WO2014142002A1 - エチレンの製造装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

　ナフサ異性化（イソ化）反応設備（１２）で、異性化処理によりナフサ留分中の直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減し、分岐飽和炭化水素化合物の濃度を増大する。ブタン異性化（イソ化）反応設備（１４）で、異性化処理によりブタン中のノルマルブタンの濃度を低減しイソブタンの濃度を増大し、水蒸気熱分解設備（１３）で水蒸気とともに熱分解する。水蒸気熱分解設備（１３）で処理する直鎖飽和炭化水素化合物の濃度に対する分岐飽和炭化水素化合物の濃度を変更し、エチレンの生産量に対する副産物の基礎化学原料の生産量を増減させる。エチレンの需要と供給とのバランスと基礎化合物の需要と供給のバランスとの双方を確保できる。

Description

エチレンの製造装置およびその方法

　本発明は、エチレンを製造する製造装置およびその方法に関する。

　石油化学プラントで製造される他種類の製品の大半は、エチレンを原料として製造されている。このエチレンは、ナフサ留分を原料としてエチレンを製造する方法が一般的に利用されている。このように、原料として広く利用されるエチレンの収率を向上させることが検討されてきている（例えば、特許文献１，２参照）。
　特許文献１に記載のエチレンの製造方法では、直鎖飽和炭化水素吸着分離装置により、原料のナフサ留分を直鎖飽和炭化濃度の高い化合物と低い化合物とに分離し、直鎖飽和炭化水素をエチレン原料として水蒸気熱分解設備でエチレンを製造させることで、エチレンの収率を向上させるとともに、エチレン製造の副産物であるプロピレン、ブタジエン、ベンゼンなどの単環芳香族炭化水素など、エチレンとともに重要な基礎化学原料を製造している。
　特許文献２に記載のエチレンの製造方法では、原料のナフサ留分を直鎖飽和炭化水素リッチのフィッシャートロプシュ合成油とともに水蒸気熱分解設備でエチレンを製造させることで、エチレンの収率を向上させるとともに、重要な基礎化学原料も製造している。

米国特許第６４０７３０１号明細書 特開平６－１８４５５６号公報

　ところで、原料として広く利用されるエチレンでも、需要量に変動があり、供給量と需要量とのバランスが損なわれることがある。このような場合、供給量に対して需要量が低下する場合、温度などのナフサ留分の分解条件を調整し、多少の生産量を調整することは可能であるが、供給量と需要量とのバランスがある程度大きくなると、ナフサ留分を処理する量である通油量、すなわちエチレン製造設備の稼働率を変動させる必要がある。この稼働率の変動により、従来の方法では、エチレンの製造の副産物であるプロピレンやブタジエン、さらにはベンゼンなどの単環芳香族炭化水素など、エチレンとともに重要な基礎化学原料の生産量も合わせて変動し、これらの基礎化学原料の供給量と需要量とのバランスも損なわれてしまう不都合がある。すなわち、エチレンの需要量と供給量とのバランスを図るために稼働率を下げると、プロピレンやブタジエン、さらにはベンゼンなどの単環芳香族炭化水素などの基礎化学原料の生産量が低減し、基礎化学原料の需要を満足できなくなる不都合を生じる。

　本発明は、エチレンの生成量に対するプロピレンなどの副産物の生成量の割合を増大できるエチレンの製造装置およびその方法を提供することを目的とする。

　本発明のエチレンの製造装置は、ナフサ留分を水蒸気とともに熱分解しエチレンを製造するエチレンの製造装置であって、前記ナフサ留分における直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減するナフサ処理設備と、前記ナフサ処理設備で処理された前記ナフサ留分を水蒸気とともに熱分解する水蒸気熱分解設備と、を具備したことを特徴とする。
　この発明では、ナフサ処理設備で直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減した後、水蒸気とともに熱分解するので、エチレンの生成量に対して、エチレンの製造の副産物であるプロピレン、ブタジエン、ベンゼンなどの単環芳香族炭化水素などの基礎化学原料の生成量の割合が増大する。このことにより、需要量に応じてエチレンの生成量を減らしても、基礎化学原料の生成量を確保でき、基礎化学原料の供給量と需要量とのバランスを確保できる。

　そして、本発明では、前記ナフサ処理設備は、前記ナフサ留分を異性化処理して前記直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減するとともに分岐飽和炭化水素化合物の濃度を増大させる構成とすることが好ましい。
　この発明では、ナフサ留分を異性化処理することで、直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減するとともに分岐飽和炭化水素化合物の濃度を増大させるので、エチレンの生成量に対する基礎化学原料の生成量の割合をより大きくすることができ、エチレンと基礎化学原料との生成量のバランスをより広い範囲で調整可能となる。

　また、本発明では、前記ナフサ処理設備は、前記ナフサ留分を蒸留して分離した分岐飽和炭化水素化合物を前記水蒸気熱分解設備へ供給する構成とすることが好ましい。
　この発明では、ナフサ留分を蒸留して分離した分岐飽和炭化水素化合物を水蒸気熱分解設備へ供給するので、エチレンの生成量に対する基礎化学原料の生成量の割合をより大きくすることができ、エチレンと、基礎化学原料との生成量のバランスをより広い範囲で調整可能となる。

　また、本発明では、前記ナフサ処理設備は、前記ナフサ留分中の前記直鎖飽和炭化水素化合物を吸着分離して前記直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減する構成とすることが好ましい。
　この発明では、ナフサ留分中の直鎖飽和炭化水素化合物を吸着分離することで、直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減するので、容易に効率よく直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減できる。

　さらに、本発明では、前記ナフサ処理設備は、ゼオライトを用いて前記直鎖飽和炭化水素化合物を吸着分離する構成とすることが好ましい。
　この発明では、ゼオライトを用いてナフサ留分中の直鎖飽和炭化水素化合物を吸着分離するので、容易に効率よく直鎖飽和炭化水素化合物を吸着分離して、直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減できる。なお、ゼオライトとしては、例えば米国特許第６４０７３０１号明細書に示されているものが好適に利用できる。

　そして、本発明では、前記ナフサ処理設備は、環状飽和炭化水素化合物、芳香族炭化水素化合物、および不飽和炭化水素化合物のうちの少なくともいずれか１つを前記ナフサ留分に混合し、前記ナフサ留分中の直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減する構成とすることが好ましい。
　この発明では、環状飽和炭化水素化合物、芳香族炭化水素化合物、および不飽和炭化水素化合物のうちの少なくともいずれか１つをナフサ留分に混合するので、容易にナフサ留分中の直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減できる。

　さらに、本発明では、前記環状飽和炭化水素化合物は、沸点が４９℃以上１６０℃以下であり、前記芳香族炭化水素化合物は、沸点が８０℃以上１６０℃以下である構成とすることが好ましい。
　この発明では、環状飽和炭化水素化合物として沸点が４９℃以上１６０℃以下であり、芳香族炭化水素化合物は、沸点が８０℃以上１６０℃以下のものを用いるので、ナフサ留分の沸点と同程度であることから、従前のナフサ留分を分解する分解設備をそのまま利用できる。

　そして、本発明では、前記ナフサ処理設備は、沸点が３０℃以上１８０℃以下の中間留分を前記ナフサ留分に混合する構成とすることが好ましい。
　この発明では、沸点が３０℃以上１８０℃以下の中間留分をナフサ留分に混合するので、容易に環状飽和炭化水素化合物、芳香族炭化水素化合物、および不飽和炭化水素化合物のうちの少なくともいずれか１つをナフサ留分に混合できるとともに、沸点がナフサ留分の沸点と同程度あり、従前のナフサ留分を分解する分解設備をそのまま利用できる。

　また、本発明では、前記ナフサ処理設備は、以下の式（１）の関係を満たす条件に前記直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減する構成とすることが好ましい。
　　分岐飽和炭化水素化合物の濃度／直鎖飽和炭化水素化合物の濃度≧１．８　…（１）
　この発明では、上記式（１）の関係を満たすように直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減することで、エチレンの生成量に対する基礎化学原料の生成量の割合をより大きくすることができ、エチレンと、基礎化学原料との生成量のバランスをより広い範囲で調整可能となる。

　そして、本発明では、前記ナフサ処理設備で処理されたナフサ留分中に残留する直鎖飽和炭化水素化合物を回収し、前記ナフサ処理設備に返送する返送手段を備えている構成とすることが好ましい。
　この発明では、返送手段により、ナフサ処理設備で処理されたナフサ留分中に残留する直鎖飽和炭化水素化合物を回収して、再びナフサ処理設備に返送して処理することで、水蒸気熱分解設備に供給されるナフサ留分中の直鎖飽和炭化水素化合物の濃度をより低減でき、エチレンと基礎化学原料との生成量のバランスをより広い範囲で調整可能となる。

　さらに、本発明では、前記ナフサ処理設備で処理されたナフサ留分に、前記ナフサ処理設備で処理されていないナフサ留分を混合するナフサ混合手段を備えている構成とすることが好ましい。
　この発明では、ナフサ処理設備で処理されたナフサ留分にナフサ処理設備で処理されていないナフサ留分を混合することで、直鎖飽和炭化水素化合物の低減した濃度を増大させることができ、基礎化学原料の生成量を変動することなくエチレンの生成量を増大させることも可能となり、エチレンと基礎化学原料との生成量のバランスをより広い範囲で調整可能となる。

　また、本発明では、原油または天然ガスから精製されたブタンを、ノルマルブタンの濃度を低減してイソブタンの濃度を増大させ、前記水蒸気熱分解設備に供給するブタン処理設備を備えた構成とすることが好ましい。
　この発明では、原油または天然ガスから精製されたブタンのノルマルブタンの濃度を低減してイソブタンの濃度を増大させ、水蒸気熱分解設備に供給することで、容易にナフサ留分中の直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減でき、基礎化学原料の生成量を変動することなくエチレンの生成量を低減できる。

　そして、本発明では、前記ブタン処理設備は、前記ブタンを異性化処理してノルマルブタンの濃度を低減するとともにイソブタンの濃度を増大させる構成とすることが好ましい。
　この発明では、ブタンを異性化処理してノルマルブタンの濃度を低減するとともにイソブタンの濃度を増大させることで、分岐飽和炭化水素化合物の濃度を容易に増大させることができ、水蒸気熱分解設備で処理するナフサ留分中の直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減して分岐飽和炭化水素化合物の濃度を増大でき、基礎化学原料の生成量を変動することなくエチレンの生成量を増大させることも可能となり、エチレンと基礎化学原料との生成量のバランスをより広い範囲で調整可能となる。

　さらに、本発明では、前記ブタン処理設備は、前記ブタンを蒸留して分離したイソブタンを前記水蒸気熱分解設備に供給する構成とすることが好ましい。
　この発明では、ブタンを蒸留して分離したイソブタンを水蒸気熱分解設備に供給するので、水蒸気熱分解設備で処理するナフサ留分中の直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減して分岐飽和炭化水素化合物の濃度を増大することが容易にできる。
　なお、イソブタンの水蒸気熱分解設備への供給は、ナフサ処理設備で処理したナフサと混合した上で水蒸気熱分解設備へ供給してもよいし、イソブタンを水蒸気熱分解設備へ直接供給してもよい。

　本発明のエチレンの製造方法は、ナフサ留分を水蒸気とともに熱分解しエチレンを製造するエチレンの製造方法であって、前記ナフサ留分における直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減するナフサ処理工程と、前記ナフサ処理工程で処理されたナフサ留分を、水蒸気とともに熱分解する水蒸気熱分解工程と、を実施することを特徴とする。
　この発明では、直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減した後、水蒸気とともに熱分解するので、エチレンの生成量に対して、エチレンの製造の副産物であるプロピレン、ブタジエン、ベンゼンなどの単環芳香族炭化水素などの基礎化学原料の生成量の割合が増大する。このことにより、需要量に応じてエチレンの生成量を減らしても、基礎化学原料の生成量を確保でき、基礎化学原料の供給量と需要量とのバランスを確保できる。

本発明に係る第一実施形態のエチレンの製造装置の概略構成を示すブロック図。 本発明に係る第二実施形態のエチレンの製造装置の概略構成を示すブロック図。 本発明に係る第三実施形態のエチレンの製造装置の概略構成を示すブロック図。 本発明に係る第四実施形態のエチレンの製造装置の概略構成を示すブロック図。 本発明を説明するための実験設備を示す概略構成図。

　以下、本発明のエチレンの製造装置に係る一実施形態について図面を参照して説明する。
［第一実施形態］
　（エチレン製造装置の構成）
　図１に示すように、エチレン製造装置１０は、ナフサ留分を水蒸気と接触させて熱分解しエチレンを製造する装置である。
　このエチレン製造装置１０は、不純物除去設備１１と、ナフサ処理設備としてのナフサ異性化（イソ化）反応設備１２と、水蒸気熱分解設備１３と、ブタン処理設備としてのブタン異性化（イソ化）反応設備１４と、返送手段１５と、ナフサ混合手段１６と、を備えている。
　ここで、原料のナフサ留分は、原油または天然ガスの精製により得られるものが用いられ、鎖状飽和炭化水素化合物の濃度が７５質量％以上９０質量％以下のものが一般的に用いられる。そして、この原油の精製により得られるナフサ留分は、直鎖飽和炭化水素化合物と分岐飽和炭化水素化合物との割合は、おおむね１対１である。

　不純物除去設備１１は、ナフサ留分中の硫黄分など、後段のナフサ異性化（イソ化）反応設備１２で用いる触媒毒となる不純物を除去する。

　ナフサ異性化（イソ化）反応設備１２は、不純物除去設備１１に接続され、不純物除去設備１１で処理されたナフサ留分を処理し、ナフサ留分における直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減する。具体的には、ナフサ留分を異性化処理して直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減するとともに分岐飽和炭化水素化合物の濃度を増大させる処理をする。
　この運転条件は、以下の式（１）の関係を満たす条件に直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減することが好ましい。
　　分岐飽和炭化水素化合物の濃度／直鎖飽和炭化水素化合物の濃度≧１．８　…（１）

　水蒸気熱分解設備１３は、ナフサ異性化（イソ化）反応設備１２に接続され、ナフサ異性化（イソ化）反応設備１２で処理されたナフサ留分に水蒸気を接触させて熱分解する。
　そして、水蒸気熱分解設備１３は、熱分解で得られた熱分解ガスを精製し、所望のエチレン、プロピレン、ブタジエン、ベンゼンなどの単環芳香族などの基礎化学原料を得る。

　ブタン異性化（イソ化）反応設備１４は、原油または天然ガスから精製されたブタン中のノルマルブタンの濃度を低減してイソブタンの濃度を増大させる設備である。
　そして、ブタン異性化（イソ化）反応設備１４は、処理したブタンを、水蒸気熱分解設備１３へ供給する。なお、イソブタンの水蒸気熱分解設備１３への供給は、ナフサ異性化（イソ化）反応設備１２で処理したナフサと混合した上で水蒸気熱分解設備１３へ供給してもよいし、イソブタンを水蒸気熱分解設備１３へ直接供給してもよい。

　返送手段１５は、ナフサ異性化（イソ化）反応設備１２と水蒸気熱分解設備１３との間に接続され、ナフサ異性化（イソ化）反応設備１２で処理されたナフサ留分中に残留する直鎖飽和炭化水素化合物を回収し、ナフサ異性化（イソ化）反応設備１２に返送する設備である。

　ナフサ混合手段１６は、ナフサ異性化（イソ化）反応設備１２で処理されたナフサ留分に、ナフサ異性化（イソ化）反応設備１２で処理されていないナフサ留分を混合する。
　なお、ナフサ異性化（イソ化）反応設備１２で処理されていないナフサ留分としては、例えば不純物除去設備１１で処理されたものでもよい。

　（エチレン製造装置の動作）
　そして、上記エチレン製造装置１０におけるエチレンと基礎化学原料との製造量の調整については、例えば以下のように実施される。
　すなわち、ナフサ留分を不純物除去設備１１に供給して不純物を除去した後、ナフサ異性化（イソ化）反応設備１２で、ナフサ留分中の直鎖飽和炭化水素化合物の濃度に対する分岐飽和炭化水素化合物の濃度の割合を変動、好ましくは２以上の割合に変動させる。

　一方、原油または天然ガスから精製されたブタンをブタン異性化（イソ化）反応設備１４に供給する。
　そして、ブタン異性化（イソ化）反応設備１４で処理したブタンを、水蒸気熱分解設備１３へ供給する。
　ブタンが混合されたナフサ留分を、水蒸気熱分解設備１３で水蒸気とともに熱分解をし、エチレンと、基礎化学原料とを製造する。

　ここで、エチレンの生産量に対する基礎化学原料の生産量を増大する場合には、例えば、返送手段１５により返送する。
　一方、エチレンの生産量に対する基礎化学原料の生産量を減少する場合には、例えば、ナフサ混合手段１６によりナフサ異性化（イソ化）反応設備１２で処理されていないナフサ留分を混合すればよい。

　（第一実施形態の作用効果）
　上述したように、上記第一実施形態では、ナフサ異性化（イソ化）反応設備１２でナフサ留分中の直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減した後、水蒸気熱分解設備１３で水蒸気を接触させて熱分解している。
　このため、エチレンの生成量に対して、エチレンの製造の副産物であるプロピレン、ブタジエン、ベンゼンなどの単環芳香族炭化水素などの基礎化学原料の生成量の割合を増大できる。したがって、需要量に応じてエチレンの生成量を減らしても、基礎化学原料の生成量を確保でき、基礎化学原料の供給量と需要量とのバランスを確保できる。

　そして、上記第一実施形態では、ナフサ留分を異性化処理することで、直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減するとともに分岐飽和炭化水素化合物の濃度を増大させる。
　このため、エチレンの生成量に対する基礎化学原料の生成量の割合をより大きくすることができ、エチレンと基礎化学原料との生成量のバランスをより広い範囲で調整可能となり、エチレンと基礎化学原料との需要と供給のバランスを良好に図ることができる。

　さらに、上記第一実施形態では、直鎖飽和炭化水素化合物の濃度に対する分岐飽和炭化水素化合物の濃度の割合を２以上としている。
　このため、エチレンの生成量に対する基礎化学原料の生成量の割合をより大きくすることができ、エチレンと、基礎化学原料との生成量のバランスをより広い範囲で調整可能となる。

　また、上記第一実施形態では、返送手段１５により、ナフサ異性化（イソ化）反応設備１２で処理されたナフサ留分中に残留する直鎖飽和炭化水素化合物を回収して、再びナフサ異性化（イソ化）反応設備１２に返送して処理している。
　このため、水蒸気熱分解設備１３に供給されるナフサ留分中の直鎖飽和炭化水素化合物の濃度をより低減でき、エチレンと基礎化学原料との生成量のバランスをより広い範囲で調整できる。

　さらに、上記第一実施形態では、ナフサ混合手段１６により、ナフサ異性化（イソ化）反応設備１２で処理されたナフサ留分に、ナフサ異性化（イソ化）反応設備１２で処理されていないナフサ留分を適宜混合し、直鎖飽和炭化水素化合物の低減した濃度を適宜増大させている。
　このため、基礎化学原料の生成量を変動することなくエチレンの生成量を増大させることも可能となり、エチレンと基礎化学原料との生成量のバランスをより広い範囲で調整できる。

　また、上記第一実施形態では、ブタン異性化（イソ化）反応設備１４により、原油または天然ガスから精製されたブタンのノルマルブタンの濃度を低減してイソブタンの濃度を増大させ、水蒸気熱分解設備１３に混合している。
　このため、容易にナフサ留分中の直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減でき、基礎化学原料の生成量を変動することなくエチレンの生成量を低減できる。

　そして、上記第一実施形態では、ブタン異性化（イソ化）反応設備１４において、ブタンを異性化処理してノルマルブタンの濃度を低減するとともにイソブタンの濃度を増大させている。
　このため、分岐飽和炭化水素化合物の濃度を容易に増大させることができ、水蒸気熱分解設備１３で処理するナフサ留分中の直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減して分岐飽和炭化水素化合物の濃度を増大でき、基礎化学原料の生成量を変動することなくエチレンの生成量を増大させることも可能となり、エチレンと基礎化学原料との生成量のバランスをより広い範囲で調整できる。

［第二実施形態］
　次に、本発明のエチレンの製造装置に係る第二実施形態について図２を参照して説明する。図２は、第二実施形態のエチレン製造装置の概略構成を示すブロック図である。なお、上記第一実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。

　（エチレン製造装置の構成）
　図２に示すように、エチレン製造装置２０は、ナフサ処理設備としてのナフサ蒸留塔２１と、ブタン処理設備としてのブタン蒸留塔２２と、水蒸気熱分解設備１３と、を備えている。
　ナフサ蒸留塔２１は、ナフサ留分を蒸留し、分岐飽和炭化水素化合物を分離して水蒸気熱分解設備１３へ供給する。
　ナフサ蒸留塔２１は、例えばナフサ留分を蒸留する。この運転条件は、第一実施形態と同様に、直鎖飽和炭化水素化合物の濃度に対する分岐飽和炭化水素化合物の濃度の割合を２以上とすることが好ましい。

　ブタン蒸留塔２２は、原油から精製されたブタン中のイソブタンを分離して回収し、ナフサ蒸留塔２１で得られた分岐飽和炭化水素化合物に混合する。
　ブタン蒸留塔２２は、例えばブタンを蒸留する。
　そして、ブタン蒸留塔２２は、回収したイソブタンを、水蒸気熱分解設備１３に混合する。

　（エチレン装置の動作）
　そして、上記エチレン製造装置２０におけるエチレンと基礎化学原料との製造量の調整については、例えば以下のように実施される。
　すなわち、ナフサ留分をナフサ蒸留塔２１に供給し、蒸留し、分岐飽和炭化水素化合物を回収し、後段の水蒸気熱分解設備１３へ供給する。
　一方、原油または天然ガスから精製されたブタンをブタン蒸留塔２２に供給し、蒸留し、イソブタンを回収する。
　そして、ナフサ蒸留塔２１で回収した分岐飽和炭化水素化合物に対し、ブタン蒸留塔２２で回収したイソブタンを混合する。
　そして、水蒸気熱分解設備１３で水蒸気による熱分解をし、エチレンと、基礎化学原料とを製造する。

　ここで、エチレンの生産量に対する基礎化学原料の生産量を増大する場合には、ナフサ蒸留塔２１で回収した分岐飽和炭化水素化合物に対して、ブタン蒸留塔２２で回収したイソブタンの混合する割合を増大する。
　一方、エチレンの生産量に対する基礎化学原料の生産量を減少する場合には、分岐飽和炭化水素化合物に対して、ブタン蒸留塔２２で回収したイソブタンの混合する割合を減少すればよい。

　（第二実施形態の作用効果）
　上述したように、上記第二実施形態では、ナフサ蒸留塔２１で分岐飽和炭化水素化合物を回収して水蒸気熱分解設備１３へ供給することで、第一実施形態と同様に、直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減した状態のナフサ留分を水蒸気熱分解設備１３で水蒸気を接触させて熱分解させる構成としている。
　このため、エチレンの生成量に対して、エチレンの製造の副産物であるプロピレン、ブタジエン、ベンゼンなどの単環芳香族炭化水素などの基礎化学原料の生成量の割合を増大できる。したがって、需要量に応じてエチレンの生成量を減らしても、基礎化学原料の生成量を確保でき、基礎化学原料の供給量と需要量とのバランスを確保できる。

　そして、上記第二実施形態では、ナフサ留分を蒸留して分離した分岐飽和炭化水素化合物を水蒸気熱分解設備１３へ供給している。
　このため、エチレンの生成量に対する基礎化学原料の生成量の割合をより大きくすることができ、エチレンと、基礎化学原料との生成量のバランスをより広い範囲で調整可能となる。

　また、上記第二実施形態では、ブタンを蒸留して分離したイソブタンをナフサ蒸留塔２１で処理されたナフサ留分に混合している。
　このため、水蒸気熱分解設備１３で処理するナフサ留分中の直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減して分岐飽和炭化水素化合物の濃度を増大することが容易にできる。

［第三実施形態］
　次に、本発明のエチレンの製造装置に係る第三実施形態について図３を参照して説明する。図３は、第三実施形態のエチレン製造装置の概略構成を示すブロック図である。なお、上記第一実施形態および第二実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。

　（エチレン製造装置の構成）
　図３に示すように、エチレン製造装置３０は、ナフサ処理設備としての中間留分供給手段３１と、水蒸気熱分解設備１３と、を備えている。
　中間留分供給手段３１は、例えば沸点が３０℃以上１８０℃以下の中間留分をナフサ留分に混合することで、ナフサ留分中の直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減させる。

　このような中間留分は、環状飽和炭化水素化合物、芳香族炭化水素化合物、および不飽和炭化水素化合物のうちの少なくともいずれか１つが、それぞれ所定以上の濃度となり、この中間留分をナフサ留分に混合することで、ナフサ留分中の直鎖飽和炭化水素化合物の濃度が低減される。

　そして、中間留分供給手段３１は、ナフサ留分に中間留分を混合される。
　具体的には、上記第一実施形態および第二実施形態と同様に、ナフサ留分中の直鎖飽和炭化水素化合物の濃度に対する分岐飽和炭化水素化合物の濃度の割合を２以上とすることが好ましい。

　（エチレン製造装置の動作）
　そして、上記エチレン製造装置３０におけるエチレンと基礎化学原料との製造量の調整については、例えば以下のように実施される。
　すなわち、中間留分供給手段３１により、沸点が３０℃以上１８０℃以下の中間留分をナフサ留分に混合し、後段の水蒸気熱分解設備１３へ供給する。
　そして、エチレンの生産量に対する基礎化学原料の生産量を増大する場合には、中間留分の混合する割合を増大する。
　一方、エチレンの生産量に対する基礎化学原料の生産量を減少する場合には、中間留分の混合する割合を減少すればよい。

　（第三実施形態の作用効果）
　上述したように、上記第三実施形態では、沸点が３０℃以上１８０℃以下の中間留分をナフサ留分に混合し、後段の水蒸気熱分解設備１３へ供給することで、第一実施形態および第二実施形態と同様に、直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減した状態のナフサ留分を水蒸気熱分解設備１３で水蒸気を接触させて熱分解させる構成としている。
　このため、エチレンの生成量に対して、エチレンの製造の副産物であるプロピレン、ブタジエン、ベンゼンなどの単環芳香族炭化水素などの基礎化学原料の生成量の割合を増大できる。したがって、需要量に応じてエチレンの生成量を減らしても、基礎化学原料の生成量を確保でき、基礎化学原料の供給量と需要量とのバランスを確保できる。

　また、上記第三実施形態では、３０℃以上１８０℃以下の中間留分を混合するので、ナフサ留分に環状飽和炭化水素化合物、芳香族炭化水素化合物、および不飽和炭化水素化合物のうちの少なくともいずれか１つを混合でき、容易にナフサ留分中の直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減できる。

［第四実施形態］
　次に、本発明のエチレンの製造装置に係る第四実施形態について図４を参照して説明する。図４は、第四実施形態のエチレン製造装置の概略構成を示すブロック図である。なお、上記各実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。

　（エチレン製造装置の構成）
　図４に示すように、エチレン製造装置４０は、ナフサ処理設備としての直鎖飽和炭化水素吸着分離装置４１と、水蒸気熱分解設備１３と、を備えている。
　直鎖飽和炭化水素吸着分離装置４１は、ナフサ留分中の直鎖飽和炭化水素化合物を吸着分離することで、直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減する。
　この直鎖飽和炭化水素吸着分離装置４１は、例えばゼオライトを用いて直鎖飽和炭化水素化合物を吸着分離する。
　なお、ゼオライトとしては、例えば米国特許第６４０７３０１号明細書に示されているものが好適に利用できる。また、ゼオライトを用いる場合に限らず、直鎖飽和炭化水素化合物を吸着分離可能ないずれの吸着材を用いることができる。
　そして、直鎖飽和炭化水素化合物の吸着分離は、上記各実施形態と同様に、ナフサ留分中の直鎖飽和炭化水素化合物の濃度に対する分岐飽和炭化水素化合物の濃度の割合を２以上とすることが好ましい。

　（エチレン製造装置の動作）
　そして、上記エチレン製造装置４０におけるエチレンと基礎化学原料との製造量の調整については、例えば以下のように実施される。
　すなわち、エチレン留分を直鎖飽和炭化水素吸着分離装置４１に供給し、直鎖飽和炭化水素化合物を吸着分離する。そして、直鎖飽和炭化水素化合物を吸着分離した後のナフサ留分を、後段の水蒸気熱分解設備１３へ供給する。

　ここで、エチレンの生産量に対する基礎化学原料の生産量を増大する場合には、吸着分離する直鎖飽和炭化水素化合物の量を増大するように流量を調整する。
　一方、エチレンの生産量に対する基礎化学原料の生産量を減少する場合には、吸着分離する直鎖飽和炭化水素化合物の量を減少するように流量を調整すればよい。

　（第四実施形態の作用効果）
　上述したように、上記第四実施形態では、直鎖飽和炭化水素吸着分離装置４１により、ナフサ留分中の直鎖飽和炭化水素化合物を吸着分離することで、上記各実施形態と同様に、直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減した状態のナフサ留分を水蒸気熱分解設備１３で水蒸気を接触させて熱分解させる構成としている。
　このため、エチレンの生成量に対して、エチレンの製造の副産物であるプロピレン、ブタジエン、ベンゼンなどの単環芳香族炭化水素などの基礎化学原料の生成量の割合を増大できる。したがって、需要量に応じてエチレンの生成量を減らしても、基礎化学原料の生成量を確保でき、基礎化学原料の供給量と需要量とのバランスを確保できる。

　また、上記第四実施形態では、吸着分離により直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減するので、容易に効率よく直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減できる。
　さらに、上記第四実施形態では、ゼオライトを用いてナフサ留分中の直鎖飽和炭化水素化合物を吸着分離している。
　このため、容易に効率よく直鎖飽和炭化水素化合物を吸着分離して、直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減できる。

［変形例］
　なお、本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
　したがって、上記に開示した材質、層構成などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの材質などの限定の一部若しくは全部の限定を外した名称での記載は、本発明に含まれるものである。

　例えば、第一実施形態において、ブタン異性化（イソ化）反応設備１４を設けなくてもよい。
　そして、ナフサ異性化（イソ化）反応設備１２に代えて、ナフサ蒸留塔２１としたり、直鎖飽和炭化水素吸着分離装置４１としたりしてもよい。同様に、ブタン異性化（イソ化）反応設備１４に代えて、ブタン蒸留塔２２としたり、ノルマルブタンを吸着して除去する構成としたりしてもよい。
　また、返送手段１５、ナフサ混合手段１６を設けなくてもよい。一方、エチレン製造装置２０，４０に返送手段１５やナフサ混合手段１６を設けてもよい。

　次に、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明する。
　なお、本発明は、以下の実施例および比較例により制限されるものではない。

［実施例１］
　ナフサ留分に水蒸気を接触させて熱分解する図５に示す水蒸気熱分解設備１３を用いた。水蒸気熱分解設備１３の分解管１３Ａの内径は３８ｍｍ、長さ寸法は、１０．５ｍである。
　そして、原料として、炭素数が４から７までの直鎖飽和炭化水素と、分解飽和炭化水素の各炭素数の単一成分（ｎ－ブタン、ｉｓｏ－ブタン、ｎ－ペンタン、ｉｓｏ－ペンタン、ｎ－ヘキサン、ｉｓｏ－ヘキサン、ｎ－ヘプタン、ｉｓｏ－ヘプタン）とを混合したものを用いた。
　水蒸気熱分解設備１３における運転条件は、以下の表１に示すように、分解管入口１３Ｂの温度を６００℃、分解管出口１３Ｃの温度を８６５℃、分解管入口１３Ｂの圧力を１．５ｋｇ／ｃｍ^２、分解管出口１３Ｃの圧力を１．０ｋｇ／ｃｍ^２とし、原料の流量を１４９．５ｋｇ／ｈ、希釈水蒸気の流量を６７．２８ｋｇ／ｈで流通させ、熱分解処理した。
　そして、水蒸気熱分解設備１３での熱分解処理により得られた分解ガスを蒸留し、各成分の収率を測定した。その結果を表２に示す。

［実施例２］
　そして、図５に示す水蒸気熱分解設備１３を用い、直鎖飽和炭化水素と分岐飽和炭化水素の各炭素数の成分とを原料として使用し、エチレンを１００ｔ生産するときのプロピレン、ブタジエン、ベンゼンの生産量を計測した。その結果を表３に示す。

　これらの実験結果から、明らかに分岐飽和炭化水素の方が、副産物である基礎化学原料の生産量が多いことが認められた。このことから、例えばエチレンの需要が装置の供給能力を大きく下まわる場合、分岐飽和炭化水素リッチな原料にすることにより、エチレンの生産は需要に応じて下げながら、有用な基礎化学原料の生産は高く維持できることがわかる。

　　　１０，２０，３０，４０…エチレン製造装置
　　　１２…ナフサ処理設備としてのナフサ異性化（イソ化）反応設備
　　　１３…水蒸気熱分解設備
　　　１４…ブタン処理設備としてのブタン異性化（イソ化）反応設備
　　　１５…返送手段
　　　１６…ナフサ混合手段
　　　２１…ナフサ処理設備としてのナフサ蒸留塔
　　　２２…ブタン処理設備としてのブタン蒸留塔
　　　３１…ナフサ処理設備としての中間留分供給手段
　　　４１…ナフサ処理設備としての直鎖飽和炭化水素吸着分離装置

Claims (15)

1. 　ナフサ留分を水蒸気とともに熱分解しエチレンを製造するエチレンの製造装置であって、
   　前記ナフサ留分における直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減するナフサ処理設備と、
   　前記ナフサ処理設備で処理された前記ナフサ留分を水蒸気とともに熱分解する水蒸気熱分解設備と、
   　を具備したことを特徴とするエチレンの製造装置。
2. 　請求項１に記載のエチレンの製造装置であって、
   　前記ナフサ処理設備は、前記ナフサ留分を異性化処理して前記直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減するとともに分岐飽和炭化水素化合物の濃度を増大させる
   　ことを特徴とするエチレンの製造装置。
3. 　請求項１に記載のエチレンの製造装置であって、
   　前記ナフサ処理設備は、前記ナフサ留分を蒸留して分離した分岐飽和炭化水素化合物を前記水蒸気熱分解設備へ供給する
   　ことを特徴とするエチレンの製造装置。
4. 　請求項１に記載のエチレンの製造装置であって、
   　前記ナフサ処理設備は、前記ナフサ留分中の前記直鎖飽和炭化水素化合物を吸着分離して前記直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減する
   　ことを特徴とするエチレンの製造装置。
5. 　請求項４に記載のエチレンの製造装置であって、
   　前記ナフサ処理設備は、ゼオライトを用いて前記直鎖飽和炭化水素化合物を吸着分離する
   　ことを特徴とするエチレンの製造装置。
6. 　請求項１に記載のエチレンの製造装置であって、
   　前記ナフサ処理設備は、環状飽和炭化水素化合物、芳香族炭化水素化合物、および不飽和炭化水素化合物のうちの少なくともいずれか１つを前記ナフサ留分に混合し、前記ナフサ留分中の直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減する
   　ことを特徴とするエチレンの製造装置。
7. 　請求項６に記載のエチレンの製造装置であって、
   　前記環状飽和炭化水素化合物は、沸点が４９℃以上１６０℃以下であり、
   　前記芳香族炭化水素化合物は、沸点が８０℃以上１６０℃以下である
   　ことを特徴とするエチレンの製造装置。
8. 　請求項６または請求項７に記載のエチレンの製造装置であって、
   　前記ナフサ処理設備は、沸点が３０℃以上１８０℃以下の中間留分を前記ナフサ留分に混合する
   　ことを特徴とするエチレンの製造装置。
9. 　請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載のエチレンの製造装置であって、
   　前記ナフサ処理設備は、以下の式（１）の関係を満たす条件に前記直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減する
   　　分岐飽和炭化水素化合物の濃度／直鎖飽和炭化水素化合物の濃度≧１．８　…（１）
   　ことを特徴とするエチレンの製造装置。
10. 　請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載のエチレンの製造装置であって、
    　前記ナフサ処理設備で処理されたナフサ留分中に残留する直鎖飽和炭化水素化合物を回収し、前記ナフサ処理設備に返送する返送手段を備えている
    　ことを特徴とするエチレンの製造装置。
11. 　請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載のエチレンの製造装置であって、
    　前記ナフサ処理設備で処理されたナフサ留分に、前記ナフサ処理設備で処理されていないナフサ留分を混合するナフサ混合手段を備えている
    　ことを特徴とするエチレンの製造装置。
12. 　請求項１から請求項１１までのいずれか一項に記載のエチレンの製造装置であって、
    　原油または天然ガスから精製されたブタンを、ノルマルブタンの濃度を低減してイソブタンの濃度を増大させ、前記水蒸気熱分解設備に供給するブタン処理設備を備えた
    　ことを特徴とするエチレンの製造装置。
13. 　請求項１２に記載のエチレンの製造装置であって、
    　前記ブタン処理設備は、前記ブタンを異性化処理してノルマルブタンの濃度を低減するとともにイソブタンの濃度を増大させる
    　ことを特徴とするエチレンの製造装置。
14. 　請求項１２に記載のエチレンの製造装置であって、
    　前記ブタン処理設備は、前記ブタンを蒸留して分離したイソブタンを前記水蒸気熱分解設備に供給する
    　ことを特徴とするエチレンの製造装置。
15. 　ナフサ留分を水蒸気とともに熱分解しエチレンを製造するエチレンの製造方法であって、
    　前記ナフサ留分における直鎖飽和炭化水素化合物の濃度を低減するナフサ処理工程と、
    　前記ナフサ処理工程で処理されたナフサ留分を、水蒸気とともに熱分解する水蒸気熱分解工程と、を実施する
    　ことを特徴とするエチレンの製造方法。
     

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