(57)【要約】【課題】熱分解反応に伴い副生するコークが槽内に付着・成長し難く、また、付着しても成長の初期段階で内壁面等から自然に剥落乃至容易に剥離させ得る熱分解反応槽、およびそれを用いた熱分解処理装置を提供すること。【解決手段】加熱された石油系重質油に対し過熱スチームを直接接触させて油分とピッチとに熱分解する熱分解処理方法の当該熱分解反応を槽内で行うための熱分解反応槽２６であって、その内壁面、および槽内に配される構成部材１６，２０の表面の内、少なくとも一部が鏡面状態であることを特徴とする石油系重質油の熱分解反応槽、およびそれを用いた熱分解処理装置である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱された石油系重質油に対し過熱スチームを直接接触させて油分とピッチとに熱分解する熱分解処理方法の当該熱分解反応を槽内で行うための熱分解反応槽であって、
その内壁面、および槽内に配される構成部材の表面の内、少なくとも一部が鏡面状態であることを特徴とする石油系重質油の熱分解反応槽。
【請求項２】
槽内の下部に取り付けられる石油系重質油を攪拌するための撹拌羽根、および、槽内の上部に取り付けられる石油系重質油を反応槽内にジェットスプレーするための回転式ジェットスプレーアームのいずれか一方若しくは双方が構成部材として配されることを特徴とする請求項１に記載の石油系重質油の熱分解反応槽。
【請求項３】
その形状が、少なくとも胴部が円筒状であり、かつ、胴部から頭頂部に向けて、胴部の軸方向と垂直な面の断面径が漸減する肩部を有し、少なくとも当該肩部における内壁面が鏡面状態であることを特徴とする請求項１または２に記載の石油系重質油の熱分解反応槽。
【請求項４】
その内壁面、および槽内に配される構成部材の表面の全てが、鏡面状態であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の石油系重質油の熱分解反応槽。
【請求項５】
前記鏡面状態が、＃２００番以上のバフ研磨により鏡面仕上げされて得られた表面であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の石油系重質油の熱分解反応槽。
【請求項６】
少なくとも、石油系重質油を４８０℃以上に加熱する加熱炉と、加熱された石油系重質油が導入され、底部から４００〜７００℃の過熱スチームを吹き込むことで、該過熱スチームを前記石油系重質油に直接接触させて油分とピッチとに熱分解する反応槽と、を備える熱分解処理装置であって、
前記反応槽が、請求項１〜５のいずれかに記載の石油系重質油の熱分解反応槽であることを特徴とする熱分解処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は石油系重質油の熱分解処理方法に用いる熱分解反応槽、およびそれを用いた熱分解処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
硫黄含有量の多い石油アスファルトなどの付加価値が乏しい石油系重質油乃至残渣油は、そのまま燃料として用いた場合に公害の原因にもなり得る。そのため、このような石油系重質油（残渣油を含む。以下同様。）は、分解して各種の有用な工業用原料に変換することが行われており、その１つの手法として、熱分解処理が挙げられる。
【０００３】
石油系重質油を熱分解処理する方法としては、加熱炉と反応槽とを備え、加熱炉を通して供給される石油系重質油を反応槽（熱分解反応槽）に導入して熱分解処理する方法が提案されている（特許文献１参照）。この熱分解処理方法においては、石油系重質油を加熱炉にて加熱して、その一部を分解反応させてから反応槽に導入している。反応槽に張り込まれたこの石油系重質油は、反応槽底部より吹き込まれる過熱スチームと直接接触して熱分解され、脂肪族炭化水素を主成分とする分解生成物であるガス状物質と芳香族性ピッチが生成される。生成したガス状物質はスチームとともに反応槽の上部排出口より排出され、蒸留塔へ導入されて蒸留分離に供される。
【０００４】
図１は、熱分解反応槽の一例を示す縦断面図である。図１に示されるように、反応槽（熱分解反応槽）６は、主として、円筒形状の胴部１４ｂ、その下部に位置し、すぼまった形状を有する底部１４ａ、胴部１４ｂの上部に位置し、上端部開口を塞ぐ蓋が取り付けられた頭頂部１４ｄ、および胴部１４ｂから頭頂部１４ｄに向けて、胴部の軸方向と垂直な面の断面径が漸減する肩部１４ｃからなる反応槽本体１４と、それに連通状態で接続する各種配管とで構成されている。
【０００５】
反応槽本体１４に連通状態で接続する配管は、底部１４ａにて連通し、加熱炉で加熱された石油系重質油を導入し槽内に張り込む導入配管１７と、同様に底部１４ａにて連通し、過熱スチームを吹き込む吹き込みノズル配管１８と、肩部１４ｃにて連通し、熱分解生成物のうちのガス状物質およびスチームを留出し蒸留塔へ送る排出配管１９とが備えられる。
また、図１の例においては、張り込まれた石油系重質油を攪拌するための攪拌羽根２０が、反応槽本体１４内の底部１４ａ近傍に備えられ、槽外に配された駆動装置２１の駆動力により回転駆動するようになっている。
【０００６】
反応槽６にて熱分解反応が繰り返されると、副生物としてコークが反応槽本体１４内に析出・成長し（コーキング）、時に大きな塊となって装置の稼動に支障を来たす懸念がある。特に肩部１４ｄの内壁面にはコークが蓄積し易く、大きな塊となって落下して、攪拌羽根２０を停止させたり、反応槽底部抜き出し口（不図示）を塞いだり等、連続運転に支障を来たす原因ともなりかねない。
【０００７】
この反応槽におけるコーキングを防止する方法としては、特許文献２、特許文献３あるいは特許文献４に示されるような、原料油で濡れ壁を形成してコークが付着し難いようにする方法が提案されているが、その効果は十分とは言えない。
また、特許文献５には、反応器（反応槽）内に挿入された管（回転式ジェットスプレーアーム）に配された多数のノズルから原料油を洗浄液として０．５ＭＰａＧ以上の圧力で器壁（内壁面）に噴出させる方法が提案されているが、この方法でも効果は未だ十分とは言えなかった。
【０００８】
【特許文献１】特公平７−１１６４５０号公報
【特許文献２】特公昭５４−１５４４５号公報
【特許文献３】特公昭５６−５４３２号公報
【特許文献４】特公昭５６−５４３３号公報
【特許文献５】特公昭５６−５４３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明の課題は上記従来技術の問題点を解決することであり、熱分解反応に伴い副生するコークが槽内に析出・成長し難く、また、析出しても成長の初期段階で内壁面等から自然に剥落乃至容易に剥離させ得る熱分解反応槽、およびそれを用いた熱分解処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、以下の本発明により達成される。
すなわち、本発明の石油系重質油の熱分解反応槽（以下、単に「本発明の熱分解反応槽」あるいはさらに単純化して「本発明の反応槽」という場合がある。）は、加熱された石油系重質油に対し過熱スチームを直接接触させて油分とピッチとに熱分解する熱分解処理方法の当該熱分解反応を槽内で行うための熱分解反応槽であって、
その内壁面、および槽内に配される構成部材の表面の内、少なくとも一部が鏡面状態であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の熱分解反応槽によれば、その内壁面、および槽内に配される構成部材の表面の内、少なくとも一部が鏡面状態となっているため、当該鏡面状態となっている部位について、熱分解反応に伴い副生するコークが付着し難い。また、鏡面状態となっていることから、一旦付着したコークも極めて剥落し易く、成長の初期段階で内壁面等から自然に剥落するか、何らかの外力（例えば回転式ジェットスプレーアームによる洗浄液の圧力）により容易に剥離させることができる。
【００１２】
前記「槽内に配される構成部材」としては、例えば、槽内の下部に取り付けられる石油系重質油を攪拌するための撹拌羽根や、槽内の上部に取り付けられる石油系重質油を反応槽内にジェットスプレーするための回転式ジェットスプレーアームが挙げられ、本発明においては、これらのいずれか一方若しくは双方が構成部材として配されることが好ましい。
【００１３】
熱分解反応槽は、その形状が、少なくとも胴部が円筒状であり、かつ、胴部から頭頂部に向けて、胴部の軸方向と垂直な面の断面径が漸減する肩部を有するのが一般的であり、その肩部において熱分解反応に伴い副生するコークが蓄積しやすいことから、本発明において、少なくとも当該肩部における内壁面が鏡面状態であることが好ましい。勿論、熱分解反応槽の内壁面、および槽内に何らかの構成部材部材が配される場合にはその表面の全てが鏡面状態であることが最も好ましい。
本発明に特徴的な前記鏡面状態としては、例えば、＃２００番以上のバフ研磨により鏡面仕上げすることにより得ることができる。
【００１４】
一方、本発明の石油系重質油の熱分解処理装置（以下、単に「本発明の熱分解反応槽」あるいは「本発明の熱分解処理装置」という場合がある。）は、少なくとも、石油系重質油を４８０℃以上に加熱する加熱炉と、加熱された石油系重質油が導入され、底部から４００〜７００℃の過熱スチームを吹き込むことで、該過熱スチームを前記石油系重質油に直接接触させて油分とピッチとに熱分解する反応槽と、を備える熱分解処理装置であって、
前記反応槽が、上記本発明の石油系重質油の熱分解反応槽であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の石油系重質油の熱分解反応槽によれば、その内壁面、および槽内に配される構成部材の表面の内、少なくとも一部、好ましくは熱分解反応槽肩部の内壁面、最も好ましくは、これら全ての面が鏡面状態であるため、熱分解反応に伴い副生するコークが槽内に付着・成長し難く、付着しても成長の初期段階で内壁面等から自然に剥落乃至容易に剥離することができる。
また、本発明の石油系重質油の熱分解処理装置によれば、熱分解反応に伴い副生するコークが蓄積し辛い熱分解反応槽を擁するため、装置の連続運転が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を、本発明の石油系重質油の「熱分解反応槽」、本発明における「鏡面状態」、本発明の熱分解反応槽が適用される「熱分解反応方法および熱分解反応装置」、の順に詳細に説明する。
【００１７】
［熱分解反応槽］
本発明の石油系重質油の熱分解反応槽は、既述のように、その内壁面、および槽内に配される構成部材の表面の内、少なくとも一部が鏡面状態であることを特徴とするものである。
本発明が適用される槽構成としては、背景技術の項で述べた図１に示される反応槽（熱分解反応槽）６は勿論、攪拌羽根２０の無い、基本的に熱分解反応槽（以下、単に「反応槽」という場合がある。）本体および各連通配管のみから構成されるものでも構わない。
【００１８】
反応槽本体および各連通配管のみから構成される反応槽においては、当該反応槽の内壁面の少なくとも一部が鏡面状態になっていれば、本願発明の範疇に含まれる。また、図１に示される反応槽６においては、その内壁面の少なくとも一部か、攪拌羽根２０の表面の少なくとも一部が鏡面状態になっていれば、本願発明の範疇に含まれる。なお、攪拌羽根の形状は、図１に示される形状のものに限られず、本発明において何ら制限はない。
【００１９】
また、本発明は、特許文献５に開示された構成の反応槽、すなわち回転式ジェットスプレーアームが構成部材として配される反応槽についても、好ましく適用される。
図２は、回転式ジェットスプレーアームが構成部材として配される熱分解反応槽の一例を示す縦断面図である。なお、当該図２に示される反応槽は、図１に示される反応槽に対して、回転式ジェットスプレーアームおよびそれに付随する構成が追加されたことのみが異なり、他の構成については同一である。そのため、図１と同一の機能を示す部材には、図１と同一の符号を付す。
【００２０】
図２に示される反応槽２６において、頭頂部１４ｄ’の部分からパイプ状のスプレーアーム１６が差し込まれ、槽内で回転自在に（胴部１４ｂの軸Ａを軸とする）頭頂部１４ｄ’に軸支されている。そして、スプレーアーム１６はその上端が、反応槽本体１４の上方に位置する駆動装置２３に連結し、その駆動力によって極めて緩やかな速度で矢印Ｂ方向に回転し、スプレーアーム１６の胴部１４ｂ内壁面に対向する部分が、その内壁面に沿って回転する。
スプレーアーム１６の胴部１４ｂ内壁面に対向する位置には、当該内壁面に向けられた多数のノズル２２が設けられている。
【００２１】
図３にスプレーアーム１６の拡大縦断面図を示す。スプレーアーム１６に設けられるノズル２２は、付着したコークを効果的に叩き落せるように、下方に向けられており、スプレーアーム１６の軸Ｃとの成す角（噴射角度）は、２５〜９０゜の範囲から選択され、好ましくは４５〜７５゜の範囲から選択される。
【００２２】
熱処理反応に際しては、スプレーアーム１６のパイプ内に反応槽本体１４の内容物が侵入することを防ぐために、熱処理反応に不活性な流体（例えば、窒素、水蒸気等）を絶えずスプレーアーム１６のノズル２２から流出させる。なお、その際には、スプレーアーム１６は回転しなくてもよい。
【００２３】
熱処理反応終了後は、反応槽本体１４の内容物を槽外の取りおろし槽に取り出し、反応槽本体１４内壁面の洗浄（デコーキング）を行う。
スプレーアーム１６のノズル２２が設けられた部位が、駆動装置２３の駆動力によって、胴部１４ｂ内壁面に沿って回転する。そして、ノズル２２からは、洗浄液が高圧で噴射され、胴部１４ｂ内壁面の付着物を除去する。
以上のように、熱処理反応中にノズル２２から流出すべき不活性流体と、熱処理反応終了後にノズル２２から噴射すべき洗浄液とを適宜スプレーアーム１６のパイプに導入するための切替装置２４を設けることが望まれる。
【００２４】
熱処理反応終了後にノズル２２から噴射すべき洗浄液としては、熱処理反応に供する石油系重質油の一部を用いることが望ましい。当該洗浄の操作が終了した後、洗浄に使用された石油系重質油とコークとが底部１４ａに溜まった状態となるが、これらが熱処理反応の原料の一部を構成するため、そのまま加熱炉からの次の石油系重質油の張り込みを行うことができる。したがって、煩雑な洗浄液の処理施設等は一切必要がない。
【００２５】
噴射する洗浄液の温度は、高い方がヒートバランス上好ましいがあまりに高いと回転式ジェットスプレーアーム自体のコーキングの懸念があるため、適切な温度範囲としては３００〜３５０℃程度である。また、ノズル２２からの洗浄液の噴射圧力としては、特に制限はないが、高い方が勿論洗浄効率が高いため、０．５ＭＰａＧ以上であることが好ましく、１．５ＭＰａＧ以上であることがより好ましい。
また、スプレーアーム１６の上下動を施す装置を別途備え、回転運動と共にスプレーアーム１６の上下運動を加えて、洗浄効率をより一層高めることもできる。
【００２６】
回転式ジェットスプレーアームにおいては、スプレーアームの数が１本に限定されるものではなく、２本以上設けても構わない。機械的安定性、取り外し清掃性、洗浄効率、装置の大きさ等を勘案して自由にその数を選択することができる。なお、本発明において「回転式ジェットスプレーアーム」と言うときは、図２における、スプレーアーム１６の反応槽本体１４内部に位置する部位（ノズル２２を含む。）を指す。
【００２７】
図２に示される反応槽２６においては、その内壁面の少なくとも一部か、スプレーアーム１６の反応槽本体１４内部に位置する部位の表面の少なくとも一部か、さらには、攪拌羽根２０の表面の少なくとも一部が鏡面状態になっていれば、本願発明の範疇に含まれる。
【００２８】
なお、反応槽２６の内壁面が鏡面状態になっていれば、本願発明の効果が奏され、副生コークが槽内に付着・成長し難く、また、付着しても成長の初期段階で内壁面等から自然に剥落乃至容易に剥離することができるため、回転式ジェットスプレーアームが不要かとも思われるが、両者による相乗効果で副生コークの付着乃至成長を効果的に抑制できる点で、熱分解反応槽に、本願発明の構成と回転式ジェットスプレーアームの構成とを併せ持たせることが特に好ましい。
【００２９】
また、回転式ジェットスプレーアームで反応槽内壁に噴射する石油系重質油により反応前に予め反応槽を温めておくことで、加熱炉で加熱されたの石油系重質油の導入・張り込み時に急激に反応槽温度が上昇することで生じるトラブル、例えば、反応槽内の熱衝撃による割れを未然に防ぐことができるという、予備張込の効果も期待できるため、その意味でも回転式ジェットスプレーアームを備えることが好ましい。
【００３０】
［鏡面状態］
本発明の石油系重質油の熱分解反応槽は、所定の部位の表面が鏡面状態であることを特徴とするものであるが、その「鏡面状態」について説明する。
本発明において「鏡面状態」とは、その表面に輪郭がある程度はっきりした鏡像が映る程度の表面状態を指し、明確に鏡面状態を定義することは困難である。      
【００３１】
本発明における「鏡面状態」としては、例えば、ＪＩＳ  Ｂ０６０１（２００１年）で言う輪郭曲線の算術平均粗さＲａで０．５μｍ以下程度の表面状態を指し、０．４μｍ以下程度の表面状態が好ましく、０．３μｍ以下程度の表面状態がより好ましい。また、ＪＩＳ  Ｂ０６０１（１９９４年）で言う輪郭曲線の最大高さＲｙ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１（２００１年）におけるＲｚ）で１０μｍ以下の表面状態であることが好ましく、６μｍ以下の表面状態であることがより好ましい。
【００３２】
本発明における「鏡面状態」としては、具体的には、＃２００番以上のバフ研磨（バフ掛け）により鏡面仕上げされて得られた表面であることが１つの目安であり、＃３００番以上のバフ研磨により鏡面仕上げされて得られた表面であることがより好ましく、＃４００番以上のバフ研磨により鏡面仕上げされて得られた表面であることがさらに好ましい。
【００３３】
なお、反応槽の内壁面や槽内に配される構成部材は、その材質が通常、鋼鉄製、ステンレス製等の金属であり、これら材料から必要な部材を圧延、鍛造、あるいは鋳造する際に、予め公知の手法によりその表面が鏡面状態になるように制御しておいても構わない。勿論、これら大型のプラントにおける各種部材を鏡面状態にするには、上記のようにバフ研磨等その後の作業により行うのが一般的ではある。
【００３４】
［熱分解反応方法および熱分解反応装置］
次に、本発明の石油系重質油の熱分解反応槽が適用される熱分解処理方法乃至熱分解処理装置について、その全体的なフローを説明する。
図４は、本発明の石油系重質油の熱分解反応槽が適用される熱分解処理方法乃至熱分解処理装置の全体構成を説明するためのフローシートである。
【００３５】
原料タンク１より送られた原料油（石油系重質油）は、原料予熱炉２により３５０℃程度に予熱され蒸留塔３に入る。ここでリサイクル油として塔底に落ちてくる分解油のヘビーエンド留分と混合される。このリサイクル油の原料に対する比率は０．０５〜０．２５、好ましくは０．１０〜０．２０である。
【００３６】
リサイクル油と混合された原料油は、管状加熱炉（加熱炉）４に送られる。管状加熱炉４では、原料油を４８０〜５００℃、好ましくは４９０〜５００℃の温度にまで加熱しその一部を分解する。管状加熱炉４における出口圧力は、常圧〜０．４ＭＰａ程度であり、反応時間は通常０．５〜１０分、好ましくは２〜５分程度である。
【００３７】
管状加熱炉４で得られた高温の熱分解処理生成物（石油系重質油）は、切替弁５を介して所定の反応槽（熱分解反応槽）６，６’にフラッシュさせながら導入するが、その導入に先立ち、蒸留塔３の塔底より切替弁７を介して、原料油を予め部分的に張り込むこと（予備張込）が好ましい。この予備張込の際に張り込む原料油の一部あるいは全部を、既述の回転式ジェットスプレーアーム（スプレーアーム１６）により噴射する洗浄液として利用することができる。
【００３８】
この予備張込の張込量としては、反応槽６，６’の全張込量の５〜１８容積％、好ましくは１０〜１５容積％である。また、その予備張込の原料油の温度としては、約３４０℃である。切替弁５，７はそれぞれ一定時間毎に作動し、予備張込の原料油および管状加熱炉４からの熱分解処理生成物を２つの反応槽６，６’に対しそれぞれ周期的に交互に張り込む。
このような周期的な操作により、管状加熱炉４から連続的に供給される熱分解処理生成物の反応槽における熱分解処理が連続的に実施される。
【００３９】
反応槽６，６’は、原料導入口（導入配管１７）、熱媒体ガス導入口（ノズル配管１８）、分解ガス、分解油および熱媒体ガスの排出口（排出配管１９）、並びに残留物取出口が設けられている（カッコ内は、図１および図２における対応部材。以下同様。なお、残留物取出口は不図示であるが、底部１４ａに設けられている。）。また、必要に応じて、攪拌機（攪拌羽根２０）や回転式ジェットスプレーアーム（スプレーアーム１６）を設置することができる。
熱媒体ガスとしての過熱スチームは、スチームスーパーヒーター８により４００〜７００℃に加熱された後、バルブ９，９’を介して反応槽６，６’に吹き込まれる。
【００４０】
管状加熱炉４からの熱分解処理生成物を反応槽６，６’に張り込む際、張込む直前の反応槽６，６’内の予備張込物の温度は約３４０℃である。この張込の開始と共に、反応槽内の温度は４３０〜４４０℃にまで上昇し、槽内に導入された熱分解処理生成物の分解反応および重縮合反応がさらに進行する。
【００４１】
この１回の張込時間は、５０〜１２０分、好ましくは６０〜９０分程度に設定することが好ましい。この張込終了時には、槽内残留物（以下、単に「ピッチ」とも言う。）の軟化点は上昇する。この張込終了後も過熱スチームの吹込みを続けて、さらに反応を進行させる。この張込後の反応時間としては、総張込時間の１５％〜４５％の割合の時間に規定することが好ましく、２５％〜４５％の割合の時間に規定することがより好ましい。
【００４２】
管状加熱炉からの熱分解処理生成物は、相当の熱分解反応を受け、しかも温度が高いため、反応槽６，６’に対する張込時間を長くすると、張込後の反応時間（保持時間）を殆ど用いる必要のないものであるが、このようにして得たピッチは均質性の悪いものになりやすい。そこで、均質のピッチを得るために、張込時間を５０〜１２０分に制限し、そして張込終了後、張込時間の１５〜４５％程度の時間は過熱スチームの吹き込みを継続して熱分解処理を継続させる。
【００４３】
反応槽６，６’に供給する過熱スチームの温度は４００〜７００℃であり、比較的低温のスチームの使用で十分である。また、その供給量も少なくてすみ、管状加熱炉４と反応槽６，６’に対する合計原料油供給量１ｋｇに対する割合で、０．０８〜０．１５ｋｇの割合で十分である。
管状加熱炉４からの熱分解生成物の張込中およびその後の反応処理中において、熱分解生成物のうちのガス状物質およびスチームは、反応槽６，６’の上部排出口（排出配管１９）から留出され、蒸留塔３へ送られる。
【００４４】
反応槽６，６’における反応終了後、反応槽６，６’の冷却（クエンチ）を開始し、反応槽６，６’の温度を３２０〜３８０℃に降下させて反応を実質的に停止させた後、反応槽６，６’内のピッチを直ちに液状ピッチ貯槽１０に移す。この液状ピッチ貯槽１０は、攪拌機を有し、反応槽６，６’からのピッチを交互に受取り、均一に混合する機能も有する。また、その底部から過熱スチームを吹込み、槽内ピッチ温度を３００〜３７０℃に保持して、液状に保持すると共に、ピッチ中から軽質留分をストリッピングさせ、これをライン１１を介して蒸留塔３へ送る。液状ピッチ貯槽１０内のピッチは、ピッチ固化設備１２で冷却固化された後ピッチ貯蔵設備１３に送られる。
【００４５】
以上、具体的な例を挙げて、本発明の石油系重質油の熱分解反応槽、並びにそれが適用される熱分解処理方法および熱分解処理装置について説明したが、本発明は上記例示の構成に限定されるものではなく、当業者は公知技術を転用して様々な置換や改変を施すことができる。
【００４６】
例えば、既述の如く、回転式ジェットスプレーアームも攪拌羽根も無い、基本的に反応槽本体および各連通配管のみから構成されるものであってもよいし、攪拌羽根は無いが回転式ジェットスプレーアームは備えるものであってもよい
勿論、如何なる置換や改変を施した場合であっても、本発明の構成を具備する限り、本発明の技術的範囲に属するものである。
【実施例】
【００４７】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例により制限されるものではない。
（鏡面処理）
以下の実施例および比較例には、図２に示す形状乃至構成の反応槽を用い、図４に示される熱分解処理装置のフローに従って、石油系重質油を原料油として熱分解処理する試験を行った。以下の実施例および比較例においては、図４の反応槽６内壁面を後述するように鏡面加工してこれを実施例とし、未加工のものを比較例とした。反応槽のサイズは、内径５，５００ｍｍ、高さ１２０００ｍｍである。
【００４８】
熱間圧延材（酸洗処理済）により作製された反応槽の内壁面を＃３００番でバフ研磨したものを実施例、バフ研磨しない状態のままの反応槽を比較例とした。以下に示す熱分解反応でコーク付着を評価した各反応槽６（２６）下部のコニカル部（図２における符号１４ａで示される部位）の表面状態を測定したところ、算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ０６０１（２００１年））で実施例が０．３〜０．４μｍ、比較例が４．０〜４．２μｍであった。
【００４９】
図４に示される熱分解処理装置のフローに従い、管状加熱炉４にて４９０〜４９３℃に加熱された原料油が反応槽６（２６）底部より７０トン／ｈｒの速度で９０分張り込まれた。この張り込みに先立ち、反応槽６（２６）を熱ショックから守るため、３５０℃に加熱された原料油１２〜１５トンがスプレーアーム１６を通してノズル２２より１．８ＭＰａＧの圧力で内壁面に向けての噴射で導入された（噴射時間１５〜２０分）。
【００５０】
張り込まれた原料油の熱分解反応をさらに進行させるため、反応槽６（２６）底部より６５０℃の過熱ステームが吹き込まれ、反応槽６（２６）上部より熱分解油や熱分解ガスと共に排出された（所要時間６０分）。原料張り込み終了後も引き続き過熱スチームの吹込みが３０分間継続された後、水スプレーにより４２０℃から３５０℃まで急冷され（所要時間約２０分）、反応槽６（２６）内のピッチは底部より液状ピッチ貯槽１０へ抜き出され（所要時間約１０分）、再び熱ショック回避用原料油１２〜１５トンがスプレーアーム１６を通してノズル２２より１．８ＭＰａＧの圧力で内壁面に向けての噴射で導入された（噴射時間１５〜２０分）。
【００５１】
この１サイクル１８０分のセミバッチ式の反応を１日に８サイクル行い、これを約１５０日間連続で繰り返し行った。
そして、この間の反応槽６（２６）内壁面におけるコークの付着状態を以下の２つの方法で評価した。
【００５２】
（１）反応槽下部コニカル部内壁の温度に外部スキン温度が到達するまでの時間遅れ（△θ）による評価：
反応槽６（２６）下部のコニカル部（図２における符号１４ａで示される部位）内壁の温度は、上記のようにセミバッチのプロセス工程に応じて変化し、当該箇所の外部スキン（外表面）温度は内壁の温度より少し遅れて同じ周期で変化する。この原理を利用することにより、コークの付着状態の評価指標とした。
【００５３】
具体的には、上記セミバッチ運転で水スプレーにより４２０℃から急冷され、反応槽６（２６）下部コニカル部内壁の温度が３８０℃に到達後、外部スキン温度が３８０℃に到達するまでの時間を計測し、これを△θとした。該△θが大きいほど、反応槽６（２６）下部コニカル部内壁へのコーク付着厚さが大きくなっていると判断することができる。
【００５４】
（２）反応槽下部コニカル部内壁の温度と外部スキン温度の差（△Ｔ）による評価：
セミバッチサイクルでの反応槽６（２６）下部コニカル部内壁の温度の最大値（ｍａｘ）と同サイクルの外部スキン温度の最大値（ｍａｘ）との差を求め、これを△Ｔとした。該△Ｔが大きくなるほど、反応槽６（２６）下部コニカル部内壁へのコーク付着厚さが大きくなっていると判断することができる。
【００５５】
上記（１）の△θおよび（２）の△Ｔを求めるのに使用したセミバッチサイクルの温度プロファイルのグラフを一部例示する。実施例１における２１日目の温度推移のグラフが図５であり、１４５日目が図６であり、一方、比較例１における５日目の温度推移のグラフが図７であり、９０日目が図８である。これら温度プロファイルから、それぞれ△θおよび△Ｔを求め、これを毎日繰り返した。
【００５６】
（２）の△Ｔを求めるのに使用した下部コニカル部内壁の温度の最大値（ｍａｘ）、および、同サイクルの外部スキン温度の最大値（ｍａｘ）の推移を、実施例１については図９に、比較例１については図１０に、それぞれ示す。これらグラフからわかるとおり、実施例１では内壁と外部スキンとで温度差がほとんど生じていないが、比較例１では、日数の経過とともに徐々に差が広がっているのがわかる。
【００５７】
得られた△θおよび△Ｔの値の推移を、実施例１については図１１に、比較例１については図１２に、それぞれ示す。図１１および図１２のグラフからわかるとおり、運転日数の経過と共に３８０℃到達の時間遅れ△θおよび最大到達温度差△Ｔがともに、比較例１では大きくなっており、反応槽６（２６）下部コニカル部の内壁にコークが付着し、その厚さが時間と共に大きくなっていると判断できる。これに対して、反応槽内壁面を＃３００番でバフ研磨処理した実施例１の反応槽では、運転日数が経過しても３８０℃到達の時間遅れ△θおよび最大到達温度差△Ｔがともに殆ど変化せず、反応槽下部コニカル部内壁ヘコークがほとんど付着していないと判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】熱分解反応槽の一例を示す縦断面図である。
【図２】回転式ジェットスプレーアームが構成部材として配される熱分解反応槽の一例を示す縦断面図である。
【図３】図２に示される熱分解反応槽におけるスプレーアームの一部を示す拡大縦断面図である。
【図４】本発明の石油系重質油の熱分解反応槽が適用される熱分解処理方法乃至熱分解処理装置の全体構成を説明するためのフローシートである。
【図５】実施例１における２１日目の温度推移を示すグラフである。
【図６】実施例１における１４５日目の温度推移を示すグラフである。
【図７】比較例１における５日目の温度推移を示すグラフである。
【図８】比較例１における９０日目の温度推移を示すグラフである。
【図９】実施例１における下部コニカル部内壁の温度の最大値（ｍａｘ）、および、同サイクルの外部スキン温度の最大値（ｍａｘ）の推移を示すグラフである。
【図１０】比較例１における下部コニカル部内壁の温度の最大値（ｍａｘ）、および、同サイクルの外部スキン温度の最大値（ｍａｘ）の推移を示すグラフである。
【図１１】実施例１におけるコーク付着状況を推定するための、反応槽下部コニカル部内壁の温度に外部スキン温度が到達するまでの時間遅れ（△θ）の推移を示すグラフである。
【図１２】比較例１におけるコーク付着状況を推定するための、反応槽下部コニカル部内壁の温度に外部スキン温度が到達するまでの時間遅れ（△θ）の推移を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５９】
１：原料タンク、  ２：原料予熱炉、  ３：蒸留塔、  ４：管状加熱炉（加熱炉）、  ５，７：切替弁、  ６，６’，２６：反応槽（熱分解反応槽）、  ８：スチームスーパーヒーター、  ９，９’：バルブ、  １０：液状ピッチ貯槽、  １１，１５：ライン、  １２：ピッチ固化設備、  １３：後ピッチ貯蔵設備、  １４：反応槽本体、  １６:スプレーアーム（回転式ジェットスプレーアーム）、  １７：導入配管、  １８：ノズル配管、  １９：排出配管、  ２０：攪拌羽根、  ２１，２３：駆動装置、  ２２：ノズル、  ２４：切替装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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