JPS6311394B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は炭化水素の蒸気分解（熱分解）にかか
り、さらに詳しくは炭化水素の蒸気分解を実施す
るための新規かつ改善された方法に関するもので
ある。 本発明に従えば加工コイル内に輻射線吸収面を
与えるための内部インサートを有する筒状加工コ
イルをもうけることにより炭化水素を蒸気分解す
るための改善された方法が提供せられる。本発明
に従えばかかるインサートの利用によりチユーブ
壁中での熱フラツクスが増大し、また所要滞留時
間を減少させまた内部チユーブ壁温度を低下せし
め、しかもチユーブ外壁温度を不変に保つことが
可能である。 このインサートは圧力低下を大ならしめること
なく熱フラツクスを増大させるため輻射線吸収面
を与えるよう設計されかつ筒状コイル内に配置せ
しめられる。通常また好ましくはこのインサート
は最も強力な熱分解がコイル出口で行なわれるよ
う加工コイルの出口に位置せしめられる。 チユーブインサートは好ましくは内部チユーブ
壁から間隔を置かれた中心部から外方に伸びるア
ームあるいは羽根群を有しこれらがチユーブ内壁
と接触あるいは殆ど接触するような形になつてお
り、かかる構造のものが圧力低下を不都合に大な
らしめることなく熱フラツクスの所望増加をもた
らす熱吸収面を与えることが見出された。このイ
ンサートは均一なガス流を与えるためチユーブの
自由内部横断面を等面積区分に分けねばならな
い。インサートはまた好ましくは自由横断面を通
るガス流の不良分布を回避するため中心に位置す
べきである（最も好ましくは中心部がチユーブ軸
と軸的に一直線になるべきである）。またインサ
ートはチユーブ内で移動したりまた振動し機械的
損害をもたらすことのないように設けらるべきで
ある。インサートの熱吸収は例えば表面を暗色化
するとかあるいは吸収性被覆をもうけることによ
り増大せしめうる。 インサートは加熱装置に全筒状コイル（全コイ
ルは一つあるいはいくつかのチユーブから構成せ
しめうる）のごく１部にのみ位置せしめられ、最
も好ましくはコイル出口に（コイルの最後のチユ
ーブの出口に）位置せしめられる。インサートは
通常少なくとも５フイートの長さを有し、最後の
チユーブの全長の15〜100％を占める。既に述べ
た如くインサートの横断面はインサートを有する
チユーブでの圧力低下が不都合に増大することな
く熱フラツクスの所望の増大を与えるような寸法
のもので、またインサートのための圧力低下の増
大は通常5psi未満、好ましくは3psi未満である。
通常圧力低下増は少なくとも0.3psiで、最も普通
には少なくとも0.7psiである。圧力低下の増大が
5psi未満であることは、反応の平衡が急激に影響
を受けないようにするために望ましことからなる
べく小さくする。 本発明に従えばインサートを有するチユーブ部
分で熱フラツクス（BTU／hr―ft²）のかなりの
増加がある。通常この熱フラツクスは少なくとも
10％、好ましくは少くとも20％のオーダーで増大
するが、通常は約50％以上には増大しない。熱フ
ラツクスの増大はチユーブから分解流への直接的
対流が改善されることならびにチユーブ壁からイ
ンサートへ輻射熱伝達が行なわれインサートが対
流により分解流へ熱を伝達することによるもので
ある。熱フラツクスが少なくとも10％増大するこ
とはエネルギー節約の点から重要であり、これは
大であれば大である程良い。またチユーブの金属
クリープが温度が高い程生ずることがあるので、
チユーブの金属材料についての影響の点からもエ
ネルギーを節約できることが好ましい。 本発明に従えば熱フラツクスが増大するためチ
ユーブのインサートを有する部分の内壁の温度が
低下する。そのためチユーブのコーキングが減少
する。インサートは遥かに低温で実際上コーキン
グの傾向が全くないので、全表面積がコーキング
にさらされる危険性の増大なしに熱フラツクス増
加を達成しうることが認められている。 炭化水素供給原料は広範な分解用原料の任意の
ものでありうる。本発明はオレフイン類特にエチ
レンの製造に利用せられる。代表的な原料として
エタン、プロパン、ブタンおよびそれらの混合
物、ナフサ、軽油等があげられる。生成物流れに
は広範な種類の成分を含み、生成物組成はある程
度は選択せる原料によるものである。 炭化水素の蒸気熱分解は1400〓以上のガス出口
温度で、通常1500〓〜1800〓のガス出口温度で行
なわれる。チユーブ出口圧力は通常０〜50psigで
ある。滞留時間は0.05秒〜２秒である。この熱分
解は水蒸気対炭化水素比0.2：１〜1.5：１（重量
比）で通常行なわれる。 上述の全体的な条件は従来法で一般に用いられ
てきたものと同様であるが、一定のチユーブ直径
でもつて、他の条件（出口圧力、原料速度、水蒸
気対炭化水素比、燃焼割合等）をも固定し本発明
方法を実施する場合全滞留時間を減少せしめるこ
とができる。すなわちインサートを利用すると全
滞留時間が短縮せられる。 以下添付図を参照し本発明を説明する。 第１図には、橋脚上にもうけられた構造スチー
ルフレーム１０に支持されており、外壁１１およ
び１２、内壁１３および１４、端壁１５ならびに
床１６および１７からなる縦筒型加熱装置が示さ
れている。外壁１１および１２は内壁１３および
１４と実質的に平行で、外壁１１および１２は内
壁１３および１４よりも高く伸びている。外壁１
１と１２および内壁１３と１４には１８で示され
ている縦に何列も強力輻射型バーナーがもうけら
れている。床１６および１７は外壁１１，１２と
内壁１３，１４の間にそれぞれ伸びている。床１
６および１７には床バーナー１９、好ましくは火
炎型バーナーがもうけられている。 外壁１１、内壁１３、床１６および端壁１５で
輻射加熱帯２０を構成し、また外壁１２、内壁１
４、床１７、および端壁１５で別の輻射加熱帯２
１を構成している。端壁１５は逆Ｕ字型をしてお
り、内壁１３および１４にもうけられたバーナー
群１８への出入を許容する開放域を構成してい
る。 内壁１３および１４上に水平に内部屋根２５が
もうけられている。外壁１１から内側に伸び水平
に上部屋根２６が外壁１１および端壁１５上にも
うけられ、また同様に外壁１２および端壁上に上
部屋根２７がもうけられこれから上部壁２８およ
び２９が伸び端壁１５の上方へ伸びている部分と
で対流域３０を作つている。全ての壁、床および
屋根には適当な耐火材料がもうけられている。 輻射加熱帯２０および２１には支持構造体１０
からハンガー３３により適当に保持されている多
数の垂直チユーブ群３１がもうけられている。こ
れら多数の垂直チユーブ３１は外壁１１と内壁１
３の中間、外壁１２と内壁１４の中間にそれぞれ
位置せしめられている。これらチユーブは多数の
通路で加工コイルを与えるべく配置され、適当な
戻り曲管および出口手段がもうけられている。 対流帯３０内には水平に置かれた導管３５がも
うけられている。この導管３５はまたぎ継手３６
によりチユーブ３１と流体が通じるようになつて
いる。対流帯３０内にはさらに別の水平におかれ
た導管３８がもうけられている。入口および出口
多岐管３８ａおよび３８ｂがこの導管３８と流体
が通じるようになつている。 バーナー１８には多数の多岐管３９からライン
４０を通じ燃料が供給せられる。燃料は多岐管４
１を通りバルブ４２の制御の下多岐管３９中へ導
入せられる。バーナー１８への燃料の流れはチユ
ーブ群３１の所望燃焼度に応じて縦列ごとに変え
られる。各バーナーはさらにまたライン４０中の
手動バルブ４４によつて調節することができ、加
熱装置への燃料の流れ全体はバルブ４５により制
御せられる。外壁１１および１２と内壁１３およ
び１４にもうけられているバーナーは同じような
多岐管手段を有することが理解されよう。 輻射加熱帯内の垂直チユーブ群を通じての流体
通路の数は原料、生成物の仕様等により変更せら
れる。すなわちこれらチユーブ群は輻射加熱帯内
に垂直におかれる多数の縦コイル群を表わす。 基本的加熱装置は米国特許第3274987号に記載
されている。 熱分解チユーブ３１の一部、特に各通路の出口
チユーブには、コイルの出口チユーブ内に輻射線
吸収面を与えるため内部インサートを含む。第２
ａ図に示される如くこのインサート１００は３枚
羽根のあるスパイダーの形をしており、中心のボ
デイー部１１１と羽根１１２を有し、これらの羽
根の先端すなわちチユーブ壁と接する部分は湾曲
している。このスパイダーはチユーブ内に押し入
れ固定されていて所望の位置決め拘束を与えチユ
ーブ内部を三つの通路に分けている。スパイダー
の中心部１１１はチユーブ軸と一致して位置せし
められている。 第２ｂ図は中心ボデイー部１２１と三つの外方
に伸びる湾曲せる羽根群１２２を有するインサー
ト１２０を示し、これがチユーブ内部を三つの
別々の通路に分けている。 第２ｃ図は４枚羽根のあるスパイダーの形のイ
ンサート１３０を示し、これらの羽根の末端は外
方に湾曲していてチユーブ内部を四つの通路に分
けている。 第２ｄ図は中心ボデイー部１４１と４枚の外方
に伸びる羽根群１４２を有するインサート１４０
を示し、これがチユーブ内部を四つの別々の通路
に分けている。 以下実施例により本発明を説明する。 実施例 チユーブインサートは第２ａ図の如き３枚羽根
スパイダーのものを使用した。これらの羽根は厚
さ1/8″で、自由流動横断面が幾分減少し圧力低下
が幾分大になるにすぎぬものであつた。 基 本 チユーブサイズ 内径6″×1″／４ｗ・ｔ 処理量：炭化水素 8800 1b／hr 水 蒸 気 4400 1b／hr 合 計 13200 1b／hr 出口圧力 22psia 出口チユーブ壁温度 1080℃（1976〓） ガス温度 入口から最後のチユーブまで 825℃（1517〓） 出口 850℃（1562〓） 転化率あるいは分解率（コイル転化率の％）：
入口から最後のチユーブまで 75％ 出口で 100％ 分解熱 28000BTU／1b炭化水素製品１モル 計算デユーテイ、最後の管（顕熱＋分解）
1980000BTU／hr 結 果

【表】 インサートを使用するとチユーブ壁での熱フラ
ツクスが約33.3％も増大した。またインサート温
度が極度に高くならずに（インサート温度は1610
〓）チユーブ内壁の温度が減少した。また圧力低
下の増はごくわずかであつた。 本発明は熱フラツクスが増大せしめられ滞留時
間を減少させ、選択性を良好ならしめることがで
きるので極めて有利である。またかかる結果がチ
ユーブ壁温を増大させることなく（事実チユーブ
壁温はより低い）達成せられ、コーキングの傾向
が少なくなる。同じ滞留時間で、本発明に従えば
より高いガス出口温度を得ることができることも
理解させるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の加熱装置を組みこむことので
きる熱分解炉の略図的断面図であり、第２ａ図、
第２ｂ図、第２ｃ図および第２ｄ図はそれぞれ本
発明で使用することのできるインサートを組みこ
んだ熱分解チユーブの１部の断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水蒸気と炭化水素フイードが熱分解実施のた
   め分解加熱装置内の筒状加工コイル中を通過せし
   められる炭化水素の蒸気熱分解法において、該炭
   化水素フイードならびに水蒸気が筒状コイルの出
   口部でインサートとコイル内部壁の間に別々の連
   続せる縦流路内を通過せしめられ、該インサート
   は熱フラツクスを増大させるため輻射線吸収面を
   与え、また該インサートは熱フラツクスを少なく
   とも10％増大させかつ圧力低下増を5psi未満に限
   定すべく前記出口部分に位置せしめられているこ
   とを特徴とする炭化水素の蒸気熱分解法。 ２ 炭化水素フイードと水蒸気が前記縦流路群中
   を均一なガス流れで通過せしめられる特許請求の
   範囲第１項記載の方法。