JPS5813600B2 - ブンカイガスツウロノ セツゾクホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は残留炭素分の多い重質炭化水素類を熱分解する
に際して生成する分解ガスの通路の径を縮小する方法に
関する。

更に詳しくは、原油、重油、アスファルト及びタールサ
ンド等の残留炭素分の多い重質炭化水素類を流動層型反
応器で熱分解して、オレフイン類、燃料ガス或は燃料油
等を製造するに際して、生成した分解ガスを冷却器に導
びくための高温のガスの通路において、局所的に発生す
る塊状のコーキング物質の蓄積を防止するような通路の
径を縮少する方法に関するものである。

残留炭素分の多い重質油炭化水素類を熱分解するに際し
ては、極めて多量のコーキング物質が析出するので、ナ
フサ等の熱分解に使用される管式熱分解炉は全く使用で
きず、流動層型反応器が適用される事は公知である。

即ち、生成するコーキング物質の大部分を熱媒体粒子に
付着せしめ、それを燃焼等の適当な方法で除去し得るか
らである。

しかしながら、コーキング物質の全量を粒子に付着せし
める事は不可能であって、一部分は分解ガス通路の壁面
に蓄積する。

流動層型反応器にて重質炭化水素類の熱分解する一般的
な方法を述べ、問題点を明確にする。

所定温度に保持された流動層に原料重質炭化水素類が供
給されると、重質炭化水素類は熱分解されて分解ガスを
発生する。

分解温度は、オレフイン製造の場合は７００〜８５０℃
、燃料ガス製造の場合は９００℃以上、燃料油製造の場
合５００〜７００℃程度である。

こういう分解温度においては油分も大部分は気体状とな
っている。

分解ガスは流動層上部の空間部（フリーボードと称する
）を通って、分解ガスに同伴された粒子を分離するため
のサイクロン等の粒子分離器を通り、冷却器更に分留精
製系へと導かれる。

コーキング物質の蓄積は主として、フリーボード及び冷
却器に至る高温の分解ガスが通過する配管及び機器の内
壁而に生ずる。

冷却器以後においてはコーキング物質の蓄積はない。

壁面に蓄積したコーキング物質の厚さは一様になるとは
限らず、局所的に極めて厚い或は場合によっては不規則
な塊状のコーキング物質の蓄積を起こす事がある。

かかる局所的な著しいコーキング物質の蓄積は短時間に
分解ガス通路を局所的に狭ばめ、分解ガスの流通抵抗を
著しく増大させるので長期連続運転に対しては重大な障
害となる。

本発明はかかる局所的な著しいコーキング物質の蓄積の
防止を目的としている。

このような局所的なコーキング物質の蓄積は、分解ガス
が太い通路から細い通路に縮小されたところを通過する
際に接続部分の細い通路側に発生する。

即ち、従来は図−４に示すように円錐台形或は円錐台を
２個以上連続した形をなすような接続曲面で細い通路と
太い通路とを接続する事が一般的に行なわれていたが、
従来のような通路を縮小する方法では、いわゆる縮流効
果によって、円錐台と細い通路との接続部或は／及び円
錐台間の接続部の下流に渦をともなった、流れの乱れて
いるガスの滞留部分が生成するのである。

分解ガス中に浮遊状に含有されている小粒径のコーキン
グ物質或はコーキング物質を生成する原因となる物質（
例えば、原料重質炭化水素類の微細液滴或は分解ガスが
通路を流れている間に生成した重縮合物或は分解ガス中
の重質分の凝縮ミスト等）が前記ガスの滞留部分にまき
込まれると、その部分での滞留時間が長くなり、通路壁
面に接触する機会が滞留部分以外の壁面におけるよりも
はるかに増大するためコーキング物質の壁面への成長速
度は促進され、多量のコーキング物質を蓄積することに
なるのである。

局所的なコーキング物質の量は滞留部分の大きさにほぼ
比例的である。

滞留部分の大きさは太い通路と細℃・通路の径の差が大
きい程大きくなる。

従って流動層反応器の場合には、フリーボードから分解
ガスを排出させる配管への接続が特に問題となる。

熱分解反応では一般的に副反応を抑制するため、分解ガ
ス通路における滞留時間を短かくとろうとするが、その
要求に合わせるべく太い通路から細い通路への接続部分
を短かくすると、通常滞留部分が太き《なり局所的コー
キングを増大させる事になる。

本発明の方法によれば、局所的コーキングを実際的に問
題ない程度までに減少させ、しかも接続部分の長さも極
めて短かくできるのである。

本発明は、残留炭素分の箋い重質炭化水素類を流動層反
応器にて５００゜Ｃ以上の温度で熱分解する際に発生す
る分解ガスの通路を縮小するに際して、太い通路と細い
通路とを、次の条件 （１）接続曲面は太い通路との接合点を除いて全面にわ
たって滑らかであり、且つ接続曲面の全面にわたって接
続曲面の断面積は上流程犬である、（２）細い通路と％
点との接続曲面においては通路の内面側（分解ガス側）
に凸であり、且つ接続曲面の上流側の曲率半径は下流側
の曲率半径に等しいか又は小である、 （但し、ＭＡとは接続曲面の断面積と細見・通路の断面
積の差が、太い通路の断面積と細い通路の断面積との差
の％倍である点をいう） を満足する曲面で接続する方法である。

上記の如き本発明の方法によれば、分解ガスの滞留部分
を実質的に無くすることによって、局所的なコーキング
物質の蓄積を極めて効果的に防止することが町能となる
。

本発明で使用する流動層反応器は適当な方法で加熱され
た粒子によって所定温度に維持される。

加熱の方法は、例えば２塔式循環型反応装置に於いては
、加熱塔に加熱塔外に設置された燃焼装置で発生した燃
焼ガスを吹込む事により、或は加熱塔に直接燃料と酸素
又は空気を吹込んで燃料を燃焼させることにより、或は
加熱塔に酸素を吹込み熱媒体粒子に付着したコーキング
物質を燃焼させる事により流動層反応器は所定温度に保
たれる。

使用する粒子な砂、耐火物或はコークスより成り、粒径
は加熱方式或は粒子の循環方式によっても相異するが０
０４〜１０朋程度が使用される。

原料重質炭化水素類は流動層中に微細な液滴になるよう
に噴霧される。

重質炭化水素類とは残留炭素分が約３ｗｔ％以上のもの
を言い、蒸留温度をいかに高くしても蒸留されず釜残と
してその一部が残るようなものを言う。

具体的には原油、重油、アスファルト、減圧蒸留塔残渣
油、ビチューメン等である。

分解温度は５００℃以上である。即ち、燃料油製造を目
的とする場合には５００〜７００℃、オレフイン製造の
場合には７００〜８５０℃、燃料ガス製造の場合には約
９００℃以上である。

流動層反応器で分解ガスの通路を縮小する場合、最も重
要なのはフリーボードを太い通路とし、フリーボード〜
サイクロン間配管を細い通路とする接続である。

通常配管中での分解ガスの線速度は、その点での温度及
び圧力で１０〜２ ０ ０ ｍ／ ｓｅｅ、好ましくは
１５〜１ ５ ０ ｍ／ ｓｅｃが採用される。

フリーボードでの分解ガスの線速度は使用する粒子の粒
径等によっても相異するが通常０．１〜４ｍ／ｓｅｅ程
度である。

太い通路から細い通路への接続は両方の通路の中心軸が
平行になるように接続するのが好ましい。

接続曲面は滑らかでなければならない。

滑らかであるとは、幾何学で教える如く、曲面上のどの
点Ａでの接平面も、その点の近傍の任意の点Ｂでの接平
面との関係において、Ｂ点をＡ点に接近させた時Ｂ点で
の接平面とＡ点での接平面とが完全に一致するような曲
面を言う。

接続曲面は太（・通路との接続点に於いては滑らかであ
る必要はない。

即ち、局所的なコーキング物質の蓄積のおこる流れの滞
留部分は通路がせばめられていく縮流部に発生するので
あって、太い通路との接続点には滞留部分が発生しない
からである。

また接続曲面の全面にわたって、接続曲向の断面積は上
流程犬であることが必要である。

更に細い通路と月点との接続曲面においては通路の内側
（分解ガス側）に凸であり、且つ上記の接続曲面におい
ては、上流側の点の曲率半径は常に下流側の曲率半径に
等しいか又は小であることが必要である。

即ち細い通路と％点との間は、曲率半径は一定であるか
、または上流側へ行く程徐徐に小さくしてい《事が必要
である。

ここに上流とは太い通路の方向を意味する。

このように規定する理由は次の通りである。

縮流部における滞留部分は、ガスの速度が速く、通路の
縮少による速度変化が激しい程大きくなる。

従って、通路の断面積が比較的大きいところでは急激に
通路を縮小し、通路の断面積が小さ《なるに従ってゆる
やかに縮小することによって、滞留部分を小さくするこ
とができ、しかも接続部分の長さを短かくすることがで
きるのである。

太い通路と％点との接続曲面に関する限り必ずしも内側
に凸であることは必要としない。

滑らかであり、且つ上流程断面積が大であることは必要
であるが、内側に凹であってもよい。

例えば図一２に示し２たよう八通路の内面側に凸である
曲面、図−３に示したような通路の内面側に凹である曲
面、或は両者を混合したような曲面も使用できる。

以下本発明を実施例によって説明する。

実施例 １ 図−１に示すような流動層反応装置にて重質炭化水素類
の熱分解を行った。

この装置は例えば特公昭４５−３６２８９号に提案され
ているような２塔式粒子循環型流動層反応装置である。

■は加熱塔で熱媒体粒子が加熱され反応塔■に移送され
、■の粒子は更に■に移送されるという具合に粒子は両
塔を循環している。

粒子は平均値０． ８ ｍｍのコークス粒子を使用した
。

反応塔において、塔の底部及び側面部からスチーム■が
吹込まれ粒子は流動化している。

原料は■から反応塔内に吹込まれ、水蒸気の存在下熱分
解される。

反応温度は７５０℃、圧力は０．２ｋｇ／ｃ肩Ｇであっ
た。

原料としては中東原油の減圧蒸留塔残渣油であり、針大
度８０〜１００残留炭素２３ｗｔ％であった。

原別供給量は１５０ｋｙ／Ｈｒ、スチーム量は３ ８
０ ｋＶ′Ｈｒであった。

分解生成ガスは反応塔フリーボード■からサイクロン■
、冷却器■を通力蒸留、精製系へと導かれる。

通路の寸法として、反応塔フリーボード内径６００ｍｉ
φ、フリーボード〜サイクロン間配管内径１３３朋φで
あった。

反応塔フリーボード部を太い管とし、フリーボード〜サ
イクロン間配管を細い管とし図−２に示すような寸法で
接続した。

即ち細い通路と太い通路との管軸を一致させ、管軸を含
む断面図形において、半径が１０００ｍｍ及び３５０ｍ
ｍの２つの円弧をなす滑らかな曲面にて接続されている
。

但し、接続曲面と太い管との接続は滑らかではない。

以上述べたような装置の構成及び反応条件下で４１０時
間の連続運転をした。

運転中は何ら困難な事は生じなかった。

正常停止後解体してコーキング物質の蓄積状況を点検し
た結果、フリーボード、接続曲面及びフリーボード〜サ
イクロン間配管の壁面に厚さが約２０關の一様な厚さの
コーキング物質が蓄積していたが、局所的に通路をせば
めるようなコーキング物質の蓄積は認められなかった。

比較例 反応塔フリーボードを太い管とし、フリーボード〜サイ
クロンを細い管として両者を図４に示す形状及び寸法で
接続した。

即ち中心軸を含む断面図形は２段の台形から成る図形を
形成するような接続而を持っている。

他の装置の構成及び原料反応条件を実施例１と同一とし
て運転を行ったが、反応塔の圧力の異状上昇のため６８
時間にて運転を停止した。

解体点検の結果、細管と接続面付近に局所的なコーキン
グ物質の蓄積があり管路の開口径はほぼ５０ｍｉφとな
っていた。

即ち開口部面積は細い管の初期断面積の１４％程度に減
少していた。

細い管の他の部分の平均的なコーキング物質の厚さは約
５ｍｍ程度であった。

【図面の簡単な説明】

図−１、実施例１及び比較例に使用した流動層反応装置
の構成図、図−２、実施例１において、反応塔フリーボ
ードとフリーボード〜サイクロン間の配管とを接続した
曲面の構成と寸法とを示した図であって中心軸を含む断
面図である、図−３、本発明による接続曲面の他の一例
を示す断面図、図−４、比較例ｌにおいて、反応塔フリ
ーボードとフリーボード〜サイクロン間の配管とを接続
した曲面の構成と寸法とを示した図であって中心軸を含
む断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 残留炭素分の多い重質炭化水素類を流動層反応器に
   て５００℃以上の温度で熱分解する際に発生する分解ガ
   スの通路を縮小するに際して、太い通路と細い通路とを
   、次の条件 （１）接続曲面は太い通路との接合点を除いて全面にわ
   たって滑らかであり、且つ接続曲面の全面にわたって接
   続曲面の断面積は上流程犬である、（２）細い通路と１
   ／３点との接続曲面においては通路の内面側（分解ガス
   側）に凸であり、且つ接続曲面の上流側の曲率半径は下
   流側の曲率半径に等しいか又は小である、 （但し、月点とは接続曲面の断面積と細い通路の断面積
   の差が、太い通路の断面積と細い通路の断面積との差の
   １／３倍である点をいう）を満足する曲面で接続する方
   法。