JPS6410036B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は炭化水素類の熱分解プロセス及び装置
に関する。本装置は水蒸気過熱器、炭化水素原料
と過熱水蒸気との混合装置及び、その中で水蒸気
を過熱し且つその中で分解反応を実施する輻射ブ
ロツク構造物を含んでいる。

炭化水素類を熱分解し、エチレン、プロピレ
ン、ブタジエン及び類似物の様なオレフイン類及
びジオレフイン類を製造する技術に於ては、ある
操作条件が製品収率を向上させることが経験とし
て知られて来ている。此等の条件には反応帯（反
応管）中の炭化水素類の分圧を下げる一方、比較
的短い滞留時間及び比較的高い反応温度で操作す
ることが含まれている。然し、現在炭化水素類の
分解に使用されているシステムではごく限られた
成功しか未だ達成されて来ていない。

従来の分解システムでは大きな火箱中に位置す
る個々の懸架チユーブの束の中で分解反応を実施
する。かかる炉では、充分な熱を反応管を通して
炭化水素類に伝達する為に通常火箱の壁にすえた
100以上のバーナーが必要であろう。かゝるシス
テムにはいくつかの不都合な点がある。不都合の
一つは総ての反応管が同一の煙道ガス温度に曝さ
れることである。この事実は反応管の金属破壊が
一般的に起る最高温度によつて達成可能な最高熱
流束が制限されることを意味している。反応管に
損傷を与える以外に、過熱により最終製品中に余
りにも高い含量のメタンを生成する様な好ましか
らざる反応を起す可能性がある。更に過熱は反応
管の内側のコークの沈積形成を増加させる原因と
なる。

上記理由のため、反応管全長にわたる熱流束は
比較的低い必要がある。平均熱流束を低い水準に
保つために、従来の分解炉中の反応管は必要上約
50から100メートルの長さである。最適分解条件
で必要なものよりも反応帯中の炭化水素の滞留時
間が長過ぎ、且つ各管中の圧力低下が好ましくな
い程高いとの理由により長い反応管は好ましくは
ない。

部分酸化―熱分解プロセスと称する炭化水素類
分解の他プロセスが米国特許第4134824号に記載
されている。此のプロセスでは原油がアスフアル
ト性成分分離のために蒸留される。バーナーの燃
料としてアスフアルト性成分を循環しつつ、メタ
ン―オイル・バーナーからの部分燃焼ガスを使用
して留出油からエチレン及び他の製品を生成する
ために分解する。此のプロセスの主要な欠点は最
終製品からピツチ、二酸化炭素、一酸化炭素及び
硫化水素を分離する必要性があることである。

炭化水素類分解の他の手法が米国特許第
4264435号に記載されている。本プロセスでは、
炭化水素燃料と酸素とが、一酸化炭素を含む燃焼
ガスを生成するために高温で部分燃焼する。つい
でシフト反応帯の燃焼ガス中に過熱水蒸気を注入
し、水素を生成させ且つ一酸化炭素をある程度二
酸化炭素に変換する。次に、600゜乃至1500℃の温
度にある反応帯の此の混合物に炭化水素原料を注
入し、エチレンを比較的高い割合で含む反応生成
物を製造する。此のプロセスもいくつかの不都合
な点を有する。例えば、分解反応のためのバーナ
ー火炎を発生させるためタール及び重質燃料油と
酸素とを混合する必要がある。分解反応が火炎中
で起るために（原料）炭化水素とより重質な炭化
水素類とが反応帯中で混合し、従つて最終製品が
メタンの様な好ましからざる製品を含むことにな
る。さらに、此のプロセスは完全に“断熱的”操
作であり、分解反応のための熱は部分燃焼キヤリ
ヤー・ガス及び水蒸気からだけしか供給されな
い。反応のための充分な熱を供給するために、ガ
スは極めて高い温度（1600℃を越える）まで加熱
せねばならず、且つ必要上、炭化水素に対するキ
ヤリヤー・ガスの割合も高くなければならぬ。

本発明は、 炭化水素組成物と過熱水蒸気とを混合し； 得られた混合物を、輻射ブロツク構造物中に延
び且つそれに取り囲まれた反応器導管中を通過さ
せ； 反応器導管と接触して且つ該反応器導管中の炭
化水素―水蒸気の流れと同一流の方向に輻射ブロ
ツク構造物中に加熱ガスを流して炭化水素―水蒸
気混合物を加熱し； 反応器導管中に存在する間に加熱した炭化水素
組成物の分解反応を実施し、且つ 反応生成物クエンチのため熱い反応生成物を反
応器導管から熱交換器に導く 諸工程より成る炭化水素組成物分解のためのプ
ロセスに特に関する。

本発明は又、 過熱水蒸気生産装置； 炭化水素及び過熱水蒸気の混合のための混合装
置； 炭化水素と過熱水蒸気との混合物がその中を流
れることの出来る反応器導管； ブロツク構造物が反応器導管を取囲むガス流路
と定義されており、且つ該導管の部分の周囲を加
熱ガスが流れることを許す輻射ブロツク構造物中
に延び且つそれにより取囲まれた反応器導管； 反応器導管と接触し、炭化水素と過熱水蒸気と
の混合物を熱い炭化水素反応生成物を製造させる
ために加熱する手段を提供する加熱ガス；及び 熱い反応生成物クエンチのための熱交換器 より成る炭化水素組成分解のための装置に関す
る。

さらに加えて、本発明は 水蒸気輸送のための導管； 輻射ブロツク構造物中に取囲まれ、且つ輻射ブ
ロツク構造物により実質上水平位置に支持された
導管； 水蒸気導管を取囲んだガスの通路として定義さ
れ、且つその通路が熱いガスの該水蒸気導管の部
分の周囲を流れることを許す導管の囲い；及び 水蒸気が低温な時は少くとも水蒸気導管の（そ
の）部分に対する熱流束がより大きく、水蒸気温
度が高くなると熱流束が減少する様な仕方でガス
流路に該熱いガスを供給する装置 の組合わせより成る過熱水蒸気製造のための装置
に関する。

本発明は付加的に又、 第一流体に対する入口、第二流体に対する入
口、及び二流体の混合物に対する出口； 入来する第一流体及び第一と第二流体の離去す
る混合物とが実質上同一方向に流れる様に位置す
る第一流体に対する入口及び混合物の出口及び此
の方向の横位置の第二流体の入口； 丸い表面が第一流体の入口に面し且つとがつた
表面が第一、第二流体混合物に対する出口に面し
ている空気力学的形状の入口ノズルで終つている
第二流体に対する入口。

の組合わせより成る二流体の混合のための混合装
置に関する。

図１は大部分を断面で示した、本発明の炭化水
素分解装置の一態様の概要図である、図２は反応
帯を形成する反応器導管及び輻射ブロツク構造物
の一態様の、大部分を断面で示した、正立面図で
ある。図３は図２の３―３の線での断面図であ
る。図４は大部分を断面で示した、輻射ブロツク
構造物及び反応器導管の他の態様の正立面図であ
る。図５は図４の５―５の線での断面図である。
図６は本発明による混合装置の、大部分を断面で
示した、正立面図である。図７は図６の７―７の
線での断面図である。図８は、大部分を断面で示
した、本発明の炭化水素分解装置の別の態様の概
要図である。

添付図面中で、特に図１に関しては本発明の炭
化水素分解装置の一態様を説明している。本装置
色々の構成部分としては熱回収部Ｆ、水蒸気過熱
器Ｓ、及び反応帯Ｒが含まれている。熱回収部Ｆ
は任意的なものであるが、本発明の実施に於ては
好ましいものである。水蒸気過熱器Ｓには過熱水
蒸気を混合装置に運ぶ水蒸気導管が含まれてお
り、混合装置で水蒸気は炭化水素原料と混合され
る。水蒸気ライン１６の原料側の末端に比較低温
の水蒸気を受入れる第一の管寄せ１７がある。管
寄せ１７より一群の対流熱導管１８（図１中では
かかる熱導管が３本示してあるが）中に水蒸気が
分配される。より効果的に熱を対流熱導管１８中
の水蒸気に伝えるために、各導管１８は導管の外
側に合わせたフイン部材を有している。導管１８
より過熱水蒸気は第二の管寄せ１９を抜けて、３
２で示した様に、水蒸気ライン１６中に流れ入
る。

図１で示す如く、水蒸気がライン１６中を混合
装置１３に向つて流れる間に、水蒸気加熱のため
に二個の加熱帯を使用している。第一帯中では、
水蒸気ラインは輻射ブロツク構造物２２中の通路
の内側に位置する。例えば熱い燃焼あるいは煙道
ガスがバーナーのノズル２４から輻射ブロツク構
造物２２を通つて流れさせる様に、通路の一端が
加熱ガス流を受入れるために室２３に開いてい
る。加熱ガスは流れの方向（数字２０）で示した
如くライン１６中の水蒸気と向流の方向に流れ
る。輻射ブロツク構造物を抜けると加熱ガスは対
流熱導管１８上及びその周囲を流れてついで煙突
２１より放出される。ガスの流路を２０で示し
た。

第二加熱帯中では同様な輻射ブロツク構造物２
５に設けた通路の内側に水蒸気ライン１６が置か
れている。輻射ブロツク構造物２５は、混合装置
１３に関して輻射ブロツク構造物の反対側に位置
する様な、他の室２６に開口している。第二帯で
は、バーナーのノズル２７からの加熱ガスは室２
６を抜けて、数字２８で示した如くライン１６中
の水蒸気の流れと同一方向に輻射ブロツク構造物
中の通路を流れる。此の加熱手順で、水蒸気が比
較的低温の時は加熱ガスは最高温度にし、水蒸気
の温度が高くなるに伴つて加熱ガスの温度を漸減
させる。此の配列は水蒸気ラインを過熱させるこ
となく最適の熱流束に保持することを可能にして
いる。輻射ブロツク構造物２５より加熱ガスはダ
クト３０を通過して対流部１０に入り、その後、
煙突１１から放出される。

炭化水素を混合装置１３に運ぶ炭化水素原料ラ
イン１２は対流部１０を通り抜けている。過熱水
蒸気と炭化水素を混合するのに先立つて、対流部
１０中で炭化水素を予熱するのは一般には好まし
い。予熱温度及び他の条件は、炭化水素原料を目
立つた程の分解を起させることなく、炭化水素を
蒸気あるいは微細なミストに変換させる様な条件
である。

炭化水素原料が既に気態である場合は、蒸気あ
るいは微細なミストに変換する予熱は必要ではな
く、単にエネルギー回収の手段として働いている
のに過ぎぬ。不飽和あるいは極めて重質の炭化水
素を分解すべき時は、炭化水素原料の予熱は好ま
しくない。

予熱段階以前あるいは段階中に炭化水素原料を
水あるいは水蒸気と混合することは随意的ではあ
るが好ましいことである。実地の実操作では予熱
に先立つて炭化水素原料を液体の水と混合するの
が好ましい。図１に描いた如く、過熱水蒸気及び
反応混合物をそれぞれの所望の温度に加熱するの
に使用している同一の熱いガスで炭化水素原料を
予熱するのが好ましい。数字３１は対流部１０を
抜け混合装置１３中へと通つてゆく様な炭化水素
の流路を示している。混合装置１３中で炭化水素
は過熱水蒸気と混合される。

炭化水素は此の装置の反応帯Ｒ中で分解され
る。反応帯部分は好ましくは水平位置で輻射ブロ
ツク構造物３５を貫通する反応導管３４である。
輻射ブロツク構造物３５は混合装置１３に最隣接
するブロツク構造物の末端にある室３６に開口し
ている。室３６は最も密に混合装置に密着させる
のが好ましい。

操作に於て、炭化水素と過熱水蒸気との混合物
は数字３９で示す如く、混合装置１３から反応器
導管３４へと通る。炭化水素／過熱水蒸気混合物
が混合装置１３を離れた時、即刻分解反応が始ま
り且つ早い速度で進行する。此等の熱分解反応は
強い吸熱性を示すので、反応混合物の迅速な温度
低下がある。此の温度低下から反応管の入口に於
ける極めて高い流束の熱の供給が可能となる。此
の理由から、好ましくは混合後直ちに炭化水素と
過熱水蒸気との混合物を室３６を通す。バーナー
３７より加熱ガス３８が室３６を通り輻射ブロツ
ク構造物中の通路を、反応器導管３４中の炭化水
素／過熱水蒸気混合物の流れと同一方向へ、流れ
る。

反応混合物が反応管を流れ抜けた時、受ける熱
と共に反応速度は減少する。炭化水素の流れと同
一方向に輻射ブロツク中を流れるにつれて加熱ガ
スの温度は低下し、反応器導管の全長にわたつて
熱流束が温度低下に対応して低下する結果とな
る。本発明の装置の此の特徴は反応器導管の構造
材料の過熱の可能性無しに最適の熱流束を提供す
る。此の操作方式は“連続的輪郭点火
（continuous pvofile firing）”と称することが出
来よう。熱流束は又、輻射ブロツクの内部表面の
寸法を変えて、即ち大きくしたり小さくしたりし
て、部分的に調節することも出来る。

反応器導管３４より、反応生成物は直接一次熱
交換器４７に放出され、急速に冷却される。冷却
工程で、熱い反応生成物は熱交換器のシエル側
（shell side）を通し且つ、交換器のチユーブ側を
通る、好ましくは水の、より低温流体と間接接触
させる。より低温の流体は入口４８から入り出口
４９から抜ける。冷却された生成物は熱交換器４
７から生成物出口導管５０に導き、そしてその後
回収される。随意的な方法として、生成物は出口
導管５０から一個以上の付加的熱交換器に導いて
更に冷却し且つ生成物流中の水蒸気を凝縮させて
もよい。

図１に示した様な炭化水素分解の典型的なプロ
セスでは、炭化水素は水又は水蒸気と混合して後
対流部１０中の原料ライン１２中を通して所望の
温度、通常は300゜乃至700℃、に予熱する。炭化
水素原料と混合する水蒸気又は水の量及び混合物
を予熱する温度は原料組成によつてきまる。一般
的に、原料が例えば主として５個以下の炭素原子
を持つ炭化水素から成る炭化水素原料の様な、軽
質の炭化水素から成る時は、好ましくは炭化水素
の重量を基準にして約20重量パーセント以下のわ
ずかの水を添加するか添加せず、且つ混合物を大
約500゜〜700℃に予熱する。例えば、主として６
個以上の炭素原子を有する炭化水素から成る炭化
水素原料の様な、重質の炭化水素が原料組成に用
いられた時は、炭化水素の重量を基準として約10
〜70重量パーセントの水を好ましくは添加し且つ
混合物を大約300゜〜500℃に予熱する。

上述の予熱温度は一般的に目立つ程の分解反応
を起させるのには低過ぎ、炭化水素は典型的には
気体かあるいは水蒸気中に分散した微細な液滴
（本明細書中ではミストと称す）として存在する。
すでに示した如く、過熱水蒸気及び反応混合物の
加熱に使用するのと同一の加熱ガスを利用して所
望の予熱温度を得る。此等のガスは対流部を上方
に動き抜け煙突１１から放出されるが、典型的に
は約1000゜乃至1200℃の温度を有している。

水蒸気は一般的に100℃乃至200℃で且つ１乃至
12気圧、好ましくは２から５気圧の絶対圧力で管
寄せ１７に入る。水蒸気が対流熱導管１８を通り
管寄せ１９に達するにつれて、水蒸気と向流で動
き約600゜〜1000℃、好ましくは700〜900℃の温度
の加熱ガスが更に熱を加えてくれ、その結果第二
の管寄せ１９中の水蒸気は一般的に約400〜600℃
となる。此の点に於ける水蒸気の圧力は一般的に
は、0.8乃至10気圧で、従つて管寄せ１７に於け
る水蒸気の圧力より若干低い。室２３で加熱ガス
温度は一般的には1400〜2000℃で、好ましくは
1500゜〜1700℃である。高い方の温度は水蒸気導
管がセラミツク材料で製造されている時、一般的
に使用する。導管１６中の水蒸気が管寄せ１９か
ら室２３の間を水蒸気過熱器Ｓの第一加熱帯を通
つて流れるのに向流して加熱ガスが動くのにつれ
て、加熱ガスの温度は次第に低下して管寄せでは
約600゜乃至約1000℃に、煙突を抜ける時は約150゜
乃至250℃となる。熱の水蒸気へのこの伝達が水
蒸気の温度を室２３で約700℃乃至1000℃に上昇
させている。室２６に於ては、加熱ガスの温度は
一般的には1400゜乃至2000℃、好ましくは1500゜乃
至1700℃である。

ライン１６中の水蒸気と同一方向に、室２６と
混合装置１３の間を水蒸気過熱器の第二加熱帯を
通つて加熱ガス２８が動くのにつれて、その温度
は一般的には混合装置で1000゜乃至1700℃に低下
し、且つ水蒸気は1000゜乃至1500℃までさらに加
熱されている。約1000℃の水蒸気温度ではしばし
ば低い反応速度となり且つ約1500℃の水蒸気温度
は比較的多量のアセチレンの生成を招く理由か
ら、好ましい水蒸気温度は約1100゜〜1400℃であ
る。混合装置に於ける水蒸気圧力は約0.8乃至5.0
気圧で、さらに典型的に１乃至３気圧である。水
蒸気ラインの長さは約30m以下でなければなら
ぬ。水蒸気ラインが短かければ短い程、圧力低下
も少い。

混合装置中で予熱した炭化水素は過熱水蒸気と
混合される。一般に、炭化水素の温度を700〜
1000℃に高める温度と量の過熱水蒸気を使用す
る。炭化水素が水蒸気ライン１６からの過熱水蒸
気と殆んど瞬間的に混合されると此の温度上昇が
起り、反応混合物が反応器導管３４の前端に入る
その瞬間に分解反応が開始されることを可能にす
る。炭化水素が過熱水蒸気と混合した後、好まし
くは混合が起つた直後、混合物をバーナー３７か
らのガスで加熱する。典型的には此等の加熱ガス
は約1700゜乃至2000℃、好ましくは約1750゜〜1850
℃の温度を有するであろう。過熱水蒸気／炭化水
素混合物は導管３４中を急速に移動する。

導管３４中の反応混合物の望ましい滞留時間
は、例えば炭化水素原料の組成、反応（分解）温
度及び所望の反応生成物の様な多様な因子に左右
される。一般的に混合装置から熱交換器迄の反応
帯中の重質炭化水素原料に対する滞留時間は、約
0.005乃至0.15秒、好ましくは約0.01乃至0.08秒で
なければならぬ。軽質炭化水素に対する、反応器
導管中の好ましい滞留時間は約0.03乃至0.15秒で
ある。

導管３４中の炭化水素／過熱水蒸気混合物３９
と同じ方向へ、加熱ガス３８が輻射ブロツク構造
物３５を通り抜けて移動するにつれて、加熱ガス
の温度は一般に低下し出口ダクト５１に加熱ガス
が入る地点で1000゜乃至1300℃となる。加熱ガス
から供給される熱は輻射による熱と対流による熱
の組合わさつたものである。例えば、約90パーセ
ントの熱が輻射ブロツク構造物からの輻射に依り
反応管に供給され、また残りの部分が加熱ガスか
ら対流及び輻射に依り供給される。

加熱ガスから反応管に直接供給される熱は、全
熱流束の割合を基準として、約４パーセントの輻
射熱及び約６パーセントの対流熱である。後述す
る如く、ブロツクからの輻射に依る極めてすぐれ
た熱移動は輻射ブロツク構造物中の長い通路の増
大された表面積に依り可能となつている。反応生
成物の温度は反応器導管中で約700〜1000℃から
変るであろう。

先に説明した如く、反応に必要な熱の一部は過
熱水蒸気の顕熱により断熱的に供給され、一方反
応熱の他の部分は輻射ブロツク中を通り抜け同時
にブロツク及び反応器導管の両者とを加熱する加
熱ガスにより供給される。此の配列構造が望まし
い温度輪郭（temperature profile 温度分布の
パターン）を与えている。限定すると、反応に必
要な最高熱流束が正に必要なその点に、即ち過熱
水蒸気と炭化水素とが混合されて即刻（この点で
加熱ガスは約1850℃の温度を有する）供給されて
いる。分解反応が最高速度で進行するのは此の地
点であり、従つて（分解反応の）吸熱効果で反応
（物）を最高に冷却することになる。最高管壁温
度（スキン温度）を越えることなく反応器の最初
の部分で極めて高い熱流束を達成されるのは此の
理由からである。加熱ガスはバーナーに於ける約
1850℃から、ダクト５１中へ放出される出口に於
ける約1000゜〜1300℃に次第に冷えてゆく。この
様な仕方での加熱ガスが冷えてゆくことが、従つ
て反応管のスキン温度が例えば約1100℃の、最高
許容条件を越えることを無くしている。

反応生成物が一次熱交換器のシエル側に入つた
時、（熱）交換器のチユーブ側を流れるより低温
の流体、好ましくは水、によつて約350゜〜750℃
の温度まで急速に冷却される。此の温度は、望ま
しからざる成分の生成へと導くようなそれ等の反
応を即座に停止させるのに十分に、低い。熱交換
器中の滞留時間は好ましくは0.03秒以下である。
より低温の流体として水が使用された時は、反応
生成物から伝導された熱で水を蒸発させ、比較的
高圧の水蒸気を生成させる。此の特許明細書中で
は、一次熱交換器４７はただ一般的に記載され且
つ概略図（図１）でのみ描かれている。好ましい
熱交換器は1981年９月８日出願の出願中のヨーロ
ツパ特許出願第81200999.1号で詳細に記述されて
いる。

反応生成物を一次熱交換器４７で冷却後、反応
生成物を生成物出口５０から放出し且つ一般的に
は、熱交換器４７に連結してある一個以上の付加
的熱交換器またはクエンチヤー群（図示せず）を
通す。二次熱交換器あるいはクエンチヤーを通る
につれて、反応生成物は更に冷却される。熱交換
器中の冷却で水蒸気の発生を伴うことも可能であ
る。これは、一般的に冷却媒体として使用される
水の蒸発に依る。炭化水素反応生成物と混合した
時、凝縮する水は過熱水蒸気の製造に効果的に利
用出来る比較的低圧の水蒸気を与えることが出来
る。熱交換器（群）の下流から、エチレンを高い
比率で含むことの出来る炭化水素組成で最終生成
物を回収する。

炭化水素の熱分解反応は比較的短い時間の間
に、反応器のチユーブあるいは導管中に実質上コ
ーク沈着物の形成を生じる可能性がある。本発明
の反応器のデコーキングの為には、第一工程は混
合装置への炭化水素原料を断つことである。次に
一次熱交換器４７の入口４８及び出口４９を閉じ
る。次の工程で一次熱交換器のチユーブ中に残つ
ている蓄積流体を抜き出す。此の次に、典型的に
は約1000゜〜1100℃の過熱水蒸気単独を過熱器の
装置Ｓから水蒸気ライン１６、混合装置１３、反
応器導管３４を通して一次熱交換器４７へと導
く。高温水蒸気が反応器導管３４及び一次熱交換
器４７のシエル側を通り抜けるにつれて、それは
反応器導管３４の内側上の、熱交換器のチユーブ
の外側上及びシエル・ハウジングの内側上までも
のコーク沈着物を除去する。ある洗浄操作では、
（一次）熱交換器の生成物出口から流出する熱い
水蒸気を一次熱交換器４７の下流の一個以上の付
加的熱交換器あるいはクエンチヤー（図示せず）
に通すであろう。

生成物出口５０を通り抜ける時、弁５２からの
注入水に依り熱い水蒸気を冷却出来る。此等のチ
ユーブ類の上限温度は一般的に約500℃であるの
で、此の点で水蒸気を冷却して二次熱交換器のチ
ユーブ構造の損傷を避ける。

本発明のデコーキング操作は、従来の炭化水素
分解装置類のデコーキング―洗浄に使用される独
特の手法と比較して明確な利点を供えている。従
来のデコーキング手法では通常、炭化水素原料を
断ち且つ高温（400゜〜800℃）の空気をコーク除
去のために24時間以上にもわたつて反応器中を通
す必要がある。かかる洗浄操作期間中、炉の温度
がかなり下つており、材料の収縮の結果、反応器
導管の金属及び炉の煉瓦積みがひどく傷めつけら
れる。さらに加えて、爆発の危険の理由から、酸
素と炭化水素との混合防止の為に、しばしば炉か
ら上流及び下流両方のシステムを切り離す必要が
ある。更に加えて、酸素―コーク反応の発熱性が
局部的なホツト・スポツト及び材料の損傷の原因
となる可能性がある。

先行手法と対照的に、本発明の分解反応器は、
わずか炭化水素原料を断つ必要があるだけのオ
ン・ラインの（連続の）操業中にデコーキングさ
れる。加うるに、全手順を、例えば約１から６時
間という短時間中に終了させることが出来る。他
の長所は、反応器導管が正規の分解温度に保たれ
ており、その結果として熱サイクルによる損傷が
無い事である。冷却―コーク反応の吸熱性の理由
から反応器材料の過熱の危険も無い。更に加え
て、デコーキング操作の為にシステムを完全に停
止することなく、同一の操作で、反応器導管３４
の内側からも、一次熱交換器４７のチユーブ類の
外側及びシエル・ハウジングの内側からもコーク
沈着物が除去される。

共分解装置（co―cracking apparatus）と称
する、本発明の炭化水素分解装置の第二の態様を
図８に示した。共分解装置では、水蒸気過熱器
S′は輻射ブロツク構造物６３中に位置する水蒸気
導管６２を包含する。

図１に示した炭化水素分解装置では加熱ガス発
生器は水蒸気導管１６に沿つた色々の場所に配置
してある。然し、共分解装置（図８）では、加熱
ガスは過熱器装置Ｓの水蒸気入口側に配置した加
熱ガス発生器６４から発生する。新規な燃料及び
空気、好ましくは予熱した空気、を水蒸気ライン
６２に沿つて注入することに依り、加熱ガスの温
度を所要値に調節する。従つて共分解装置では加
熱ガスの流れは、ライン６２中の水蒸気の流れと
全く同一方向に流れる。

共分解装置では、分解反応器装置Ｒは混合装置
６０及び６１、反応管７３及び７４、及び輻射ブ
ロツク６５及び６６から成る。新規な燃料及び空
気、好ましくは予熱した空気、を燃料注入器６７
及び６８を通じて注入することにより加熱ガスの
温度を所望の値まで高める。

図８で示す如く、加熱ガスは輻射ブロツク構造
物６６から導管７０を通つて対流部へと流れ、そ
こから煙突７１を通して放出される。代わりの放
出導管（図示せず）を加熱ガスの量が過大となる
場所、例えば混合装置の上手、に設けてもよい。
かかる配列では加熱ガスは放出導管を通つて直接
対流部６９に出るであろう。反応生成物が熱交換
器に入り且つ冷却される様にするため反応器導管
７４は熱交換器７２と連結している。共分解装置
の操作では、軽質炭化水素原料と重質炭化水素原
料とをそれぞれ供給導管５８及び供給導管５９を
通して別々に供給する。軽質炭化水素原料は好ま
しくは所望の温度、例えば、主として５個以下の
炭素原子の炭化水素類から成る原料に対しては約
500〜700℃に予熱する。また、軽質の炭化水素原
料は少量の水あるいは水蒸気と混合してもよい
が、此の工程は任意的である。軽質原料は第一混
合装置６０中で好ましくは約1000゜乃至1500℃、
さらに好ましくは1100゜乃至1400℃の温度を有す
る過熱水蒸気と混合される。水蒸気温度が高すぎ
るとアセチレンの生成が多量になる結果を生じ
る。重質の炭化水素原料は好ましくは所望の温度
に予熱し且つ水あるいは水蒸気と混合する。例え
ば、主として６個以上の炭素原子の炭化水素類か
ら成る原料に対しては約300゜〜500℃に予熱し且
つ重質炭化水素原料の重量に対して約10―70重量
パーセントの水あるいは水蒸気と混合する。

予熱後、重質炭化水素は第二混合装置６１によ
り、第一混合装置の下流の場所へ供給される。こ
の事実は、重質炭化水素がより低い分解温度及び
より短い反応帯中の滞留時間を要求している理由
から好都合である。加えて、より少いエチレンを
生成する結果を生じる重質炭化水素類の水素不足
はラジカルを経由する軽質炭化水素から重質炭化
水素への水素移動によつて補償される。熱い分解
ガス混合物は熱交換器７２中で好ましくは約0.03
秒以内に急速に冷却される。分解反応器及び一次
熱交換器のデコーキングは本明細書中で先述した
のと同様な方法で実施される。本発明の実施に於
て、水蒸気過熱器Ｓ及び反応帯Ｒの両方に使用し
た輻射ブロツク構造物は類似している。

輻射ブロツク構造物の一態様を図２及び図３
に、また第二の態様を図４及び図５に示した。よ
く理解されている如く、本発明は本明細書中に例
示及び記載した特定の態様に限定されるものでは
ない。各態様中で輻射ブロツク構造物は反応帯Ｒ
での使用を仮定して記述を簡略化してある。

図２を参照すると、輻射ブロツク構造物３５は
個々の部材４０から成り、その各々が例えばさね
はぎ配列の様な適切な固定手段で相互に強固に固
定されている。図３にに示す如く、ブロツク構造
物３５を貫通する通路３５は横断面に四つ葉クロ
ーバーの構成を有している。通路４１の中心は内
側の肩４２と称する４個の中心に向つて延びた突
起で限られている。反応器導管は、管が輻射ブロ
ツクの一個以上の内側の肩で管が支持されている
様に、通路４１中に配置されている。他の肩４２
に関しては導管３４の外壁表面がそれぞれの肩か
ら一寸した距離で離れている。管３４の外壁表面
を輻射ブロツク通路の肩のいくつかから此の様に
僅かに離しておく目的は、先に述べた様な、高温
条件下での反応器導管３４のクリープ及び熱膨脹
を可能にするためである。

図４を参照すると、輻射ブロツク構造物３５は
複数個の個々の部材４３より成る。此等の部材も
例えばさねはぎ配列の様な適切な固定手段で相互
に強固に固定されている。此の輻射ブロツク構造
物を貫通して縦方向にらせん状通路が延び且つ隣
接する空間４４で限られている。通路の外側の境
界は各空間４４の外側の肩４５で限られている。
通路の中心は空間４４のそれぞれと結合している
内側の肩で限られている。

図５中でさらに特定して図示した如く、通路は
輻射ブロツク構造物を通じて、機械加工で四個の
らせん状開口に成型されている。輻射ブロツク構
造体の此の態様では導管３４も又輻射ブロツクに
より支持されているが、然し管の全部分にわたつ
て導管の外壁表面が内側の肩４６に接触していな
い。その代りに導管と肩との間に僅かな空間を設
けて、先述した如く、高温条件での導管のクリー
プ及び熱膨脹を可能としている。

輻射ブロツク構造物は大きな熱流束の供給を可
能にしている。熱流束は加熱ガスから導管中を流
れる物体に伝達される熱の量を意味し、kcal／
hour／m²又はwatt／m²で示すことが出来る。加
熱ガスから反応導管及び水蒸気導管への直接熱伝
達は比較的少い。他方、輻射ブロツクの内側表面
からの輻射熱により大きな熱流束を得ることが出
来る。輻射ブロツクが供与可能な熱流束の量は空
間４１（図３）又は空間４４（図５）の構成と直
接的に関係している。此の理由で、最適の熱流束
を与える輻射ブロツクの一組は此等の空間の構成
の適切な選択によつて提供が可能である。例えば
より高い熱流束は輻射ブロツクの表面積の拡大に
よつて提供可能である。事実、混合装置１３の付
近ではより高い熱流束が望ましいので、混合装置
の近くに配置した輻射ブロツクは反応器導管の他
端にあるものよりも大きな内側表面積を有するの
が好都合であろう。

水蒸気過熱器装置及び反応帯のいずれにおいて
も輻射ブロツク構造物の構成に使用される材料は
通常分解操作に使用される温度に耐える十分な耐
熱性を持つ材料である。好ましい物質は高温耐火
材料に使用されるタイプのセラミツク組成物であ
る。かかる材料の特定の例は強度強化のために強
化クロムを添加した比較的純粋な酸化アルミニウ
ムから成るセラミツク組成物である。輻射ブロツ
ク構造物に適当な他の材料には酸化マグネシウ
ム、酸化ジルコニウム、酸化トリウム、酸化チタ
ン、窒化珪素、炭化珪素及び酸化物の繊維材料が
ある。

一般的に、反応器導管及び水蒸気過熱器導管は
例えばチユーブ類の様に、好みの形状に製造可能
な材料から製造される。その上、此等の材料は通
常の操業温度に充分熱的に耐えねばならぬ。反応
器チユーブ類の生産に使用可能な適当な金属組成
は、ニツケル・ベースの鉄、クロム、コバルト、
モリブデン、タングステン及びタンタルの合金、
あるいは強化ニツケル―金属あるいはニツケル合
金チユーブである。此等のニツケル合金組成物は
約1200℃までの高温に耐えることが出来、且つ此
等組成物は反応管内の圧力条件にも持ちこたえる
ことも出来る。特に好ましい材料はニツケルとク
ロムの合金類である。反応器の管類が1200℃以上
の高温に耐えることを可能にする目的で、例えば
酸化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素及び類似
物の様なセラミツク組成で生産されることも出来
ることも予期される。此等の材料で生産された反
応器管類は、さらに滞留時間の短縮を可能にし、
従つてエチレン生産に対するより高い選択率が達
成できるであろう。また高い操作温度での材料の
膨脹問題も実質上減るであろう。

十分な量の熱がセラミツク・ブロツク及び加熱
ガスから直接に反応中の混合物に輻射により伝達
される様に、好ましくはセラミツク材料は透明又
は半透明でなければならぬ。此の事は、より高い
熱流束を反応中の混合物に与えるが、反応器導管
がより低い温度を有する様にする。加えて、反応
器導管のコーキングも減少するであろう。導管中
の反応生成物の滞留時間が約0.15秒以下になる様
な反応器導管の平均長でなければならぬ。所望の
短い滞留時間及び望ましい小さい圧力低下を得る
ためにはより短い導管が好ましい。長さは約３と
25mの間、好ましくは15m以下であるべきであ
る。

導管及び水蒸気過熱器導管の内径は本質上は望
むならば如何なる寸法もとることが出来る。実地
の実施では、寸法は殆んど分解を受ける炭化水素
原料の組成に左右される。例えば重質炭化水素類
の分解に反応器の管の長さは約３乃至10mである
べきであり、且つその直径は反応器導管（反応
帯）中の反応混合物滞留時間が約0.005乃至0.08
秒になる様でなければならぬ。一般には、妥当な
反応器導管は約20乃至300mmの内径を有する管で
あろう。実地での実施では、内径は約50乃至150
mm、好ましくは約85から100mmであるべきである。
分解反応で用いられる高温に於ては、導管の重量
及び他の外力が導管の長さ及び直径を増加させる
（クリープ及び損傷）。従つて、クリープ及び損傷
の問題を避けるために、水平位置に導管を連続的
に支持するのが好ましい。

本発明の他の特徴は、水蒸気の過熱及び分解反
応に対する熱の供与の目的に、巾広い多種多様な
燃料の利用の可能なことである。加熱ガスは石
炭、褐炭、重質油、タール、メタン、プロパン、
ブタン及び類似物の様なガス等の如き如何なる燃
料も実際上燃すことの出来るガス発生器で製造さ
れる。公知システムに対しての本発明の他の特長
は加熱ガス発生器中のバーナー・ノズルの綿密な
調節である。本明細書中で使用された調節システ
ムから、比較的純粋な、換言すると反応器導管に
当り且つ導管の過熱の原因となる可能性のある未
燃焼物質の粒子を含んでいない火炎が得られてい
る。又、燃料と空気との比率の調節も、個々のバ
ーナーの不正確な設置の結果、局部的な燃料―空
気比率の差が生ずる可能性のある従来の自然通風
炉より遥かにすぐれている。

本発明の実施では、炭化水素が反応器導管壁と
接触する可能性を生ずる以前に炭化水素が過熱水
蒸気と密接に混合される様な諸条件がある。比較
的低温の炭化水素が反応器導管の熱い壁に接触す
るのを妨げることに依り、コークの生成を最少に
し、その結果として反応帯の全域にわたりより効
果的な熱伝達が達成される。さらに、本技術は、
炭化水素の温度を分解反応に必要なレベルまで即
刻上昇させることが可能である。図６に示す如
く、混合装置１３には炭化水素輸送導管８１の内
壁で限つた細長い通路１４がある。導管８１は炭
化水素を混合装置の孔１５へと運び、そこで炭化
水素は過熱水蒸気と混合される。図示の如く、炭
化水素輸送導管は好ましくは小さな環状空間５４
により熱スリーブ５３から離れている。熱スリー
ブ５３中で起る不都合な温度差を防止するため、
少くとも空間５４の一部には断熱材５５を充填す
る。この小環状空間は又パージ流体、好ましくは
水蒸気の源（図示せず）と結ばれている。

炭化水素輸送導管８１は導管の熱膨脹の補償の
ために伸縮継手８０を備えている。導管８１の出
口端は導管とねじ接続で連結している出口ノズル
８２である。入口ノズル８２は過熱水蒸気の流の
方向に対して正の傾斜を有する斜め表面を有す
る。好ましくは開先（bevelled）あるいは傾斜し
た（slanted）ものである。此の構造が、混合が
起る以前に炭化水素を反応器導管３４の壁に接触
させること無く、炭化水素と過熱水蒸気との密接
にして且つ本質的に瞬時の混合を果させる。更に
重要なのは、より詳細に図７に示した如く、入口
ノズルは空気力学的形状を有しており、即ち、涙
滴の形で、ノズル８２の丸みを帯びた端が過熱水
蒸気の入口に向い、一方尖つた端が炭化水素／過
熱水蒸気混合物の出口に向いている。加えて、過
熱水蒸気の流速が炭化水素の入口を流れ通る時に
増加する様に、過熱水蒸気の入口を狭窄すること
により流れ特性は更に改善される。

操作時に、パージ流体を断熱材５５に通す。パ
ージ流体は環状空間５４を陽圧に保つているの
で、孔１５から入口ノズル８２と導管８１との結
合部を通つて炭化水素及び／又は水蒸気のもれを
防いでいる。又パージ流体は熱スリーブ５３中の
対流熱を運び去つている。熱回収部Ｆからの炭化
水素が導管８１を貫流し且つ、孔１５を流れ通つ
ている過熱水蒸気と混合されるために、入口ノズ
ル８２から出てゆく。水蒸気と炭化水素との即時
混合を果すため過熱水蒸気の流れは乱流（状態）
にしてある。水蒸気と炭化水素との混合は反応生
成物の過熱防止を助け、且つメタン及びコークの
様な劣化生成物の生成抑制の一助になる。先述し
た如く、本混合装置の他の長所は接触的な分解の
ためコーク沈着物が最も生成し易い反応器導管壁
に炭化水素が衝突するのを防止している事であ
る。

公知の諸プロセスに比較した本発明の明確な長
所は、炭化水素原料として広汎な種類の炭化水素
油類あるいはガス類を利用可能なことである。通
常の原料は広義には、エタン、プロパン、ブタン
及びナフサの様な軽質炭化水素類；及び灯油、軽
油及び減圧軽油の様な重質炭化水素類に分類され
る。本発明の実施に於て、例えば原油の75〜85重
量パーセントを減圧蒸留塔頂製品として分離して
分解原料として利用し、一方残りの部分、即ち減
圧蒸留釜残を熱ガス発生器の燃料として使用する
ことが可能である。

以下の実施例は本発明の実施の説明の為に例示
するものである。此等の実施例は本明細書中に記
載した態様に本発明を限定することを意図してい
ない。

炭化水素原料の熱分解に使用された（実）生産
規模の炉で表われる実際の操業条件をシユミレー
トした実験室装置中で炭化水素原料を反応させた
結果、以下の各実施例のデーターが得られた。各
実施例の製品収率は炭化水素原料の貫流（once
―through）運転の結果である。本記載の簡略化
のため、実験室装置は図示せずまた詳記しなかつ
た。

実施例 １ 炭化水素原料はプロパン組成物であつた。(1)原
料組成、(2)反応のプロセス諸条件及び(3)得られた
製品収率に関する本実施例のデーターを次に示
す。

原料組成 重量パーセント プロパン 97.24 イソブタン 1.14 Ｎ―ブタン 1.62 プロセス諸条件 過熱水蒸気／炭化水素原料重量比 1.94 水蒸気温度（入口混合器） 1100℃ 原料温度（同上） 600℃ 滞留時間（反応管中） 0.1sec. 圧力（反応管平均） 1.8bar. 製品収率 重量パーセント 水 素 2.0 メタン 28.4 アセチレン 3.0 エチレン 45.0 エタン 2.4 プロパジエン 1.2 プロピレン 6.9 プロパン 2.7 ブタジエン 2.3 ブテン／ブタン 0.4 非芳香族C₅＋C₆ 3.5 ベンゼン 3.9 トルエン 0.6 スチレン 0.6 実施例 ２ 炭化水素原料はブタン組成物であつた。原料組
成、プロセス諸条件及び製品収率に関するデータ
ーは次のとおりである。

原料組成 重量パーセント Ｎ―ブタン 70.0 イソブタン 30.0 プロセス諸条件 過熱水蒸気／炭化水素原料重量比 1.85 水蒸気温度（入口混合器） 1100℃ 原料温度（同上） 610℃ 滞留時間（反応管中） 0.1sec. 圧力（反応管中平均） 1.8bar. 製品収率 重量パーセント 水 素 1.6 メタン 26.8 アセチレン 2.2 エチレン 39.3 エタン 2.9 プロパジエン 1.7 プロピレン 7.7 プロパン 0.2 ブタジエン 2.4 ブテン／ブタン 2.1 ベンゼン 4.7 トルエン 1.0 スチレン 0.9 実施例 ３ 炭化水素原料はナフサ組成物であつた。原料組
成、原料性状、プロセス諸条件及び製品収率に関
するデーターは以下のとおりである。

原料組成 重量パーセント Ｎ―パラフイン 31.31 イソパラフイン 34.29 ナフテン 25.98 芳香族 8.42 原料性状 比 重 0.7176Kg／ｄm³ 沸点範囲：初留点 42.5℃ 終 点 175.0℃ プロセス諸条件 過熱水蒸気／炭化水素原料重量比 2.0 水蒸気温度（入口混合器） 1100℃ 原料温度（同上） 580℃ 滞留時間（反応管中） 0.1sec. 圧力（反応管中平均） 1.8bar. 生成物収率 重量パーセント 水 素 1.6 メタン 16.5 アセチレン 1.5 エチレン 35.3 エタン 2.9 プロパジエン 1.4 プロピレン 10.1 プロパン 0.3 ブタジエン 4.0 ブテン／ブタン 1.7 非芳香族C₅＋C₆ 3.5 ベンゼン 7.3 トルエン 2.7 実施例 ４ 炭化水素原料はナフサ組成物であつた。原料組
成、原料性状、プロセス諸条件及び製品収率に関
するデーターは次のとおりである。

原料組成 重量パーセント Ｎ―パラフイン 31.31 イソパラフイン 34.29 ナフテン 25.98 芳香族 8.42 原料性状 密 度 0.7176Kg／ｄm³ 沸点範囲：初留点 42.5℃ 終 点 175.0℃ プロセス諸条件 過熱水蒸気／炭化水素原料重量比 1.72 水蒸気温度（入口混合器） 1360℃ 原料温度（同上） 580℃ 滞留時間（反応管中） 0.1sec. 圧力（反応管平均） 1.8bar. 製品収量 重量パーセント 水 素 2.0 メタン 16.8 アセチレン 1.6 エチレン 37.4 エタン 2.8 プロパジエン 1.5 プロピレン 9.6 プロパン 0.4 ブタジエン 3.7 ブテン／ブタン 2.0 非芳香族C₅＋C₆ 3.0 ベンゼン 7.1 実施例 ６ 炭化水素原料はナフサ組成物であつた。原料組
成、原料性状、反応諸条件及び製品収率に関する
データーは次のとおりである。

原料組成 重量パーセント Ｎ―パラフイン 31.31 イソパラフイン 34.29 ナフテン 25.98 芳香族 8.42 原料性状 密 度 0.7176Kg／ｄm³ 沸点範囲：初留点 42.5℃ 終 点 175.0℃ 反応諸条件 過熱水蒸気／炭化水素原料重量比 1.2 水蒸気温度（入口混合器） 1430℃ 原料温度（同上） 580℃ 滞留時間（反応管中） 0.1sec. 圧力（反応管中平均） 1.8bar. 製品収率 重量パーセント 水 素 1.8 メタン 15.5 アセチレン 1.0 エチレン 35.1 エタン 3.5 プロパジエン 1.2 プロピレン 11.7 プロパン 0.5 ブタジエン 4.4 ブタン／ブテン 3.0 非芳香族C₅＋C₆ 3.5 ベンゼン 7.8 トルエン 3.4 実施例 ６ 炭化水素原料は減圧軽油組成物であつた。原料
性状；プロセス諸条件及び製品収率に関するデー
ターは次のとおりである。

原料性状 密 度 0.9044Kg／ｄm³ 残炭（Conradson） 0.07weight％ 蒸留性状：10％点 350℃ 90％点 480℃ 反応諸条件 希釈水蒸気／軽油原料比 0.5 過熱水蒸気／炭化水素原料重量比 2.25 水蒸気温度（入口混合器） 1100℃ 原料温度（同上） 360℃ 滞留時間（反応管中） 0.1sec. 圧力（反応管平均） 1.8bar. 製品収率 重量パーセント 水 素 1.2 メタン 12.4 アセチレン 1.4 エチレン 28.9 エタン 1.7 プロパジエン 1.2 プロピレン 7.7 プロパン 0.6 ブタジエン 3.5 ブタン／ブテン 1.8 非芳香族C₅＋C₆ 3.3 ベンゼン 7.5 トルエン 2.7 スチレン 0.8

【図面の簡単な説明】

図１は本発明の炭化水素分解装置の一態様の概
要図。図２は輻射ブロツク構造及び反応器導管の
正立面側の断面図。図３は図２の３―３の線での
断面図。（側面）図４は輻射ブロツク構造及び反
応器導管の他の態様の正立面側の断面図。図５は
図４の５―５の線での断面図。（側面）図６は本
発明の混合装置の正立面側の断面図。図７は図６
の７―７の線での断面図。図８は本発明の炭化水
素分解装置の別の態様の概要図。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 炭化水素組成物を過熱水蒸気と混合し； 得られた混合物を輻射ブロツク構造物中に延び
   且つそれに取囲まれた反応器導管を通過させ； 加熱ガスを、反応器導管と接触させて、且つ該
   反応器導管中の炭化水素―水蒸気混合物の流れと
   併流方向に、輻射ブロツク構造物中を流し通して
   炭化水素―水蒸気混合物を加熱し； 反応器導管にある間に加熱した炭化水素組成物
   の分解反応を生起させ；且つ 反応生成物のクエンチングのため熱い反応生成
   物を反応器導管より熱交換器に導く 諸工程より成る炭化水素組成物の分解方法。 ２ 炭化水素組成物が分解反応前に蒸気又は微細
   ミストの状態であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 ３ 炭化水素組成物を約300℃乃至700℃に予熱
   し、且つ予熱工程またはそれに先立ち炭化水素組
   成物を、炭化水素組成物の重量を基準として70重
   量パーセント以下の水又は水蒸気と混合すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４ 予熱工程の間に炭化水素組成物を水又は水蒸
   気と混合する特許請求の範囲第３項記載の方法。 ５ 炭化水素組成物を液体の水と混合する特許請
   求の範囲第３項記載の方法。 ６ 炭化水素組成物と混合すべき過熱水蒸気を、
   その構造物が、水蒸気導管を囲んだガス流路の範
   囲を限定する様な輻射ブロツク構造物により取囲
   まれた水蒸気導管に水蒸気を流し通し；且つ 加熱ガスをガス流路を流し通した水蒸気の加熱
   により得ることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ７ 過熱水蒸気を約1000℃乃至1500℃の温度に加
   熱する特許請求の範囲第６項記載の方法。 ８ 過熱水蒸気を約1100℃乃至1400℃の温度に加
   熱する特許請求の範囲第６項記載の方法。 ９ 水蒸気導管の長さが、該導管を水蒸気を通過
   させた時の水蒸気圧力低下が４気圧以下である様
   な長さである特許請求の範囲第６項記載の方法。 １０ 水蒸気導管の長さが30mより短い特許請求
   の範囲第９項記載の方法。 １１ 炭化水素組成物と過熱水蒸気とをその混合
   装置中で混合する混合装置が、 過熱水蒸気に対する入口、炭化水素組成物に対
   する入口、及び炭化水素―水蒸気混合物に対する
   出口を有し；水蒸気入口及び炭化水素―水蒸気出
   口が入来する水蒸気及び離去する炭化水素―水蒸
   気混合物を実質上同一の方向に流す様に配置さ
   れ、且つ炭化水素入口が此の方向に対し横位置に
   配されており；そして炭化水素入口は空気力学的
   形状の入口ノズルで終つており、そこにおいて丸
   味を持つた表面が過熱水蒸気入口に向いており且
   つとがつた表面が炭化水素―水蒸気混合物出口に
   向いている混合装置であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 １２ 入口ノズルの表面に、過熱水蒸気の流れの
   方向に対し正の傾斜を有する傾斜した面で、過熱
   水蒸気の流れの方向に対し斜めの角度を持たせる
   特許請求の範囲第１１項記載の方法。 １３ 混合装置の炭化水素入口を断熱ジヤケツト
   で囲む特許請求の範囲第１１項記載の方法。 １４ 断熱ジヤケツトが部分的に断熱材で充たさ
   れており、その中をパージ及び冷却流体を通すこ
   とのできるものとする特許請求の範囲第１３項記
   載の方法。 １５ 過熱水蒸気と炭化水素原料との重量比が
   １：１乃至２：１の範囲である特許請求の範囲第
   １、２、３、４、７、及び８項のいずれかに記載
   の方法。 １６ 炭化水素組成物が軽質炭化水素原料及び重
   質炭化水素原料より成り、 軽質及び重質炭化水素原料をプロセスに別個に
   供給し； 軽質原料を約500℃乃至700℃の温度に予熱し、
   且つその後第一混合装置中で過熱水蒸気と混合
   し；且つ 重質原料を約300℃乃至500℃の温度に予熱し、
   且つその後、第一混合装置の下流にある第二混合
   装置中で過熱水蒸気と混合することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項及び第１１項記載の方法。 １７ 予熱工程またはそれに先立ち、 主として５個以下の炭素原子を有する炭化水素
   類から成る軽質炭化水素原料を約０乃至20重量パ
   ーセントの水と混合し、且つ主として６個以上の
   炭素原子を有する炭化水素類から成る重質炭化水
   素原料を10から70重量パーセントの水と混合する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１６項記載の
   方法。 １８ 予熱工程の間に軽質及び重質炭化水素原料
   を水と混合する特許請求の範囲第１７項記載の方
   法。 １９ 軽質炭化水素原料に関し反応器導管中の滞
   留時間を約0.06から0.15秒と設定し、且つ重質炭
   化水素原料に関し反応器導管中の滞留時間を約
   0.005から0.08秒と設定する特許請求の範囲第１
   項及び第１６項記載の方法。 ２０ 水蒸気過熱システムの出発点より熱交換器
   への出口迄の間の過熱水蒸気の圧力低下が４気圧
   以下である特許請求の範囲第１項及び第６項記載
   の方法。 ２１ 反応器導管の長さが15mより短い特許請求
   の範囲第１項記載の方法。 ２２ 反応器導管を取囲む輻射ブロツク構造物が
   複数個のセラミツク輻射ブロツクより成り、ブロ
   ツクを反応器導管を囲むガス流路を形成する目的
   で隣接関係に配列し、流路には反応器導管を支持
   する一個以上の支持部材をその中に設け、且つ流
   路を反応器導管に輻射熱を注ぐ為の拡大した表面
   で限ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の方法。 ２３ 過熱水蒸気導管を取囲む輻射ブロツク構造
   物が複数個のセラミツク輻射ブロツクより成り、
   ブロツクを水蒸気導管を囲むガス流路を形成する
   目的で隣接関係に配列し、流路には水蒸気導管を
   支持する一個以上の支持部材をその中に設け、且
   つ流路を水蒸気導管に輻射熱を注ぐ為の拡大した
   表面で限ることを特徴とする特許請求の範囲第６
   項記載の方法。 ２４ ガス流路に四つ葉クローバーの横断面の構
   成を持たせ、該構成を内側の肩で限り、反応器導
   管及び水蒸気導管を一個以上の該肩で支持し、且
   つ他の肩と各導管との間にクリアランスを置く特
   許請求の範囲第２２項又は第２３項記載の方法。 ２５ ガス流路に四倍らせんの断面の構成を持た
   せ、該構成を内側の肩で限り、反応器導管及び水
   蒸気導管を一個以上の該肩で支持し、且つ他の肩
   と各導管との間にクリアランスを置く特許請求の
   範囲第２２項又は第２３項記載の方法。 ２６ 熱交換器への熱い炭化水素反応生成物の流
   れを断ち； 熱交換器への冷却流体の流れを断ち； 熱交換器内側のコーク沈着物除去の為に過熱水
   蒸気を熱交換器に導入し；且つ 高温流体に対する出口を通してコーク沈着物と
   共に過熱水蒸気を放出する 諸工程をも更に含む特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 ２７ 水蒸気がより低温の間は熱流束をより大と
   し且つ水蒸気温度の上昇に伴つて熱流束を減少さ
   せる様な方法で水蒸気を加熱する特許請求の範囲
   第６項記載の方法。 ２８ 過熱水蒸気発生の為の装置； 炭化水素と過熱水蒸気との混合の為の混合装
   置； その中を炭化水素と過熱水蒸気との混合物が貫
   流可能な反応器導管、（該反応器導管はブロツク
   構造物が反応器導管を囲み且つ該導管の部分の周
   囲を加熱ガスが流れることを許すガス流路の境と
   なつている輻射ブロツク構造物中に延び且つ取囲
   まれており、該加熱ガスは反応器導管と接触し、
   熱い炭化水素反応生成物を生成させる為に炭化水
   素と過熱水蒸気との混合物を加熱する手段とな
   る）；及び 熱い反応生成物のクエンチの為の熱交換器より
   成る炭化水素組成物の分解装置。 ２９ 反応器導管が透明又は半透明のセラミツク
   物質である特許請求の範囲第２８項記載の装置。 ３０ 過熱水蒸気発生の為の装置が水蒸気運搬の
   為の導管；（該導管は輻射ブロツク構造物に取囲
   まれ且つ輻射ブロツク構造物により実質上水平位
   置に保持されており、該導管の囲みは水蒸気導管
   を囲み且つ熱いガスが該水蒸気導管の部分の周囲
   を流れることを許すガス流路の境を限つてい
   る）；及び 水蒸気が低温の時は水蒸気導管の少なくとも一
   部分への熱流束をより多く且つ水蒸気温度が上昇
   するに伴つて熱流束を減少させる様な方法で該熱
   いガスをガス流路に供給する装置 の組合わせを含むことを特徴とする特許請求の範
   囲第２８項記載の装置。 ３１ 水蒸気導管の長さが該導管じゆうの水蒸気
   圧力低下が４気圧以下である様な長さである特許
   請求の範囲第３０項記載の装置。 ３２ 混合装置が第一流体に対する入口、第二流
   体に対する入口、及び二流体の混合物に対する出
   口の組合わせを含み； 第一流体に対する入口及び混合物に対する出口
   は入来する第一流体及び離去する第一及び第二流
   体混合物が実質上同一の方向に流れる様に配置さ
   れ、且つ第二流体に対する入口は此の方向に対し
   横位置に配されており； そして第二流体に対する入口は空気力学的形状
   の入口ノズルで終わつており、そこにおいて丸味
   を持つた表面が第一流体の入口に向いており且つ
   とがつた表面が第一及び第二流体混合物出口に向
   いていることを特徴とする特許請求の範囲第２８
   項記載の装置。 ３３ 第二流体に対する入口が断熱ジヤケツトで
   包まれ； 該ジヤケツトは部分的に断熱材の充填が可能
   で、パージ及び冷却流体の貫流が可能で、且つ入
   口ノズルの表面が、第一流体の流れの方向に対し
   て正の傾斜を有する傾斜した面で、第一流体の流
   れの方向に対し傾斜していることを特徴とする特
   許請求の範囲第３２項記載の装置。