JPS6259754B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は原料炭化水素を加熱、熱分解してオ
レフインを製造するための熱分解炉における反応
管装置に関するものである。 ナフサ、灯軽油などの原料炭化水素を加熱、熱
分解して、エチレン、プロピレンなどの低級オレ
フインを製造するための、いわゆる反応管式熱分
解炉は、一般に第１図ないし第３図の構成となつ
ている。すなわち、これらの各図においてこの熱
分解炉１は、炉内上部に対流部２、基部に輻射部
３を有し、原料炭化水素は対流部２に配した予熱
コイル（図示省略）を通して予熱され、かつ希釈
スチームと混合した上でさらに反応温度近くまで
加熱されて、その後、輻射部３に配置した反応管
装置４に導入される。 そしてこの従来例の場合、前記反応管装置４
は、直管部５をベンド管部６で一連に接続して反
応コイルを形成しており、この反応コイルの２系
統７Ａ，７Ｂを出口部のヘツダー８により合流さ
せると共に、これらをハンガー９で支持させてあ
り、この反応コイルとしては内径25〜150mmの耐
熱合金製のパイプを用いる。また前記輻射部３を
形成する炉壁および炉底にバーナー１０を配して
あつて、通常、550〜650℃の温度で反応コイルに
導入された原料炭化水素は、出口部付近で800〜
950℃の温度まで加熱される。 ここで前記反応管装置４のコイルには、従来、
入口部から出口部に至るまで一定口径のパイプが
用いられており、このような一定口径コイルの場
合の流体温度プロフイールは、第８図に曲線Ａで
示したように、その温度上昇が中間部で緩慢にな
る傾向を有している。すなわち、原料炭化水素の
熱分解は吸熱反応であつて、この部分で分解が激
しく起るが、このような一定口径コイルでは充分
な熱を与えることができず、このために温度上昇
が緩やかとなるのである。 一方、原料炭化水素を熱分解して高収率でオレ
フインを得るのには、反応コイル内での短かい滞
溜時間内で急速に反応温度を高め、かつ反応圧力
を低くすればよいことが判明しており、また小口
径コイルは大口径コイルに比較して、単位コイル
体積当りの表面積比が大きく、従つて単位コイル
体積当りの吸収熱量も大きくなる。つまり反応コ
イル内での質量移動速度が同じであれば、大口径
コイルよりも小口径コイルの方が吸収熱量が大き
いことになる。 この発明はこのような見地から、一連の反応コ
イルにあつて、特に分解反応の激しいコイル部分
を、複数路の小口径コイルにより構成させ、同部
分での吸収熱量を可及的に増加させ、急速に分解
温度を上昇させることによつて、高いオレフイン
収率を得られるようにしたものである。 以下、この発明に係わる反応管装置の実施例に
つき、第４図ないし第１０図を参照して詳細に説
明する。 第４図および第５図と、第６図および第７図と
は、共にこの発明を一系統からなる反応コイルに
適用した各別の実施例であり、第４図，第５図は
中間部が２流路の場合を、また第６図，第７図は
同様に３流路の場合をそれぞれに示している。 これらの各実施例において、入口部の反応コイ
ル１１は、反応コイル流路当りの全長に対する比
が0.15以上0.5未満の部分でヘツダー１４ａによ
り、第４図，第５図の場合は反応コイル１２ａ，
１２ｂの流路と、反応コイル１２ｃ，１２ｄの流
路とに、また第６図，第７図の場合は反応コイル
１２ａ，１２ｂの流路と、反応コイル１２ｃ，１
２ｄのの流路と、反応コイル１２ｅ，１２ｆの流
路とにそれぞれ一旦分岐されたのち、これらの各
分岐流路は再度、反応コイル流路当りの全長に対
する比が0.6以上の部分でヘツダー１４ｂによ
り、１つにまとめられて出口部の反応コイル１３
に至るように形成されると共に、入口部および出
口部の各反応コイル１１，１３の内径に対し、そ
れぞれに分岐された各反応コイル１２ａ〜１２ｆ
の内径を小さいものとしている。すなわち、一連
の反応コイルの全長にあつて、特に分解反応の激
しいコイル中間部分を、入口部および出口部それ
ぞれの各反応コイル１１，１３の内径よりも小さ
い複数流路の小口径反応コイル１２ａ〜１２ｆに
より形成させたものである。 また第８図には、流路当りのコイル長さに対す
る流体温度分解分布を、第９図には、同じく流路
当りのコイル長さに対する単位体積当りの吸収熱
量分布をそれぞれに示しており、これらの各図に
おいて曲線Ａは一定口径コイルによる従来例を、
曲線Ｂはこの発明での中間部を複数流路の小口径
コイルとした例を表わしているが、これらの曲線
Ａ，Ｂの対比からも明らかなように、この発明を
適用した反応コイルの場合、原料炭水化水素は従
来例よりも高い反応温度レベルで熱分解されるた
めに、その転化率が高くてオレフイン収率を増加
でき、併せて急速な温度上昇が可能であるため
に、反応コイル内での滞溜時間を短縮し得るので
ある。 一方、炭化水素の熱分解においては、反応コイ
ル内でタール物質、コークスなどが副生されて、
コイル内面に付着、蓄積されるところの、いわゆ
るコーキング現象を生じ、運転の継続に伴なつて
有効な反応コイル内径が小さくなり、反応コイル
内での圧力損失が増加して、反応圧力が高くなる
ことが知られている。第１０図は流路当りのコイ
ル長さに対して、コイル内面に付着するタール物
質、コークスの厚さ分布を示しており、コイル出
口部でこのコーキング原象が著るしいことが判
る。そしてこのようにコイル内での反応圧力が高
くなると、炭化水素の熱分解反応が当然抑制され
ると共に、生成されたオレフインの重合などの反
応も促進されて、結果的にオレフイン収率が低下
することになる。そしてこの圧力損失はコイル内
径のほぼ５乗に反比例するから、このようにター
ル物質、コークスなどがコイル内面に付着する場
合、小口径コイルの圧力損失は大口径コイルのそ
れに比較して著るしく増加し、炭化水素の熱分解
に悪影響を及ぼすものである。 しかしこのような反応コイル内面へのタール物
質、コークスなどの付着による圧力損失の増大に
ついても、この発明では中間部の複数流路小口径
コイルに連なる出口部の反応コイルを大口径コイ
ルにしているために、コーキング現象を効果的に
抑制できることになる。この際上述の出口部大口
径コイルは、中間部の複数流路小口径コイルを再
度合流させ一流路としているために、コイル内流
速の低下による滞溜時間の増大をさけることがで
きるのである。つまりコーキングによる反応コイ
ルの熱分解特性の低下を阻止し、長期に亘る継続
運転において最適な分解反応特性を維持できるの
である。 以上詳述しようにこの発明によるときは、輻射
部に配置される反応管において、当該反応管を中
間部で複数流路に分岐し、かつこれらの複数流路
の反応管群を再度合流させることにより、入口
部、中間部、および出口部の３つの反応部を構成
するとともに、当該中間部の複数流路の各反応コ
イルの内径を入口部反応コイルおよび出口部反応
コイルの内径より小さく構成したので反応コイル
内での原料炭化水素の反応温度を急速に高めると
共に、反応圧力を低くしてコイル内での滞溜時間
を短かくでき、これによつてオレフインの収率を
向上し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例による熱分解炉の概要構成を示
す断面図、第２図および第３図は第１図―お
よび―線部のそれぞれ断面図、第４図はこの
発明の一実施例による反応コイルを示す正面構成
図、第５図は第４図―線部の断面説明図、第
６図は同上他の実施例による反応コイルの正面構
成図、第７図は第６図―線部の断面説明図、
第８図，第９図および第１０図は反応コイルの流
路当りの長さに対する流体温度分布、単位吸収熱
量分布およびコーキング付着厚さ分布をそれぞれ
に示す特性図である。 １…熱分解炉、２…対流部、３…輻射部、４…
反応管装置、１０…バーナー、１１…入口部反応
コイル、１２ａないし１２ｆ…中間部反応コイ
ル、１３…出口部反応コイル、１４ａ，１４ｂ…
ヘツダー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 輻射部に配置した反応管に原料炭化水素を導
   入し、これを加熱、熱分解してオレフインを製造
   する熱分解炉において、当該反応管を中間部で複
   数流路に分岐し、かつこれらの複数流路の反応管
   群を再度合流させることにより、入口部、中間
   部、および出口部の３つの反応部を構成するとと
   もに、当該中間部の複数流路の各反応コイルの内
   径を入口部反応コイルおよび出口部反応コイルの
   内径より小さく構成したことを特徴とする反応管
   装置。