(57)【要約】【課題】エチレンプラントにおける分解炉の出口温度の測定を、従来の直接測定である保護管挿入方式に代えて、測定精度の高い間接測定方式を提供すること。【解決手段】小型温度センサーを表面に収めた金属ブロックを該表面側で分解炉の出口配管の表面に溶接し、該金属ブロックの周囲を厚い高温対応断熱材層で覆ったことを特徴とするエチレンプラントにおける分解炉の出口温度測定システム。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
小型温度センサーを表面に収めた金属ブロックを該表面側で分解炉の出口配管の表面に溶接し、該金属ブロックの周囲を厚い高温対応断熱材層で覆ったことを特徴とするエチレン製造装置用分解炉の出口温度測定システム。
【請求項２】
小型温度センサーからのリード線は、分解炉出口配管上に沿って引き出された後、断熱材層中を通って外部の測定器に取り出されるものである請求項１の分解炉の出口温度測定システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エチレン製造装置用分解炉の出口温度を表面温度計により測定する温度測定システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
エチレンプラントにおける主工程の一つに、ナフサ、あるいはエタンやプロパン、灯油や軽油などの原料を高温で分解してエチレン、プロピレン等を生産する工程があり、ナフサ分解炉などエチレン製造装置用分解炉は概ね次のように構成されている。
バーナーで９００〜１３００℃程度まで加温された分解炉の中を往復パターンでめぐっている配管であって、その入口からナフサ等原料とスチームが入り、出口から分解生成ガスが取り出されるという配管パスが十数本並べられている。ナフサ等原料の分解温度は、７５０から８５０℃附近であり、通常、分解炉入口温度は５００℃程度、分解炉出口温度は８００℃程度に設定される。
ここで、エチレン製造装置用分解炉の出口温度の制御は、分解収率に影響するため、分解炉出口温度は正確に測定されることが必要である。
【０００３】
従来、エチレン製造装置用分解炉の出口温度の測定には、一般的に配管中の温度測定に使用される保護管挿入方式（配管中に、センサーを入れた保護管を挿入する）が用いられてきた。正確な測定のために、保護管管径の１５〜２０倍の配管内挿入長を確保する必要があり、分解炉出口配管の曲がり部分を利用して長く差し込まれてきた。
しかしながら、分解炉出口は、高温であり、配管中の分解生成ガスの流速は１００〜２００ｍ／ｓｅｃと極めて早く、また、曲がり部分の配管であり、かつ保護管の存在のために、流体の流れが複雑になる。かなりの長さで挿入されている保護管は、それら流体の力が作用して、エロージョン（減肉）や磨耗したり、あるいは曲がりや破断などが起こり、破損部分から分解生成ガスが外部へ噴き出すという事態になることさえあり、定期的な点検、保全、取替えが必要であった。
【０００４】
そのような配管内温度の直接測定である保護管挿入方式から、管の表面に温度センサーを貼り付け、配管の外部から間接的に温度を測定する方式に変えれば、保護管の摩耗、変形といった問題が解消され、保護管の取替えが不要となる。
しかしながら、配管の表面温度を測定し内部温度を推測する方式は、管表面とセンサー間の伝熱効率および温度計から外部大気への放熱に起因する温度誤差が大きいため、あまり高温での精度の高い測定には適当ではない。したがって、表面温度計は配管表面の温度や６５０℃未満の蒸気の間接測定に使われてきた（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
【非特許文献１】
計装、第３２巻、９号、７５〜７８頁、１９８９年
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、エチレン製造装置用分解炉の出口温度の測定を、従来の直接測定である保護管挿入方式に代えて、測定精度の高い間接測定方式を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らが種々検討した結果、配管表面と温度センサーの間の伝熱効率を高め、かつ、厚い高温対応断熱材層により大気への熱の放散を防止する構成とすれば、従来は６５０℃程度までしか測定できないとされていた表面温度計方式であっても、エチレン製造装置用分解炉の出口温度の測定に用いて、誤差の小さい、精度の高い測定が可能になることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
すなわち、本発明は、小型温度センサーを表面に収めた金属ブロックを該表面側で分解炉の出口配管の表面に溶接し、該金属ブロックの周囲を厚い高温対応断熱材層で覆ったことを特徴とするエチレン製造装置用分解炉の出口温度測定システムを提供するものである。そして、小型温度センサーからのリード線は、分解炉出口配管上に沿って引き出された後、断熱材層中を通って外部の測定器に取り出されることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図１を参照しながら説明する。
【００１０】
本発明の表面温度計方式（本明細書において、温度測定に必要なものをあわせたものを「表面温度計システム」と呼ぶことがある）では、小型温度センサーを表面に収めた金属ブロック１を該表面側で分解炉出口配管２の表面に溶接する。
【００１１】
小型温度センサーは、直径５ｍｍ程度のシース式熱電対であり、金属ブロック１の表面中央部に作られた幅５〜１０ｍｍの窪み３に溶接して収められており、小型温度センサーはリード線４によって測定部につながれている。
【００１２】
金属ブロック１の材質としては、分解炉出口配管２と同じであることが伝熱効率の上で好ましいが、加工性も考慮するとステンレスなどが好適に用いることができる。金属ブロック１の形状としては、小型温度センサーを収めた表面側が、分解炉出口配管２の表面に密着する形状であれば特に制限されないが、配管と反対側の表面も配管と同心円である円弧のものが好ましい。また、金属ブロック１の大きさも小型温度センサーを余裕を持って収容できる幅１５ｍｍ、厚さ１０ｍｍ程度のものが好ましい。
このような小型温度センサーを表面に収めた金属ブロック１は、該表面側で分解炉出口配管２にあてがわれ、その端部で分解炉出口配管２に溶接される。
【００１３】
この小型温度センサーを表面に収めた金属ブロック１は、その周囲を厚い高温対応断熱材層５で覆われる。
断熱材層５は、小型温度センサーが拾った分解炉出口配管２の表面温度を大気へ放散させないようにするためのものであり、ナフサ等原料の分解温度である７５０〜８５０℃附近の高温測定に対応できるように断熱材料および厚みが設定され、金属ブロック１部分のみならず、分解炉出口配管２全周を覆うものであることが好ましい。
断熱材層５に好適な材料としては、高温用耐火繊維（セラミックファイバー）、高温用珪酸カルシウムなど高温対応断熱材が挙げられる。断熱材層５は、一つの材料で構成してもよいが、断熱効果および経済性を勘案して複数の材料を用いた複数層であってよい。そのような複数の材料を用いた複数層の組合せとして、出口配管２側から外方へ、セラミックファイバー／高温用珪酸カルシウム／珪酸カルシウムなどの組合せが挙げられる。
本発明の断熱材層５の厚みは、高温に対応できるように、少なくとも１００ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１４】
なお、小型温度センサーが拾う、高温である分解炉出口配管２の表面温度の熱の放熱を避けて、表面温度計の精度を上げるために、図２のような構造とすることが好ましい。
すなわち、小型温度センサーからのリード線４は、出口配管上に沿って１００〜１５０ｍｍ引き出された後に、断熱材層中を通って外部の検知器に取り出されることが好ましい。
【００１５】
本発明の表面温度計方式の場合、取り付け場所は、従来の保護管挿入方式のように分解炉出口配管２の中でも曲がり部分である必要はなく、分解炉出口温度を測定できればどこでもよい。取り付け作業の操作性、断熱効果からは、直管部分が好ましい。
【００１６】
【実施例】
ナフサ分解炉出口配管の従来の保護管挿入方式の温度センサーを取り付けた曲管部分から５６０ｍｍ離れた直管部分２に、材質がＮＣＦ６００である直径５ｍｍのシース式熱電対からなる小型温度センサーを表面中央部に作られた６．５ｍｍ×３ｍｍの窪み３に溶接６して収めたパッド型金属ブロック１（材質：ＳＵＳ３１０Ｓ、断面：１５ｍｍ×８ｍｍの五角形状、長さ：４０ｍｍ）を、溶接により接合した。その上に、管側から順次、セラミックファイバーを１２．５ｍｍ厚、高温用珪酸カルシウムを６５ｍｍ厚、珪酸カルシウムを５０ｍｍ厚、巻きつけて断熱材層５を形成した。また、小型温度センサーからのリード線４は、３００ｍｍ配管２に這わせてから断熱材層５の中を引き出し、測定部につないだ。
【００１７】
本発明の表面温度計方式と保護管挿入方式の温度センサーとで、ナフサ分解炉出口温度を８０００時間以上測定し、温度測定曲線を比較したところ、ほぼ同じパターンの温度測定曲線であり、表面温度計方式での測定温度は保護管挿入方式の測定温度よりも３℃以内で低かったのみである。
すなわち、間接測定であるにもかかわらず、ナフサ分解炉出口の８５０℃附近の高温測定に十分対応できることが明らかになった。
【００１８】
【発明の効果】
配管表面と温度センサーの間の伝熱効率を高め、かつ、厚い高温対応断熱材層により大気への熱の放散を防止する構成とした結果、従来は６５０℃程度までしか測定できないとされていた表面温度による内部流体温度の推定方式であっても、７５０〜８５０℃附近の高温測定であるエチレン製造装置用分解炉の出口温度の測定を精度よく行なえるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における温度測定システムの概要を示す概念図である。
【図２】本発明における温度測定システムの表面温度計設置部分の断面を示す概念図である。
【図３】本発明の実施例で用いた温度測定システムの概要を示す断面概念図である。
【符号の説明】
１  小型温度センサーを表面に収めた金属ブロック
２  分解炉出口配管（直管部分）
３  小型温度センサーを収める窪み
４  リード線
５  断熱材層
６  溶接部
【図１】
2004239634.tif 000002
【図２】
2004239634.tif 000003
【図３】
2004239634.tif 000004