(57)【要約】【課題】モノマー成分や塩化物を含有していても汚れの付着が抑制される炭化水素の加熱方法及び炭化水素を加熱する際の汚れ付着防止法方が求められていた。【解決手段】熱交換器にモノマー成分及び／又は無機塩を含有する炭化水素を流通させて炭化水素を加熱する方法であって、熱交換器の熱交換を行う部分で、該炭化水素が接する部分の材質が、オーステナイト系ステンレス鋼又はアルミニウムであることを特徴とする炭化水素の加熱方法。【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器にモノマー成分及び／又は無機塩を含有する炭化水素を流通させて炭化水素を加熱する方法であって、熱交換器の熱交換を行う部分で、該炭化水素が接する部分の材質が、オーステナイト系ステンレス鋼又はアルミニウムであることを特徴とする炭化水素の加熱方法。
【請求項２】
熱交換器の出口における炭化水素の圧力が、０〜４ｋｇｆ／ｃｍ２（ゲージ圧）である請求項１に記載の加熱方法。
【請求項３】
熱交換器の出口における炭化水素の温度が、５０〜２００℃である請求項１又は２に記載の加熱方法。
【請求項４】
モノマー成分及び／又は無機塩を含有する炭化水素が、石炭・石油およびそれらを原料として生成した炭化水素である請求項１〜３のいずれかに記載の加熱方法。
【請求項５】
モノマー成分及び／又は無機塩を含有する炭化水素が、コークス炉から発生したコークスガスを原料として生成した炭化水素である請求項１〜３のいずれかに記載の加熱方法。
【請求項６】
熱交換器の熱交換を行う部分でモノマー成分及び／又は無機塩を含有する炭化水素が接する部分の材質が、Ｃｒを１８ｗｔ％，Ｎｉを８〜１２ｗｔ％，Ｍｏを０〜２ｗｔ％，Ｃを０〜０．０６ｗｔ％含有する金属材質である請求項１〜５のいずれかに記載の加熱方法。
【請求項７】
熱交換器の熱交換を行う部分でモノマー成分及び／又は無機塩を含有する炭化水素が接する部分の材質が、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６である請求項１〜５のいずれかに記載の加熱方法。
【請求項８】
熱交換器が、コークス炉ガスから得られる粗ベンゼンの脱Ｃ９塔のリボイラー及びプレヒーターである請求項１〜７のいずれかに記載の加熱方法。
【請求項９】
熱交換器にモノマー成分及び／又は無機塩を含有する炭化水素を流通させて炭化水素を加熱する方法において、熱交換器の熱交換を行う部分で、該炭化水素が接する部分の材質として、オーステナイト系ステンレス鋼又はアルミニウムを用いることを特徴とする熱交換器の汚れ付着防止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭化水素の加熱方法及び熱交換器の汚れ付着防止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コークスガスの分離精製プラント、石油精製プラント等、モノマー成分又は無機塩を含有する炭化水素を加熱するプラントでは、運転に伴いボイラ、熱交換器等の伝熱面や蒸発面、水や蒸気が通る配管等の金属製材料に汚れが付着してくる。この汚れは一般に、重質炭化水素および酸化鉄やシアン化鉄等を含んでいる。この汚れが上記の金属製材料に付着すると、熱効率の低下、流量阻害、腐食等を起こすため、適当な時期に装置を開放して高圧水洗浄を行い、この汚れを除去している。
【０００３】
特に、コークス工場から生成する粗ベンゼンの脱Ｃ９塔プレヒーター及びリボイラーの汚れ付着物は大きな問題となっている。蒸留をするためには熱源が必要であり、リボイラーあるいはリボイラーに加えプレヒーターが加熱装置となり汚れが顕著な場所である。例えば脱Ｃ９塔プレヒーターでは、一部蒸発を伴うことによる高沸物及び金属を含む無機物，重合物の析出，エージングによって汚れが発生付着し、熱効率の低下や抵抗増大によるエネルギーロスが発生する。従来はプラント運転中にプレヒーターをプロセスから切り離してバイパス運転にて機器を開放し、高圧水によるジェット洗浄にて汚れを除去していた。しかしこの作業は臭気が強く毒性物質も含まれるので環境上好ましくない。さらにプラント運転中にプロセスから切り離して開放作業をする事は保安上好ましくない。また予備系列がない場合は簡単に止められないケースもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、モノマー成分や塩化物を含有していても汚れの付着が抑制される炭化水素の加熱方法及び炭化水素を加熱する際の汚れ付着防止法方が求められていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上述の従来技術の問題点を解決するべく鋭意検討した結果、前記熱交換器材質をオーステナイト系ステンレス鋼あるいはアルミニウムにすることで、上述の熱交換器に付着し得る汚れに対して優れた付着防止作用あるいは付着物生成抑制作用を示すことを見出し、本発明を完成するに到達した。即ち本発明の要旨は、下記（１）〜（９）に存する。
【０００６】
（１）熱交換器にモノマー成分及び／又は無機塩を含有する炭化水素を流通させて炭化水素を加熱する方法であって、熱交換器の熱交換を行う部分で、該炭化水素が接する部分の材質が、オーステナイト系ステンレス鋼又はアルミニウムであることを特徴とする炭化水素の加熱方法。
（２）  熱交換器の出口における炭化水素の圧力が、０〜４ｋｇｆ／ｃｍ２（ゲージ圧）である上記（１）に記載の加熱方法。
【０００７】
（３）  熱交換器の出口における炭化水素の温度が、５０〜２００℃である上記（１）又は（２）に記載の加熱方法。
（４）  モノマー成分及び／又は無機塩を含有する炭化水素が、石炭・石油およびそれらを原料として生成した炭化水素である上記（１）〜（３）のいずれかに記載の加熱方法。
【０００８】
（５）  モノマー成分及び／又は無機塩を含有する炭化水素が、コークス炉から発生したコークスガスを原料として生成した炭化水素である上記（１）〜（３）のいずれかに記載の加熱方法。
（６）  熱交換器の熱交換を行う部分でモノマー成分及び／又は無機塩を含有する炭化水素が接する部分の材質が、Ｃｒを１８ｗｔ％，Ｎｉを８〜１２ｗｔ％，Ｍｏを０〜２ｗｔ％，Ｃを０〜０．０６ｗｔ％含有する金属材質である上記（１）〜（５）のいずれかに記載の加熱方法。
【０００９】
（７）  熱交換器の熱交換を行う部分でモノマー成分及び／又は無機塩を含有する炭化水素が接する部分の材質が、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６である上記（１）〜（５）のいずれかに記載の加熱方法。
（８）  熱交換器が、コークス炉ガスから得られる粗ベンゼンの脱Ｃ９塔のリボイラー及びプレヒーターである上記（１）〜（７）のいずれかに記載の加熱方法。
【００１０】
（９）  熱交換器にモノマー成分及び／又は無機塩を含有する炭化水素を流通させて炭化水素を加熱する方法において、熱交換器の熱交換を行う部分で、該炭化水素が接する部分の材質として、オーステナイト系ステンレス鋼又はアルミニウムを用いることを特徴とする熱交換器の汚れ付着防止方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する
本発明の炭化水素の加熱方法は、熱交換器にモノマー成分及び／又は無機塩を含有する炭化水素を流通させて炭化水素を加熱する方法であって、熱交換器の熱交換を行う部分で、該炭化水素が接する部分の材質が、オーステナイト系ステンレス鋼又はアルミニウムであることを特徴とする。また、本発明の熱交換機の汚れ付着防止法方は、熱交換器にモノマー成分及び／又は無機塩を含有する炭化水素を流通させて炭化水素を加熱する方法において、熱交換器の熱交換を行う部分で、該炭化水素が接する部分の材質として、オーステナイト系ステンレス鋼又はアルミニウムを用いることを特徴とする。
【００１２】
本発明において、モノマー成分及び／又は無機塩含有する炭化水素とは、スチレン，インデン等のモノマー成分、酸化鉄，シアン化鉄，アンモニウム塩等の無機塩の不純物を含有する炭化水素であり、具体的には、石炭・石油およびそれらを原料として生成する炭化水素、コークスガスから生成する炭化水素成分、またはナフサを分解・分留等して得られる炭化水素が挙げられる。本発明は、特にコークスガスから生成する炭化水素成分（例えば芳香族系炭化水素、アスファルテン成分などを含む炭化水素成分）に効果的である。なお、本発明は、モノマー成分及び無機塩を含有する炭化水素、を加熱する際に特に有効である。
【００１３】
本発明における熱交換器は、通常熱交換機として使用されているものであり、例えばボイラ及び石油精製、化学、電力、金属、機械、エレクトロニクス等の工業プラントにおける各種熱交換器が挙げられる。
本発明においては、熱交換器の熱交換を行う部分でモノマー成分及び／又は無機塩を含有する炭化水素が接する部分の材質が、オーステナイト系ステンレス鋼又はアルミニウムであることを必須としている。本発明における「熱交換器の熱交換を行う部分でモノマー成分及び／又は無機塩を含有する炭化水素が接する部分」とは、例えば工業的によく使われる管式の熱交換器では、チューブのことをさす。最も単純な２重管熱交換器の図を図２に示す。
【００１４】
熱交換器の熱交換を行う部分でモノマー成分及び／又は無機塩を含有する炭化水素が接する部分の材質としては、好ましくはオーステナイト系ステンレス鋼であり、より好ましくはＣｒを１８ｗｔ％，Ｎｉを８〜１２ｗｔ％，Ｍｏを０〜２ｗｔ％，Ｃを０〜０．０６ｗｔ％含有する金属材質であり、特に好ましくＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６である。
【００１５】
熱交換器にモノマー成分及び／又は無機塩を含有する炭化水素を流通させて炭化水素を加熱する際の熱源としては、蒸気、高温プロセス流体、加熱炉、電気炉等が挙げられ、好ましくは蒸気あるいは高温プロセス流体である。
熱交換器にモノマー成分及び／又は無機塩を含有する炭化水素を流通させて炭化水素を加熱する際の熱源の温度や、熱源が気体や液体である場合の熱源の流通速度等は熱交換器の性能や規模によって異なり、目的とする温度に炭化水素をできるように任意に設定すればよい。
【００１６】
炭素水素の加熱温度は目的により異なるが、本発明は、熱交換器の出口における炭化水素の温度が５０〜２００℃である場合に特に有効であり、１００〜１５０℃である場合最も有効である。温度が高すぎると汚れ発生量が大くなりすぎる場合があり、低すぎると汚れ発生量が小さいため本発明の効果が顕著に顕れない。
【００１７】
モノマー成分及び／又は無機塩を含有する炭化水素の熱交換器への流通は、熱交換機の出口での圧力が、通常０ｋｇｆ／ｃｍ２（ゲージ圧）以上、好ましくは０．２ｋｇｆ／ｃｍ２（ゲージ圧）以上であり、通常４ｋｇｆ／ｃｍ２（ゲージ圧）以下、好ましくは３ｋｇｆ／ｃｍ２（ゲージ圧）以下となるように流通させればよい。圧力が強すぎると炭化水素の蒸気化が小さいため汚れ発生量が小さく本発明の効果が顕著に顕れず、低すぎると（圧力をかけないと）炭化水素の蒸気化が大きいため汚れ発生量が大きくなりすぎる場合がある。
【００１８】
熱交換器にモノマー成分及び／又は無機塩を含有する炭化水素を流通させて炭化水素を加熱する方法において、熱交換器の熱交換を行う部分でモノマー成分及び／又は無機塩を含有する炭化水素が接する部分の材質として、オーステナイト系ステンレス鋼又はアルミニウムを用いることを特徴とする熱交換器の汚れ付着防止方法も本発明の１つであるが、本発明における汚れとは、熱交換器の付着物である。通常、該汚れは主として重質油残渣、カーボンからなり、その他一般に言う酸化鉄などの金属酸化物およびシアン化鉄などが含まれている。たとえば前述の脱Ｃ９塔プレヒーターに付着した付着物の組成は、芳香族系の重合物及びその炭化物が主成分であり残りはフェロシアン化鉄を主成分とし、塩化アンモニウム、チオシアン酸アンモニウム、炭塵、コークス粉  等の無機物で構成される。この付着物は固着性が強く、熱効率の低下、流体流量の低下によりプラントの長期連続運転に支障をきたし、装置を開放して付着物の洗浄除去が必要になる。本発明の機器材質変更方法は、これらの付着物の付着防止に好適である。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明を実施例及び比較例によって具体的に説明する。
【００２０】
【表１】
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実施例１：粗ベンゼンの加熱による汚れ付着の材質影響確認テスト
コークスを原料とする粗ベンゼンの加熱及び蒸発による加熱表面への汚れ付着量について、汚れ測定テスト用小スケール熱交換器を用いてテストを行った。テスト用の熱交換器ユニットを図３に示す。テスト用の熱交換器はレシーバータンク，ギヤポンプ，熱交換セクションからなる。熱交換セクションではヒーターチューブにてそれ自身に電流電圧をかけて１４５℃に加熱し、炭化水素との熱交換を行いヒーターチューブ表面に付着する汚れの重量を測定する。熱交換セクションの詳細図を図．４に示す。ヒーターチューブの材質としてＳＵＳ３０４（Ｃｒ＝１８ｗｔ％，Ｎｉ＝８ｗｔ％，Ｃ＝０．０６ｗｔ％，母材Ｆｅ）を用いた。テストは、まずレシーバータンクに２００ｍｌの粗ベンゼンを入れ、３ｍｌ／ｍｉｎの流量で配管内に粗ベンゼンを循環させている。途中の熱交換セクションで出口液温度１４５℃，圧力２．６１Ｋｇｆ／ｃｍ２（流体蒸気率０．４３（モル比））でコントロールし２０時間後の加熱表面の汚れ付着量を測定した。汚れ付着量（付着物のＩＲチャートを図１に示す）は２．４ｍｇであった。
【００２１】
実施例２
ヒーターチューブの材質としてＳＵＳ３１６（Ｃｒ＝１８ｗｔ％，Ｎｉ＝１２ｗｔ％，Ｍｏ＝２ｗｔ％，Ｃ＝０．０６ｗｔ％，母材Ｆｅ）を用いた以外は実施例１と同様にした。汚れ付着量は２．２ｍｇであった。
実施例３
ヒーターチューブの材質としてアルミニウムを用いた以外は実施例１と同様にした。汚れ付着量は２．０ｍｇであった。
【００２２】
比較例１
ヒーターチューブの材質としてカーボンスチールを用いた以外は実施例１と同様にした。汚れ付着量は３．７ｍｇであった。
【００２３】
【発明の効果】
本発明により、モノマー成分や塩化物を含有していても汚れの付着が抑制される炭化水素の加熱方法及び炭化水素を加熱する際の汚れ付着防止法方を提供することができる。本発明は優れた付着防止作用あるいは付着物生成抑制作用を示し、洗浄工程の短縮、エネルギーコストの低減、メンテナンスコストの低減や高操業率が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】粗ベンゼンを加熱した際の付着物のＩＲチャートである。
【図２】二重管熱交換器の概略図である。
【図３】本発明の実施例で用いた実験装置の図である。
【図４】本発明の実施例で用いた実験装置の熱交換セクションの概略図である。
【図５】粗ベンゼン加熱による汚れ付着テストの結果を示す図である。
【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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