(57)【要約】本発明は比較的非揮発性の炭化水素及び他の混入物質を含む炭化水素の熱分解に関する。より具体的には、本発明は炭化水素の熱分解に用いられる装置においてコークス化を減少させることに関する。【選択図】図１
2008500449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
残留油及びコークスの前駆物質を含む炭化水素原料を熱分解する間に形成されるコークスを除去するプロセスであって、前記プロセスは
(a)  前記炭化水素原料を加熱し；、
(b)  コークスの前駆物質を含む混合流を形成するために、前記加熱された炭化水素原料を第一次希釈スチーム流と混合し；
(c)  フラッシュ/分離容器で前記混合流をフラッシュして、コークスの前駆物質を失った蒸気相とコークスの前駆物質を多く含む液体相を形成し；
(d)  フラッシュ/分離容器の底の排出口を通して前記液体相を、頭上排出口を通して微量の凝縮された蒸気相を含む蒸気相を除去し、前記容器は内部の表面及び関連する排出口配管を含み、前記表面及び配管は運転中に前記液体相及び/又は前記凝縮された蒸気相により覆われ、そしてその後に少なくとも部分的にコークス化され；
(e)  オレフィンを含む流出物を生産するために熱分解炉の放射部分で前記蒸気相を熱分解し、前記熱分解炉は放射部分と対流部分を含み；
(f)  前記流出物を急冷し，及びそこから熱分解された製品を回収し；
(g)  前記フラッシュ/分離容器、又はフラッシュ/分離容器のすぐ下流の配管におけるコークス化のレベルを決定し、及び事前に定められたコークス化の上限レベルに達したときに：
(i)  残留油及びコークスの前駆物質を含む前記炭化水素原料の前記フラッシュ/分離容器へのフローを中断し；
(ii)  前記容器から前記蒸気相、及び前記内部表面及び/又は排出口配管から前記液体相を十分除去するために十分な条件下で前記フラッシュ/分離容器をスチームで洗浄し；
(iii)  前記内部表面及び排出口配管上のコークスを少なくとも部分的に燃焼させるために十分な条件下で前記フラッシュ/分離容器を通して空気/スチーム混合物を導入し；
(iv)  前記内部表面及び/又は排出口配管上の事前に定められたコークス化の下限レベルに達したときに、前記フラッシュ/分離容器に前記炭化水素原料のフローを再開する
ことを含む前記プロセス。
【請求項２】
前記フラッシュ/分離容器が、液体排出口の上部に位置し液体を外方向、及び容器の中心から及び下方向に運ぶ調節板を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記調節板が、その頂点が上方向に向いているおおよそ円錐状の調節板である、請求項２に記載のプロセス。
【請求項４】
前記調節板が穴の開いた、おおよそ円錐状の調節板である請求項２又は３に記載のプロセス。
【請求項５】
前記調節板が、その全表面積の少なくとも約１％が穴に取って代られる、請求項２乃至４のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項６】
前記フラッシュ/分離容器がおおよそ円筒形である、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項７】
前記混合流が、前記容器の側面に位置する少なくとも一つの側面取入口を通して接線方向に、前記容器の側面に位置する少なくとも一つの側面取入口を通して半径方向に、前記容器の最上部及び/又は前記容器の底を通して、混合流が導入され、及び前記蒸気相が前記容器の頭上排出口を通して除去される、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項８】
前記混合流が、前記容器の側面に位置する少なくとも一つの側面取入口を通して、フラッシュ/分離容器に接線方向に導入される請求項１乃至７のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項９】
前記洗浄スチームが少なくとも一つの側面取入口から導入される、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記空気/スチーム混合流が、少なくとも一つの側面取入口から導入される、請求項１乃至９のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記洗浄スチームが、前記フラッシュ/分離容器に、温度が約400から約550℃（華氏約750から約1025度）の範囲、全圧力が約0から約830ｋPag（0から120  psig）の範囲、及びスチームの全フローがフラッシュ/分離容器の容量の5から250倍で導入される、請求項１乃至１０ずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記洗浄スチームが、前記フラッシュ/分離容器に、温度が約450から約510（華氏840から950度）の範囲、全圧力が約350から約700ｋPag（約50から約120  psig）の範囲、及びスチームの全フローがフラッシュ/分離容器の容量の100から200倍で導入される、請求項１１に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記空気/スチーム混合物の主要部分が、前記フラッシュ/分離容器から頭上流として除去され、及び前記空気/スチーム混合物の小部分が前記フラッシュ/分離容器から残さ油スリップストリーム（bottoms  slipstream)として除去される請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１４】
前記小部分が全空気/スチーム混合物の少なくとも約２％である請求項１３に記載のプロセス。
【請求項１５】
前記小部分が全空気/スチーム混合物の約５％から約１０％の範囲である請求項１４に記載のプロセス。
【請求項１６】
残さ油スリップストリームとして除去される前記空気/スチーム混合物の量が、底の排出口に関連するフローバルブによりコントロールされる請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１７】
残さ油スリップストリームとして除去される前記空気/スチーム混合物の量が、底の排出口に関連する配管にある一以上の制限オリフィスによりコントロールされる請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１８】
前記空気/スチーム混合物が、断熱火炎温度をフラッシュ/分離容器の前記残さ油スリップストリーム配管の配管設計温度を超えない温度に制限しつつ、コークスを燃焼させるに十分な条件の下でフラッシュ/分離容器に導入される、請求項１３乃至１７のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１９】
前記設計温度が約570から約615℃（華氏約1060から約1140度）の範囲である、請求項１８に記載のプロセス。
【請求項２０】
前記空気/スチーム混合物の空気/スチームの重量比率が脱コークス化の間、約0.2を超えないように維持される請求項１乃至１９のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項２１】
前記空気/スチーム混合物の空気/スチームの重量比率が、フラッシュ/分離容器でコークスが除去された後、約0.5を超えない様に維持される請求項１乃至２１のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項２２】
更に、フラッシュ/分離容器の内部の温度をモニターし、及び前記空気/スチームの重量比率を前記内部温度の関数としてコントロールすることを含む、請求項１８乃至２１のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項２３】
更に、フラッシュ/分離容器の残さ油スリップストリームの温度をモニターし、前記空気/スチームの重量比率を前記内部の温度の関数としてコントロールすることを含む、請求項１乃至２２のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項２４】
前記モニターが、フラッシュ/分離容器の底の外側，又は前記フラッシュ/分離容器の直ぐ下流の配管に取付けられた表面熱電対の手段により行われる請求項２３に記載のプロセス。
【請求項２５】
前記モニターが、空気/スチーム脱コークス中に生ずる燃焼ガスのCO/CO2を分析することにより行われる請求項24に記載のプロセス。
【請求項２６】
前記洗剤又は脱コークス流が、サワ−（sour）スチーム又はプロセススチームを含む、請求項１乃至２５のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項２７】
残留油及びコークスの前駆物質を含む炭化水素原料を熱分解する装置であって、
(a)  加熱された炭化水素原料を提供するために前記炭化水素原料を加熱する加熱ゾーン；
(b)  コークスの前駆物質を含む混合流を提供するために、第一次希釈スチーム流を前記加熱された炭化水素原料と混合するための混合ゾーン；
(c)  コークスの前駆物質を失った蒸気相、及びコークスの前駆物質を多く含む液体相を形成するために、前記混合流をフラッシュするためのフラッシュ/分離容器であり、前記容器は：
(i)  内部表面及び関連する排出口配管を含むフラッシュ/分離容器の底の排出口、その表面及び配管は、運転中に前記液体相により覆われ、そしてその後に少なくとも部分的にコークス化する、前記排出口；
(ii)  蒸気相及び微量の凝縮した蒸気相を除去するための頭上排出口、前記頭上排出口は内部表面及び関連する排出口配管を含み、前記表面及び関連する排出口配管は運転中に凝縮した蒸気相により覆われ、そしてその後に少なくとも部分的にコークス化する、前記排出口；
(iii)  前記容器から前記蒸気相を除去し、及び前記内部表面及び/又は排出口配管から前記液体相を除去するために、前記フラッシュ/分離容器に十分な洗浄スチームを導入するための取入口；及び
(iv)  前記内部表面及び/又は排出口配管上のコークスを少なくとも部分的に燃焼させるのに十分な条件下で前記フラッシュ/分離容器を通して、空気/スチーム混合物を導入するための取入口、
を含み；
(d)  対流部分、及びオレフィンを含む流出物を生産するために蒸気相を熱分解する放射部分を含む熱分解炉；
(e)  流出物を急冷するための手段；
(f)  急冷された流出物から熱分解された製品を回収するための回収列；
(g)  前記フラッシュ/分離容器及び/又は前記関連する排出口配管のコークスのレベルを決定する手段；及び
(h)  残留油及びコークスの前駆物質を含む炭化水素原料の前記フラッシュ/分離容器へのフローをコントロールするためのコントロールバルブ
を含む前記装置。
【請求項２８】
前記フラッシュ/分離容器が、前記蒸気相に重い液体残さ油が取り込まれるのを防ぐため、液体排出口の上部に位置する調節板を含む、請求項27に記載の装置。
【請求項２９】
前記調節板が、その先端が上方を向いているおおよそ円錐状の調節板である、請求項2８に記載の装置。
【請求項３０】
前記調節板が穴の開いている、おおよそ円錐形状の調節板である、請求項2８又は２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記調節板が、その全表面積の少なくとも約1％を占めている穴を含む、請求項28乃至30のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３２】
前記フラッシュ/分離容器が、更に、接線方向に前記混合流を導入するための少なくとも一つの側面取入口を含む、請求項２７乃至3１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３３】
前記洗浄スチームが、前記少なくとも一つの側面取入口を通して導入される、請求項２７乃至3２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３４】
前記空気/スチーム混合流が前記少なくとも一つの側面取入口を通して導入される、請求項２７乃至3３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３５】
前記フラッシュ/分離容器が、その内部温度をモニターする手段を含む、請求項２７乃至3４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３６】
更に、底の排出口の温度をモニターする手段を含む請求項２７乃至３５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３７】
前記モニター手段が、フラッシュ/分離容器の底の外側、又はフラッシュ/分離容器の直ぐ下流の前記排出口の配管に取付けられた表面熱伝対を含む請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
更に、空気/スチーム混合流の空気/スチームの重量比率を、前記内部温度、及び前記底の排出口の温度の関数としてコントロールする手段を含む請求項36又は37に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は比較的非揮発性の炭化水素及び他の混入物質を含む炭化水素の熱分解に関する。より具体的には、本発明は炭化水素の熱分解に用いられる装置においてコークス化を減少させることに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱分解  (pyrolysis)とも呼ばれる蒸気熱分解（steam  cracking）は、長い間種々の炭化水素原料をオレフィン、好ましくは，エチレン、プロピレン及びブテンの様な軽オレフィンに分解するのに用いられてきた。従来のスチーム熱分解では、対流部分（convection  section）と放射部分(radiant  section)の二つの主要な区画部分を持つ熱分解炉が用いられる。炭化水素原料は通常炉の対流部分に液体の形（蒸気の形で入る軽い原料を除く）で入り、そして通常、原料は放射部分からの高温燃焼排ガスと間接的に接触し、またスチーム（steam）に直接接触することにより熱せられ気化する。そして気化した原料とスチームの混合物は放射部分に導入され、そこで熱分解が起きる。その結果、オレフィンを含む生成物は、熱分解炉を出て、急冷（quenching）を含む更に下流のプロセスに送られる。
【０００３】
熱分解は、比較的大きい分子が熱分解を起す様に原料を十分加熱することを含む。しかし、熱分解プロセスは、分子が組み合わさってタールとして知られている高分子量の材料を形成しがちな分子を作り出す。タールは高沸点の、粘性のある、反応性材料であり、ある条件下では設備を詰まらせることがある。一般的により高い沸点の材料を含む原料は、より多くのタールを作り出す傾向がある。
【０００４】
炉の流出物がスチーム熱分解炉を出た後のタールの形成は、炉を出る流出物の温度を、タールの形成反応が大きく減速されるレベルに急速に下げることにより最小にすることができる。一以上のステップにより，及び一以上の方法を用いて達成されるこの冷却(cooling)は、急冷（quenching）と呼ばれる。
【０００５】
従来のスチーム熱分解システムは、軽油（gas  oil）及びナフサ（naphtha）の様な軽揮発性炭化水素を大きな割合で含む高品質原料の分解には有効であった。しかし、蒸気熱分解は、時には、これらの例に限定されるものではないが、原油及び常圧残留物  (atmospheric  residue)の様な比較的低価格の重質原料の分解にもコスト的にふさわしい場合もある。原油及び常圧残留物は、しばしば、別名残留油（resids）として知られる、その沸点が590℃（華氏1100度）を超える高分子量の、非揮発性組成物を含んでいる。これらの原料の非揮発性組成物は従来の熱分解炉の対流部分にコークスとして残った。非常に非揮発性のレベルの低い成分だけが、より軽い成分が十分に蒸発した点の下流の対流部分に残っていても良い。
【０００６】
殆どの商業的なナフサ及び軽油の分解においては、熱分解炉からの流出物の冷却は通常、移送ライン熱交換器（transfer  line  heat  exchanger）、主精留塔（primary  fractionator）及び水冷却塔または間接コンデンサーのシステムを用いて行われる。移送ライン交換器で生成されたスチームは、エチレン生産装置の一部で使用される主要コンプレッサーに電力を供給する大型スチームタービンを動かすために使用することもできる。スチームタービンで高エネルギー効率及び電力を得るためには、移送ライン交換器で作られるスチームを過熱する必要がある。
【０００７】
灯油及び軽油等の様なより重質な原料を熱分解することにより、大量のタールが生成され、それによって、より軽い液体の熱分解において好まれる移送ライン交換器を詰まらせるのみならず、炉の放射部分で急速なコークス化をもたらす。
【０００８】
更に輸送中に、ナフサの一部は非揮発性成分を含む重質原油により汚染される。従来の熱分解炉は、残留物、原油または多くの残留物又は原油の様な非揮発性組成物で汚染された軽油又はナフサを処理できる柔軟性がない。
【０００９】
コークス化の問題に取り組むために、米国特許3,617,493は原油供給において外部蒸発ドラムを使用し、ナフサを蒸気として除去するために第一フラッシュを用い、230℃から590℃（華氏450から1100F）の間の沸点を持つ蒸気を除去するために第二フラッシュを用いることを開示している。本文献は参照により本明細書に組み入れられる。蒸気は熱分解炉でオレフィンに分解され、二つのフラッシュ  タンクから分離された液体が除去され、スチームで揮散され（stripped）、そして燃料として使用される。
【００１０】
米国特許3,718,709は、本文献は参照により本明細書に組み入れられるが、コークスの堆積（coke  deposition）を最小限に抑えるプロセスを開示する。それによると、重質原料を熱分解炉の内部もしくは外部で予熱し、重質原料の約50％を過熱スチームで気化させ、残った、分離された液体を除去することについて記載する。気化した炭化水素は、その殆どが軽い揮発性炭化水素であるが、熱分解される。熱分解温度を超える温度で定期的に空気及びスチームにより再生がなされる。
【００１１】
米国特許5,190,634は、本文献は参照により本明細書に組み入れられるが、対流部分で少量の、必須量の水素が存在する中で原料を予熱することにより、炉中でコークスが形成されることを抑制するプロセスを開示する。対流部分での水素の存在により、炭化水素の重合反応を抑制し、それによりコークスの形成を抑える。
【００１２】
米国特許5,580,443は、本文献は参照により本明細書に組み入れられるが、原料がまず予熱され、その後熱分解炉の対流部分において予熱ヒーターから引き出されるプロセスを開示する。この予熱された原料は事前に決められた量のスチーム（希釈スチーム）と混合され、そしてガス液体分離装置に導入され、分離装置から必要な割合の非揮発性物質が液体として分離され、除去される。ガス液体分離装置から分離された蒸気は加熱及び熱分解のために熱分解炉に戻される。
【００１３】
同時係属する2002年7月3日出願の米国特許出願10/188,461で、2004年1月8日に公開された特許公開公報2004/0004022  Alは、本文献は参照により本明細書に組み入れられるが、重質炭化水素原料に含まれる揮発性炭化水素の分解を最適化し、コークス化（coking  problem）を減少させ、及び回避する有利な制御プロセスについて記載する。このプロセスは、フラッシュに入るスチームを比較的一定の温度に保つことによりフラッシュを出る蒸気と液体の比率を比較的一定に保つ方法を提供する。より具体的には、フラッシュに入る前に重質炭化水素原料と混合する流体の量を自動的に調節することにより、フラッシュ流の温度を一定に保つ。流体は水であっても良い。
【００１４】
2005年2月28日に出願された米国特許出願11/068,615は、本文献は参照により本明細書に組み入れられるが、重質炭化水素原料を流体、例えば、炭化水素又は水の様な流体と混合する重質炭化水素原料を熱分解して、フラッシュされて蒸気相及び液体相を形成する混合流を作るプロセスについて記載する。フラッシュ（flash）された蒸気相は続いて熱分解されてオレフィンを生成し、生成した流出物は移送ライン交換器で冷却される。原料と混合される流体の量は、例えば、混合流がフラッシュされる前の混合流の温度等、プロセスで選択される運転パラメータにより変わる。
【００１５】
重質液体炭化水素部分を、熱分解炉で処理することのできるより軽い部分から分離するためにフラッシュを用いる場合、殆んどの非揮発性成分が液体相にある様に分離することが重要である。そうしなければ、重質の、コークスを形成する蒸気中の非揮発性成分が炉に運ばれ、コークス化する問題を起すからである。しかし、フラッシュ/分離容器中でフラッシュすると、通常容器の内部表面及びその直ぐ下流近くの内部の表面でコークス化が起きる。その様なコークス化が起きる程度は、原料のタイプ、予熱手順及び容器のデザインを含む種々の要因による。容器の内部表面及び設備の下流で接触する液体は、コークスの前駆物質であるフイルム皮膜を作る。原料にも依るが、約427℃(華氏800度)を超える様な過度に高い温度、典型的には約450から約460℃（華氏約840から約860度）、又は約510から約621℃（華氏約950から約1150度）では、理論的には重質炭化水素原料流の重末端（heavy  end）の熱分解及び加熱によって、過度にコークスが形成される。このコークスの堆積により制約が生じ、全体のプロセスで圧力低下が増すため、フラッシュ区域及びフラッシュ区域の直ぐ下流での堆積をコントロールすることが有利である。
【発明の開示】
【００１６】
一つの特徴として、本発明は残留油及びコークスの前駆物質を含む炭化水素原料の熱分解の間に形成されるコークスを除去するプロセスに関するものであり、スチームが原料に加えられて混合物が作られ、そしてその混合物はフラッシュ/分離容器内でフラッシュされることにより蒸気相と液体相に分離される。蒸気相はその後分離され、熱分解され、そしてその熱分解された結果の製品が回収される。容器の内部表面及びその直ぐ下流でのコークス化は、原料フローを中断し、容器をスチームで洗浄し、コークスを少なくとも部分的に燃焼させるために空気/スチームの混合物を導入し、そして十分なコークスが除去された後に原料供給を再開することによりコントロールされる。
【００１７】
本発明の他の特徴として、本発明は残留油及びコークスの前駆物質を含む炭化水素原料の熱分解中に形成されたコークスを除去するプロセスに関する。本プロセスは以下を含む：
（a）炭化水素原料を加熱し；
（b）加熱された炭化水素原料を第一希釈スチーム流と混合し、コークスの前駆物質を含む混合流を形成し；
（c）フラッシュ/分離容器中で混合流をフラッシュして、コークスの前駆物質が失われた蒸気相、及びコークスの前駆物質を多く含む液体相を形成し、
（d）フラッシュ/分離容器の底の排出口を通して液体相を、頭上排出口を通して少量の凝縮蒸気相を含む蒸気相を除去し、同容器は内部表面及び関連する排出用配管を含み、その表面及び配管は、運転中に前記液体相及び/又は凝縮蒸気相により覆われ、その後に少なくとも部分的にコークス化を受け；
（e）熱分解炉の放射部分で蒸気相を熱分解し、オレフィンを含む流出物を作り出し、熱分解炉は放射部分と対流部分を含み；
（f）流出物を急冷し、及び熱分解された製品をそこから回収し；及び
（g）フラッシュ/分離容器中、又はフラッシュ/分離容器の直ぐ下流の配管でのコークス化のレベルを決定し、そして事前に定めたコークスの上限レベルに達した時に、
(i)  残留油及びコークスの前駆物質を含む炭化水素原料のフラッシュ/分離容器へのフローを中断し、
(ii)  容器から蒸気相を、そして内部表面及び/又は排出用配管から液体相の大半を除去するに十分である条件下で、フラッシュ/分離容器をスチームで洗浄し、
(iii)  内部表面及び排出用配管のコークスを少なくとも部分的に燃焼させるに十分な条件下で、フラッシュ/分離容器を通して空気/スチーム混合物を導入し、及び
(iv)  内部表面及び/又は排出用配管の事前に定めたコークスの下限レベルに達した時に、フラッシュ/分離容器への炭化水素原料のフローを再開する、
ことを含む。
【００１８】
本発明のこの特徴の実施の形態においては、フラッシュ/分離容器は液体を容器の中心から外の方向及び下方へ運ぶ液体排出口の上方に位置する調節板を含む。通常、調節板は、例えば、その頂点が上方を向いており、液体が外方向及び下方向に流れる望ましい流れを作る、おおよそ円錐形の調節板の様な、適当な形状としているものであればどのような形状のものでも良い。調節板は、通常対応する穴の開いていない調節板の全表面積の少なくとも約1％を占める穴を含んでいても良い。本発明のこの特徴の他の実施の形態においては、フラッシュ/分離容器はおおよそ円筒状である。混合流は適当な方法でフラッシュ/分離容器に導入されるが、通常
(i)    容器の側面に位置する少なくとも一つの側面取入口を通して接線方向に、
(ii)    容器の側面に位置する少なくとも一つの側面取入口を通して半径方向に、
(iii)    容器の頂上を通して、及び/又は
(iv)    容器の底を通して、導入され、そして蒸気相は容器の頭上排出口を通して除去される。ある実施の形態においては、混合流は前記容器の側面に位置する少なくとも一つの取入口を通して接線方向にフラッシュ/分離容器に導入され、一方蒸気相は容器の頭上排出口を通して除去される。
【００１９】
更に本発明の他の実施の形態においては、洗浄スチームがフラッシュ/分離容器の少なくとも一つの取入口を通して導入される。洗浄スチームは、通常フラッシュ/分離容器に、400から約  550°C  (華氏750から1025度)の範囲の温度、全圧力約0から約830  kPag  (0から120  psig)の範囲、及びスチームの全流量はフラッシュ/分離容器の容量の5  から  250倍で導入される。
【００２０】
他の実施の形態においては、洗浄スチームは、フラッシュ/分離容器に約450から約  510°C  (華氏840から950度)の範囲の温度、全圧力約350  から約700  kPag  (約50から100  psig)の範囲、及び洗浄スチームの全容量はフラッシュ/分離容器の容量の100  から  200倍で導入される。
【００２１】
更に他の実施の形態においては、本発明の特徴では、空気/スチーム混合流はフラッシュ/分離容器の少なくとも一つの側面取入口を通して導入される。空気/スチーム混合流は、空気/スチームの重量比が約0.01から約0.5、好ましくは約0.05から約0.2であるのが良い。
【００２２】
他の実施の形態における、この特徴については、空気/スチーム混合流の主要部分はフラッシュ/分離容器から頭上流として除去され、そして空気/スチーム混合流のより小さい部分が前記フラッシュ/分離容器から残さ油（bottoms）スリップストリーム（slipstream）とし除去される。より小さい部分とは、通常全空気/スチーム混合流の少なくとも約2％、通常全空気/スチーム混合流の約5％から約10％の範囲である。更に他の実施の形態においては、残さ油スリップストリームとし除去される空気/スチーム混合流の量は、底の排出口に関連したフローバルブの少なくとも一つ、及び底の排出口に関連した配管の一以上の制限オリフィス（restriction  orifice）によってコントロールされる。空気/スチーム混合流は、断熱火炎温度をフラッシュ/分離容器の残さ油スリップストリーム配管の設計温度を超えない温度に制限しつつ、コークスを燃焼させるのに十分な条件下で通常フラッシュ/分離容器に導入される。通常、設計温度は約570から約615℃（華氏1060から1140）である。
【００２３】
空気/スチーム混合流の空気/スチームの重量比は通常、容易に燃焼させたコークスの脱炭素化中では約0.2を超えず、脱炭素化の後では約0.5を超えない。
【００２４】
本発明のこの特徴の、ある好ましい実施の形態では、このプロセスは更にフラッシュ/分離容器の内部温度をモニターし、空気/スチームの重量比を内部温度の関数として制御することを含む。このモニターは、技術分野で知られているどの様な適当な方法により実施しても良い。通常、このモニターはフラッシュ/分離容器の内部に関連する熱電対の手段により実施される。このプロセスには、更にフラッシュ/分離容器の残さ油スリップストリームをモニターし、空気/スチームの重量比を内部の温度の関数として制御することを含んでも良い。
【００２５】
他の実施の形態においては、モニターはフラッシュ/分離容器底の外部又はフラッシュ/分離容器の直ぐ下流の配管に取付けられた表面熱電対の手段により実施される。
【００２６】
更に他の実施の形態においては、モニターは空気/スチーム脱炭素化中に発生する燃焼排ガスのCO/CO2を分析することにより実施される。
【００２７】
他の特徴として、本発明は残留油及びコークスの前駆物質を含む炭化水素原料を熱分解する装置に関し、（a）熱せられた炭化水素原料を作り出すために炭化水素原料を加熱する加熱ゾーン、（b）コークスの前駆物質を含む混合流を作るために、第一希釈スチーム流を、熱せられた炭化水素原料と混合する混合ゾーン、（ｃ）コークスの前駆物質を失った蒸気相と、コークスの前駆物質を多く含む液体相を形成するために、混合流をフラッシュするフラッシュ/分離容器であり、以下を含む：
(i)  内部の表面及び、関連する排出口配管を含む底部排出口であり、その表面及び配管は運転中液体相により覆われ、その後に少なくとも部分的にコークス化が起きる；
(ii)  蒸気相及び微量の凝縮した蒸気相を除去するための頭上排出口であり、該頭上排出口は内部表面及び関連する排出口配管を含み、該表面及び配管は、運転中に、凝縮した蒸気相により覆われ、その後に少なくとも部分的にコークス化が起きる；
(iii)  容器から蒸気相、及び内部表面及び/又は排出口配管から蒸気相を除去するために、十分な洗浄スチームをフラッシュ/分離容器に導入する取入口；
(iv)  内部表面及び/又は排出口配管上で少なくとも部分的にコークスを燃焼させるために十分な条件下で空気/スチーム混合流をフラッシュ/分離容器を通して導入する取入口；
（ｄ）対流部分、及び蒸気相を熱分解してオレフィンを含む流出物を作り出すための放射部分を含む熱分解炉；
（e）流出物を急冷する手段；
（f）急冷された流出物から熱分解された製品を回収する回収列；
（g）フラッシュ/分離容器及び/又は関連する排出口配管におけるコークス化のレベルを決める手段；
（h）残留油及び/又はコークスの前駆物質を持つ炭化水素原料のフラッシュ/分離容器へのフローを制御するコントロールバルブ。
【００２８】
本発明のこの特徴の実施の形態においては、フラッシュ/分離容器は液体の排出口の上部に位置する調節板を含む。通常、調節板はその頂点が上方向に向かっている、例えば、穴の開いた、おおよそ円錐形の調節板の様な調節板である。穴は、全表面積の少なくとも約１％を占めても良い。
【００２９】
この特徴の他の実施の形態においては、フラッシュ/分離容器はおおよそ円筒状である。
【００３０】
更に、他の実施の形態においては、フラッシュ/分離容器はその内部の温度をモニターする手段を含む。通常、内部の温度をモニターするにはどの様な適当な手段でも用いることができ、例えば、フラッシュ/分離容器内に取付けられた熱電対を含むものがある。
【００３１】
本発明のこの特徴の、他の実施の形態においては、フラッシュ/分離容器は更に混合流を接線方向に導入する、少なくとも一つの側面取入口を含む。洗浄スチーム及び/又は空気/スチーム混合流は少なくとも一つの側面取入口により導入することができる。
【００３２】
本発明のこの特徴の、更に他の実施の形態においては、この装置は、更に底部の排出口温度をモニターする手段を含む。通常、内部温度をモニターするにはどの様な手段をも用いることができ、例えば、モニター手段はフラッシュ/分離容器の底の外側、又は、フラッシュ/分離容器のすぐ下流の排出口配管に取り付けられた表面熱電対を含んでも良い。
【００３３】
本発明のこの特徴の他の実施の形態においては、装置は更に、空気/スチーム混合流の空気/スチームの重量比を、内部温度及び底部排出口温度の関数として制御する手段を含む。
【発明の詳細な説明】
【００３４】
特に断らない限り、全ての％、割合、比率等は重量に対するものである。特に断らない限り、化合物、成分について言う場合は、化合物の混合物の様に、他の化合物又は成分と組み合わされたもののみならず、その化合物又は成分そのものをも含む。
【００３５】
更に、量、濃度、又は他の数値又はパラメータが、好ましい上限数値及び好ましい下限数値として列挙されている場合、その範囲が別々に離れて記載されているか否かに関わらず、好ましい上限数値及び好ましい下限数値のあらゆる組合せから得られる全ての範囲を具体的に開示していると了解されるべきである。
【００３６】
本明細書に記載の残留油（resid）は非揮発性成分であり、例えば、ASTM  D-6352-98又はD-2887で測定した名目上の沸点が590℃（華氏1100度）を超える炭化水素原料の部分である。本発明は名目上の沸点が760℃（華氏1400度）を超える非揮発性物質に非常に良く適合する。炭化水素原料の沸点分布はASTM  D-6352-98又はD-2887に基づくガスクロマトグラフ蒸留（Gas  Chromatograph  Distillation  (GCD)）により測定され、外挿法により700°C  (華氏1292度)を超える材料にも適用される。非揮発性物質には、コークスの前駆物質を含み、これらは蒸気中で凝縮し、本発明のプロセスで生ずる運転条件下でコークスを形成する凝縮可能な大きな分子である。
【００３７】
本発明で用いる残留油及びコークスの前駆物質を持つ炭化水素原料は、通常、以下の一以上のものを含む：  スチーム熱分解軽油(steam  cracked  gas  oil)及び残留物(residues)、軽油(gas  oils)、暖房油(heating  oil)、ジェット燃料(jet  fuel)、ジーゼル油(diesel)、灯油(kerosene)、ガソリン(gasoline)、コーカーナフサ（coker  naphtha）、スチーム分解ナフサ(steam  cracked  naphtha)、触媒分解ナフサ(catalytically  cracked  naphtha),  水素分解物（hydrocrackate）、改質物（reformate）、精製改質物（raffinate  reformate）、Fischer-Tropsch液、Fischer-Tropschガス、天然ガソリン(natural  gasoline)、蒸留物（distillate）、バージンナフサ（virgin  naphtha）、原油(crude  oil)、常圧配管蒸留器残さ油（atmospheric  pipestill  bottoms）、残さ油を含む減圧配管蒸留器流（vacuum  pipestill  streams  including  bottoms）、軽油コンデンセートまでの広沸点範囲のナフサ(wide  boiling  range  naphtha  to  gas  oil  condensate)、製油所からの重質非バージン炭化水素流(heavy  non-virgin  hydrocarbon  streams)、減圧軽油（vacuum  gas  oil）、重質軽油(heavy  gas  oil)、原油の混入したナフサ(naphtha  contaminated  with  crude)、常圧残留物（atmospheric  residue）、重質残留物（heavy  residue）、炭化水素ガス/残留物混合物(hydrocarbon  gases/residue  admixture)、水素/残留物混合物(hydrogen/  residue  admixture)、C4/残留物混合物（C4/residue  admixture）、ナフサ/残留物混合物（naphtha/residue  admixture）、及び軽油/残留物混合物(gas  oil/residue  admixture)。
【００３８】
本発明のこの特徴のある実施の形態においては、残留油及びコークスの前駆物質を持つ炭化水素原料は、少なくとも約315℃（華氏600度）の名目上の終点沸点を持つ。
【００３９】
本発明は残留油を含む炭化水素原料を加熱し及びスチーム分解するプロセスに関する。本プロセスは、炭化水素原料を加熱し、炭化水素原料を混合物を形成するために流体と混合し、蒸気相及び液体相を形成するために混合物をフラッシュし、蒸気相を熱分解炉の放射部分に供給し、続いて、例えば、移送ライン交換器、急冷オイル又は、急冷水を用いて，反応を急冷することを含む。
【００４０】
ある特徴では，本発明は残留油及びコークスの前駆物質を含む炭化水素原料の熱分解中に形成されるコークスを除去するプロセスに関し、その場合に混合物を形成するために原料にスチームが加えられる。混合流はその後，フラッシュ/分離容器でフラッシュされ蒸気相と液体相に分離される。蒸気相はその後分離され、熱分解され、そして熱分解された製品が回収される。容器中及び下流近辺の内部表面でのコークス化は、原料供給フローを中断し、容器をスチームで清浄し、コークスを少なくとも部分的に燃焼させるために空気/スチーム混合流を導入し、コークスが十分除去されたときに原料供給フローを再開することにより制御される。
【００４１】
本発明の他の特徴においては、本発明は残留油及びコークスの前駆物質を含む炭化水素原料の熱分解中に形成されるコークスを除去するプロセスに関する。このプロセスは以下を含む：
(a)  炭化水素原料を加熱し；
(b)  加熱された炭化水素原料を第一希釈スチーム流と混合し、コークスの前駆物質を含む混合流を形成し；
(c)  フラッシュ/分離容器で混合流をフラッシュし、コークスの前駆物質を失った蒸気相及びコークスの前駆物質に富む液体相を形成する；
(d)  液体相をフラッシュ/分離容器の底の排出口から、及び微量の凝縮された蒸気相を含む蒸気相を頭上の排出口を通じて除去し、同容器は内部表面及び関連する排出口配管を含み、同表面及び配管は運転中前記液体相及び/又は凝縮した蒸気相に覆われ、その後少なくとも部分的にコークス化され；
(e)  オレフィンを含む流出物を作るため炉の放射部分で蒸気相を熱分解し、炉は放射部分及び対流部分を含み；
(f)  流出物を急冷し、及びそこから熱分解された製品を回収し；及び、
(g)  フラッシュ/分離容器又はフラッシュ/分離容器のすぐ下流の配管中でのコークス化のレベルを決定し、予め決められたコークスの上限レベルに達した時に、
(i)  残留油及びコークスの前駆物質を含む炭化水素原料のフラッシュ/分離容器へのフローを中断し、
(ii)  容器から蒸気相を、内部表面及び/又は排出口配管から液体相を実質的に除去するのに十分な条件下でフラッシュ/分離容器をスチームで洗浄し、
(iii)  内部表面及び排出口配管上のコークスを少なくとも部分的に燃焼させるに十分な条件でフラッシュ/分離容器を通して空気/スチーム混合流を導入し、及び、
(iv)  内部表面及び/又は排出口配管のコークスレベルが事前に決められた下限に達した時に、炭化水素原料のフラッシュ/分離容器へのフローを再開する。
【００４２】
本発明のこの特徴の実施の形態においては、フラッシュ/分離容器は容器の中心から外方向及び下方に向けて液体を運ぶ、液体排出口の上部に位置する調節板を含む。通常、調節板は、例えば、液体が望ましい外方向及び下方向に向かう様にするため、その頂点が上に向いたおおよそ円錐形状の調節板の様な、適切な形をしているものであればどの様なものでも良い。調節板は、穴の開いていない同様の調節板の、全表面積の通常少なくとも約１％を占める穴を持つ調節板であっても良い。本発明のこの特徴の、他の実施の形態においては、フラッシュ/分離容器はおおよそ円筒状である。混合流は適当な方法でフラッシュ/分離容器に導入され、通常、混合流を
(i)  容器の側面に位置する少なくとも一つの側面取入口を通して接線方向に、
(ii)  容器の側面に位置する少なくとも一つの側面取入口を通して半径方向に、
(iii)  容器の頂上を通して、及び/又は
(iv)  容器の底を通して、
導入され、そして蒸気相は容器の頭上排出口を通して除去される。
【００４３】
ある実施の形態においては、混合流は容器の側面に位置する少なくとも一つの取入口を通してフラッシュ/分離容器に接線方向に導入され、一方蒸気相は容器の頭上排出口を通して除去される。
【００４４】
炭化水素原料の加熱は技術分野で知られているどの様な形であっても良い、しかし、図に示す様に、加熱は炉の放射部分からの熱い燃焼排ガスにより、炉１の上部の対流部分管群２（放射部分から最も遠い部分）で炭化水素原料に間接的に接触させることを含むのが好ましい。これは，この例に限定されるものではないが、炉１の対流部分3内に位置する熱交換管群2を炭化水素原料を通すことで実行されうる。
【００４５】
第一希釈スチーム流と混合される前の、残留油及びコークスの前駆物質を含む炭化水素原料の温度は、通常約150から約340℃（華氏300から650度）であり、好ましくは、約150から約260℃（華氏300から500度）、例えば、約160から約230℃（華氏325から450度）、また例えば、約170から約220℃（華氏340から425度）であるのが良い。
【００４６】
熱せられた炭化水素原料は第一希釈スチーム、及び任意選択的に、炭化水素原料でありうる流体、好ましくは、液体であるが、任意選択的に蒸気、水、スチーム又は、これらの混合物であっても良い。好ましい流体は水である。流体のソースは低圧ボイラー供給水であっても良い。流体の温度は、加熱された原料の温度より低く、同じか又は高くても良い。
【００４７】
熱せられた炭化水素原料及び流体の混合は加熱炉1の内部又は、外部で起きても良いが、炉の外部で起きるのが好ましい。混合は技術分野で知られているどの様な混合装置を用いて行っても良い。例えば、混合のためのダブルスパージャー装置９の第一スパージャー4を用いることもできる。第一スパージャー４は、流体を熱せられた炭化水素原料に導入した際に、流体が急激に蒸発することにより起こる打撃現象（hammering）を、防ぎ又は減少させることができる。
【００４８】
本発明は、スチーム流をプロセスの種々の部分で用いる。第一希釈スチーム流１７は、以下に詳述するように熱せられた炭化水素原料と混合させることができる。他の実施の形態においては、第二希釈スチーム流18は対流部分で熱し、フラッシュする前に熱された混合流と混合しても良い。第二希釈スチームのソースは、任意選択的に炉の対流部分で過熱された第一希釈スチームであることもある。第一、及び第二希釈スチーム流のいずれか、又は、双方ともサワー（sour）又は、プロセス  スチームを含むこともある。サワー又は、プロセス  希釈スチームを過熱することにより、サワー又は、プロセス  スチームの凝縮よって起きる腐食リスクが最少となる。
【００４９】
本発明のある実施の形態においては、熱せられた原料と混合された流体に加え、第一希釈スチーム１７が又原料と混合される。第一希釈スチーム流は好ましくは、第二スパージャー８に注入することもできる。第一希釈スチームは、通常炭化水素原料の加熱に用いられると同じ管群内で、生成物の混合流が燃焼排ガスにより更に加熱されるために任意選択的に対流部分に11より入る前に、炭化水素流体混合物に注入されるのが好ましい。
【００５０】
第一希釈スチームの温度は、炭化水素原料流混合物より高く、低く又は、略同じでも良いが、好ましくは、混合物の温度より高く、原料/流体混合物を部分的に蒸気させるのを助けるのが良い。第一希釈スチームは過熱されても良く、好ましくは、第二スパージャー8に注入される前に炉の対流部分で行われるのが良い。
【００５１】
第二スパージャー８を離れる加熱された炭化水素原料、流体、及び任意選択的な第一希釈スチーム流を含む混合流は、フラッシュされる前に熱分解炉3の対流部分で任意選択的に再び加熱される。加熱は、この例に限定されるものではないが、混合流を通常は第一対流部分管群の一部分として炉の対流部分内に位置する炉の熱交換管群を通過させ、そして炉の放射部分からの熱い燃焼排ガスによる加熱することにより実施されうる。第一対流部分の管群に入る燃焼排ガスの温度は、通常約815℃(1500度華氏)より低く、例えば、約705℃（華氏1300度）、約620℃（華氏1150度）、及び更に約540℃（華氏1000度）よりも低い。
【００５２】
この様に過熱された混合流は混合流12として対流部分を離れ、更に任意選択的に追加のスチーム流と混合される。
【００５３】
第二希釈スチーム流18は、任意選択的に、更にフラッシュされる前に炭化水素混合物１２と混合されるフラッシュ  スチーム流１９と、炭化水素混合物のフラッシュをバイパスし、それに代わり、蒸気相が炉の放射部分で熱分解される前に、フラッシュからの蒸気相と混合されるバイパス  スチーム流２１に分けられる。本発明は第二希釈スチーム１８が全てフラッシュ  スチームとして使われ、バイパス  スチーム２１としては使われることなく実施することができる。代案として、本発明は第二希釈スチーム１８がバイパス  スチーム２１に向けられ、フラッシュ  スチーム１９として使われることなく実施することもできる。本発明の好ましい実施の形態においては、フラッシュ  スチーム流１９とバイパス  スチーム流２１の比率は好ましくは1：20から20：1、最も好ましくは1：2から2：1であるのが良い。この実施の形態においては、フラッシュ  スチーム１９は、フラッシュ/分離容器５内でフラッシュされる前に、炭化水素混合流12と混合され、接線方向に導入されうるフラッシュ流20が形成される。好ましくは、第二希釈スチーム流は分かれて炭化水素混合物と混合される前に、炉の対流部分の過熱部分16において過熱されるのが良い。フラッシュ  スチーム流１９を炭化水素混合流12に加えることにより、フラッシュ流２０がフラッシュ/分離容器5に入る前に、混合物の最も揮発性の高い成分が蒸発するのを助ける。
【００５４】
非常に揮発性の高い原料（例えば、超軽質原油及び汚染された凝縮物）は対流部分1の管群2で加熱され蒸気相及び液体相を形成し、希釈流１７又は流体と混合されることなく、流れ12として直接分離容器5に送ることもできる。
【００５５】
混合流１２又はフラッシュ流２０はその後、例えば、フラッシュ/分離容器５でフラッシュされ、2相に分離される：大半が揮発性炭化水素及びスチームである蒸気相と、大半が非揮発性炭化水素である液体相である。蒸気相は好ましくは、フラッシュ/分離容器から頭上蒸気流１３として除去されるのが良い。
【００５６】
蒸気相は、好ましくは、コントロールバルブ３６を通して炉の対流部分管群２３に供給されるのがよく、管群は任意選択的に、加熱し及び交差パイプ２４を通して炉の放射部分で熱分解されるために排出口、好ましくは炉の放射部分に最も近い部分に位置する部分であるのが良い。フラッシュされた混合流の液体相はフラッシュ/分離容器５から残さ油流（bottoms  stream）２７として除去される。
【００５７】
フラッシュ/分離容器5において蒸気と液体の比率は事前に定めた一定の比率を維持するのが好ましいが、そのような比率は測定及び制御が困難である。代案として、フラッシュ/分離容器5の前の混合流１２の温度を、フラッシュ/分離容器５での蒸気対液体の比率の測定、制御及びおよそ一定に保つための間接的なパラメータとして用いることができる。理想的には、混合流の温度がより高くなる場合は、より揮発性のある炭化水素が蒸発し、蒸発相として熱分解のために利用可能となる。しかし、混合流の温度が余りに高いと、より多くの重質炭化水素が蒸気相に存在し、炉の対流部分の管に運ばれて、その結果管にコークスを堆積させることとなる。もし混合流12の温度が余りに低いと、フラッシュ/分離容器５中の蒸気の液体に対する比率が低くなり、より揮発性のある炭化水素が液体相に残り、熱分解に利用されなくなる。
【００５８】
混合流の温度は、原料中の揮発性物質の回収、及び/又は蒸発を最大にし、一方、炉の管に過度のコークス化を起こさず、又はフラッシュ/分離容器からライン１３を経て炉１に混合物を運ぶ配管及び容器にコークスが堆積しない様制御される。下部の対流部分2３、及び交差パイプ２４に混合物を移送する配管と容器13の圧力の降下、及び下部対流部分２３での温度の上昇は、コークス化現象の開始として検出するためモニターされることもある。例えば、下部の対流部分23に対する交差圧力、及びプロセス取入口の圧力が、コントロールバルブの急な開口により示される様に、コークス化によって急速に上昇し始めたときは、フラッシュ/分離容器5及び混合流12の温度を低下させ、又は供給を減らすべきである。もしコークス化が下部の対流部分で起きる場合は、過熱ヒータ16へ送られる燃焼排ガスの温度は上昇し、過熱防止装置２6用の冷却水がより必要となる。
【００５９】
混合流１２の温度の選定は、又原料の組成により決まる。原料がより軽質の炭化水素を多く含む場合は、混合流１２の温度は低めに設定することができる。その結果第一スパージャー４で用いられる流体の量は増加し、及び/又は第二スパージャーで用いられる第一希釈スチームの量は減少する。何故ならこれらの量は混合流の温度に直接影響するからである。
【００６０】
原料が非揮発性の炭化水素を多く含む場合は、混合流１２の温度は高めに設定すべきである。その結果第一スパージャー４で用いられる流体の量は減少し、他方、第二スパージャーで用いられる第一希釈スチームの量は増加する。混合流の温度を注意深く選定することにより，本発明は広範囲の原料を使用することができる。
【００６１】
混合流12の温度は、典型的には、約315から約560℃（華氏約600から約1040度）の間、例えば約370から約510℃（華氏約700から約950度）の間、例えば約400から約480℃（華氏約750から約950度）の間、例えば、しばしば約430から約475℃（華氏約810から約890度）の間に設定し、及びこの間で制御することができる。これらの数値は上で検討した様に原料中の揮発性物質の程度により変わってくる。
【００６２】
温度を決定する際に考慮すべき事項には、交換器の管壁、及びフラッシュ/分離容器中にコークスが堆積する可能性を少なくするために液体相を維持する要求の程度を含む。
【００６３】
混合流１２の温度は、少なくとも温度センサー及び、例えば、コンピュータを応用した既知のいずれのコントロール機器をも含むコントロールシステム７により制御することができる。好ましくは、温度センサーは熱電対であるのが良い。コントロールシステム７は流体バルブ１４及び第一希釈スチームバルブ１５と交信し、二つのスパージャーに入る流体と第一希釈スチームの量をコントロールすることができる。
【００６４】
フラッシュ流１９と混合し、そして、フラッシュ/分離容器に入る混合流１２の温度を一定に保ち、フラッシュ/分離容器５において蒸気対液体の比率を一定に保ち、そして温度、及びフラッシュ（flash）での蒸気対液体比率の重大な変動を避けるために、本発明では以下の様に運転される：フラッシュ/分離容器５の前の混合流１２の温度が決まると、コントロールシステム７が、二つのスパージャー上の流体バルブ14、及び第一希釈流バルブ１５を自動的にコントロールする。コントロールシステム７が混合流の温度の低下を検知すると、コントロールシステムは、流体バルブ１４に第一スパージャー４への流体の注入量を減少させる。
【００６５】
混合流の温度が上昇し始めると、流体バルブは第一スパージャー４への流体の注入量を増加させるため、より広く開口される。
【００６６】
ある可能な実施の形態として、流体の気化熱は混合流の温度をコントロールしうる。
【００６７】
第一希釈スチーム流１７が第二スパージャー８に注入されると、第一希釈スチーム流の第二スパージャー８への注入量を調整するために、温度コントロールシステム７も、第一希釈スチーム流バルブ１５をコントロールするために用いることができる。これにより更に、フラッシュ５での温度の急激な変動を抑える。コントロールシステム７が混合流12の温度の低下を検知すると、コントロールシステムは第一希釈スチーム流バルブ１５に、第一希釈スチーム流の、第二スパージャー８への注入量を増すように指示し、その間バルブ14は更に閉じられる。もし温度が上昇し始めると、第一希釈スチーム流バルブは、第二スパージャー８への第一希釈スチーム流の注入を減らすために、自動的に更に閉じられ、その間バルブ14は更に開かれる。
【００６８】
本発明のある実施の形態においては、コントロールシステム７は、流体の量及び両スパージャーに注入される第一希釈スチーム流の量をコントロールするために用いることができる。
【００６９】
流体が水である、ある実施の形態においては、混合物１１におけるH2Oの原料に対する比率、（水＋スチーム）対原料、を一定に保ちつつ、混合流の温度１２を一定に維持するためにコントローラーが水と第一希釈スチーム流の量を変化させる。更にフラッシュ温度の急激な変動を避けるために、本発明では又、炉の第二希釈スチームの過熱部分で中間過熱防止装置２５を用いるのが好ましい。これにより炉への負荷の変化、コークス化の程度の変化、過剰酸素のレベルの変化、及び他の数値の変動とは独立に、過熱装置１６の排出口の温度を一定にコントロールすることができる。
【００７０】
通常は、この過熱防止装置２５は第二希釈スチームの温度を、約425から約590℃（華氏約800から約1100度）の間、例えば約455から約540℃（華氏約850から約1000度）の間、例えば、約455から約510℃（華氏約850から約950度）の間、及び典型的には約470から約495℃（華氏約875から約925度）の間に維持する。過熱防止装置はコントロールバルブ、及び任意選択的に水噴霧ノズルであっても良い。部分的に予熱された後、第二希釈スチームは対流部分から排出され、急速に蒸発し温度を下げる水の細かいミスト２６が加えられても良い。
【００７１】
スチームはその後更に対流部分で加熱されるのが好ましい。過熱ヒータに加えられる水の量により、混合流１２と混合されるスチームの温度をコントロールすることができる。
【００７２】
上記の記述は、フラッシュ/分離容器５の前に事前に決められた混合流１２の温度に従い、二つのスパージャー４及び８の炭化水素原料に注入される流体及び第一希釈スチーム流の量を調整することをベースにしているが、同じコントロール機構は他の場所において他のパラメータにも適用することができる。例えば、フラッシュ  スチーム１９のフラッシュ圧力及び温度及び流速は、フラッシュ中の蒸気対液体の比率を変えるために変化させても良い。
【００７３】
燃焼排ガス中の過剰な酸素も、緩慢ではあるが制御することのできる変数値である。
【００７４】
フラッシュ/分離容器に入る混合流12の温度を一定に保つことに加え、フラッシュ/分離容器中の蒸気の液体に対する比率を一定に保つために、通常フラッシュ流２０の炭化水素の分圧も一定に保つことが望ましい。例えば、蒸気相ライン１３のコントロールバルブ３６の使用により、フラッシュ/分離容器の圧力を一定に保ち、及びフラッシュ流20でのスチームの炭化水素原料に対する比率をコントロールすることにより炭化水素の分圧を一定に保つことが可能である。
【００７５】
蒸気相ライン１３は、蒸気相に加え微量の凝縮蒸気相を含む。これらの凝縮蒸気相の微小量は、通常全頭上流(total  overhead  steam)の約３重量%未満、例えば、約１重量%未満であるが、これらの存在は、これらの凝縮物がコークスの前駆物質として作用する限り極めて好ましくない。
【００７６】
通常、本発明のフラッシュ流の炭化水素の分圧は、約25から約830kPa（約4から約120psia）の間、例えば、約35から約100kPa（約5から約15psia）の間、約40から約75kPa（約6から約11psia）の間に設定され、コントロールされる。
【００７７】
ある実施の形態においては、フラッシュは少なくとも一つのフラッシュ/分離容器で行われる。通常、フラッシュは還流のあるなしに関わらず一段階のプロセスである。フラッシュ/分離容器５は、通常約275から約1400kPa(40から200psia)の圧力で運転され、その温度は通常フラッシュ/分離容器5に入る前のフラッシュ流20の温度と同じか、やや低い。フラッシュ/分離容器の運転温度は、通常約310から約540℃（華氏約600から約1000度）である。例えば、フラッシュの圧力は約600から約1100kPa(約85から約155psia)であり、温度は約370から約490℃（華氏約700から約920度）であっても良い。更なる例として、フラッシュの圧力は、温度が約400から約480℃（華氏約750から約900度）において、約700から約1000kPa（約105から約145psia）であっても良い。更に他の実施の形態においては、フラッシュ/分離容器の圧力は、約700から約760kPa（約105から約125psia）であり、温度は約430から約475℃（華氏約810から約890度）であっても良い。混合流１２の温度に依るが、一般的にフラッシュされる混合流の約50から約98%は蒸気相にあり、例えば、約60から約95%、約65から約90%である。
【００７８】
フラッシュ/分離容器5は通常、ある特徴として、容器の底の液体相の温度を最小にする様に運転される。過度に多量の熱は液体相において非揮発性物質のコークス化を引き起すからである。フラッシュ/分離容器に入るフラッシュ流中で第二希釈スチーム流１８を使用することによって気化温度が下がる。何故なら、そうする事で炭化水素の分圧を減少させ（すなわち、蒸気のより大きなモル部分はスチームである）、必要な液体相の温度を下げるからである。また、フラッシュ/分離容器5の底の新たに分離された液体相を冷却するのを助けるために、外部で冷却されたフラッシュ/分離容器残さ液３０の一部を、フラッシュ/分離容器に還流させてリサイクルすることは有用であるかもしれない。流体27は、フラッシュ/分離容器5の底からポンプ37を経由してクーラー28に送ることができる。冷却された流体29はリサイクル流30と外部への余剰流（export  steam）２２に分割されても良い。リサイクル流の温度は，通常、約260から約315℃（華氏約500から約600度）、例えば、約270から約290℃（華氏約520から約550度）であることもある。リサイクル流の量はフラッシュ/分離容器内で新たに分離される底部の液体の量の約80から約250％であっても良く、例えば、90から225％、100から200％である。
【００７９】
他の特徴として、フラッシュは、通常フラッシュ容器中の液体の保持/保有時間を最小にする様に運転されることもある。ある実施の形態においては、液体相は、フラッシュ/分離容器の底にある小さい直径の「ブーツ」（boot）又はシリンダー３５を通して容器から排出される。通常、ドラム中の液体相の保持時間は約75秒より短く、例えば、約60秒より短く、約30秒より短く、しばしば約15秒より短い。フラッシュ/分離容器中の液体相の保持/保有時間が短い程、フラッシュ/分離容器の底でコークス化が起こりぬくい。
【００８０】
流体27がシリンダー35の底から流出するのが好ましい実施の形態であるが、流体２７は、シリンダー３５又は、フラッシュ/分離容器5の下部の側面の管から除去（side  drawoff）されても良い。
【００８１】
本発明がフラッシュ/分離容器５内でのコークス化をコントロールすることに関する限り、フラッシュ/分離容器によるカット（cut）を最適化するために通常、高温及び対流圧力の各条件を用いることに注目すべきである。これらの条件は、容器内部、例えば、調節板及び壁などにコークスの形成を招くことに繋がる。本発明のある実施の形態においては、おおよそ円錐形状の調節板100は、有用なことには穴が開いており、頭上部分において液体が引き込まれるのを減らし、又は、防ぐ目的で使用されるが、その表面がコークス化を受ける。更に容器５の直ぐ下流の排出口配管（ライン21の下流の蒸気相ライン13の頭上部分に関連した頭上排出口、及び液体相ライン27に関連した底の排出口）へのコークスの堆積は、頭上流に注入されたバイパス  スチーム２１により容器の頭上流中で、より軽い成分がスチームで剥離されることにより増大する。フラッシュ/分離容器５及びその近傍の下流の配管に形成されるコークスは、容器に水（示さず）を導入することにより、容器内部及び関連する配管を水で洗い流す（hydroblasting）ために炉１のシャットダウンを要する水洗いの様な技術により除去することができる。その様な技術では、通常長時間のシャットダウン時間とそれに続くプロセス再開前のスチームによる洗浄が必要となる。
【００８２】
本発明のある実施の形態においては、センサーは容器5、又はそのシリンダー35内のセンサー112及びセンサー114を含む。センサーは、又容器の下流、例えば、フラッシュ/分離容器の残さ油スリップストリーム温度をモニターすシリンダー35の下流116又は118の頭上部分の、バイパス流が導入される箇所の下流に位置しても良い。センサーは通常フラッシュ/分離容器5の内側、又は関連する配管に関連する表面熱電対である。コークスを効果的に除去するために、空気/スチーム混合物の温度は、通常コークスを燃焼させるに十分な温度、例えば、480℃（華氏896度）にコントロールされる。空気/スチーム比率は、火炎温度を約570から約615℃（華氏1060から1140度）、及び残さ油スリップストリーム温度を約550℃（華氏1025度）に制限して、フラッシュ/分離容器及びその関連する配管の温度を許容設計温度を超えない様にするために、通常約0.2より小さくなる様コントロールされる。容器が脱コークス化されると、空気とスチームの比率は約0.5まで増大させても良い。調節板100を効果的に脱コークス化するために、調節板の穴を通して及び調節板の周辺に、及び底の排出口を通して、そのフローが制限オリフィス１２０により制御されうる流体27として約10％の空気/スチーム混合流の様なスリップストリームを提供するのが有益である。空気/スチーム混合流の残りの90％は13を経て頭上フロー（overhead）として通過し、そのフローは、任意選択的に36によりコントロールされても良い。空気/スチーム混合流の頭上及び底部のフローは、両方とも例えば、一以上のセンサーにより記録される温度の関数として、コントローラー１１０によりコントロールされうる。最後に、コントローラー110は、本発明に規定のように、プロセスの間中、容器及び関連する配管内のコークスのレベルの関数として、バルブ124により、炭化水素原料のフローを中断し、スチーム洗浄を行い、そして炭化水素原料のフローを再開することができる。
【００８３】
フラッシュ/分離容器5及びその関連配管内の、コークス化のコントロールの課題とは別に、容器から頭上フロー（overhead）として採取された蒸気相を更にプロセスすることについて言えば、蒸気相は、例えば、約55から約70％の炭化水素及び約30から約45％のスチームを含むこともあることは注目すべきである。蒸気相の沸点終点は、通常約760℃（華氏約1400度）未満、例えば、約590℃（華氏約1100度）未満、及び、しばしば約565℃（華氏約1050度）未満である。蒸気相は、頭上のパイプを通してフラッシュ/分離容器５から連続的に除去され、引き込まれ及び/又は凝縮された微量の液体を除去するために，そのパイプは任意選択的に、蒸気を遠心分離器３８に送る。蒸気は、その後通常、フローを炉の対流部分に分配するマニホールドに流れる。
【００８４】
連続的にフラッシュ/分離容器から除去された蒸気相流１３は、好ましくは熱分解炉の下部対流部分２３で、炉の放射部分からの燃焼排ガスにより、例えば、約425から約705℃（華氏約800から約1300度）の温度に過熱されるのが良い。蒸気相は、そして熱分解炉の放射部分に導入され熱分解される。
【００８５】
フラッシュ/分離容器から除去された蒸気相流１３は、炉の下部対流部分２３に導入される前に、任意選択的にバイパス  スチーム流２１と混合されうる。
【００８６】
バイパス流２１は第二希釈スチーム流18からの分離スチーム流(slip  steam stream)である。好ましくは、第二希釈スチーム流は、分離しフラッシュ5から除去された蒸気相と混合される前に熱分解炉３の対流部分でまず加熱されるのが良い。バイパス  スチーム２１を蒸気相流１３と混合した後に過熱することにより、炉のこの部分で混合物中の最も重い成分以外のものが、放射部分に入る前に確実に蒸発するようにされる。蒸気相の温度を下部対流部分２３において、約425から約705℃（華氏800から1300度）に上げることは、又は、放射管の金属温度を下げることができるため、放射部分の運転を助ける。その結果放射部分でコークス化する可能性が下がることとなる。過熱された蒸気は、その後熱分解炉の放射部分で熱分解される。
【００８７】
フラッシュ/分離容器からの頭上蒸気は，任意選択的に熱分解炉の放射（熱分解）ゾーンに送られるのに十分な温度に加熱される。放射ゾーンで供給原料は熱分解されて、エチレン及び他の所望の軽オレフィンを含むオレフィン、及び技術分野で知られている製品回収のため回収列に送られる副産物を含む流出物を生産する。
【００８８】
本発明は、特定の実施例により記載及び説明されているが、当業者であれば、本発明は、必ずしも本明細書に記載されていない形に変形させることができることを理解するであろう。そのため、本明細書における記載は、特許請求の範囲に記載されている、本発明の真の発明の範囲を定める目的のためにのみ言及されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】熱分解炉を用いた本発明の全体のプロセス及び装置のフローを示す概略図を示す。
【図１】
2008500449.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成18年3月20日(2006.3.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１３】
前記空気/スチーム混合物のある部分が、前記フラッシュ/分離容器から頭上流として除去され、及び前記空気/スチーム混合物のある部分が前記フラッシュ/分離容器から残さ油スリップストリーム（bottoms  slipstream)として除去される請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のプロセス。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１４】
前記残さ油スリップストリームが全空気/スチーム混合物の少なくとも約２％である請求項１３に記載のプロセス。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１５】
前記残さ油スリップストリームが全空気/スチーム混合物の約５％から約１０％の範囲である請求項１４に記載のプロセス。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１８】
前記空気/スチーム混合物が、断熱火炎温度を、フラッシュ/分離容器の前記残さ油スリップストリーム配管の配管設計温度である、約615℃（華氏1140度）を超えない温度に制限しつつ、コークスを燃焼させるに十分な条件の下でフラッシュ/分離容器に導入される、請求項１３乃至１７のいずれか１項に記載のプロセス。
【国際調査報告】
2008500449.tif 000004
2008500449.tif 000005