JPS6017968B2 - 伝熱管のデコ−キング法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はオレフイン製造用急冷熱交換器または石炭、重
貿油の部分酸化反応後の廃熱ボィラ以外に石油精製、石
油化学、肥料化学、合成化学など広く工業界に使用され
る高温ガス冷却用廃熱ボィラ等の伝熱管等のデコーキン
グ法に関する。

ェタン、ナフサ、灯油、軽油等の炭化水素の熱分解によ
りオレフインを製造するプロセス、石油系重質油や石炭
の部分酸化、水素化分解によるＳＮＧの製造プロセスお
よび天然ガス、ナフサの水蒸気改質による水素や合成ガ
スの製造プロセスにおいて、分解炉、ガス化炉、改質炉
などを出た生成粗ガス（７５０−１４００％）は反応凍
結や緋熱回収のために急速冷却される。‐「従来この急
速冷却、熱回収方法としては、多管式熱交換器による勤
源用高圧スチーム回収と水や油の贋霧による直接冷却す
る方法の二つがあるが、各々次のような欠点がある。ａ
多警式熱交換器方法 ィ 天熱管の汚れ、特にコーキング ロ 局部過熱によるチューブ焼損やバーンアウトハ 高
級材料使用によるコストアップ ｂ 直接冷却方式 イ スチーム回収効率の低さ、 ロ プロセスガスの汚染 上記のうち、特にａのイのコーキングは熱分解炉、カス
化炉生成組ガス中に含まれる創生カーボンや高沸点物（
タール状物質）が伝熱管上枕着したのち、コーク積層物
に成長する現象であり、伝熱性能の低下や圧力損失の増
大を招くため、一定時間毎に運転を停止してコークスを
除去する必要があり、プロセスの連続運転上、大きな障
害となり、生産性の低下の原因ともなっている。

コークスの除去方法としては、機械的にコークスを除去
するメカニカル、デコーキング法とスチーム、ェア、デ
コーキング法とがある。

メカニカルデコーキング法は停止期間が長く且つ機械、
人件費等の費用が多くかかりコストアップとなる。

一方、スチーム、ェア、デコーキング法（蒸気と空気の
混合ガスをパイプの中に通し、空気中の酸素でコークス
を燃焼させる）′は装置の構造が複雑となり且つチュー
ブ保護のため厳密な運転条件の維持が必要である。

上述のようなコーキング現象は原料の軍質化が進むほど
激しくなり、デコーキングのための費用はより大きくな
ると考えられる。

本発明は従釆の上記欠点に鑑みてなされてもので、炭化
水素特に原油、量貿油等の蚤質炭化水素の熱分解による
オレフィン製造や石炭の部分酸化や水素化分解によるＳ
ＮＧ製造プロセスにおいて、轍生カーボンや高沸点成分
を含む高温粗ガスを急速冷却し、二次反応を防止するた
めの反応凍結と粗ガスの頭熱を高圧スチームとして回収
するための熱回収の両作用を実施するに当り「既に袴顔
昭５１−３１総０号、椿関昭５１一１２７１０１号、特
関昭５２一３７５３号および特関昭５２−５８０５号等
に記載のように流動層型急冷熱交（内部に高圧スチーム
回収用のボィラ水管を内蔵する）が提案されているが、
本発明はこれら既存タイプの欠点である装置の大型化、
オレフイン収率の低下などの欠点を解消することを目的
とする。

本発明は、車質炭化水素の熱分解や石炭の部分酸化、水
素化分解により生成する創生カーボン、高沸点成分を含
む高温ガス（７５０〜１４００午０）を冷却、熱回収す
るために、急冷し、当該高温度ガスの保有する鯛熱を高
圧スチームとして回収するに当り、その内部に水あるい
はスチームが流れる伝熱管群を有する流動層あるいは暖
流層熱交換部と多管式熱交換部の二部分からなる急冷熱
交換器において、流動層部（噴流層を含む）へ細粒子を
供給することにより、細粒は流動層上部の水管群へ飛ん
で行き管壁面で凝縮、沈着している高沸点成分から成る
凝縮物をブラストすることによりコークスを防止する。

次に本発明の一実施例を第１図を参照して説明する。図
において、１はガス供給口、２は流動層熱交換部、３は
水供給口、４はスチーム出口、５は伝熱管、６は粕粒抜
出口、７は固体粒子、８は固体粒子供給装置、９は多管
式熱交換部、１０‘ま二重管式簾熱管、１ １はガス出
ロ、１２は高圧スチ−ムドラム、１３は水あるいはスチ
ーム供給口、１４は高圧スチーム出口、１５．１６は切
換弁、１７は紬粒補集用サイクロン、１８は紬粒抜出袋
贋「 １９はガス出口配管、２川ま細粒出口である。

熱分解または部分酸化により生成した高温ガス（可燃性
）は、ガス供給口１より噴流層熱交換部２に入り、流動
層に熱を与え、流動層は伝熱管５と熱交換するとにより
冷却される。ガスは上部の多管式熱交換部９へ導入され
る。伝熱管５は一端に水あるいはスチーム供孫合口３を
、他の一端にスチーム出口「４を有する一本あるいは複
数の管からなり、伝熱管５内の水または蒸気はガスの顕
熱を受けて、高圧スチームとして回収される。多管式熱
交換部９に入ったガスは、複数の二重管式伝熱管１０と
熱交換したのち〜ガス出口１１から切襖弁１５を通して
ガス出口配管１９により系外へと導かれる。

上記二重管式伝熱管１０は水あるいはスチーム供孫合口
１３より入った水あるいはスチームが内管内を下降しｔ
反転して外管と内管との間を上昇する間に、ガスの顕熱
により高圧スチームに変換するためのものであり、発生
したスチームは高圧スチームドラム１２で気液分離され
高圧スチーム出口１４より回収される。以上の正常運転
を一定時間続けていると、噴流層熱交換部２内で流動し
ている固体粒子は高温ガスの持ち込む潮生カーボンがそ
の周囲に付着して成長し大粒子となり、流動状態が悪化
することと、二重管式廉熱管１０の外管外壁面に高温ガ
ス中の高沸点成分が凝縮、沈着しコークス物を形成し、
伝熱性が阻害されるという障害が発生するこのような事
態を回避するため、一定時間毎に固体粒子供給口７から
固体粒子供給装置８を経て、新しい固体粒子（再生処理
された固体粒子でも可）を流動層熱交換部２へ供給する
。

供給される固体粒子は予じめ、粕粒と紬粒が一定の比率
に調整されておりト組粒は既に流動している固体粒子と
混合したのち、粗粒抜出口６より外部へ抜出され適当な
再生装置で再生処理される。一方、供給された細粒は、
多管式熱交換部９へ飛んでゆき、二重管式伝熱管１０の
外管外壁面に凝縮、沈着しつつある液状物を剥離し、こ
れをその紬粒表面に捉えたのち、ガスと共に切換弁１６
を適して、細粒補集用サイクロン１７に入り、ここで気
固分離された紬粒は、細粒抜出装置１８を通って紬粒出
口２０より外部へ抜出され、適当な再生装置で再処理さ
れる。

上記細粒補集用サィクロン１７で分離されたガス出口配
管１９に出る。上記のとおり、固体粒子の補給時、つま
り流動媒体の置換と二重式穂熱管１０のデコーキングの
み外部サイクロン１７を使用し、それ以外の正常運転時
には外部サイクロン１７をショートカット・バイパスさ
せるように切換運転を実施する。本発明によると、紐粒
を補給することにより、次のような効果が期待できる。
ａ 多管式熱交換部の二重管式伝熱管のコーキング厚み
は一定値下に抑制され、安定した伝熱管能や圧力損失が
維持される。

ｂ デコーキング操作も従来のように炉の運転を停止し
て実施する必要がなく、生産性向上の効果が大きく、ま
た保守が極めて簡略化される。

なお、サイクロンを省略して急冷熱交換器の後流に設置
される溜壁式熱交換器で細粒子を捕捉することができる
。上記の場合には、細粒子を連続的に供聯合することも
できる。また、粗粒砂の補給（連続的の方が多い）と同
時にこれと共に粕粒を供聯合してもよい。次に本発明の
試験結果について説明する。

冷却試験を続けたところ約５凪ｒで運転不能になり、装
置開放点検の結果、直管式二重管の外管周囲に約３側厚
さのコーキング物が見られた。

次に２皿ｒに一回づつ、細粒子を補給して試験を続行し
た結果、コーキング厚みは１側以上には成長せず、かつ
、ェロージョンも見られず４０日間以上何等の支障なく
運転することができた。以上の試験で１回当りの細粒子
供給量を２０、７ふ１５０、２２５ｋ９（固気比０．０
２７、１．０、２．０、３．０）と変えてみた結果、多
管式熱交換部の圧力損失と固気化の関係は第２図に示す
ようになった。第２図において、矢印ａ方向の曲線はコ
ーキング増大の影響を示し、矢印ｂ方向の曲線は岡気比
増大の影響を示している。これにより適正岡気比として
は、１．０ｋ９（粒子）／ｋ９（ガス）付近であり、こ
れ以上では圧力損失が大きくなり、エチレン収率が低下
する。

またこれ以下ではデコーキング効果が不足するためか圧
力損失が漸増する煩向が見られた。また、２価ｒ毎に細
粒砂を供鱗舎して、多瞥式熱交換部をサンドプラストし
た時の回収スチーム温度の経時変化を第３図に示すが、
これらも、充分なデコーキング作用が発揮さられている
ことが判る。

図において、矢印ａ，ｂはブラスト１仇ｈｉｎを示す。
以上のように、固体粒子として細粒砂を間欠的に補給す
ることにより、補給しない場合、２日間の連続運転しか
できなかったものが４０日以上に延長できるという顕著
な効果が確認できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す系統図、第２図は間欠
ブラスト方式の対圧力損失の効果を示す図表、第３図は
間欠ブラスト方式の対スチーム回収温度を効果を示す図
表である。 １……ガス供給口、２……流動層熱交換部、３，１３…
…水あるいはスチーム供給口、４……スチーム出口、５
……伝熱管、６・・・…相粒抜出口、７・・・・・・固
体粒子供総合口、８・・・・・・固体粒子供ｖ給装置、
９・・・・・・多管式熱交換部、１０・・…・二重管式
伝熱管、１１・・…・ガス出口、１２・・・・・・高圧
スチ−ムドラム、１４・・・・・・高圧スチーム出口、
１５，１６・・・・・・切換弁、１７・・・・・・紬粒
補集用サイクロン、１８・・・・・・紬粒抜出装置、１
９・・・・・・ガス出口配管、２０…・・・細粒出口。 第１図堺Ｚ図 粉３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 重質炭化水素の熱分解や部分酸化等により生成する
   副生カーボンや高沸点成分を含む高温ガスを流動層型交
   換部とこの上部にある多管式熱交換部によりこの順に急
   冷し当該ガスの保有する顕熱を回収するに当り、当該ガ
   スに伴なわれて飛散する多管式熱交換部ブラスト用の細
   粒子を供給することを特徴とする伝熱管のデコーキング
   法。