JPS62288688A

JPS62288688A - 炭化水素の熱分解方法

Info

Publication number: JPS62288688A
Application number: JP61131301A
Authority: JP
Inventors: Akio Suwa; 昭夫諏訪; Nobuhisa Akiyoshi; 秋吉　信久
Original assignee: Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Priority date: 1986-06-06
Filing date: 1986-06-06
Publication date: 1987-12-15
Anticipated expiration: 2009-11-30
Also published as: CA1303071C; JPH0696708B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】３、発明の詳細な説明〔産業上の利用分野〕本発明は、炭化水素の熱分解によりエチレン、プロピレ
ン、その他の有用なオレフィンを製造する炭化水素の熱
分解方法に係り、特に、その熱分解管の構造の改良に関
する。

〔背景技術とその問題点〕

−ｉに、炭化水素の熱分解によるオレフィン、特にエチ
レンの製造には、熱分解管を内蔵した熱分解炉を用い、
炭化水素を所定温度に昇温しで熱分解したのち、急冷す
る方法が採用されている。

この場合、熱分解管内の流体への伝熱効率を高めるため
、熱分解管の内面や外面にフィンあるいは隆起部を設け
たり、管を楕円形にするなど種々の工夫がなされている
。また、オレフィンの収率、殊に有用なエチレンの収率
の向上を図るため、熱分解管内での滞留時間を短くし、
かつ、可及的速やかに冷却するなどの工夫がなされてい
る。

しかしながら、反応条件を厳しくして転化率を向上させ
ようとすれば、熱分解管内への生成コークスの付着が著
しくなり、この付着コークスの除去操作を′Ｒ緊に行う
必要が生じ、いずれにしても従来は、熱分解方法全体の
効率を向上させ得なかった。

ところで、熱分解管としては、内面に螺旋状のリブが設
けられた、金属管が、炭化水素の熱分解装置における熱
分解管として用いられることが知られている（特開昭５
８−１３２０８１号公報、特開昭５８−１７３０２２号
公報）。

しかしながら、炭化水素の熱分解管にあっては、特に、
過酷な条件下で使用されるため、生成コークスの付着が
激しく、一定の操業率を確保するためには、コークスの
除去を頻繁にしなければならず、その煩に耐えないとい
う欠点があった。

しかし、従来、熱分解管の形状等については、詳細な検
討がなされていないのが実情であった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、熱分解管内へのコークスの析出が少な
くて熱分解装置全体の操業率を向上できる炭化水素の熱
分解方法を捷供することにある。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明は、
内面にリブを有する金属管を熱分解管として用い、この
金属管に炭化水素を流通させるようにした炭化水素の熱
分解方法において、前記リブの一部を所定の切欠角度で
切欠いてリブなし部を形成し、この熱分解管内に炭化水
素を流通させるようにしたものである。

要するに、本発明は、内面にリブを有する熱分解管にあ
っては、内面にコークスが著しく付着することに着目し
、熱分解管にリブなし部が介在されて、流体の流動を適
度に乱させてコークスの付着を防止することにより前記
目的を達成しようとするものである。

本発明の方法に適用できる炭化水素としては、ナフサか
ら重質軽油まで、およびガス状の脂肪族炭化水素が挙げ
られる、エチレン等の有用なオレフィンを製造すること
ができる。

また、本発明に用いられる熱分解炉は、一般の熱分解炉
のいかなる形式でもよいが、多管式熱分解炉は、曲管部
がない点から好ましい。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図には、本実施例に用いられる熱分解装置の概略構
成が示されている。この図において、熱分解炉ｌは、バ
ーナ２を有するとともに、１２本の直管式熱分解管３を
備えている。これらの熱分解管３の入口側は入口ヘッダ
４に連結されるとともに、出口側は出ロヘソダ５に連結
され、入口ヘッダ４には原料供給管６が、各出口へラダ
５には炉外においてそれぞれ急冷器７が接続されている
。

前記原料供給管３にはそれぞれ炭化水素および水蒸気が
供給され、これらの原料は供給管３に設けられた予熱器
８．９によりそれぞれ予熱されたのちに、前記入口ヘッ
ダ４に供給されるようになっている。

前記熱分解管３は、リブの一部を所定の切欠角度で切欠
いてリブなし部１５が形成されたものであればよい。こ
のリブなし部１５を形成することにより、流体の流れが
適度に乱される結果、コークスの付着が減少し、炭化水
素の熱分解率が向上する。

前記熱分解管の製造方法としては、融造法、冷間引−抜
き加工法等各種の方法を適用することができる。これら
の方法により適宜長さの金属管が製造できるが、本発明
においては３〜ｌｏｍ毎に所定の切欠部を設けた金属管
を用いることが望ましい、第２図は、２本の金属管１１
を軸方向に溶接されたものにより構成された例を示して
いる。これらの金属管１１は、例えばニッケルクロム合
金により形成されるとともに、金属管１１の内周面側に
は略半円弧状に形成された複数のリブ１３が一体的に設
けられている。このリブ１３は、第４図に示されるよう
に、金属管１１の円周方向に沿って等間隔を隔てて８列
形成されているとともに、横断面波形に形成され、かつ
、第３図に示されるように傾斜角度θ２の角度で金属管
１１の長手方間に向かって螺旋状に延出形成されている
。このリプ１３は、例えば前記特開昭５８−１７３０２
２号公報に示されるように、金属管１１を熱間押出しす
る際に内面にストレートリプを予め形成し、この後、前
記金属管１１に周方向の捩じり加工を施す方法等によっ
て形成される。

前記金属管１１の互いに突き合わされる端部は、外径が
２段に縮径される開先部１１Ａとされており、これによ
り金属管相互の突き合わせ面が全面的に溶接されて強固
な接続が行なえるようになっている。また、前記リプ１
３の端部側は、金属管１１の端縁よりやや内側位置から
切欠角度θ１の角度で切欠かれ、その端縁が金属管１１
の内径面に一致するよう形成された傾斜部１３Ａとされ
、この傾斜部１３Ａの＃ｉ縁から金属管１１の端縁まで
の所定長さＬがリプなし部１５とされている。

この際、前記切欠角度θ、は、７５°以下とされ、特に
、８″〜３０”の範囲内とすることが流体の適正な流動
状態を得る上で好ましい、切欠角度θ１が７５″以上で
あると流体の流れが乱され、コークス付着を促進し、管
の腐食原因となり好ましくない、また、前記リプなし部
１５の長さしは、金属管１１のリプが形成されない部分
の肉厚を【、とし、リプ１３の高さをｔ２とした場合に
（Ｌｘ　／Ｌ＋　）ＸＩＯ≦Ｌ≦（ｔ、　／　ｔ＋　）
　Ｘ２００で与えられる長さが好ましい、この際、リプ
なし部１５の長さしが、（ｔｇ　／Ｌ＋　）ｘｌＯより
も短いとコークス付着防止効果が小さく、また金属管１
１相互の溶接が困難であり、一方、＜　ｔ　ｚ　／　ｔ
、　）　Ｘ２００よりも長いと、溶接後の金属管ｌｌ内
に高温の炭化水素等を流通させた場合、流動の乱れが大
きくなりすぎ、また溶接部が部分的に高温となって、い
わゆるホントスポットになる点で好ましくない。

なお、金属管１１の好適例としては、外径＝４０〜６０
龍、リプ谷径ｄｌ＝２ｓ〜４５■−、リプ山径ｄｉ−１
３〜３５ｍ、肉厚ｔ＋　　−３〜１０ｍ會、リフ高さｔ
２−３〜１０曹嘗、リプ数−５〜１０、リプピッチ＝３
００〜５００　ｍ、切欠部の長さし＝１００〜３５０　
ｖｓ＊、切欠角度θ１−８〜３０°、切欠部設置間隔＝
４〜８ｍのものを挙げることができる。

前記金属管１１相互を溶接するにあたっては、第２図に
示されるように、２本の金属管１１の開先部１１Ａを形
成し、この開先部１１Ａを相互に突き合わせ、かつ、第
３図に示されるように、リプ１３が同一延長線上に位置
するように突き合わせる。この際、金属管１１内のりブ
１３は、傾斜部１３八を介してその端縁がリプなし部１
５の長さＬ／２だけ金属管１１の端縁より内側に位置さ
れるため、前記金属管１１の突き合わせは、単に開先部
１１Ａを突き合わせるだけで足りる。

次いで、前記開先部１１Ａ間をアークまたはガス溶接等
により溶接し、これにより金属管１１相互の接続が完了
される。

このような本実施例によれば、次のような効果がある。

すなわち、リプなし部１５を形成することにより、これ
を熱分解管として用いたから、溶接部へのコークスの付
着を極力防止でき、コークスの除去作業を頻繁に行う必
要が解消され、熱分解装置全体の操業率の向上を図るこ
とができる。

また、前記リプ１３の端部は所定の切欠角度θ１の傾斜
部１３Ａに形成したから、金属管ｌｌ内における流体は
スムースに流動し、この傾斜部１３Ａへのコークスの付
着も極力防止することができる。

しかも、前記金属管１１相互の突き合わせ溶接に当たっ
ては、従来のリプ付き管の溶接におけるような厳格な位
置決め作業が不要とされるため、熱分解管の製作も簡単
である。

次に、以下の炭化水素の熱分解装置を用いた実験例に基
づき本発明を具体的に説明する。

前記熱分解装置に用いられた熱分解管３は、ニッケルク
ロム合金により形成され、外径Ｄｏ　＝４９゜７ｍｓ、
リプ谷径ｄ＋　　＝３６．２龍、リプ山径ｄｚ＝２４゜
２鶴、肉厚ｔｌ＝５．Ｑｍ、リプ高さＬｘ　＝６．０　
ａｓ、リブ数８、リプピッチ４００龍、熱分解管長さ！
＝１１ｍのものを使用した。また、炭化水素の原料はナ
フサが使用され、スチーム／炭化水素重量比−０，５、
熱分解管３の入口温度−６００℃、同圧力＝２．０　ｋ
ｇ／　ａｄＧ、分解管出口温度−８８０℃、同圧力＝１
．０　ｋ＋ｒ／　ｃＩＩＧ、滞留時間１００　ミリセコ
ンドの条件で熱分解を実施しエチレンを主成分とする生
成物を得た。

熱分解管３は、５．５ｍの２本の金属管１１を溶接した
ものおよび融造法により製造した切欠部のないＩｌｍの
金属管を用い、この溶接条件として３つのグループを採
用し、グループ１は切欠部の長さし＝３０龍、切欠角度
θ、−１５°、グループ２はＬ＝２２０嘗鳳、θｔ−１
５＠、およびグル−プ３はり、＝３０ｆｉ、θ１−８０
°とした。ここにおいて、グループ１が本発明の条件下
にあるものである。

この結果を次表に示す。

部位Ａ：金属管の突き合わせ位置より５００　＊會下流部位Ｂ：金属管の突き合わせ位置より１０ｆｉ下流以上の実験例
から明らかなように、グループ２の溶接方法を採用した
場合には溶接部がホットスポットとなり、コーキングの
速度が早いということが解る。また、グループ３、グル
ープ４は温度的には問題ないが、グループ３は切欠角度
θ１が大きいことから、また、グループ４は切欠部がな
いことから、溶接部下流の流れを大きく乱すため、下−
流のコーキングを促進し、実用上問題がある。

なお、実施にあたり、リプの断面形状は山型に限らず、
角型等であってもよく、また、金属管１１の材質はニッ
ケルクロム合金に限られるものでなく、その他の金属材
料により形成されるものであってもよい。

また、前記熱分解管３は、２本の金属管１１を溶接する
ものとしたが、この金属管１１の本数は、熱分解管３の
長さに基づいて決定されるものであり、かつ、各溶接部
に前記リプなし部１５が形成されるものである。

〔発明の効果〕

上述のような本発明によれば、熱分解管内へのコークス
の析出が少なくて熱分解装置全体の操業率を向上できる
炭化水素の熱分解方法を提供できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の実施例に係る熱分解装置を示す概略
構成図、第２図は、前記装置の熱分解管に用いられる金
属管の要部の断面図、第３図は、前記金属管の展開模式
図、第４図は、第２図の■−ｍ線矢視断面図である。１・・・熱分解炉、３・・・熱分解管、１１・・・金属
管、１１Ａ・・・開先部、１３・・・リプ、１３Ａ・・
・傾斜部、１５・・・リプなし部。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）内面にリブを有する金属管を熱分解管として用い
、この金属管に炭化水素を流通させるようにした炭化水
素の熱分解方法において、前記リブの一部を所定の切欠
角度で切欠いてリブなし部を形成し、この熱分解管内に
炭化水素を流通させるようにしたことを特徴とする炭化
水素の熱分解方法。
（２）特許請求の範囲第１項において、前記金属管のリ
ブが形成されない部分の肉厚をｔ＿１とし、リブの高さ
をｔ＿２としたとき、前記リブなし部の長さＬは、（ｔ＿２／ｔ＿１）×１０≦Ｌ≦（ｔ＿２／ｔ＿１）×
２００であることを特徴とする炭化水素の熱分解方法。
（３）特許請求の範囲第１項または第２項において、前
記金属管の内壁面に対する前記リブの切欠角度θ＿１は
、 θ＿１≦７５° であることを特徴とする炭化水素の熱分解方法。
（４）特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに
おいて、前記リブは螺旋状に設けられていることを特徴
とする炭化水素の熱分解方法。