(57)【要約】  スチームクラッキング炉のオンストリームデコーキングのための方法を提供する。このスチームクラッキング炉は炭化水素フィードストック入り口とコンベクションセクションからラジアントセクションクロスオーバーまでの間に位置する多数のチューブバンクを含む。各チューブバンクはこのチューブバンク内に配置された複数のチューブを含む。このプロセスは多数のチューブバンクの全部ではない複数のチューブの一部分への炭化水素原料の流れを停止する工程、及びコンベクションセクションからラジアントセクションクロスオーバーにおける温度を約７８８℃（１４４５ｏＦ）に維持しながら、スチームを含むデコーキング原料を多数のチューブバンクの全部ではない複数のチューブの一部分に、ラジアントコイルの内部及びそのようなチューブにより供給される冷却システム成分に蓄積されたコークの効果的な除去及びのために十分な量を供給する工程を含む。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却システムを有する炉のオンストリームデコーキングのための方法であって、前記炉は炭化水素原料の入り口とラジアントセクションクロスオーバーとの間に位置する複数チューブバンクを含み、ラジアントセクションはラジアントコイルを含み、各チューブバンクはチューブバンク内に配置されて複数のチューブを含み、
前記方法は
（ａ）多数のチューブバンクの全部ではないチューブの複数の一部分を炭化水素流処理工程に戻す工程、
（ｂ）工程（ａ）での多数のチューブの全部ではないチューブの複数の一部分へ、蒸気を含むデコーキング原料を提供して、コンベクションセクションからラジアントセクション交差部の温度を約７８８℃に維持しつつ、ラジアントコイルの内部と、そのようなチューブにより提供された冷却システム成分とに蓄積されたコークを効果的に除去する工程を含む、方法。
【請求項２】
（ｃ）多数のチューブバンクの全部ではない複数のチューブの一部分を（ａ）の炭化水素処理工程へ戻す工程、
（ｄ）多数のチューブバンクの全部ではない複数のチューブの第二部分への炭化水素原料ながれを停止する工程、
（ｅ）工程（ｂ）及び（ｃ）を繰り返す工程、を更に含む、請求項１の方法。
【請求項３】
原料供給が停止され、デコーキング原料が多数のチューブバンクの全部ではない複数チューブの１つに一度に供給され、炉の転換能力を減少せずにラジアントコイルとチューブにより供給される冷却システム成分に蓄積したコークを除去する、請求項１の方法。
【請求項４】
（ａ）において、停止された炭化水素流れが液体−液体セパレーターからの気体流れを含む、請求項１、２、又は３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
（ａ）において停止された炭化水素流れが、第二輸送ライン交換器からの気体流れを含む、請求項１、２、又は３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
工程（ｂ）に供給されるデコーキング原料が追加的な水を含まない請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
工程（ｂ）の間の多数のチューブバンクの全部ではない複数チューブの一部分内の温度が、残りの稼動している多数のチューブバンクの全部ではない複数チューブの約±２００℃以内である、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記炉がスチームクラッキング炉である、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
工程（ｂ）で供給されたデコーキング原料が蒸気のみからなる請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
炉が炭化水素原料の入り口とラジアントセクションクロスオーバーへのコンベクションセクションとの間に連続的に配置されている多数のチューブバンクを含むコンベクションセクションを含み、
各チューブバンクはチューブバンク内に配置された複数のチューブを含み、
ラジアントセクションは複数のチューブのそれぞれに流体連結して、炭化水素供給原料を熱分解し、
スチームを多数のチューブバンクの全部ではない複数の一部分に供給して、ラジアントコイル及び冷却システム成分のオンストリーミングデコーキングを行い、
複数バンクチューブの全部ではない複数チューブのそれぞれの流れをバルブを用いて、炭化水素源から蒸気供給からの蒸気へ切り替える、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
炭化水素原料を停止し、蒸気を多数のチューブバンクの全部ではない複数のチューブの１つに供給して、蒸気クラッキング炉の転換能力を実質的に減らさずにそのようなチューブにより供給されたラジアントコイル及び冷却システム成分からコークを除去する、請求項１０の方法。
【請求項１２】
更に、気体−液体セパレーターを含む、請求項１０又は１１の方法。
【請求項１３】
更に、第二輸送ライン交換機を含む、請求項１０又は１１の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オレフィン、特にエチレン等の低分子量オレフィン生成のための炭化水素の熱分解の分野に関する。より具体的には、発明は熱分解（スチームクラッキング）プロセス等の間に成形される付着コークを稼動しながら除去する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱分解とも言われている、スチームクラッキングは各種炭化水素原料をオレフィン類、特にエチレン、プロピレン、及びブテン等の軽質オレフィンへ分解するために、使用されている。従来のスチームクラッキングは、２つの主要セクションを有する熱分解炉を使用する。その２つのセクションとはコンベクションセクション（対流部）とラジアントセクション（熱放射部）である。炭化水素原料は通常この炉のコンベクションセクションに液体として入り（軽質原料は気体として入る）、加熱され、ラジアントセクションからの高温燃焼排ガスと非接触的に接近し、又は蒸気と直接接触することにより、少なくとも部分的に気化させられる。気化した供給原料と蒸気との混合物はそのあとラジアントセクションへ導入される。ここでは主に分解化学反応が起こる。オレフィンを含む生成物はこの熱分解炉を去り、冷却工程を含む下流域で更に処理される。
【０００３】
オレフィンガス分解システムは通常、エチレン、プロパン、及び時折ブテンを分解することを意図しており、通常、重質液体原料、特に１％より多い量のタールを生成するの液体原料を分解する能力を欠いている。ガス原料はほとんどタールを生成しない傾向にあるので、一次、二次、及び更に三次的な輸送ライン変換器（ＴＬＥ）を用いて、高圧及び中圧蒸気の生成を通じて（生成される）エネルギーを回収する。炉の流れは炉の出口から冷却タワー入り口までを冷却するので、処理される気体は通常、その後、冷却タワーに供給され、ここでこの気体を冷却水に直接的に接触させて更に冷却する。
【０００４】
従来のスチームクラッキングシステムはガスオイル及びナフサ等の十分に揮発性である炭化水素を含む高品質液体原料を分解するにも効果的であった。これらの原料を処理する炉からの分解された排出液は少なくとも一次ＴＬＥで冷却工程される。重質ナフサ及び全ガスオイル原料のために、一次ＴＬＥの下流に二次オイル冷却工程がしばしば必要とされる。そのような炉からの処理排出液は、通常一次フラクショネーターに供給され、重質炭化水素が除去され、軽質炭化水素流れが更なる処理のために下流工程に供給される。
【０００５】
しかしながら、経済的理由から、スチームクラッキングで残油を含む低価格原料を処理することが好ましい。そのような原料の非限定的な例としては、常圧残油、例えば、常圧パイプスチルボトム（パイプ内残油）及び原油を含む。原油及び常圧残油はしばしば５９５℃（１１００ｏＦ）を超える沸点を有する、高分子不揮発性化合物を含む。これらの原料のこの不揮発性化合物は従来の熱分解炉のコンベクションセクションにおいてコークとして蓄積する。不揮発性化合物の非常に低いレベルの化合物のみが、軽質化合物が完全に気化される個所のコンベクションセクション下流において利用可能となる。不揮発性物質の相当量を含む原料を分解するために、部分的に予備加熱された原料を気体―液体セパレーターに、好ましくは揮発性炭化水素の全てが蒸発する温度より低い温度で、通過させることが必要とされる。そのような気体−液体セパレーターを採用する炉は米国特許第７，１３８，０４７号及び米国特許出願第２００５／０２０９４９５Ａ１に開示されている。
【０００６】
ケロシン及びガスオイル等の重質原料を分解すると大量のタールを生成する。タールは炉のラジアントセクション及び冷却セクションですばやくコークス化し、コーク除去を可能にするために、頻繁に原料を供給することが阻害される。コークを除去する工程をデコーキングという。しかしながら、軽質ガス原料のクラッキングでさえ、ラジアントコイルの内部表面にコークを付着させ、定期的なコークス除去が必要とされている。
【０００７】
クラッキング炉のラジアント及び冷却システムからのコークを除去するために商業的に行われている通常の方法はスチーム−エア−デコーキングである。このプロセスの間、炭化水素原料の炉への供給が阻害され、蒸気が炉を通過する。炉の排出液は更にオレフィンプラントの回収セクションからデコーキングシステムへ再循環する。空気は炉を通過しているスチームに添加され、加熱された空気／スチーム混合物が燃焼を調節することにより、体積したコークを除去する。スチーム−エア−デコーキングはクラッキング炉のラジアントコイル及び冷却システムから、蓄積したコークを取り除くのに効果的であるが、デコーキングプロセスを継続している間、炉からのオレフィン生成を完全に停止しなければならないという不利益がある。
【０００８】
米国特許第３，３６５，３８７号は、炉の稼動を維持しながら、１つ以上のチューブに蒸気及び／又は水原料を通して分解炉チューブからコークを取り除く方法を提案する。この蒸気及び／又は水原料は、炭化水素原料が炉へ導入される個所において、炭化水素供給原料に置き換えられる。スチーム−エア−デコーキングに対するこの方法の利点は、デコークされる炉の区画においてオレフィン生成物を生成し続けることができることであり、空気又は酸素がこのプロセスに添加されないので、炉の排出液はオレフィンプラントの回収セクションから再循環しなくてもよいことである。このプロセスは「オンストリームデコーキング」と呼ばれ、所与のプラントの炉のオレフィン生成速度における変動が少ないという利点を有し、全体炉排出液の再循環が必要とされないので、プラント稼動の負荷も少なくてすむ。
【０００９】
米国特許第３，５５７，２４１号は炉の稼動を維持しながら、且つコークを取り除かないチューブにおいて熱分解プロセスを続けながら、少なくとも１つ以上のチューブを蒸気及び／又は水及び水素のデコーキング原料を通すことにより、分解炉チューブからコークを除去する方法を提案している。この蒸気及び／又は水及び水素原料は炭化水素フィードストックが炉に導入される個所で炭化水素原料ストックに置換される。
【００１０】
前述の２つの特徴はスチーム−エア−デコーキングの不利益の多くを排除する稼動デコーキング技術を説明するが、原料が炉に導入される個所で蒸気／水混合物を置き換えることは幾つかの不利益がある。稼動デコーキング流れは炉に原料が供給される個所で導入されるので、この流れはコイル又はバンクを加熱するコンベクションセクションプロセス全体を通過しなければならない。もしデコーキング原料が蒸気のみであれば、コンベクションセクションを去り及び炉のラジアントセクションに入る温度（クロスオーバー温度として知られている）は炉のこのセクションにおいて、通常用いられている物質のキャパシティーを超えている。通常用いられている物質のキャパシティー内にクロスオーバーセクションの温度を維持するために、水を蒸気に添加することが必要とされる。しかしながら、過剰量の水が存在すると水が層化し、加熱されてコンベクションチューブのボトムセクションに沿って進み、機械的な問題を生じる。そのような現象はチューブを曲げて、コンベクションセクション内でチューブ支持体内（チューブシートとして知られている）のそれらの自由な膨張及び／又は修飾を制限することになる。更に、デコーキングスチームに水を添加しようとすると、パイプワークが複雑になり、炉に制御システムを追加しなければならない。稼動デコーキングプロセス及び通常用いられている物質の範囲内で、コンベクションセクション及び／又はクロスオーバー温度を維持するために水を必要としない稼動デコーキングプロセス及び炉の設計が望まれている。
【００１１】
技術の進歩にも関わらず、熱分解炉の稼動デコーキングのための改善されたプロセスが必要とされている。
【発明の概要】
【００１２】
１つの側面において、スチームクラッキング炉のオンストリームデコーキングのための方法を提供する。このスチームクラッキング炉は炭化水素フィードストック入り口とコンベクションセクションからラジアントセクションクロスオーバーまでの間に位置する多数のチューブバンクを含む。各チューブバンクは内部に配置された複数のチューブを含む。このプロセスは多数のチューブバンクの全部ではない複数のチューブの一部分への炭化水素原料の流れを停止する工程、及びコンベクションセクションからラジアントセクションクロスオーバーにおける温度を約７８８℃（１４４５ｏＦ）に維持しながら、スチームを含むデコーキング原料を多数のチューブバンクの全部ではない複数のチューブの一部分に、ラジアントコイルの内部及びそのようなチューブにより供給される冷却システム成分に蓄積されたコークの効果的な除去及びそのために十分な量を供給する工程を含む。
【００１３】
１つの態様において、この方法は更に、多数のチューブバンクの全部ではない複数のチューブの一部分をスチームクラッキングオペレーションへ戻す工程、多数のチューブバンクの全部ではない複数の第二の部分への炭化水素の流れを停止する工程、及びこれらの工程を繰り返す工程を含む。
【００１４】
他の態様において、原料供給を停止し、デコーキング原料を多数のチューブバンクの全部ではないチューブの複数のチューブの１つのチューブに、一度に提供して、炉の転換キャパシティーを実質的に低減させずに、ラジアントコイル及びそのようなチューブにより供給され冷却システム成分からコークを除去する。
【００１５】
他の態様において、多数のチューブバンクの全部ではない複数のチューブの一部分内の温度は稼動したままの多数のチューブバンクの全部ではない複数のチューブの主要部分と同じ温度である（約±２００℃以内）。更なる態様において、デコーキング原料は主に蒸気である。更なる態様において、炉はスチームクラッキング炉である。
【００１６】
更なる態様において、本発明は炭化水素物質の熱分解のために提供される。この方法は炭化水素フィードストック入り口及びコンベクションセクションからラジアントセクションクロスオーバーの間に連続的に位置している複数チューブバンクに蒸気を含む同じ混合物を通過させる。各チューブバンクはこのチューブバンク内に配置された複数のチューブを含む。この多数のチューブバンクは高温燃焼排ガスに接触させてコンベクションセクションにおける中間温度にまで加熱し、下流のラジアントセクションで放射加熱される。このプロセスは多数のチューブバンクの全部ではない複数のチューブの一部分への炭化水素原料の流れを停止する工程、十分量のデコーキング原料を多数のチューブバンクの全部ではない複数のチューブの一部分に供給して、コンベクションセクションからラジアントセクションクロスオーバーの温度を約７８８℃以下に維持しながら、ラジアントコイルの内部及びそのようなチューブにより供給される冷却システム成分に蓄積したコークを効果的に除去する工程、及び多数のチューブバンクの全部ではない複数のチューブの一部分をスチームクラッキングオペレーションに戻す工程を含む。
【００１７】
更なる態様において、冷却システムを含む、エチレンの生成のための炉を提供する。この炉は炭化水素フィードストック入り口及びコンベクションセクションからラジアントセクションまでの間に連続的に位置する多数のチューブバンクを含むコンベクションセクションを含む。各チューブバンクはチューブバンク内に平行に配置された複数のチューブを含み、ラジアントコイル及び多数のチューブバンクの全部ではないチューブの複数の一部分により供給さえる冷却システム成分をオンストリームデコーキングするスチーム供給、炭化水素原料の源から多数のチューブバンクの全部ではない部分に複数のそれぞれをスチーム供給からのスチームに切り替えるためのバルブ、炭化水素フィードストックの熱分解のための複数のチューブのそれぞれと流体連結しているラジアントセクションを含む。これらの及び他の特徴は、添付の図及び発明の詳細な説明より明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
本発明は以下の例示的な図面を参照することにより詳細に説明される。これらの図面は本発明の各種態様を示している。
【００１９】
図１は炉を用いた本発明の方法の略式流図を示す。この図では特に炉のコンベクションセクションが強調されている。
【００２０】
図２は炉を用いた本発明の方法の略式流図を示す。この図では特に炉のコンベクションセクションが強調されている。
【好適な態様の詳細な説明】
【００２１】
例示の目的で選択された特定の態様を参照により本明細書に援用して本発明の各種側面を説明する。本明細書の開示されているプロセス及びシステムの精神及び範囲は選択された態様に限定されないことは理解されるであろう。更に、本明細書添付する図面は本発明が特定の部分又はスケールに限定されることを意味するものではない。例示的な態様の多くのバリエーションが可能である。ここで図面を参照すると、数字を用いて部分を特定している。量、濃度、又は他の値又はパラメーターは上限の好ましい値と下限の好ましい値で示されているが、範囲が別途記載されていない限り、任意の好適な上限値と好適な下限値により形成されている全ての範囲が開示されるものである。本明細書で用いられるフィードストックは、各種オレフィンに分解できる限り任意のフィードストックを用いることができ、高沸点分画及びエバポレーション残渣分画等の重質分画を含んでいてもよい。
【００２２】
図１は不揮発性物質の相当量を含む分解原料のための熱分解炉を表す。そのような炉は米国特許第７，１３８，０４７号及び米国特許出願第２０００５／０２０９４９５Ａ１に記載されている。図１を参照すると、熱分解炉１０は下部ラジアントセクション１２、中間コンベクションセクション１４、及び上部燃焼排ガス排出セクション１６を含む。ラジアントセクション１２において、ラジアントバーナー（示さず）が炭化水素原料に放射加熱を提供して、原料を熱分解し、所望の生成物を製造する。このバーナーは高温ガスを生成し、このガスはコンベクションセクション１４を通り、上向きに流れ、燃料排ガス排出セクション１６を通り炉１０から排出される高温ガスを生成する。
【００２３】
図１に示すとおり、炭化水素は入り口チューブ１８を入って、入り口フィードバルブ２０を通過し、予備加熱されているコンベクションセクション１４の上部を流れる。示したように、チューブ１８の複数は平行に配置されており、外部チューブバンク２２により概略的に示されている。図示していないけれども、入り口チューブ１８の複数のそれぞれは入り口供給バルブ２０が付いている。図示するように、複数のチューブ１８のそれぞれは、コンベクションセクションチューブバンク２６の熱交換チューブ２４に流体連結している。「複数のチューブ」の語はコンベクションセクション１４は、多数のチューブバンクのそれぞれが少なくとも平行に配置された２つのチューブを有していることを意味する。図１に示すように、８つのチューブが概略的に示されている。しかしながら、３個、４個、６個、８個、１０個、１２個、１６個、１８個のものも知られている。
【００２４】
炭化水素原料の予備加熱は一般的な当業者に知られている任意のやり方で行うことができる。通常、加熱は炉１０の上部コンベクションセクション１４において原料を炉１０のラジアントセクション１２からの高温燃料排ガスと非直接的に接触させることを含む。このことは、非限定的な例として、炉１０のコンベクションセクション１４の内に位置する熱交換器に原料を通過させることにより行われる。
【００２５】
予備加熱された炭化水素原料がコンベクションセクション１４を出た後、水がライン３０を通じて予備加熱された炭化水素原料に導入され、希釈された蒸気がライン４６を通じて導入して、混合物を形成する。おわかりのように、ウォーターライン３０の複数は並行に配置されており、エクスターナルバンク３４により例示的に表されている。同様に、スチームライン４６の複数は並行に配置されており、エクスターナルバング４８として概略的に示されている。水は、水及び希釈蒸気の総重量に基づいて０％乃至１００％の量で予備加熱された原料に添加される。１つの形態に基づいて、１００％の水が炭化水素原料に添加され、希釈蒸気は添加されない。水流れ及び希釈蒸気流れの重量の合計は、所望の炭化水素圧力を達するために必要な反応ゾーンのＨ２Ｏを与える。
【００２６】
図１に示したように、水は希釈蒸気を添加する前に予備加熱された原料に添加される。この添加の順序は炭化水素原料、水、及び希釈蒸気の混合物に由来するプロセス流れにおける好ましくない圧力の変動を低くする。当業者に理解されているように、そのような変動はウォーターハンマー又はスチームハンマーと言われている。水及び蒸気を予備加熱した原料に添加することは、既知の混合デバイスを用いて行うことができるけれども、スパージャーアッセンブリー３６を用いることが好ましい。水は第一スパージャー４４で添加されることが好ましい。示したように、第一スパージャー４４は内部導管３８及び該部導管４２の間に環状のフロースペースを形成するように外部導管４２により取り巻かれている内部有孔導管３８を含む。予備加熱された炭化水素原料は環状フロースペースを通じて流れる。好ましくは、水が内部有孔導管３８を通り、内部導管３８において示されている開口部（ミシン目）を通じて予備加熱された炭化水素原料に注入される。複数のスパージャーアッセンブリー３６が並行に配置されている。
【００２７】
希釈蒸気はライン４６を通じて第二スパージャー５８において、予備加熱した原料に導入される。示したように、第二スパージャー５８は内部有孔導管５２を有する。この導管は内部導管５２と外部導管５４の間に環状フロースペース５６を形成するように、外部導管により取り巻かれている。水を添加された予備加熱された炭化水素原料は環状フロースペース５６を通じて流れる。それゆえ、希釈蒸気は内部有孔導管５２を通じて流れ、ない部導管５２に示されている開口部（ミシン目）を通じて予備加熱された炭化水素原料に注入される。
【００２８】
他の態様において、第一スパージャー４４及び第二スパージャー５８はスパージャーアッセンブリー３６の一部分であり、示したように、第一スパージャー４４及び第二スパージャー５８は流体連結している。第一スパージャー４４及び第二スパージャー５８はリッキッドフローインターコネクター６０により、流体連結で相互接続的につながっている。水及び希釈蒸気を予備加熱された炭化水素原料と混合するためのスパージャーアッセンブリーは米国特許第７，０９０，７６５に記載されている。
【００２９】
更なる例示的態様において、スパージャーアッセンブリー３６を出ると、炭化水素原料、水、及び希釈蒸気の混合物はチューブバンク６６の熱交換チューブ６４を通じて炉１０に戻る。チューブバンク６６では、コンベクションセクション１４の下方部内でこの混合物を更に加熱する。炭化水素原料の更なる加熱は当業者に知られている任意の手段で行うことができる。この更なる加熱は炉１０のコンベクションセクション１４において原料をこの炉のラジアントセクション１２からの高温燃料排ガスに非直接的に接触させることにより行われる。このことは、非限定的には、炉１０のコンベクションセクション１４のチューブバンク６６内に位置している複数の熱交換チューブ６４のこの原料を通過させることにより行われる。チューブバンク６６で混合物を追加的に加熱した後に、得られた加熱された混合物はコンベクションセクション１４を出て、更に加熱された高圧蒸気セクション７０を迂回して、チューブバンク７４の熱交換チューブ７２を通じて炉１０に戻る。この混合物はコンベクションセクション１４のより下方部内で更に加熱される。
【００３０】
炭化水素原料、水、及び希釈蒸気の混合物はチューブ８４で、コンベクションセクションを再び去り、更に加熱された高圧蒸気セクション８８を迂回する。この混合物はチューブ９０の１つ以上に流れ、分離のためにフラッシュ分離ベッセル９２に供給される。１つ以上のチューブ９０は並行に配置されており、外部バンク８６により概略的に表現されている複数のチューブ８４に供給される。オーバーヘッド部分はライン９４を通じて除去され、バルブ９８を通って、チューブバンク１０２の熱交換チューブ１００を通じて炉１０に戻る。この混合物はコンベクションセクション１４の下方部内で更に加熱される。再度、ライン９４の複数は提供され、並行に配置されており、外部バンク９６により概略的に示されている。
【００３１】
チューブ１０４において、コンベクションセクション１４を去ると、加熱された炭化水素は炭化水素の熱クラッキングのために炉のラジアントセクションを通される。ラジアントセクションへ向かう加熱された原料は約４２５℃乃至約７６０℃（約８００ｏＦ乃至約１４００ｏＦ）、又は約５６０乃至約７３０℃（約１０５０乃至約１３５０ｏＦ）の温度を有する。
【００３２】
典型的な分解炉１０において、予備加熱及び気化のためのコンベクションセクション１４における領域は７９０℃までに予備加熱されていることが必要である。オンストリームデコーキングに必要とされる蒸気の添加は配管の限度を超える加熱を避けなければならない。このことは特に直接オイル冷却を行い、従って図１に例示的に示しているようにコンベクションセクション１４において更に加熱される蒸気を有する輸送ライン交換機（ＴＬＥ）のない重質液体原料炉の場合に当てはまる。
【００３３】
炭化水素オペレーションにおいて、例えば、原料は多数のチューブバンク２６において予備加熱される。希釈蒸気が添加され、更に多数のチューブバンク６６において予備加熱が続けられる。図１に示すように、この方法は高圧沸騰原料水（ＨＰＢＦＷ）及びスチームスーパーヒートバンク７０を迂回して、更にバンク７４で予備加熱される。この箇所において、各種パスからの部分的に気化された原料が組み合わせられ気体−液体セパレーター９２に供給される。気体−液体セパレーター由来の気体生成物は複数のコントロールバルブ９８の複数を通って、複数のチューブ９４の（図１に記載の態様における９６により示される８つ）に分配され、クラッキングのためにラジアントセクションを通る前に、バンク１０２に戻って最終的な予備加熱を行う。
【００３４】
有利なことには、本明細書はオンストリーミングデコーキングを短縮する方法を開示している。流れはプロセスプレヒーティングの区画のみ通し、デコーキングオペレーションにおいて、水（蒸気に加えて）の使用を排除することを可能とする。一方で、クロスオーバーパイピング１０４の温度限度内の温度を維持している。本明細書で開示するように、プロセスプレヒーティングエリアの残りはプロセスプレヒートを維持することができる。例示的な図１の概略図はこの要求に適した炉を示し、不揮発性分画を含む重質液体原料の分解のための設計を示している。
【００３５】
本明細書における１つの態様において、炉１０の稼動でコーキングのための発明的方法が提供される、炉１０は多数のチューブバンク２６、６６、７４、及び１０２を含み、これらは炭化水素フィードストック入り口１８、及びラジアントセクションクロスオーバー１０４の間に連続的に位置し、各チューブバンク２６、６６、７４、及び１０２は複数のチューブ２４、６４、８０、及び１００をそれぞれ含む。各チューブバンク内でこれらは並行に配置されている。このプロセスは、多数のチューブバンク２６、６６、７４、及び１０２の全部ではないチューブ２４、６４、８０、及び１００の複数の一部分への炭化水素原料の流れを停止する工程、蒸気を含むデコーキング原料を複数のチューブバンク２６、６６、７４、及び１０２の全部ではないチューブ２４、６４、８０、及び１００の複数の一部分に供給して、約１４５０ｏＦ以下のコンベクションセクションからラジアントセクションクロスオーバーにおける温度を維持しながら、コンベクションコイル、ラジアントコイル、前述のコンベクションチューブにより供給される冷却システム成分の内部に蓄積したコークを効果的に取り除く工程、及び複数チューブ２６、６６、７４、及び１０２の全部ではないチューブ２４、６４、８０、及び１００の複数の一部分をデコーキング後の炭化水素プロセスオペレーションに戻す工程を含む。
【００３６】
本発明の方法は多数のチューブバンク２６、６６、７４、及び１０２の全部ではないチューブ２４、６４、８０、及び１００の複数の一部分への炭化水素原料の流を停止する工程、多数のチューブバンク２６、６６、７４、及び１０２の全部ではないチューブ２４、６４、８０、及び１００の複数の一部分へスチームよりなるデコーキング原料を供給して、コンベクションセクションからラジアントセクション１０４へのクロスオーバーにおける温度を約１４５０ｏＦ以下に維持しつつ、ラジアントコイルの内部及びそのようなコンベクションチューブにより供給される冷却システム成分に蓄積したコークを効果的に取り除く工程、及び多数のチューブバンク２６、６６、７４、及び１０２の全部ではないチューブ２４、６４、８０、及び１００の複数の一部分を炭化水素プロセスオペレーションに戻す工程を含む。
【００３７】
「チューブの複数の一部分」の語は少なくとも１つでチューブの複数の全部ではない部分を意味する。多数のチューブバンクの全部ではない」の語は多数のチューブバンクの１つ以上で全部ではない部分を意味する。
【００３８】
実施において、そこへの通常の原料の供給をバルブで切断して、ラジアントコイルの内部、供給された冷却成分からコークを取り除くのに充分な量のデコーキング原料をチューブ又はチューブ２０を通過させることにより、炉１０を停止せずに、バルブで多数のチューブバンク２６、６６、７４、及び１０２の全部ではないチューブ２４、６４、及び１００の複数の一部分を流れからはずす。デコーキングの後、チューブ又はチューブ２０はデコーキング原料の流れを切り替えて、脱コークされたチューブを通常のサービスに戻して、通常の流れに戻す。
【００３９】
デコーキングに用いるスチームは通常利用されているものであり、１つ以上のコントロールバルブ１１２を通じで制御することができる。デコーキングスチームはバルブ１１４の複数のいずれかを通り、所望のチューブのコントロールバルブ９８の複数の下流個所に流れる。１つのコントロールバルブ１１２を用いる場合、このデコーキングスチームをゲートバルブ１１４を用いていずれかのコンベクションパスに流す。チューブが本明細書で開示するデコーキングオペレーションを行っている場合、個々のバルブ９８が閉まって、蒸気―液体セパレーターからの蒸気オーバーヘッド生成物が閉鎖され、蒸気―液体セパレーターからのこの蒸気オーバーヘッド生成物はチューブの複数の残りのチューブにのみ供給される（図１による定時的なケースにおいて、コンベクションバンク１０２及びラジアントセクションの８つのチューブのうちの７つ）。しかしながら、コンベンションバンク２６、６６、及び７４の複数のチューブ２４、６６、及び８０の全てが予備加熱サービスに用いられているままである。
【００４０】
例示的な態様の図２を参照していただきたい。エタン及びプロパン等のクラッキングガス原料のための炉２００が本発明に基づいて設計された。炉２００は底部ラジアントセクション２１２、中間コンベクションセクション２１４、上部排ガス排気セクション２１６を含む。ラジアントセクション２１２において、ラジアントバーナー（示さず）が炭化水素原料に放射熱を与えて、原料を熱分解して所望の生成物を与える。このバーナーは高温ガスを生成し、このガスはコンベクションセクション２１４を通り、上向きに流れ、燃料排ガス排出セクション２１６を通り炉１０から排出される高温ガスを生成する。
【００４１】
図２に例示的に示しているように、炭化水素原料は入り口チューブ２１８に入り、入り口供給バルブ２２０を通過し、予備加熱されたコンベクションセクション２１４の上部に向けて流れる。図示するように、複数のチューブ２１８が並行に配置されており、これらは外部チューブバンク２２２として概略的に現されている。図示されないけれども、複数のチューブ２１８のそれぞれには入り口フィードバルブ２２０が付いているか、又は示したように１つのフィードバルブを用いている。図示するように、コンベクションセクションチューブバンク２２６の対応している複数の熱交換チューブ２２４とチューブ２１８のそれぞれは、流体連結している。
【００４２】
炭化水素原料の予備加熱は当業者により知られている任意の方法で行うことができる。通常、加熱は炉２００のラジアントセクション２１２から高温原料ガスで、炉２００の上部コンベクションセクション２１４において、原料を非直接的に接触させることを含む。このことは、非限定的な例としては、炉２００のコンベクションセクション２１４に位置している熱交換チューブに原料を通すことにより達成される。チューブバンク２２６を出ると、予備加熱された原料は、約９５℃乃至約３１５℃（約２００ｏＦ乃至約６００ｏＦ）の温度又は約１５０℃乃至約２６０℃（約３００ｏＦ乃至約５００ｏＦ）の間の温度を有する。
【００４３】
予備加熱された炭化水素原料が上部コンベクションセクション２１４を出ると、希釈蒸気がライン２４６を通じて導入され、混合物を形成する。希釈蒸気は、希釈蒸気重量に基づいて少なくとも約２０％（即ち、約２０％乃至約１００％）、又は少なくとも２５％、又は少なくとも３０％の量で添加される。
【００４４】
更に例示的に図２に示されるように、炭化水素原料と希釈蒸気の混合物は第二ＴＬＥ等のトランスファーラインエクスチャンジャー（ＴＥＬ）２９２へ流れ、高温炉排出ガス２５０により加熱される。炭化水素原料及び希釈蒸気の加熱された混合物はライン２９４を通ってこの交換機を去る。冷却された炉排出ガスはライン３０６を通って去る。チューブ２９４の複数はチューブバンク２６６の熱交換チューブ２６４の複数に対応している流れを、コントロールバルブ２９８により制御されるチューブの複数のそれぞれに供給する。ここでは、この混合物はコンベクションセクション２１４の底部において更に加熱される。炭化水素原料の更なる加熱は当業者に知られている方法で行うことができる。この更なる加熱は炉のラジアントセクション２１２からの高温燃料ガスと、炉２００のコンベクションセクション２１４において原料を非直接的に接触させることを含む。このことは、非限定的な例では、炉２００のコンベクションセクション２１４のチューブバンク２６６内に位置している複数の熱交換チューブ２６４に原料を通過させることにより行われる。チューブバンク２６６内の混合物の追加的な加熱に続いて、得られた加熱混合物はコンベクションセクション２１４を出て、更に加熱された高圧上部セクション２７０を迂回し、その後チューブバンク２７４の熱交換チューブ２７２を通って炉２００に戻る。ここで、この混合物はコンベクションセクション２１４の更に底部内で加熱される。
【００４５】
炭化水素原料及び希釈蒸気の混合物は再びコンベクションセクション２１４を去り、下流の更に加熱された高圧蒸気セクション及びそのエクスポート２８８を迂回する。この混合物流れはチューブバンク３０２の熱交換チューブ３００を通じて炉２００に戻る。ここにおいて、この混合物はコンベクションセクション２１４の底部で更に加熱される。
【００４６】
チューブ３０４でコンベクションセクション２１４を再び出ると、加熱された炭化水素は炭化水素の熱分解のために炉２００のラジアントセクション２１２に向かう。ラジアントセクションへ向かう加熱された原料は、約４２５℃乃至約７６０℃（約８００ｏＦ乃至約１４００ｏＦ）又は約５６０乃至約７３０℃（約１０５０ｏＦ乃至約１３５０ｏＦ）の間の温度を有する。
【００４７】
重質炭化水素分解操作において、コークはラジアントチューブの内部表面に蓄積し、チューブの有効な交差面積を減らす。それ故、高圧を用いて処理能力を維持している。コークは効果的な絶縁体であるので、コークがチューブ壁に形成されると炉のチューブ温度を高くして、分解効率を維持しなければならない。高いオペレーティング温度は、用いるべき温度が限定されているチューブの寿命を短くし、最終的にはコンベクション効率及び生産性も低くする。
【００４８】
有利なことに、稼動中にデコーキング流れがプロセス予備加熱エリアのフラクションのみ通過する、本明細書で開示する方法及び装置はクロスオーバーパイピング３０４の温度限定を維持したままで、デコーキングオペレーション中の水の使用を排除することができる。本明細書に記載のように、プロセス予備加熱エリアはプロセス予備加熱作業に維持できる。
【００４９】
図示するように、コンベクションセクション２１４はチューブのバンクに配置されている。各バンクにおいて、幾つかのチューブは並行に配置されている（図２の複数チューブバンク２２６（４つのチューブを有する）以外では、８つが示されているが、３個、４個、６個、８個、１０個、１２個、１６個、及び１８個を有する炉も知られている。）各パスは曲がりくねったチューブからなる。複数チューブバンク２２６、２６６、２７４、及び３０２はコンベクションセクション２１４において全てのプロセス予備加熱バンクである。
【００５０】
例示的な図２に示す態様において、デコーキングスチームはコントロールバルブ３１２を通じてコントロールされる。デコーキングスチームはバルブ３１４のいずれかを通って、バルブ２９８の下流個所へ向かう。チューブがオンストリーミングデコーキングをされているときに、個々のバルブ２９８は閉じており、原料及び希釈蒸気が伝導バンク２６６、２７４、及び３０２及びラジアントセクション２１２の残りのチューブへ供給される。コンベクションバンク２２６の全てのチューブ及び第二ＴＬＥ２９２の総面積はプロセス予備加熱サービスに用いられたままである。
【実施例】
【００５１】
この実施例において、図１に例示されるシステムを用いた。デコーキングスチームを提供し、コントロールバルブを通じてコントロールした。デコーキングスチームはバルブ１１４を通過して、バルブ９８の下流個所へ向かう。バルブ９８はラジアントコイル及びそのようなチューブにより提供される冷却システム成分を閉鎖している。気体−液体セパレーター９２からの気体オーバーヘッド生成物はコンベンションバンク１０２及びラジアントセクション１２のほかの７つのチューブに提供される。コンベンションバンク２６、６６、及び７４の全てのチューブは、プロセス予備加熱サービス用いられたままである。
【００５２】
本明細書に従って操作した時に満足の行くデコーキングが得られるだろう。全ての特許、試験方法、及び従来技術を開示する文献を含む本明細書で引用する他のドキュメントは本発明の発明と矛盾せず、援用が法律で認められている場合に限り、参照により本明細書に援用される。
【００５３】
本発明の例示的な態様を説明したが、本発明の精神及び範囲を逸脱しない範囲の各種変更は当業者に明らかであり、当業者は容易に行うことができると理解されるべきである。即ち、明細書に添付の特許請求の範囲を実施例に限定することは意図しない。本発明の明細書での説明は、本願発明の当業者により均等であると扱われている全ての技術的特徴を含む、本発明に存在する特許性のある全ての技術的特徴を包含するように解釈されるであろう。
【図１】
2011525943.tif 000003
【図２】
2011525943.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成22年12月27日(2010.12.27)
【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】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却システムを有する炉のオンストリームデコーキングのための方法であって、前記炉は炭化水素原料の入り口とラジアントセクションクロスオーバーとの間に位置する複数チューブバンクを含み、ラジアントセクションはラジアントコイルを含み、各チューブバンクはチューブバンク内に配置されて複数のチューブを含み、
前記方法は
（ａ）多数のチューブバンクの全部ではないチューブの複数の一部分を炭化水素流処理工程に戻す工程、
（ｂ）工程（ａ）での多数のチューブの全部ではないチューブの複数の一部分へ、蒸気を含むデコーキング原料を提供して、コンベクションセクションからラジアントセクション交差部の温度を約７８８℃に維持しつつ、ラジアントコイルの内部と、そのようなチューブにより提供された冷却システム成分とに蓄積されたコークを効果的に除去する工程を含む、方法。
【請求項２】
（ｃ）多数のチューブバンクの全部ではない複数のチューブの一部分を（ａ）の炭化水素処理工程へ戻す工程、
（ｄ）多数のチューブバンクの全部ではない複数のチューブの第二部分への炭化水素原料ながれを停止する工程、
（ｅ）工程（ｂ）及び（ｃ）を繰り返す工程、を更に含む、請求項１の方法。
【請求項３】
原料供給が停止され、デコーキング原料が多数のチューブバンクの全部ではない複数チューブの１つに一度に供給され、炉の転換能力を減少せずにラジアントコイルとチューブにより供給される冷却システム成分に蓄積したコークを除去する、請求項１の方法。
【請求項４】
（ａ）において、停止された炭化水素流れが液体−液体セパレーターからの気体流れを含む、請求項１、２、又は３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
（ａ）において停止された炭化水素流れが、第二輸送ライン交換器からの気体流れを含む、請求項１、２、又は３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
工程（ｂ）に供給されるデコーキング原料が追加的な水を含まない請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
工程（ｂ）の間の多数のチューブバンクの全部ではない複数チューブの一部分内の温度が、残りの稼動している多数のチューブバンクの全部ではない複数チューブの約±２００℃以内である、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記炉がスチームクラッキング炉である、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
工程（ｂ）で供給されたデコーキング原料が蒸気のみからなる請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
炉が炭化水素原料の入り口とラジアントセクションクロスオーバーへのコンベクションセクションとの間に連続的に配置されている多数のチューブバンクを含むコンベクションセクションを含み、
各チューブバンクはチューブバンク内に配置された複数のチューブを含み、
ラジアントセクションは複数のチューブのそれぞれに流体連結して、炭化水素供給原料を熱分解し、
スチームを多数のチューブバンクの全部ではない複数の一部分に供給して、ラジアントコイル及び冷却システム成分のオンストリーミングデコーキングを行い、
複数バンクチューブの全部ではない複数チューブのそれぞれの流れをバルブを用いて、炭化水素源から蒸気供給からの蒸気へ切り替える、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。
【国際調査報告】
2011525943.tif 000005
2011525943.tif 000006
2011525943.tif 000007