JPH04290836A - 炭化水素類の熱分解のための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、オレフィン製造のため
の方法および装置に関する。より詳細には本発明は、炭
化水素からのエチレンおよび他の軽質オレフィン製造の
ための方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】石油工業は有用なオレフィン例えばエチ
レンおよびプロピレンの製造のために天然産の炭化水素
原料を永年使用してきた。典型的には商業的操作は通常
ガス上の炭化水素類例えばエタンおよびプロパンを原料
として使用して実施されてきた。より軽質の炭化水素が
使い尽くされより軽質の炭化水素の入手可能性が減少し
たので最近工業はより重質の炭化水素のクラッキングを
必要としてきた。気体炭化水素よりも高沸点の炭化水素
、例えばナフサ、常圧ガス（ＡＧＯ）および減圧ガスオ
イル（ＶＧＯ）が商業的に使用されている。

【０００３】炭化水素原料からのオレフィン製造の代表
的方法は熱クラッキング法である。この方法では炭化水
素は高温でクラッキングに付され、１〜４炭素原子を含
む炭化水素、特に対応するオレフィンを製造する。

【０００４】現在、重質炭化水素をクラッキングしてオ
レフィンを製造する種々の方法がある。代表的にはクラ
ッキングされる炭化水素はコンベクションおよび輻射の
両領域を備えた加熱炉に供給される。炭化水素は初めコ
ンベクション領域で顕著な反応が開始する温度以下の温
度まで加熱され；それから輻射炉に供給されそこで輻射
バーナーからの強熱に付される。コンベクション炉およ
び方法の例は米国特許第３，４８７，１２１（Ｈａｌｌ
ｅｅ）　に示されている。

【０００５】たとえば、従来のプロセス燃焼ヒーターを
使用して反応に必要な熱を供給する。原料は燃焼ヒータ
ー内の複数のコイルを内を流れる。該コイルはコイルを
流れる炭化水素への熱伝導を高めるように配置されてい
る。クラッキングされた流出物は直接または間接にクエ
ンチされ反応が停止する。通常のコイル熱分解において
は、希釈スチームが使用されクラッキングコイル内での
コークス生成を抑制する。しかしながら、炭化水素原料
からのオレフィンの製造において、用いる方法にかかわ
らずコークスの生成が問題である。代表的には分解反応
は、熱分解燃料油、装置を汚すタールおよびコークス前
駆体の製造を引起こす。スチーム希釈の別の利点はクラ
ッキング反応をクエンチするために使用する熱交換器内
のコークス沈着を抑制することである。

【０００６】さらに最近、熱クラッキング方法は熱媒体
として加熱された粒子固体を使用ししながらスチームの
存在において反応器に炭化水素原料を通過させることが
できる装置で行われるようになった。クラッキング後、
流出物はクエンチされクラッキング反応が終了する。固
体は流出物から分離され予備加熱され循環される。

【０００７】過去に、軽質炭化水素、エタンないしナフ
サが熱クラッキング法においてオレフィン製造に使用さ
れていたときは、これらの炭化水素は炭化水素１ポンド
当たり０．３から０．６ポンドの範囲の希釈スチームと
共にクラッキングされていた。重質炭化水素は炭化水素
１ポンド当たり約０．７から１．０ポンドの希釈スチー
ムを必要とした。一般的に、熱クラッキング中の輻射コ
イル内のコーキング速度を抑制するのに必要な炭化水素
流の所望の分圧を得るのに、より重質な炭化水素には、
より多量の希釈スチームが必要である。相関的に希釈ス
チーム要求は加熱炉のサイズおよび大きな実用取扱いを
必要とする。

【０００８】炭化水素のクラッキングにおいて、反応温
度および反応滞留時間が、激しさ（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ
　）、反応率および選択性に影響する２つの主要因であ
ることは周知である。激しさはクラッキング反応の強度
に関係する。それはｎ−ペンタンの秒の逆数の反応定数
および時間（ｔ）秒に関係する。反応率は原料が熱分解
された程度の測定である（ｎ−ペンタンが該供給の履歴
において分解したであろう％）。商業的炭化水素原料の
反応率は、下式によりノルマルペンタン（ｃ）の反応率
に関係してきた。

【０００９】Ｋｔ＝ｌｎ［ｃ／（１００−ｃ）］ここで
Ｋは秒の逆数のノルマルペンタンの反応速度定数で約２
０°Ｆごとに２倍；そしてｔは秒の反応時間である。

【００１０】選択性は添加した生成物がエチレンを構成
する程度である。選択性は一般にオレフィン生成物の燃
料生成物に対する割合で表わされる。

【００１１】激しさが小さい場合選択性は高いが反応率
が低いので、低い激しさの操作を用いることは商業的で
ない。激しさの小さい操作は一般に１２００と１４００
°Ｆの間の温度で滞留時間２０００と１００００ミリ秒
の間で行なわれる。高い激しさおよび高い反応率は１５
００°Ｆと２０００°Ｆの間の温度で達成されることが
できる。しかし、もし２００ミリ秒以下、通常２０と１
００ミリ秒の間の滞留時間に高い激しさの反応が達成で
きなければ、選択性は一般に１５００°Ｆ以上の温度で
は低い。このような非常に短い滞留時間では、メタン１
ポンドあたり２．５から４．０ポンドセのエチレンの選
択性が達成され反応率は一般に原料の重量の９５％以上
である。激しさの大きい操作は好ましいけれども工業で
は広くは行われない。通常の燃焼反応器の物理的制限の
理由からである。一つの制限は、許される滞留時間パラ
メータ内において生成流出物から熱を除去することの不
可能性である。この理由により、多くの通常の系は中庸
の激しさ、１３５０°と１５００°Ｆの間の温度そして
滞留時間２００と５００ミリ秒の条件で操作している。 反応率は激しさの小さい操作よりも高いが選択性は低く
メタン１ポンドあたりエチレン約２ポンドである。しか
し反応率がより高いので、エチレンの実際の収率は激し
さの小さい操作で得られるよりも高い。

【００１２】熱分解燃料油（ＰＦＯ）の収率は反応率と
共に増加する。ＰＦＯの生成速度は臨界反応水準の上で
劇的に増加する。該臨界反応水準は原料の質の機能（ｆ
ｕｎｃｔｉｏｎ）である。それは重質ナフサの約７５％
反応率及び軽質ナフサの約８５％の反応率において生ず
る。

【００１３】激しさの大きい条件で滞留時間を短くする
と約３：１またはそれ以上の選択率が達成できる。その
結果、高い激しさの熱クラッキングを提供する多くの方
法が開発されてきた。例えば、多数の小さい管を含有す
る加熱炉が開発された。その各管の出口は個々の間接ク
エンチボイラーに直接結合している。この方法はクエン
チボイラーが複数の加熱炉管出口に共通でない点で、非
常に激しい資本的強度である欠点を有する。従って必要
なクエンチボイラーの数は増える。さらに、高温廃熱を
、低温高圧スチームの生成に用いなければならない。 これは熱効率の点で好ましくない。最後に煙道ガスの高
温を、加熱炉のコンベクション部のスチームの発生によ
り下げなければならず、再び該方法のフレキシビリティ
を制限する。

【００１４】Ｈａｌｌｅｅの米国特許第３，４０７，７
８９　においては加熱炉はコンベクション予熱領域及び
輻射反応領域またはクラッキング領域を備えている。輻
射部において処理される流体が通る導管または管は比較
的長さが短く径が小さく、低圧ドロップデザインである
。クエンチ領域は加熱炉からの反応生成物出口に近接し
て結合され反応温度から反応が実質的に停止する温度ま
での流出物のクエンチを提供し、そして通常の熱交換手
段でさらに冷却されることができる。

【００１５】こうして、反応時間を減らすと所望の反応
率水準を維持するために処理温度（Ｐ）を上げる必要が
ある。一般に滞留時間を減らすと選択性と収率は増加す
ることが受け入れられている。滞留時間を約１００ミリ
秒に減らすために建設された工業プラントはしかし多く
の障害を有する。ラン長、コイルデコーキングの間の時
間が数月から数日と短い。加えて、資本及び燃料コスト
の両方が増大する。反応時間を短くするために反応器設
計者に受容されている関係は次の式で要約される。

【００１６】ｔ＝（Ｄ／４）・（Ｈ／Ｑ）・ｄここでＤ
＝コイル（フィート） Ｈ＝輻射反応器中で吸収される熱（ＢＵＴ／ｌｂ）ｄ＝
処理流の密度（ｌｂ／ｆｔ３　） Ｑ＝熱流量（ＢＴＵ）（ｓｅｃ　　ｆｔ２　）中の従来
のプラントにために、Ｄ，Ｈまたはｄを低減する機会は
ほとんどなかった。Ｄは長熱耐久合金管の構成における
制限により定められる。Ｈは自然に制御され、与えられ
た原料化率を達成するために必要なエネルギー量に等し
い。処理流密度ｄはコイル出口での最小実際圧力により
主に定められる。残りの変数Ｑ、熱流量は、金属（Ｍ）
と処理（Ｐ）温度の差である。

【００１７】ｔの低減にはＰの増大が必要であることは
すでに指摘されてきた。したがって、ｔの低減はＭとＰ
の両者を増加する。Ｍの増加は複雑である。ＭまたはＰ
のいずれかの増加はコークス沈着の速度を増加する。こ
れら両因子は、輻射加熱されたコイル内の反応率最大化
の通常の工業的現実により、およびコイル出口と急冷ボ
イラー入り口との間の連結ラインにおける反応率の最小
化により、さらに悪化する。

【００１８】Ｑの増加は輻射燃焼ボックスの温度増加を
必要とする。したがってＨのＢＴＵ当たりの燃料のＢＴ
Ｕを増加させ、製造されるオレフィンのポンド当たりの
燃料コストを上げる。

【００１９】したがって、改良された熱効率で２ないし
３月のラン長を持ち、ｔが顕著に低下して低い資本コス
トを持つ熱分解系が提供できれば当業界の永年の要求を
満足させる。

【００２０】驚くべきことに出願人は、従来の技術の教
えに反して、標準で液体の炭化水素の１０ないし２０％
の反応のために使用される条件はオレフィン収率または
選択性にほとんど又は全く効果がないこと、熱分解燃料
油（ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ　ｆｕｅｌ　ｏｉｌ）、コーク
スの前駆体の収率は臨界的激しさ、６５ないし７５％の
反応率以上で急激に増加すること；目的の反応率が同じ
時間及び同じ圧力水準で達するならば、反応のための温
度プロファイルは収率または選択率に測定できる程の影
響を持たないこと、および、与えられた輻射燃焼ボック
スの最大金属温度は、約５０％以上の反応水準で反応時
間にほとんど又は全く影響を与えないで輻射線長（ｒａ
ｄｉａｎｔｂｅａｍ　ｌｅｎｇｔｈ　）を低減すること
により低下することができることを見出した。

【００２１】

【発明の概要】本発明の目的はエチレン製造のための改
良された熱分解方法および装置を提供することである。

【００２２】本発明は、輻射的に加熱されたコイルが臨
界的激しさ水準以下（ｂｅｌｏｗ　ａ　ｃｒｉｔｉｃａ
ｌ　ｓｅｖｅｒｉｔｙ　）に維持されたエチレン製造の
ための改良された熱分解方法および装置を提供すること
も目的とする。

【００２３】本発明はさらに、熱分解工程が輻射コイル
と急冷ボイラーの間の連結管において断熱条件で臨界的
激しさの水準以上で完了することができるエチレン製造
のための改良された熱分解方法および装置を提供するこ
とも目的とする。

【００２４】本発明の他の目的はコンベクション部に入
る煙道ガスの温度を従来以下、１８００°Ｆ以下に低下
しながら短い滞留時間でエチレンを製造するための改良
された熱分解方法および装置を提供することである。

【００２５】本発明はさらに、より低い煙道ガス（ｆｌ
ｕｅ　ｇａｓ）温度を維持しながら処理流が通る管への
熱の輻射的移動を可能にする改良された熱分解方法およ
び装置を提供することを目的とする。

【００２６】本発明は熱分解コイルの長さに渡って制御
された煙道ガス温度の変化を保証する方法および装置を
提供することを目的とする。

【００２７】本発明はさらに最小量のコイル構造を有し
ながら従来の重い加熱炉と同じ反応率および収率を達成
できる加熱炉を提供することを目的とする。

【００２８】本発明はさらに、反応器で使用する高い速
度を、系の断熱反応部に位置する圧力回復ベンチュリ管
を通るクエンチボイラーの実際のものにまで低下するこ
とにより、反応系の出口の圧力水準を低下する熱分解方
法および装置を提供することを目的とする。

【００２９】本発明の輻射加熱炉装置は本質的に、加熱
炉構造内の不燃焼過熱領域（ｕｎｆｉｒｅｄ　ｓｕｐｅ
ｒｈｅａｔｅｒ　ｚｏｎｅ）と燃焼輻射領域（ｆｉｒｅ
ｄ　ｒａｄｉａｎｔ　ｚｏｎｅ）、輻射領域の下流で加
熱炉の外の断熱反応器、そして断熱反応器の下流に近接
して連結された間接クエンチ装置を具備する。処理コイ
ル（ｐｒｏｃｅｓｓ　ｃｏｉｌ）は加熱炉領域から輻射
領域を通り断熱ヒーターまで延びている。

【００３０】輻射領域は輻射バーナーで燃焼されるもの
で、排出端部で幅が小さくされ排出端部でテーパー部に
構成することができる。上流の過熱部は好ましくは加熱
しないが、バーナーを備えていても良い。輻射領域と過
熱領域の間に連絡が備えられ、輻射バーナーからのガス
の通過が輻射領域から過熱領域に移動し最後にコンベク
ション部を通り大気へ排出することを可能にする。

【００３１】クエンチ装置は入口にまたはその前に圧力
ヘッドの速度を変化するベンチュリ管を有する間接熱交
換器を備えている。熱交換器の冷側（ｃｏｌｄｓｉｄｅ
　）は内冷側を囲む環状冷側チャンバを有する構造の内
部に含まれる。

【００３２】クラッキング方法において、約１２００°
Ｆの反応率０％の炭化水素原料は加熱され過熱領域に位
置するコイル入口に配される。原料は、輻射過熱領域で
、輻射領域からの熱いガスにより１３２５°Ｆの範囲に
予備加熱される。過熱領域は煙道ガス（ｆｌｕｅ　ｇａ
ｓ）温度を約１８００°Ｆに維持するように設計及び操
作される。

【００３３】過熱領域からの原料は、原料を約４５ない
し約６５％反応率に有効な短い滞留時間で約１６５０°
Ｆに加熱するために約２３００°Ｆに燃焼された輻射領
域をに通る。その後、輻射領域からの流出物は約２０ミ
リ秒以下の滞留時間、外の断熱反応器を通り、反応を続
け９５％反応率の反応を達成する。クエンチボイラーは
断熱反応器のすぐ下流であり、反応生成物を急速に冷却
して反応を停止するように操作される。

【００３４】

【実施例】図１，２，及び３に見られるように、本発明
の加熱炉２　は本質的に、加熱炉構造４　、外部断熱反
応器６　及びクエンチボイラー８を具備する。

【００３５】加熱炉２　は外壁１０、屋根１１、床１２
、中央配置〜壁１４、コンベクションコイルから構成さ
れる複数の処理コイル（図示せず）、輻射コイル１６、
及び煙道ガス出口１８を具備する。中央壁１４は上流の
過熱領域２０を画し、中央配置壁１４と外壁１０の組み
合わせは下流の輻射領域２２を画す。好ましい態様では
、中央配置壁１４は床１２上に上げて過熱領域２０と輻
射領域２２との間にアクセス口２４を形成する。コンベ
クションコイルは煙道ガス出口１８の入口のコンベクシ
ョン領域に水平に配置され、加熱炉コイル入口２６に延
びて輻射コイル１６を形成する。輻射コイル１６は加熱
炉コイル入口２６から過熱領域２０、アクセス口２４及
び輻射領域２２を通ってコイル出口２８まで延びる。

【００３６】通常のバーナー３０が輻射領域２２の各長
側の各頂部に整列して配置され屋根１１から下方に延び
る。好ましい態様では、輻射領域２２の頂部２５は、図
１のように底部２３の幅が頂部２５より大きくなる側面
断面が存在するような形状にする。より好ましくは加熱
炉２　において３０フィートの高さ、輻射領域２２の底
２３は８フィート幅で頂部２５は、頂部５フィートのた
めにわずか３と１／３フィート幅であることができる。 また輻射領域２２が床１１から約１／３の点からテーパ
し始めるようにも考慮する。 輻射コイル１６はＵ字形で過熱領域２０及び輻射領域２
０内の中央に配置され最大の輻射加熱効率を達成する。 補助トリムバーナー２１も設けられる。

【００３７】本発明の炉２　は輻射領域２２で２３００
°Ｆ以上の温度を経験し過熱領域２０で１７７５°Ｆ以
上の温度を経験するように設計される。輻射領域２２お
よび過熱領域２０の管金属温度はそれぞれ１８６５°Ｆ
から１３２５°Ｆの範囲であろう。従来の燃焼れんがは
輻射領域２２で生ずるであろう２３００°Ｆ以上の温度
に耐えることが見出されている。したがって炉壁は輻射
領域、コンベクション領域および炉煙道に従来使用され
ている材料で構成することができる。

【００３８】更に、壁１４は、好ましくは屋根１１から
壁１４の底に延びる６インチパイプの形態を有する強化
部材２９を備える。１８６５°Ｆ（輻射領域２２）およ
び１３２５°Ｆ（過熱領域２０）の範囲のコイル金属温
度は、通常の炉管金属だけを必要とする。

【００３９】輻射領域２２のすぐ下流は断熱反応器６　
である。図２および図５に良く見られるように複数のコ
イル１６が輻射領域２２で共通導管３４にマニホールド
され、導管３４は断熱反応器６　の入口のヘッダー３５
にマニホールドされる。断熱反応器６　はさまざまな形
状が可能であるが、反応器６　を囲む通常の外部断熱３
６は炉２　を出た後の処理原料の連続された反応に必要
な断熱外被を提供する。断熱反応器６　に期待される処
理流体温度は断熱反応器入口３８で約１６５０°Ｆから
断熱反応器出口４０での約１６２５°Ｆの範囲である。 断熱反応器６　は上流部３７および下流部３９およびス
ロート４１を有するベンチュリ管の形に形成される。好
ましい態様において、ベンチュリ管形態は生成ガス速度
を約８００から約２５０ｆｔ／秒に低減する。

【００４０】図６に良く見られるように炉２　に関係す
るクエンチボイラー８　は内冷側（ｉｎｔｅｒｎａｌ　
ｃｏｌｄ　ｓｉｄｅ）４２、外環状冷側（ｅｘｔｅｒｎ
ａｌ　ａｎｎｕｌａｒ　ｃｏｌｄ　ｓｉｄｅ）５２およ
び熱側４４（ｈｅａｔ　ｓｉｄｅ　）を有する。内冷側
４２は、ボイラー供給水入口４６と蒸気出口５０を有す
る内チヤンバを備える。環状ボイラー供給水入口５４は
外環状冷側５２への冷却媒の配給を容易にし、環５６は
加熱された冷媒を他の用途のために集める。フィン５８
は内チヤンバから熱側通路４４に延びる。

【００４１】各クエンチボイラー８　の熱側４４は下流
分岐部６６を有する構成の流出物入口６４および出口６
８を備える。

【００４２】本発明の方法は、コンベクションコイル内
で炭化水素原料を加熱し、炭化水素原料を約１１５０°
Ｆで過熱領域２０内の輻射コイル１６に導くことにより
進められる。炭化水素原料は過熱領域２０内で約１３２
５°Ｆに加熱される。過熱領域２０内の原料の通過の間
滞留時間は約８０−１３０ミリ秒好ましくは１１５ミリ
秒でありこれによりコイル１６の管金属温度を過熱領域
２０内で約１５００°Ｆ以下に維持する。過熱領域２０
内の反応率は２０％以下に維持される。好ましくは１０
％以下である。

【００４３】それから原料は約１３２５°Ｆで輻射コイ
ル１６を輻射領域２２まで通り滞留時間約４０−９０ミ
リ秒好ましくは約５０ミリ秒で約１６５０°に加熱され
炉出口２８から反応率約６５％で出る。

【００４４】炉４　から排出された流出物は滞留時間約
３０ミリ秒以下好ましくは２０ミリ秒以下で断熱反応器
６　を通りそこで流出物の温度は約１６２５°Ｆに落ち
、反応率約９０％となる。

【００４５】反応された流出物は断熱反応器６　から約
１６２５°Ｆで出てクエンチボイラー８　を通ってそこ
で反応が停止する。冷媒は冷媒入口５４および４６を通
りクエンチボイラー８　に入り急冷ボイラー８　を通り
冷媒出口５６および５０から出る。流出物温度はクエン
チボイラー８　内で約１１００°Ｆ以下に下がる。

【００４６】実際に、輻射領域２２での約２５００ＢＴ
Ｕ／ポンドの炭化水素におけるバーナー３０の燃焼は、
輻射領域２２において２３００°Ｆの範囲の温度の維持
を可能にし、過熱領域２０において約１８００°Ｆの範
囲の温度の維持を可能にすることが見出された。これら
の炉領域または炉ボックスの温度は、生成物反応率で、
過熱領域２０内における管金属温度約１５００°Ｆ以下
および断熱反応器８２における管金属温度を約１６２５
°Ｆを提供する。

【００４７】好ましいクエンチボイラー冷媒は約１５０
０ｐｓｉｇで沸騰する水で冷媒入口４６から入り流れを
冷媒出口５０から出て、図６のように領域４４を流れる
熱い処理流を冷却する。

【００４８】この方法は燃料節約と炉重量節約ができる
。輻射熱が過熱部２０の原料の温度を高めるエネルギー
を与え、初期のクラッキングは非常に効果的な条件で起
る。輻射部２２から出るガスからの熱は過熱領域２０内
のクラッキング反応の開始に使用される。本発明の方法
において過熱領域２０内の炭化水素原料反応率を１０％
以下に保持することが好ましい。こうして過熱領域２０
内の原料の反応率が１０％以下に保持される限り、滞留
時間は輻射部のバーナー３０により発生するガスから得
られる熱の関数である。現実的に、過熱領域２０内の原
料の滞留時間は約８０から約１３０ミリ秒であることが
できる。

【００４９】それから、輻射領域２２に入る原料は迅速
にクラッキングされて部分クラッキング状態すなわち５
５％から７０％反応率に達する。輻射領域２２内の処理
原料の滞留時間は約４０ないし約９０ミリ秒であろう。

【００５０】輻射領域２２の反応率が完全反応率よりも
制限されると完全な（９０％）反応は断熱反応器６　で
起こるだろう。輻射領域２２からの処理原料は複数のコ
イル１６から導管３４にマニホールドされ今度は断熱反
応器６　の入口でヘッダー３５にマニホールドされ、断
熱反応器６　を滞留時間２０ないし３５ミリ秒で通過し
所望の反応率をなす。

【００５１】本発明の炉２　は、従来の熱分解または熱
クラッキング炉に比べて重量をかなり減ずるだろう。輻
射過熱領域２０は、コンベクション管が原料への大量の
熱移動をするために使用されている従来の炉よりも原料
へのより効率的な熱移動を容易にする。更に、断熱反応
器６　は炉において従来の完全なクラッキングに必要と
されるよりも輻射領域２２におけるコイルの長さを短く
することを可能にする。加えて、炉２　のコイル出口は
従来の輻射炉コイル出口よりも低温に保たれ、これによ
り炉内のコークス生成が低減される。

【００５２】次の表１は本発明の炉２　と従来の炉の節
約の比較である。いずれも１００ｍｍｌｂ／年のＣ２　
Ｈ４　の製造能力があるものである。 　　表１ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　本開示の炉２　　　　　　　　　ＵＳＣ通常ナフ
サ，１０００　　ｌｂ／ｈｒ　　　　　４０　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　４５　燃料，等パワー 　　ｍｍＢＴＵ／ｈｒ　　　　　　　　　　　　１１５
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１５０　熱移
動　　Ｍ−ｆｔ２　 　　コンベクティブ　　　　　　　　　　　　　　　４
５　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　８２　燃
焼ボックス寸法 　　内容量，Ｍ−ｆｔ３　　　　　　　　　　　　　８
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１７　　　
外表面，Ｍ−ｆｔ２　　　　　　　　　　　　　３．５
　　　　　　　　　　　　　　　　　　６．７クエンチ
ボイラー 　　重量，ｌｂｓ　　　　　　　　　　　　　　　　３
，０００　　　　　　　　　　　　　　　５５，０００
　　長さ，ｆｔ　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　１８　　　　　　　　　　　　　　　　　　４５
　次の表２は、本発明のパラメータの予言的な（ｐｒｏ
ｐｈｅｔｉｃ　）例を示す。

【００５３】 表２ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　輻射反応器　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　過熱加熱器　　　　＠　　ビーム長
さ　　　　　　断熱　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　４ＦＴ．　１．
５　ＦＴ　．　　　　反応器　　トータルｌｂｓ　／時
間／コイル　　　　　　　　　　　　　　　　ナフサ　
　　　　　　　　　　　　　　　　　７００　　　　　
　　　７００　　　１４００　　　　　　　　　４２０
０スチーム　　　　　　　　　　　　　　　　３５０　
　　　　　　　３５０　　　　７００　　　　　　　　
　２１００コイル長さ，ｆｔ．　　　　　　３５　　　
　　　　　　３０　　　　　　５　　　　　　　　　　
　　　５　　　　　　　　　　７５　　Ｉ．Ｄ．，イン
チ　　　　　　１．５　　　　　　　　１．５　　　　
　２．１３　　　　　　　６．５／７．５　　　％　　
ｎ−ペンタン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　反応率 イン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　０　　
　　　　　　　　　６　　　　　　４８　　　　　　　
　　　　６５アウト　　　　　　　　　　　　　　　　
　　６　　　　　　　　　　４８　　　　　　６５　　
　　　　　　　　　９０　　　　　　　　　　　９０　
滞留時間，ミリ秒 　　トータル　　　　　　　　　　　　１１５　　　　
　　　　　　５２　　　　　　　７　　　　　　　　　
　　２０　　　　　　　　　　１９４　プラス１０％　
　ｎＣ５　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　反応率　　　　　　０
　　　　　　　　　　３３　　　　　　　７　　　　　
　　　　　　２０　　　　　　　　　　６０温度，°Ｆ 　　煙道ガス　　　　　　　　　　　１６００　　　　
　　　２３００　　　　　　２３００　　　　　　　　
　　　　プロセスアウト　　　　　１３２５　　　　　
　　１６１５　　　　　　１６４０　　　　　　　　　
１６１０　Ｍａｘ．メタルアウト　１４８０　　　　　
　　１９１５　　　　　　１８５０　　　　　　　　　
１６１０　収率重量％ナフサ 　　ＣＨ４　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　１５　　　Ｃ２　Ｈ４
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　３１．５　　　Ｃ３　Ｈ６　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　１５　　　Ｃ４　Ｈ６　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　４．５
　　　トータル　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　５１．０　　　 燃料油（ｆｕｅｌ　ｏｉｌ）　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　３　選択率　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　２．８

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加熱炉装置の断面正面図である。

【図２】図１の２−２線による正面図である。

【図３】図１の３−３線による平面図である。

【図４】図１の４−４線による部分平面図である。

【図５】断熱反応器の入口のマニホールドされた複数の
処理コイルの断面正面図である。

【図６】装置のクエンチボイラーの断面正面図である。

【図７】図６の７−７線による部分平面図である。

【符号の説明】

２…炉、４…炉構造、６…断熱反応器、８…クエンチボ
イラー、１６…コイル 、２０…過熱領域、２２…輻射領域。

Claims (29)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　不燃焼輻射過熱領域、；該輻射過熱領
   域の下流の燃焼輻射領域；該燃焼輻射領域内の輻射バー
   ナー；輻射バーナーからのガスを該輻射領域から該過熱
   領域に通す手段；および該過熱領域の入口から該輻射領
   域の出口に連続して延びる処理コイルを備えた、炭化水
   素原料をクラッキングしてオレフィンを製造する炉。
2. 【請求項２】　　該輻射過熱領域に直接連結したコンベ
   クション領域；煙道ガスを排出する煙道および該コンベ
   クション領域内のコンベクション対流管を備えた請求項
   １に記載の炉。
3. 【請求項３】　　該過熱領域と該輻射領域に間の単一の
   共通壁を備え、該ガスを輻射領域から過熱領域に通す手
   段は該過熱領域と輻射領域の間の壁の底部の開口である
   請求項２に記載の炉。
4. 【請求項４】　　該輻射領域のコイル出口に断熱反応器
   を備えた請求項２に記載の炉。
5. 【請求項５】　　該断熱反応器の一部がベンチュリ管の
   形状である請求項４に記載の炉。
6. 【請求項６】　　該断熱反応器の出口に近接して結合さ
   れた間接クエンチボイラーを備えた請求項５に記載の炉
   。
7. 【請求項７】　　近接する関係の複数の処理コイル；お
   よび複数の処理コイルを該断熱反応器入口で単一のヘッ
   ダーにマニホールドする手段を備えた請求項５に記載の
   炉。
8. 【請求項８】　　該輻射バーナーが輻射領域の縦長壁に
   沿って炉の屋根から下方に延びるように配置された輻射
   バーナーの列である請求項３に記載の炉。
9. 【請求項９】　　クエンチボイラーが環状外冷側および
   中央に配置された内冷側チャンバを備える請求項６に記
   載の炉。
10. 【請求項１０】　　炭化水素原料を不燃焼輻射過熱領域
    を通る処理コイルに配する工程；及び該炭化水素原料を
    該不燃焼輻射過熱領域から燃焼輻射領域へ、該過熱領域
    から該燃焼領域を通って延びる処理コイル中に配する工
    程を包含する、炭化水素原料からオレフィンを製造する
    方法。
11. 【請求項１１】　　該炭化水素原料を該輻射領域から断
    熱反応器に配する工程を包含する請求項１０に記載の方
    法。
12. 【請求項１２】　　該不燃焼輻射過熱領域に該原料を配
    する前にコンベクションにより該炭化水素原料を加熱す
    る工程を包含する請求項１１に記載の方法。
13. 【請求項１３】　　該断熱反応器からの流出物を間接的
    にクエンチして流出物内の反応を停止する工程を備えた
    請求項１２に記載の方法。
14. 【請求項１４】　　該断熱反応器がベンチュリ管の形状
    であり、該燃焼輻射領域からの熱い生成ガスの速度を約
    ８００から約２５０ｆｔ／秒に低減する請求項１３に記
    載の方法。
15. 【請求項１５】　　該不燃焼輻射過熱領域における燃焼
    ボックス温度が１８５０°Ｆより低く、該コイル管金属
    温度が１４５０°Ｆより低く、そして該炭化水素原料の
    反応率が１０％より低く；該燃焼輻射領域の該燃焼ボッ
    クス温度が２３００°Ｆより低く、該コイル管金属温度
    が１８６５°Ｆより低く、そして該炭化水素原料の反応
    率が６５％より低い請求項１１に記載の方法。
16. 【請求項１６】　　該断熱反応器内における該管金属温
    度が約１６５０°Ｆより低く、該炭化水素の反応率が約
    ９０％である請求項１３に記載の方法。
17. 【請求項１７】　　該不燃焼輻射過熱領域における滞留
    時間が約８０から１３０ミリ秒であり；該燃焼輻射領域
    における滞留時間が約４０から９０ミリ秒であり、そし
    て該断熱反応器における滞留時間が約３０ミリ秒より短
    い請求項１６に記載の方法。
18. 【請求項１８】　　該炉が２５００　　Ｂｔｕ／ｌｂの
    炭化水素で燃焼され炭化水素原料反応率が少なくとも９
    ０％である請求項１７に記載の方法。
19. 【請求項１９】　　輻射領域、；該輻射領域の下流の断
    熱反応器；該輻射領域を通る処理コイル手段；該断熱反
    応器内の処理管手段；および該輻射領域内の処理コイル
    手段を該断熱反応器内の処理管手段に結合する手段を備
    えた、クラッキング炉。
20. 【請求項２０】　　該処理コイル手段を該断熱反応器内
    の処理管手段に結合する手段は、該断熱反応器の入口で
    処理コイルを単一の共通の導管に組んでヘッダーにマニ
    ホールドするものである請求項１９に記載のクラッキン
    グ炉。
21. 【請求項２１】　　該断熱反応器は全体または一部がベ
    ンチュリ管の形状である請求項２０に記載のクラッキン
    グ炉。
22. 【請求項２２】　　該断熱反応器の下流に該断熱反応器
    に近接して連結された間接クエンチボイラーを備えた請
    求項２０に記載のクラッキング炉。
23. 【請求項２３】　　該間接クエンチボイラー内に環状冷
    側チャンバ、および該断熱反応器の出口と該クエンチボ
    イラーの環状熱側の間にベンチュリ管を備える請求項２
    ２に記載のクラッキング炉。
24. 【請求項２４】　　該クエンチボイラー内に中央に配置
    された冷側チャンバを備えた請求項２３に記載のクラッ
    キング炉。
25. 【請求項２５】　　環状外冷側；内冷側；を備えたクエ
    ンチボイラー。
26. 【請求項２６】　　該内冷側がボイラー原料入口とスチ
    ーム出口を有する内チャンバを備えた請求項２５に記載
    のクエンチボイラー。
27. 【請求項２７】　　該環状外冷側が環状ボイラー原料水
    入口、該環状ボイラー原料水入口に操作可能に結合され
    た外管、および加熱された冷媒を該外管から集めるため
    に適合された環を備えた請求項２６に記載のクエンチボ
    イラー。
28. 【請求項２８】該環状外冷側と該内冷側の間の領域に熱
    側通路を備えた請求項２６に記載のクエンチボイラー。
29. 【請求項２９】　　該内冷側が該内チャンバから該熱側
    通路へ延びるフィンを備えた請求項２８に記載のクエン
    チボイラー。