JPS59501068A - 炭化水素油の熱分解方法 - 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】 炭化水素油の熱分解方法 この発明は炭化水素油の熱分解方法であって、炭化水素類を反応温度１で加熱し 、次いで反応帯域に導入して、ここでの流れが下から上へ向かうように流すこと から成る分解方法に関する。

炭化水素油の熱分解では、重質油留分が軽質油留分へと分解されて軽質油留分の 得率が増加する。分解に際しては原料は分解炉中の加熱管内で分解温度捷で加熱 される。一般には二つの様式の方法がある。その一つは、分解が分解炉内の加熱 管中で起こる場合であって、この際一部の分解反応は分解工程に引き続く次の工 程への接続導管内でも起こる。この形式の分解方法ではジレード時間（ｄｅｌａ ｙ　ｔｉｍｅ）については正確には解明されていないが、比較的に短く１公租度 である。

圧力は著しく変動し、炉入口から出口へと低下する。

他のタイプの分解方式は、捷ず原料炭化水素を分解炉中で好適な反応温度才で加 熱し、別途の反応帯域を設けてここで実際の分解反応を起こさせるもので、この 際のジレード時間は前記の方式に比べて極めて長く、１０〜３０分の程度である 。反応帯域には熱の導入はしない。

後者の方法ては反応帯域は通常は直立円筒形の圧力槽から成っていて一端から分 解炉で加熱された原料がフィードされ、他端からは気液の混合物が抜き出されて 次の精製工程、例えば蒸留工程に送られる。反応帯域中での流れの方向は上方か ら下方か、下方から上方へのいずれかである。

炭化水素油の熱分解では、実質的に２種類の反応が生起する。その一つは、分解 反応そのものであって、長鎖分子がより短鎖の分子に分断されて粘度の減少を伴 う。他の反応は重縮合反応と呼称されるものであって、ここでは各分子が結合し て水素を放ちながらピッチやコークスが生成していく。後者の反応はアスファル テン分を増加せしめるので好ましくない。高温になる程、この重縮合が優勢にな るので、できるだけ温度を下け、それに応じてジレード時間が長くなるような操 作がとられている。

熱分解ではジレード時間は極めて重要である。このジレート時間がち捷りにも短 いと分解する時間がなく、又ジレート時間が長ずきると分解生成物が相互に反応 を始めて好ましからぬ生成物を生ずる。この結果生成する成分は不安定なのでこ れを含む油は燃料用に使用する際に困難を伴う。そこで可能な限り均一な分解が 生起することが至上命令になる。反応帯域としての圧力槽中での流れが不均一で あると、そのためにジレード時間が変動する。

分解反応においては、生成した軽質成分は反応帯域における温度、圧力条件下で 蒸発する。そこで混合物が圧力槽中を上方へ流れるにつれて気液混合物の密度は 減少する。圧力槽内部での静力学的圧力差によって、ガス相の密度も寸だ混合物 が上方へ流れるにつれて減少する。分解反応によって生成しだ液状留分は原料よ りも密度が小さいので、これも又気液混合物の密度を低下させる要因である。そ のために、通常用いられる円筒形反応器は均一な径を有していても流速は一定で はなくて、むしろ混合物が上方へ向かうにつれて加速される。

米国特許第４，２４７，３８７号公報に開示される熱分解方法では反応帯域とし て円筒形直立圧力槽が用いられていて、反応器内での還流を防ぐために、多孔性 の中間底を配設して一連の混合部位を器中に構成させている。

この目的は該帯域中にフィードされる留分に対しててきるだけ均一なジレード時 間を与えろことにある。かかる中間板を配設すると欠点も生ずる。ミス操作をす ると全反応器中にコークスが充満することがあるが、このような中間底が設けら れているとコークスの除去及び反応器の清浄化が不便になりコスト高になる。

この発明の目的は従来公知の方法を改良することにあり、詳しくは清浄化を阻害 するような中間底を設けずに均一なジレード時間を達成しうるような方法の提供 にある。

この発明の目的は、気液混合物が反応帯域を構成する圧力槽中で切線回転運動を なすようにすることを主な特徴とする方法によって達成される。

その他の特許請求の範囲第２項ないし第６項中に記載せられている。

この発明の方法では、反応帯域中、で切線方向に回転するが垂直に均一に上方へ 進行する気液の流れが生じ、この際に不均一なジレード時間を引き起こすような 還流が生じない。気液混合物が切線方向に回転するような流れは種々の方法で得 ることができる。有利な一実施態様によれば、反応器を構成する圧力槽中にらせ ん形の上昇回廊を形成するらせん部材を配設することによって回転運動を生せし めることができる。この形の通路ては、流れは常に上向きであって下方への流れ は起こらない。このらせん系統は反応帯域の全長に亘って設けてもよく、部分的 に配設してもよい。ある場合には、このらせん部材を反応帯域の人口部分だけに 配設しても十分満足できる結果が得られる。

また反応器中に二つ又はそれ以上のらせん部材を配設して、気液混合物の回転方 向が逆転するようにすることもできる。この際には反応帯域を流れる気液混合物 に対して１段又は数段の混合工程が生ずる。

気液混合物を切線方向に回転させるだめの他の実施態様には、切線方向に配設し たノズルを用いる方法がある。原料又はスチームの如き他の液体がこのノズル部 分を通過するととによって原料に好ましい回転運動を与えることができる。ノズ ル数は必要に応じて選択するが、例えば２〜２０ノズルである。寸だ該帯域の人 口部分において、分解される炭化水素原料が反応帯域に切線方向に送入される如 く原料供給管を配管してもよい。

さらに有利な他の実施態様によれば、反応帯域がその全長に亘って上方に拡大し ているか又は例えば供給部のみ部分的に上方へ向かって拡大された形をなしてい ることもてきる。かかる円錐形はそれ自体でもシレー　１一時間の分布を均一化 する効果を有しでいる。

分解反応の見地からして、好適な温度は４１０〜４７０°Ｃであり、圧力は２バ ールと２０バ一ル間であることが判っている。反応帯域の平均直径と長さの比率 は好捷しくけ】：１〜１：２０の範囲である。

次に添付の図面にしたがってこの発明の有利な実施態様の若干を詳しく述べるが 、この発明は専らこれに限定せられるものではない。

第１図はこの発明の方法の有利な実施態様の一つを示す略図である。

第２図はこの発明に用いる反応器の有利な実施態様を示す立面略図である。

第３Ａ図はこの発明の方法に用いる反応器の他の有利な実施態様を示す上方から の図である。

第３Ｂ図は第３Ａ図の反応器の立面図である。

第４Ａ図は反応器の上方からみたこの発明で用いる反応器の他の有利な態様を示 す。

第４Ｂ図は第４Ａ図の反応器の立面図である。

実施例　Ｉ 第１図において、原料油は管】１を通って炉１２中へ導入され、ここで温度４１ ０及び４７０℃間に加熱される。

炉１２から、原料油は管１３を径由して反応器１４に導入され、ここで上方に流 れて反応器の頂部から抜き出されて管１５を径で別途のユニット（図示せず）へ 送られる。このユニットではガス、ベトロール、軽質燃料油及び重質燃料油に相 互に分離される。反応帯域中の平均ジレード時間け５分及び１００分の間である 。

第２図の実施態様では、円錐部材１６が反応器１４内部に形成されている。分解 されるべき炭化水素は反応器１４中に下方から上方へ導入され、ここでらせん部 制御Ｇから構成されるらせん回廊に入ってここで実際の分解が生起する。

第２図の実施態様では、反応帯域１８には、らせん方向が逆転している２コのら せん部材１６及び］７が等しく配設されている。これにより、反応帯域１８中を 流れる気゛液混合物はその回転方向が逆転する。

第３Ａ図及び第３Ｂ図は反応帯域１８を構成する圧力槽１４の低部を示し、ここ では分解されるべき炭化水素の流れは下方から上方へと導ひかれる。圧力槽１４ の底部ではノズルｊ９が切線方向に連結していて、原料又は水蒸気の如き他の液 体は該ノズルを通して導入されて分解されるべき炭化水素の流れに回転運動を与 える。

第４Ａ図及び４Ｂ図では、原料供給管２０の端部にはノズル２１が形成されてい て、このノズルが原料に回転運動を強制する。

第１図に示す装置を用いてパイロットプラント規模においで原油の熱分解を行な った。同様の装置であってらせん系統を有しない反応器のものを比較実験用とし た。その他の条件は同一であった。原料油はノ連産原油の減圧蒸留基油てあった 。比較結果を次表に示す。

表 物性項　目　フィート　基油生成物の性状（留　分　１８０℃＋） らせん系統なし　らせん系統あり 密度（ｇ／篩２０°Ｃ）　１．００１１　１．００１　１．００２アスフアルテ ン（重量係）　６．２８　１０．７０　１１．１０硫黄（重量係）　３，６５　 ３，３８　３．５４粘度”ｃＳｔ（５０℃）　４３０００　４２０００　３３０ ０安定性（１） −２，０２，１ □ （１＋　安定性に関しての詳細は次の文献に記載がある：Ｖａｎ　Ｋｅｒｋｖｏ ｏｒｔ、Ｗ、Ｊ、　、Ｎｉｅｕｗｓｔａｄ、　Ａ、Ｊ、Ｊ、ＩＶ　：　ＥＣｏｎ ｇｒｅｓｓ　Ｉｎｔ−ｅｒｎ、ｄｕ　Ｃｈａｕｆｆａｇｅ　Ｉｎｄｕｓｔｒｊ、 ｅｌ、ｐａｐｅｒ　ｎｕｍｂｅｒ　２２０．　Ｐａｒｉｓ。

’　１９５２ 国際調査報告

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．炭化水素油を反応温度捷で加熱してから反応帯域に導入して、該帯域中での 流れが下方から上方へ向かっているような炭化水素の熱分解方法であって、気液 混合物が反応帯域（１８）を構成する圧力槽（１４）中において切線方向に回転 運動与えられることを特徴とする方法。 ２　該気液混合物が少なくとも一つのらせん形部材（１６，１７）の手段によっ て回転運動を与えられることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。 ３　反応帯域（１８）のらせん系統（１６，１７）が圧力槽（１４）の全長に亘 って配設せられていることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の方法。 ４　反応帯域（１８）のらせん系統（１６，１７）が圧力槽（１４）の長さの一 部に配設されるか、又は単に人口部分及び／又は出口部分に配設せられることを 特徴とする請求の範囲第２項に記載の方法。 ５　該らせん系統（１６，１７）が、二つ又はそれ以上のらせん系統から構成さ れ、気液混合物の回転方向を逆転せしめうろことを特徴とする請求の範囲第１項 、第２項、第３項及び第４項のいずれか一つに記載の方法。 ６　該気液混合物がノズル（１９，２１）の手段によって回転運動を与えられる ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。 ７　該ノズル（１９）が反応帯域（１８）の人口部分と切線方向に接続している ことを特徴とする請求の範囲第６項に記載の方法。 ８　ノズル（２１）が炭化水素の供給管（２０）の伸長線上において反応帯域中 に配設せられることを特徴とする請求の範囲第６項又は第７項に記載の方法。 ９　気液混合物がノズル系統（１９）の手段によって回転運動を与えられ、該ノ ズルを径由して原料油、又は水蒸気もしくは他の液体が圧力槽（１４）中に導入 せられることを特徴とする請求の範囲第６項、第７項及び第８項のいずれか一つ に記載の方法。 １０　熱分解が温度４１０〜４７０℃、圧力２〜２０バール、平均ジレード時間 が５及び１００分間の条件下で反応帯域（１８）中で行なわれることを特徴とす る請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第５項、第６項、第７項、第８ 項及び第９項のいずれか一つに記載の方法。 １１　反応帯域（１８）として上方に拡大している円錐形圧力槽（１４）を用い ることを特徴とする第１項、第２項、第３項、第４項、第５項、第６項、第７項 、第８項、第９項及び第１０項のいずれか一つに記載の方法。