JPH0315539Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の利用分野〕 本考案は炭化水素の熱分解装置に係り、特にナ
フサ等の炭化水素を熱分解してエチレン、プロピ
レン等のオレフインを製造するための熱分解装置
に関する。

〔考案の背景〕

ナフサ等の炭化水素を熱分解してエチレン、プ
ロピレン等のオレフインを製造するに際しては、
エチレンの収率をできるだけ高くし、かつプロピ
レンの収率の減少はできるだけ小さくすることが
要望されている。このため、特にエチレンの収率
を向上させるために、熱分解炉での反応温度を高
くしたり反応管内での炭化水素分圧を低くし、ま
た分解ガスの滞留時間を短かく等の反応コイルの
開発が進められている。

炭化水素の熱分解炉においては、反応コイルで
所定の温度まで加熱され熱分解した分解ガスは、
分解ガスの過分解・２次反応を凍結するために、
後続の急冷熱交換器に導き、できるだけ早く急冷
する必要がある。第７図は、この過程を示したも
のである。第７図に示すように分解炉反応コイル
と急冷熱交換器とはその機能が全く逆であるた
め、分解炉反応コイルの改良はなされてもその構
造的制約によつて分解炉反応コイルと急冷熱交換
器とを接続するための断熱された高温配管部が必
要となる。

第５図および第６図は上記のような断熱された
高温配管部を有する従来の熱分解炉の例を示して
いる。第５図においてバーナ２が備えられた分解
炉燃焼室１に設置された複数の反応管３を集合さ
せ、外周面に断熱保温層４が設けられた高温配管
５を介して分解ガスを多管式の急冷熱交換器６に
導くようになつている。第６図においては、複数
の反応管３の出口部をそのまま延長し、外周面に
断熱保温層４が設けられた複数の高温配管５を介
して分解ガスを複数の２重管式の急冷熱交換器７
に導き、次いで熱交換器８に導くようになつてい
る。

しかしながら、このような従来の熱分解炉で
は、断熱保温層４が設けられた高温配管５の部
分、すなわち断熱領域で分解ガスの過分解、２次
反応が進行する。この結果、反応コイルおよび原
料ガスの分解条件にもよるが、反応コイルをでた
分解ガスが、前記した断熱領域および急冷熱交換
器を通過し、過分解が停止する温度に冷却される
までに第７図に示すようにエチレンの収率は１〜
２％増加するが、プロピレンの収率は３〜５％と
大巾に低下し、付加価値の低いメタンや水素ガス
の収率が上がることになる。

一方、分解ガスの過分解、２次反応を凍結する
ために断熱領域を設ける代りに高温配管に相当す
る部分を一般的なバーナを有する燃焼室内に収納
すると、次のような問題が生ずる。すなわち、第
５図に示す高温配管は直径が８〜12インチ程度で
あり、第６図に示す高温配管では直径４〜６イン
チ程度が一般的であり、熱分解炉内の反応管寸法
に比べて大口径となる。このような大口径で、か
つ高い分解反応温度（約860℃）に維持するため
の高温配管部を一般的なバーナを有する燃焼室内
に収納すると、伝熱効果が悪く、局部的な過熱を
誘発し、コーキングを促進したり、材料の劣化、
寿命短縮を招くことになり、一方このような点を
避けるために大型の燃焼室とすると反応管と急冷
熱交換器の接続が困難となるため、高温配管部分
を炉外に取り出し、前記した断熱保温層を有する
高温配管部としているのが現状である。

〔考案の目的〕

本考案の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、エチレンの収率を高く維持しながら、プロ
ピレンの収率の減少を小さくすることができる炭
化水素の熱分解装置を提供することにある。

〔考案の概要〕

本考案は、熱分解炉内の反応管と急冷熱交換器
とを接続する配管部分に触媒による燃焼装置を設
け、この配管部分を必要な反応温度に制御できる
反応管として使用し、かつ急冷熱交換器に直接接
続すことによつて上記した目的を一挙に解決した
ものである。

〔考案の実施例〕

以下、添付図面に基づいて本考案の実施例を説
明する。

第１図および第２図はそれぞれ本考案の実施例
を示し、第１図において分解炉燃焼室１内の反応
管３は高温配管９を介して急冷熱交換器６と接続
され、高温配管９の外周囲には煙管１０が取り付
けられている。煙管１０と分解炉燃焼室１との接
続部には耐熱性の伸縮継手１１が配設され、煙管
１０の急冷熱交換器６に近接する位置に燃料ガス
ノズル１２と空気ノズル１３が取り付けられてい
る。図中、１４は燃焼触媒充填層であつて、煙管
１０に円環状に設けられ、煙管１０の外周囲には
断熱保温層１５が設けられている。

このような炭化水素の熱分解炉において、反応
管３からの分解ガスは、高温配管９を介して急冷
熱交換器６に導入される。このとき分解炉燃焼室
１に設置されたバーナ２に供給される燃料ガスの
一部が燃料ガスノズル１２から導入され、空気ノ
ズル１３から燃焼用空気が導入される。燃焼用空
気と燃料ガスとの比が制御され、これらの混合ガ
スが燃焼触媒充填層１４に導入され、燃料ガスが
燃焼する。この燃焼ガスは煙管１０内を流動して
高温配管部９内の分解ガスと熱交換し、伸縮継手
１１を介して分解炉燃焼室１に導かれ、原料ガス
の予熱用として熱回収される。

第２図において第１図に示す装置と異なる点
は、第１図に示す装置は高温配管９が分解炉燃焼
室１内の各反応管３を集合したものであるのに対
し、第２図に示す装置では分解炉燃焼室１内の各
反応管３をそれぞれ延長して各高温配管９とし、
それぞれの高温配管９に対し、第１図と同様の燃
焼触媒による加熱領域としていることである。し
たがつて第２図において、第１図に示す部材に相
当する部材は同一符号で示している。

第２図に示す装置では、各々の高温配管９毎に
第１図に示す操作が行なわれる。

第１図および第２図に示す装置では、高温配管
部を反応管としての機能を有するように使用する
ことができ、直接急冷熱交換器と接続できるとと
もに燃焼触媒による加熱方式を採用しているため
加熱用燃焼ガスは短時間で燃焼反応し、しかも空
気−燃焼比制御によつて燃焼温度を所定の反応温
度レベルにコントロールすることができる。この
ため、高温配管９の出口付近の分解ガス温度を反
応に必要な温度に容易にかつ正確に制御できるの
で第４図に示すようにエチレン収率を高く維持し
つつプロピレン収率の低下を小さくすることがで
き、また分解ガスのコーキングを避けることがで
きるとともに従来の断熱配管部を省き、高温配管
部を反応管として利用できるので装置をコンパク
トにでき、しかも分解炉燃焼室内の反応管を短か
くすることができる。

因みに高温配管部分を分解炉燃焼室からの発ガ
スによつて加熱する場合、分解反応温度を約860
℃と高く維持し、かつ伝熱効果の悪い大口径管の
局部加熱を防ぐためには極めて限られた廃ガス温
度レベルが要求されるため導入する廃ガス温度を
制御するための大規模の設備が必要となる。

〔考案の効果〕

以上のように本考案の炭化水素の熱分解装置に
よれば、コンパクトな装置で分解ガスのコーキン
グ等を発生させることなく、エチレン収率を高く
維持したままでプロピレンの収率の低下を小さく
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案にかかる炭化水素の熱分解装置
の一実施例を示す概略的構成図、第２図は本考案
にかかる炭化水素の熱分解装置の他の実施例を示
す概略的構成図、第３図は第１図のＡ−Ａ線に沿
う断面図、第４図は第１図および第２図に示す装
置における分解ガスの流れ方向（滞留時間）に従
つた、分解ガスの温度、エチレンおよびプロピレ
ンの収率の変化過程を示すグラフ、第５図および
第６図はそれぞれ従来の炭化水素の熱分解装置を
示す概略的構成図、第７図は第５図および第６図
における分解ガスの流れ方向（滞留時間）に従つ
た、分解ガスの温度、エチレンおよびプロピレン
の収率の変化過程を示すグラフである。 １……分解炉燃焼室、２……バーナ、３……反
応管、４，１５……断熱保温層、５，９……高温
配管、６，７……急冷熱交換器、８……熱交換
器、１０……煙管、１１……伸縮継手、１２……
燃料ガスノズル、１３……空気ノズル、１４……
燃焼触媒充填層。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 炭化水素の熱分解炉内の反応管と、該反応管
   内の分解ガスを急冷するための熱交換器とを連
   結する高温配管部に触媒による燃焼装置を設置
   したことを特徴とする炭化水素の熱分解装置。 (2) 前記触媒による燃焼装置が、前記高温配管部
   の外周囲に設けられた煙管内であつて、前記熱
   交換器に近接した位置に充填された燃焼触媒層
   と、該燃焼触媒層と前記熱交換器の分解ガス導
   入口との間に設けられた燃料ガスノズルおよび
   空気ノズルとからなることを特徴とする実用新
   案登録請求の範囲第１項記載の炭化水素の熱分
   解装置。