JPS6195090A - 重質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】 〔技術分野〕 本発明は、重質炭化水素油を、加熱帯域とソーキング帯
域とを通過させて熱分解する方法に関するものである。

〔従来技術〕

従来、石油系残渣油、シェールオイル、タールサンド油
等の重質炭化水素油から軽質油を得るために、重質炭化
水素油を、加熱帯域とソーキング帯域を流通させて熱分
解することは知られている。

この熱分解方法においては、加熱帯域は、管状コイルか
らなり、重質炭化水素油を熱分解温度まで加熱し、ソー
キング帯域で熱分解を行わせる方法であるが、この場合
、ソーキング帯域は、一般に、内径の大きな竪型ドラム
、即ち単なる空塔ベッセルから構成されるにすぎず、ま
た、この空塔ベッセルには加熱バーナは付設されていな
い。このような空塔ベッセル内での熱分解は、低温反応
分解であるため、コーキング現象は温和であり、その安
定連続運転は１年程度と言われている。しかしながら、
このようなベッセル内での熱分解では、熱分解生成油の
安定性が悪いという欠点がある。

２九は、大口径の空塔ベッセルでは、炭化水素油に逆混
合流が生じ、ベッセル内には炭化水素油の滞留時間の大
きな分布が起きて、過度の熱履歴を受けた物質が生成す
ることに起因する。この欠点を改良するために、小容量
のベッセルを複数個直列に連結する方法（特開昭５３−
６５３０２号及び特開昭５３−１１９９０３号）や、空
塔ベッセル内部に充填物又は水平式穿孔板等の内装物を
配置する方法（特開昭５５−１２１９８号）等が提案さ
れているが、未だ満足すべきものではなかった。また、
このようなベッセル内での熱分解では、多量のコークが
発生して、運転を停止させ、デコーキング操作を行う場
合、バーナ等の加熱手段を所持しないため、デコーキン
グ操作（空気と水蒸気を導入してコークを燃焼除去する
方法）が実施できず、人力によるデコーキング操作を行
わなければならず、その結果、デコーキング操作に多く
の時間を要し、著しい経費を必要とするという問題もあ
った。

〔目　　的〕

本発明は１重質度水素油を加熱帯域とソーキング帯域と
を流通させて熱分解する場合に、従来法に見られる前記
欠点を克服することを目的とする。

〔構　　成〕

本発明によれば、重質炭化水素油を、加熱帯域とソーキ
ング帯域とを通過させて熱分解するに際し、該加熱帯域
及びソーキング帯域を管状コイルでそれぞれ構成し、両
帯域を通過する重質炭化水素油の流れを実質的にピスト
ンフロー状態に保持すると共に、重質炭化水素油の全軽
質化率Ｐｆに対する該加熱帯域の軽質化率Ｐ１の割合Ｐ
工／Ｐｆを１／２以下に保持することを特徴とする炭化
水素油の熱分解方法が提供される。

本発明においては、加熱帯域と共にソーキング帯域も管
状コイルから構成したことがら、重質炭化水素油は、ピ
ストン流と見なされる流動状態で加熱帯域及びソーキン
グ帯域を流れ、その間に熱分解反応を受ける。従って、
前記したような従来法に見られるバックミキシングに起
因する欠点はなく、安定性の良好な熱分解生成油を得る
ことができる。

本発明における加熱帯域は管状コイルから構成され、こ
の加熱帯域では、重質炭化水素油は、その熱分解温度、
通常、３８０〜５２０’Ｃ１好ましくは４２０〜４８０
℃の範囲に急速に加熱される。この場合、　　　　　　
′）圧力は１〜２５０ｋｇ／ｃＪＧ、好ましくは５〜２
００ｋｇ／ｃＪＧ、滞留時間〔コイル容積（ｒｎ”）／
液流量（１５℃）（耐／分）〕は、通常、２０分以下と
され、加熱帯域での熱分解は極力制限される。この加熱
帯域における温度及び滞留時間は、その軽質化率Ｐ１が
、ソーキング帯域から得られる生成油の軽質化率、即ち
、最終軽質化率Ｐｆの１／２以下になるように選定する
のが好ましい。この場合、加熱帯域における軽質化率Ｐ
１は次のように定義される。

Ｐ　ｘ　”（１−）　Ｘ１００ Ｐｌ：加熱帯域の軽質化率（％） Ｂ：　　加熱帯域からの生成油中の５３８℃以上の留分
の重量Ａ：　　ｉ料油中の５３８℃以上の留分の重量本
発明において、加熱帯域は、前記のように、加熱管内の
コーキングを抑制するように実施され。

滞留時間が短かく、熱流速を上げることができることか
ら、この加熱帯域で用いる加熱炉はコンパクトなものと
なる。また、この加熱ｆに高温スチーム又は水素等のガ
ス状物質を導入することは、管内の液流速が、増大し、
また炭化水素分圧が低下するためコーキング現象を抑制
する上でより好ましい効果が発揮される。このガス状物
質の原料油に対する使用割合は、５０〜２００ＯＮ　Ｑ
　／　Ｑ、好ましくは１００〜５０ＯＮ　Ｑ　／　Ｑで
ある。

前記加熱帯域から得られる生成油は、ソーキング帯域に
導入され、ここで熱分解゛される。本発明の場合、この
ソーキング帯域は管状コイルがら構成されるが、この場
合、このソーキング帯域の管状コイルの管径（内径）は
、一般には、加熱帯域の管状コイルの管径（内径）と同
径又は大きい径が選定される。この管状コイル内の液状
炭化水素油の線速度は、０．５ｍ／秒〜１ｏｍ１秒、好
ましくは１　、５ｍ／秒〜５■／秒の範囲にするのがよ
い。この範囲以下の波線速度では、流体の運動エネルギ
ーが小さく、反応による重縮合物が反応管壁面に凝固付
着し易くなるので好ましくなく、一方、前記範囲より大
きい波線速度では、反応管内での圧力損失が著しく増大
し、実用的ではない。

なお、前記波線速度は次の式で表わされる。

ρＸＡ Ｒ：　波線速度（ｍ／秒） Ｑ＝　炭化水素油供給量（ｋｇ／秒） ρ：１５℃における炭化水素油の密度（ｋｇ／ｒｎ’）
Ａ：　管内流通断面積（ｍ２） ソーキング帯域を構成する管状コイルの長さ／内径比（
Ｌ／Ｄ）は、１００以上にするのがよい。

このソーキング帯域での入口温度は、３８０〜５２０°
Ｃの範囲内、好ましくは４２０〜４８０℃の範囲に制御
するのがよい。この場合、３８０℃より低い温度では分
解速度は非常に小さく経済的でなくなり、また５２０℃
より高い温度にすると先に記載したように極度にコーキ
ングを生起し易くなる。

従来の空塔ベッセル型のソーカー分解では、ソーカー出
口温度は入口温度より少くとも約２０℃程度低下する。

この温度低下は当然のことながら原料油性状及び分解シ
ビアリテイーによって異なる。

従って、従来の空塔ベッセル型のソーカー分解では分解
シビアリテイーの制御は複雑となり、加熱帯域の出口温
度や、ソーカー（ベッセル）内の滞留時間を調節しなけ
ればならない。しかし、加熱帯域の出口温度の制御は、
その加熱炉バーナの容量が大であるため、調整が難しく
、特に、局部的な微調節が難しい。一方、ソーカー内の
滞留時間の調節は、ソーカー出口で圧力を調節する方法
と、気液界面の液レベルを調節する方法があるが、前者
の場合は調整できる範囲が小さく、後者の場合は液界面
検出器の信頼性に難点があるのでいずれも有利な方法と
は言えない。

本発明におけるソーキング帯域で用いる熱分解反応器（
ソーカー）は、前記したように管状コイルからなるが、
この反応器には、バーナ等の加熱手段をデコーキング用
バーナーとして設けると共に、この加熱手段をソーキン
グ帯域の温度制御の目的に使用できる有利性がある。こ
の場合、このソーキング帯域に付設する加熱手段の容量
は、加熱帯域の加熱手段の容量の約２０％程度で十分で
あり、ソーキング帯域における熱分解反応（吸熱反応）
に伴う温度降下を十分に補償することができる。本発明
の場合、ソーキング帯溜に対するこの加熱手段の付設に
より１反応条件を容易に制御することができ、定常状態
における熱分解反応に対し、反応時間換算で１／２〜２
倍の範囲の制御を行うことができる。また、このソーキ
ング帯域に付設するバーナは、加熱帯域とは独立したも
のとし得るため、火炎温度の調整も可能であり、輻射に
よる反応管表面温度の上昇の制御も容易である。

ソーキング帯域における滞留時間は、反応温度と密接な
関係を持ち、特定原料油に関し、軽質化率を同じにする
には、反応温度の増加に応じて滞留時間を低下させる必
要がある。原料油の性状により安定な生成油が得られる
軽質化率は異なるが。

このソーキング帯域における滞留時間は、３８０〜４８
０℃の反応温度に関し、２〜６０分、好ましくは５〜３
０分の範囲である。これより小さな滞留時間では、経済
的な軽質化率を得るのに高温を必要とするため、コーキ
ングが生起しやすくなり、一方、前記より大きな滞留時
間では反応管の長さが著しく長くなるため実際的ではな
い。

本発明で達成する最終軽質化率は、原料油の性状及び軽
質化の目的等によって異なるが、一般には、２０〜４０
％である。この場合の最終軽質化率は次の式で表わされ
る。

Ｐｆ＝（１−−）　Ｘ１００ Ｐｆ：ｍイＥノ４Ｋ（％） 本発明において、最終軽質化率Ｐｆに対する加熱帯域の
軽質化率Ｐ１の割合Ｐ　Ｌ　／Ｐｆは１／２以下、好ま
しくは１１５〜２１５である。

本発明で用いる熱分解装置は、加熱帯域とソーキング帯
域とを有するものであればよく、両者の帯域は同一の加
熱炉内に配置し得る他、別々の独立した炉内に配置する
ことができる。両者の帯域を同一の加熱炉内に配置する
場合、炉内にレンガ壁等の仕切壁を設けて２つの区画室
を形成し、その一方の区画室に加熱バーナを設けると共
に、管状コイルを配設して加熱帯域とし、他方の区画室
には、小型の加熱バーナを設けると共に、管状コイルを
配設してソーキング帯域とするのがよい。

この場合、加熱帯域のバーナによる輻射熱は、その仕切
壁に遮断され、ソーキング帯域の管状コイルは、その加
熱帯域のバーナによる輻射熱で直接加熱されることが防
止される。加熱帯域とソーキング帯域とを別々の装置で
構成する場合、それぞれの帯域は、管状型加熱炉を用い
て形成することができる。

〔効　　果〕

本発明の熱分解方法によれば、加熱帯域及びソーキング
帯域の両方を管状コイルで構成し、両者の帯域を通過す
る炭化水素油の流れをピストンフローの流動状態にした
ことから、従来のベッセル型のソーカー分解に見られる
欠点は克服され、安定性のよい高品質の熱分解生成油を
得ることができる。

本発明の熱分解方法は、各種の重質炭化水素油。

例えば、石油の蒸圧蒸留残渣油、減圧蒸留残渣油、シェ
ールオイル、タールサンド油、石炭液化油等に対して適
用される。

〔実施例〕 次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

実施例 原料油として、以下に示す性状の中東系減圧残渣油を用
いた。

表−１ 比重（ｄ１５／４℃）　　　　　　　　　：　　１．ｏ
４ｏ４粘度（ｃｐ）　（１００℃）　　　　　　　　：
　　　５ｓａａヘプタン不溶分（ｗｔ％）　　　　　：
　　１２．６トル工ン不溶分（％１ｔ％）　　　　　：
　　０．０１以下前記した原料油を、管状コイルを有す
る加熱炉に導入し、ここで加熱した後、別の管状コイル
を有する加熱炉（ソーカー）に導入し、ここで熱分解し
た。この場合、加熱用の加熱炉と、ソーカーで用いた管
状コイルの管径は同じであり、いずれも内径４ｍｍのも
のであり、また、加熱炉で用いた管　　　　　　　パ）
状コイルの長さは２０ｃｍ、及びソーカーの管状コイル
の長さは３０ｃｍである。

前記実験条件及びその結果を後記表に示す。なお、実施
例Ｎα１及びＮα２は、デコーキング用バーナを使用し
ない場合の結果を示す。また、実施例Ｎα２は、原料油
を水素と共に供給し、原料油の管内流速を増大させると
共に、水素にょる重縮合を抑制した結果゛を示す。

比較例１〜４ 実施例で示した原料油を、加熱炉のみを用い（Ｎα１）
、及び加熱炉と空塔ベッセルからなるソーカーの組合せ
を用い（Ｎα２）でそれぞれ熱分解を行った。また、こ
れらの比較例ＮＱＩ及びＮα２において、原料油を水素
と共に供給してそれぞれ熱分解を行った（Ｎα３及びＮ
α４）。

これらの実験条件及びその結果を表−２に示す。

なお、前記衣−２において、熱安定度は、熱分解試験法
ＡＳＴＭ　０１６６１により測定されたもので、その評
価基準は次の通りである。

■・・・安　定 ２・・・やや安定 ３・・・不安定 表−２の試験結果から、本発明の場合、得られる熱分解
生成油は、゛スラッジ生成要因である重縮合化合物のト
ルエン不溶分の生成が抑制され、安定性がすぐれている
ことは明らかである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）重質炭化水素油を、加熱帯域とソーキング帯域と
   を通過させて熱分解するに際し、該加熱帯域及びソーキ
   ング帯域を管状コイルでそれぞれ構成し、両帯域を通過
   する重質炭化水素油の流れを実質的にピストンフロー状
   態に保持すると共に、重質炭化水素油の全軽質化率Ｐｆ
   に対する該加熱帯域の軽質化率Ｐ＿１の割合Ｐ＿１／Ｐ
   ｆを１／２以下に保持することを特徴とする炭化水素油
   の熱分解方法。