θがあまりに小さ過ぎると、過熱スチームに旋回流を与える方向の力が不足 し易ぐ適切な旋回流が生じに《なるため好ましくない。逆に、成す角 Θがあまりに 大き過ぎると、吹き込みノズル 14a, 14bにより吹き込み口 18a, 18bから吹き込まれ た過熱スチームが、反応槽 6内壁に作用して、時に完全に衝突して、反応槽 6内壁を 浸食してしまう虞があるため好ましくない。
[0044] また、図 4における吹き込みノズル 14aの軸と平面 Taとの成す角 δとしては、吹き込 みノズル 14aを平行からやや上方に向けるためには 0°以上であればよぐ 30°以下 であること力 S好ましく、 15°以下であることがより好ましい。
[0045] 成す角 δがあまりに大き過ぎると、過熱スチームの上方への推進力ば力、りが強くな り、過熱スチームに旋回流を与える方向の力が相対的に低くなり、適切な旋回流が 生じにくくなるため好ましくな!/ヽ。
[0046] 以上、好ましい実施形態を挙げて、本発明の石油系重質油の熱分解処理方法お よび熱分解反応槽、並びに熱分解処理装置について説明した力 本発明は上記実 施形態の構成に限定されるものではなぐ当業者は公知技術を転用して様々な置換 や改変を施すことができる。例えば、上記実施形態においては、吹き込みノズルの本 数が上下 2段各 8本ずつの例を挙げている力 吹き込みノズルの本数は 16本に限定 されるものではない。また、上下 2段に分けることに限定されるものでもなぐ 1段のみ であっても 3段以上に分けても構わな!/、。
勿論、如何なる置換や改変を施した場合であってお、本発明の構成を具備する限 り、本発明の技術的範囲に属するものである。
実施例
[0047] 本発明の作用並びに効果を検証するため、 CFDシミュレーション（商用ソフトである ANSYS社の CFXを用いたシミュレーション）により、以下に示す実施例および比較 例の効果確認検討を行った。勿論、本発明は力、かる実施例の内容により限定される ものではない。
[0048] 実施例の反応槽として、図 2に示す形状'構造の物を使用した。一方、従来例の反 応槽として、図 14に示す形状'構造の物を使用した。
なお、比較例の反応槽について、図 14には寸法の表記が無いが、実施例の反応 槽である図 2の寸法と同一である（図 2において OLは液面、 TL1は胴部の下端、 TL
2は胴部の上端をそれぞれ示す。）。
[0049] また、図 2に表記の無い寸法等の各種条件は、下記の通りである。
•内径： 5m
•底部のすぼまりの傾斜角（中心軸 S, S 'との成す角）：45°
'過熱スチームの温度： 434°C
'過熱スチームの吹込圧： 60kPaG
[0050] 実施例の反応槽の吹き込みノズル 14a, 14bの配置は、図 3および図 4に示すとお りであり、より具体的には、吹き込み口 18a, 18bの TL1からの高さ力 吹き込み口 18 aは 1 · 5m、吹き込み口 18bは 2· 5mである。 一方、比較例の反応槽の吹き込みノズル 114の配置は、図 5および図 6に示すとお りであり、より具体的には、吹き込みノズノレ 114の吹き出し口の TL1からの高さが一 2 • 15mでめる。
なお、実施例および比較例のいずれの吹き込みノズルも、内径 28. 4mmの物を用 いた。
[0051] 以上の実施例および比較例の各反応槽に、原料油（石油系重質油）を管状加熱炉
4で加熱して得られた熱分解処理生成物を張り込み、上記所定の条件で過熱スチー ムを吹き込んだ。このときのガスのボリューム 'フラクション（Vol.Fra ：ガスの容積占有 割合）を算出した。算出ポイントは、図 7に示される（1)面、（2)面および（3)面の 3つ の面とした。ここで、図 7は、実施例および比較例の反応槽 6, 106について、効果確 認検討におけるガスのボリューム 'フラクションの算出部位を説明するための模式斜 視図である。
[0052] より詳しくは、（1)面、（2)面および（3)面の 3つの面について、中心軸 S, S 'との交 点を原点とする任意の直線を X軸、その X軸と直交する直線を Y軸として、これら X軸 (X座標）および Y軸 (Y座標）上におけるガスのボリューム 'フラクションを算出した。
[0053] 実施例および比較例の反応槽内部における過熱スチームの半径方向に対する分 散状態の算出結果を、図 8〜図 13にグラフにて示す。詳しくは、（1)面 (TL1面）の X 座標の算出結果を図 8、および Y座標の算出結果を図 9、（2)面 (TL1から 1. 5m上 方の面）の X座標の算出結果を図 10、および Y座標の算出結果を図 11、（3)面 (TL 1から 3m上方の面）の X座標の算出結果を図 12、および Y座標の算出結果を図 13 に、それぞれグラフにて示す。
なお、各グラフにおいて、 X座標あるいは Y座標の 0. 0の点が原点（中心軸 S, S 'と の交点）であり、 X座標あるいは Y座標の数値は、当該原点からの距離（単位: m)を 示すものである。
[0054] また、（1)面、（2)面および（3)面の 3つの面内での中心（原点）、中心から X軸方向 + lm地点（X座標 + 1. 0)、および中心から X軸方向 + 2m地点（X座標 + 2. 0)に おけるガスのボリューム 'フラクションの算出結果を下記表 1に示す。
[0055] [表 1]
Figure imgf000017_0001
[0056] 図 8〜図 13に示すグラフおよび上記表 1の結果から、比較例では反応槽 106の中 心軸 S '付近にガスが集中しており、中央部付近でガスの吹き抜けが起きている（ボイ ド率が高い）ことがわかる。これに対して、実施例では、グラフの凹凸が比較例よりも 格段に緩やかであり、中心軸 Sと垂直な面内でガスが良く拡散していることがわかる。
[0057] この結果から、本発明の特徴的な構成を具備する実施例の反応槽 6では、底部より 旋回流にて過熱スチームを吹き込む構成なので、比較例の反応槽 106のような中央 部付近でのガスの吹き抜けが生じることが無ぐ反応槽 6内部において過熱スチーム が均一分散されていることがわかる。このこと力 、分解生成物の速やかな排出と、そ れによる石油系重質油の分解の促進とが達成され、反応槽 6や反応槽 6出口ライン 等でのコークの付着 ·閉塞が抑制されると共に、良質で均質なピッチを製造すること ができることがわかる。

Claims

請求の範囲
[1] 加熱炉において 450°C以上に加熱された後、少なくとも胴部が円筒状の反応槽に導 入された石油系重質油に対して、前記反応槽の底部から 400〜700°Cの過熱スチ ームを吹き込むことで、該過熱スチームを前記石油系重質油に直接接触させて油分 とピッチとに熱分解する石油系重質油の熱分解処理方法であって、
前記過熱スチームを前記反応槽底部から吹き込む際に、前記反応槽内部で前記 過熱スチームが前記反応槽胴部の軸を中心にして旋回流を生じるように吹き込むこ とを特徴とする石油系重質油の熱分解処理方法。
[2] 前記過熱スチームの前記反応槽底部からの吹き込みが、前記反応槽底部に設けら れた該反応槽内と連通する 1個または 2個以上の吹き込み口を介して為され、 該吹き込み口からの前記過熱スチームの吹き込みが、前記反応槽胴部の軸と垂直 で該吹き込み口を含む平面に対して平行または上方、かつ、前記反応槽の外壁との 前記平面上における法線との成す角 Θ力 0°を超え 90°以下となる方向に向けられ ることを特徴とする請求項 1に記載の石油系重質油の熱分解処理方法。
[3] 前記成す角 Θ 1S 20°以上 60°以下であることを特徴とする請求項 2に記載の石油 系重質油の熱分解処理方法。
[4] 加熱炉において 450°C以上に加熱された後、少なくとも胴部が円筒状の反応槽に導 入された石油系重質油に対して、前記反応槽の底部から 400〜700°Cの過熱スチ ームを吹き込むことで、該過熱スチームを前記石油系重質油に直接接触させて油分 とピッチとに熱分解する石油系重質油の熱分解処理方法に供する前記反応槽であ つて、
前記過熱スチームを前記反応槽底部から吹き込む際に、前記反応槽内部で前記 過熱スチームが前記反応槽胴部の軸を中心にして旋回流を生じるように吹き込むス チーム吹き込み手段が配されてなることを特徴とする石油系重質油の熱分解反応槽
〇
[5] 前記スチーム吹き込み手段が、前記反応槽底部に設けられた該反応槽内と吹き込 み口を介して連通する 1個または 2個以上のパイプ状の吹き込みノズルから前記反応 層内に前記過熱スチームを吹き込む手段であり、 前記吹き込みノズルが、前記反応槽胴部の軸と垂直で該吹き込み口を含む平面に 対して平行または上方、かつ、前記反応槽の外壁との前記平面上における法線との 成す角 Θ 1S 0°を超え 90°以下となる方向に向けられてなることを特徴とする請求項
4に記載の石油系重質油の熱分解反応槽。
[6] 前記成す角 Θ 1S 20°以上 60°以下であることを特徴とする請求項 5に記載の石油 系重質油の熱分解反応槽。
[7] 少なくとも、石油系重質油を 450°C以上に加熱する加熱炉と、加熱された石油系重 質油が導入され、底部から 400〜700°Cの過熱スチームを吹き込むことで、該過熱ス チームを前記石油系重質油に直接接触させて油分とピッチとに熱分解する反応槽と
、を備える熱分解処理装置であって、
前記反応槽が、請求項 4〜6のいずれかに記載の石油系重質油の熱分解反応槽 であることを特徴とする熱分解処理装置。
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