(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素をクラッキングしてオレフィンに変換させるために十分に高い温度まで炭化水素及びスチームの混合物を加熱する炭化水素のスチームクラッキング方法において、前記混合物を加熱するために必要とされるエネルギー源が燃料の燃焼によるコジェネレーションにより原則的に供給され、前記コジェネレーションは熱エネルギーと、オルタネータ又はジェネレータにより電気に変換される機械的作用との両方を同時に生成し、前記コジェネレーションは、高温燃焼ガスの形態において前記熱エネルギーを生成し、
前記高温燃焼ガスのうちの酸素の一部を酸化剤として使用して後燃焼を行う工程と、
前記混合物を前記コジェネレーションにより供給された熱エネルギーを使用する予熱に曝す工程と、
前記混合物を前記コジェネレーションにより供給された電力による電気加熱によって、クラッキング温度まで加熱する工程とを備え、
前記後燃焼によってクラッキングされるべき前記混合物の予熱のために使用される熱エネルギーを増大することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記コジェネレーションは、クラッキングされた炭化水素のうちの少なくとも１つから選択された燃料を使用することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記燃料は、気体の炭化水素燃料からなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記機械的作用は、ヒートエンジン、ガスエンジン、又はガスタービンによって生成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記コジェネレーションは、４００〜５７０℃の温度範囲にある高温燃焼ガスの形態で熱エネルギーを生成することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記後燃焼は、５００〜１１００℃の範囲内の温度の排気ガスを供給することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記排気ガスは、低圧、又は中圧においてスチームを生成すべく、１つ以上のボイラ中で水又はスチームと同時に熱交換されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記電気加熱が誘導加熱によって行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記誘導加熱が高周波（ＨＦ）により行われることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記電気加熱がジュール効果により行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ジュール効果の加熱は、内部にクラッキングされるべき混合物が流される抵抗素子チューブを使用して行われることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
クラッキングの際に前記炭化水素とスチームの混合物に対して超音波が使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記コジェネレーションにより供給された電気によって電力を得る超音波発生器が使用されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
ｉ）ガスタービン（１）と、該ガスタービンは、空気又は酸化剤を供給するためのライン（２）と、燃料を供給するためのライン（３）と、前記ガスタービン（１）からの高温燃焼ガスを排気するための少なくとも１つの排気ライン（９）とに連結されていることと、前記タービン自体が、少なくとも１つの電線（８）に接続された少なくとも１つのオルタネータ或いは電気ジェネレータ（４）に連結されていることとからなるコジェネレータ装置と、
ｉｉ）炭化水素とスチームの混合物を予熱するための少なくとも１つの予熱チャンバ（１４）と、前記チャンバは高温燃焼ガスを排出するためのライン（９）のうちの少なくとも１つに連結され、かつ前記混合物を輸送し、熱交換を可能とするために、その内部を貫通する少なくとも１のライン（１２）を有することと、
ｉｉｉ）少なくとも１つの前記輸送及び熱交換用ライン（１２）の前記チャンバ（１４）から外側に延伸する部分に連結されたクラッキングチューブ（６）を加熱するための少なくとも１つの電気加熱装置と、クラッキングされた炭化水素を排出するための少なくとも１つの排出ライン（１６）と、前記電気加熱装置は少なくとも１つの前記電線（８）に接続されていることと、
ｉｖ）前記クラッキングされた炭化水素を分離し精製するための少なくとも１つの領域（１７）と、前記領域は少なくとも１つの前記排出ライン（１６）に連結されていることと、
ｖ）前記ガスタービン（１）から燃焼ガスを排出するための前記ライン（９）の少なくとも１つの上に設けられ、燃料供給ラインより供給を受ける少なくとも１つの後燃焼チャンバ（１０）とからなる炭化水素のスチームクラッキング装置。
【請求項１５】
前記電気加熱装置は、少なくとも１本の誘導加熱チューブを含むことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記電気加熱装置は、ジュール効果加熱装置であることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記ジュール効果加熱装置は、クラッキングされるべき混合物が内部を流れる１本以上の抵抗素子チューブを有することを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
クラッキングされた炭化水素を分離し精製するための前記領域（１７）は、少なくとも１つのクラッキングされた炭化水素を排出するための少なくとも１つの排出ライン（１９）からなることと、前記排出ライン（１９）は、そこを起端とする、少なくとも１つのクラッキングされた炭化水素を回収するための、少なくとも１つの回収ライン（５）を有し、前記ガスタービン（１）に燃料を供給するためのライン（３）の少なくとも１つに接続されていることとを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１９】
前記クラッキングされた炭化水素の分離及び精製の領域（１７）は、少なくとも１つのクラッキングされた炭化水素を排出するための少なくとも１つの前記排出ライン（１９）を有することと、前記少なくとも１つの排出ライン（１９）は、そこを起端として少なくとも１つのクラッキングされた炭化水素を回収するための少なくとも１つの回収ライン（５）を有し、前記後燃焼チャンバ（１０）の少なくとも１つに供給するためのラインに連結されたことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項２０】
前記コジェネレーションはＣ１〜Ｃ４の範囲にある１つ以上のアルカンのうちの少なくとも１つから選択された燃料を使用し、前記コジェネレーションは４７０〜５５０℃の範囲内にある高温燃焼ガスの形態で熱エネルギーを生成し、かつ、前記後燃焼は、５００〜８００℃の範囲内の温度の排気ガスを供給することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、特にオレフィン製造のための、炭化水素のスチームクラッキング方法に関する。
【０００２】
公知のスチームクラッキング方法は、炭化水素とスチームの混合物を炉に設けられたコイルのような少なくとも１本のクラッキングチューブを通過させることからなる。高温、例えば７００〜９００℃の範囲まで温度が上昇されると、炭化水素はクラッキングされて、特にオレフィン、或いはさらに、ジオレフィンやメタンのような低分子量のアルカンを与える。炭化水素を分解するべく、好適な反応温度まで即時に上昇させることは不可能であり、この温度は、幾分急峻なプロファイルを適用する場合、特に予熱領域を通過する場合に、クラッキングチューブに沿って次第に変化することが容易に理解される。
【０００３】
一般的に、スチーム分解炉は、従来のガス或いはオイルバーナーのようなバーナーから伝達された輻射熱を熱源として使用する。バーナーは、多くの場合において床、及び／又は炉の壁面に載置され、「輻射」領域と呼ばれる高温領域を炉の内部に画定する。この領域の直ぐ上には、高温燃焼ガスを輻射領域から脱出させる対流領域がある。この対流領域は、クラッキングされるべき炭化水素の混合物、即ちクラッキングされるべき「フィードストック」としても公知であるものを予熱するために、一般的に使用される。これにより通常、混合物は、炉の対流領域において約５００℃まで予熱される。混合物はその後、反応温度、より詳細には７００〜９００℃の範囲内の温度まで到達する炉の放射領域に流入する。
【０００４】
従って、このような方法は、予熱段階からクラッキング段階までの加熱処理プログラム全体を単一の加熱炉内において、バーナーからの輻射熱を熱源として使用して、適切に行うことからなる。炉は、この方法に伴う最高温度に対して耐熱性を有する必要があり、さらに、その大きさに関連する全ての明白な欠点を有した大型設備である必要がある。
【０００５】
スチームクラッキング方法は、反応領域、即ち高温領域の加熱に対する正確な管理を必要とする。熱源としてバーナーより伝達された輻射熱を使用する炉においては、さらに、炉内部の全空間が上記の輻射熱によって加熱される限りは、温度は間接的にのみ制御可能であり、従って不正確である。
【０００６】
米国特許第４９１２２８２号は、例えばエチレンのようなオレフィンを生成すべく、炭化水素をスチームクラッキングするための方法及び装置を記載している。この装置は、酸化剤を使用した燃料の燃焼により加熱される分解炉からなる。酸化剤は、空気及びコジェネレータ装置の一部を形成するガスタービンからの排気ガスの混合物からなる。ガスタービンは、圧縮機及びポンプに電気を供給するジェネレータに連結される。この方法において予熱される燃焼用空気は、燃焼温度を増加させることが可能であるため、分解炉の放射領域（高温領域）の効率を増加させることが可能となり、その結果、燃料消費量が縮小されることを可能にする。しかし、分解炉の放射領域での温度制御は不正確なままであり、炉の大きさは非常に大きい。さらに、分解炉からの燃焼ガスと大気に共に排出される窒素酸化物によって、環境に対して多大な悪影響が及ぼされたままである。
【０００７】
ヨーロッパ特許出願第０  ８０６  ４６７号は、特に脱炭素処理に通常浪費される時間を削減し、又は排除する目的で、連続的脱炭素処理と共に行われる炭化水素の熱分解方法を記載する。熱分解方法は、スチーム分解炉のスチームクラッキングの前工程と、それに続く、非常に高温の熱分解反応器中で行われ、例えばアセチレンのようなアセチレン炭化水素を生成することを目的とするために適切な熱分解工程とを含む。スチーム分解炉は通常、従来のガスバーナー、例えば輻射バーナーよって加熱され、熱分解反応器は電気抵抗、或いはガスバーナーを含む被覆物のいずれによっても加熱可能であることが記載されている。電気抵抗がコジェネレータ装置によって電力が供給されていることは、記載も示唆もされていない。さらに、高い設備投資及びランニングコストのために、このような反応器には、電気加熱は全く推奨されない旨が記載されている。
【０００８】
日本特許出願第０９  ２３５５６４号は、エチレンを生成するための炭化水素の熱的クラッキング方法を提案している。この方法では、従来のバーナーが設けられた予熱炉からの燃焼熱によってフィードストックが予熱され、次に、高温領域において誘導加熱を使用した熱分解にさらされる。しかし、誘導加熱に必要とされる電力は、コジェネレータ装置から供給されない。さらに、予熱炉には、この種類の加熱について上記した短所、特に例えば大気にこのような炉の燃焼ガスと共に窒素酸化物を排出することのような、環境問題に関するものを全て備えた従来のバーナーが設けられている。
【０００９】
本発明は、上記された欠点を非常に顕著に回避又は減少させることを可能にする、炭化水素のスチームクラッキング方法に関する。より詳細には、本発明は、炭化水素のスチームクラッキング方法を提供する。この方法は、炭化水素をクラッキングしてオレフィンに変換させるために十分に高い好適な温度まで炭化水素及びスチームの混合物を加熱することからなる。この方法は、混合物を加熱するために必要とされるエネルギー源が、コジェネレーションにより原則的に供給されることを特徴とする。コジェネレーションは、熱エネルギーと、オルタネータ又はジェネレータにより電気に変換される機械的作用との両方を同時に生成するべく、燃料の燃焼を使用する。さらにこの方法は、混合物はまず、コジェネレーションから供給された熱エネルギーを使用する予熱に曝され、次にコジェネレーションから供給された電気を使用する電気加熱によって、好適なクラッキング温度まで加熱されることを特徴とする。
【００１０】
図１は、本発明の方法を実施するための装置を示す構成図である。本発明のスチームクラッキング方法は、コジェネレーションがクラッキングされた炭化水素（即ちクラッキングにより得られた状態で）の少なくとも１つから選択された燃料を使用する場合に特に有利である。炭化水素は、より詳細には、１つ以上の気体のアルカン、例えばＣ1〜Ｃ4の範囲内のもの、好適にはメタンである。このような場合には、燃料は好適には気体の炭化水素燃料である。
【００１１】
燃焼のために気体燃料を好適に使用することは、コジェネレーションに熱及び機械的作用の両方を同時に生成することを可能とさせる。例えば熱機関或いはガス機関によって、又は望ましくはガスタービンにより生成された機械的作用は、一般的に電気を生成する少なくとも１つのオルタネータを運転するために使用される。機械的作用を生成する場合に通常は失われる熱エネルギーの回収により、このようにして、コジェネレーションは、熱と、適切かつ有利な方法で再使用が可能である機械的作用との両方を提供する。
【００１２】
本発明において有利に実施されるコジェネレーションは、例えばクラッキングのための好適な高温を達成するために適切な電力、及び／又は電力周波数の選択によって、電気加熱の特定の必要条件に適合した電力の生成において、内蔵式の制御及び管理を提供する。さらに、好適には天然ガス、或いはクラッキングより生成された１つ以上の炭化水素のような気体燃料を使用するコジェネレーションは、顕著な省エネルギーのみならず、大気汚染に対し関連する問題の解決策を提供するという長所を有する。炭化水素は例えばＣ1〜Ｃ4の範囲内のアルカン、より詳細にはメタンである。解決策は、より詳細には、燃焼ガスと共に大気に排出される窒素酸化物の量を最小限にすることにより提供される。
【００１３】
本発明の方法は、炭化水素がクラッキングされる電気加熱領域における温度プロファイルに対する正確な管理に関し、多大な可能性を示す。温度プロファイルの選別におけるより大きな柔軟性を提供することにより、炭化水素のクラッキングを最適化することを可能にする。
【００１４】
本発明の方法は、従来から公知のスチームクラッキング方法に必要とされたよりもはるかに簡単な実施を有利に提供する。さらに、本発明の方法は、経済的に実施することが可能であるという非常に大きな長所を有する。
【００１５】
特にガスタービンを使用するコジェネレーションは一般的に以下を含む。ａ）外気、或いは酸化剤（酸素を含有する）を、所望の電力に依存して、例えば１．５メガパスカル（ＭＰａ）〜２．５ＭＰａの絶対圧に圧縮すること。次に、ｂ）このようにして圧縮され、好適には気体燃料と混合された状態で、大気、又は酸化剤を燃焼のために燃焼室の中に案内すること。次に、ｃ）燃焼後、高温燃焼ガスを、一般には電気を生成する、少なくとも１つのジェネレータ、或いはオルタネータに連結されたタービン内で膨張させること。及びｄ）高温燃焼ガスを熱源として回収すること。生成される機械的作用の一部は、例えば空気ターボ圧縮機の運転により、初期における空気又は酸化剤の圧縮のために使用可能である。
【００１６】
本発明の方法において、コジェネレーションにより供給された高温燃焼ガス（膨張後）の温度は、４００〜５７０℃の範囲、好適には４７０〜５５０℃の範囲にあることが可能である。この熱エネルギーは、クラッキングされるべき混合物を予熱するために好適に直接使用される。従って、高温燃焼ガスは、例えば、約５００℃の温度まで加熱するべく１つ以上の予熱領域を通過することにより、高温ガスへの向流として流すことが可能であるクラッキングされるべき混合物と熱を交換する。
【００１７】
コジェネレーションから排出される高温燃焼ガスは酸素含有量が比較的多いことがあり、例えば重量に対して酸素を１０％〜１８％、好適には１２％〜１７％含有することが可能である。この酸素の一部を酸化剤として使用することにより、後燃焼を行い、クラッキングされるべき混合物を予熱するために使用される熱エネルギーを増加させることが可能である。実際には、クラッキングのための混合物を予熱する前に、コジェネレーションの出口において後燃焼を直接行うことが可能である。このような場合には、コジェネレーションから排出される高温燃焼ガスは後燃焼チャンバに案内され、コジェネレーションのために使用されたものと同一であることが望ましいが、異なっていることが可能である燃料が高温ガスと接触させるべく、そこに加えられる。後燃焼において使用される燃料は、クラッキングにより生成された１つ以上の炭化水素、例えばＣ1〜Ｃ4の範囲のアルカン、より詳細にはメタンであることが望ましい。コジェネレーションからの高温ガスと接触することのみによって、添加された燃料は、後燃焼室で燃焼する。従って、後燃焼は、非常に高温であり、熱エネルギーの好適な増加を生じさせる排気ガスを提供する。
【００１８】
後燃焼排気ガスにより達成された温度は、５００〜１１００℃の範囲内、好適には５５０〜８００℃の範囲内、例えば７００℃であることが可能である。その後、これらのガスはクラッキングされるべき混合物を予熱するために直接使用することが可能である。このような場合には、例えば、１つ以上の予熱領域、及び過熱領域を連続して通過することにより、これらは高温ガスへの向流として流すことが可能であるクラッキングされるべき混合物と熱交換する。低圧或いは中圧（例えば０．１ＭＰａ〜１２ＭＰａ）で熱水或いはスチームを生成すべく、同時にこれらの排気ガスの熱を１つ以上のボイラ中の水又はスチームと随意に交換して、この方法のエネルギー効率を増加させることも可能である。このように生成されたスチームは、そのままの状態でスチームクラッキング方法の間の、より詳細には生成されたオレフィンや低分子量のアルカンを分離し、分留し、精製する工程の間のエネルギー源として使用可能である。
【００１９】
後燃焼において、コジェネレーションからの高温ガスに含有されていた酸素の一部が消費されて、後燃焼排気ガスの酸素含有量が体積に対して、１％〜１０％の範囲内、好適には１％〜５％の範囲内にあることが可能である。クラッキングされるべき混合物との熱交換後における後燃焼排気ガスの温度は実質的に減少し、１２０〜３００℃の範囲内、好適には１５０〜２５０℃の範囲内となることが可能である。
【００２０】
このようにして、炭化水素及びスチームの混合物は、１つ以上の予熱領域、或いは過熱領域を通過させることにより、本質的にはコジェネレーションからの燃焼ガスと熱交換する熱交換器中の対流によって、或いは好適には上記されるような後燃焼からの排気ガスにより、予熱することが可能である。予熱後の混合物の温度は、４００〜６００℃、望ましくは４５０〜５５０℃の範囲内に到達することが可能である。
【００２１】
例えば、１２０メガワット（ＭＷ）の電力を供給可能であるゼネラル・エレクトリック社の「フレーム９（登録商標）」型ガスタービンからなるコジェネレータ装置を使用することが可能である。このシステムの下流で生成可能な熱エネルギーは１３０ＭＷであり、上記された種類の後燃焼が行われる場合には、１５０ＭＷまで増加させることが可能である。このような状況下においてコジェネレータ装置は、年間の全生産能力３００，０００トン（メートル法による）のエチレンを有してスチーム分解炉を稼動するためのエネルギー容量を有する。
【００２２】
予熱された混合物はその後、コジェネレーションにより生成された電気をもって動力が供給された電気加熱を使用して、クラッキング温度まで加熱される。本発明の長所のうちの１つは、コジェネレーションにより現場に提供される電力量を意図的に適合させることが可能なことである。より詳細には、特に所望の最大クラッキング温度までの所定の温度増加プロファイルを適用する場合において、電力、及び／又は周波数を電気加熱の特定の必要条件に適応させることにより、クラッキングチューブ全体にわたり好適なクラッキング温度を達成することである。
【００２３】
好適なクラッキング温度に到達するために使用された電気加熱技術は、誘導加熱、或いはジュール効果加熱、例えば抵抗素子チューブを使用するジュール効果であることが可能である。
【００２４】
誘導加熱において、クラッキングされるべき混合物は、加熱炉の中で誘導加熱することが可能である。炉は、並列に連結された複数の誘導加熱チューブを含むことが可能である。予熱された炭化水素及びスチームの混合物は、オレフィンの形成に適切な熱的クラッキングにさらされるチューブ内部を流れ、このクラッキングは誘導加熱炉によって得られた上記の高温領域において行われる。誘導加熱チューブは、漏出しないように閉塞された格納装置内部にあることもある。各誘導加熱チューブは、予熱された炭化水素とスチームの混合物の流れと、チューブに巻回された誘導コイルとを、共に有するチューブ（即ち、「クラッキング」チューブ）を含むことが可能である。チューブとコイルの間にラギングを設けることが可能であり、さらなるラギングを外部被覆物としてコイル上に設けることが可能である。コイルは銅線の巻線から構成することが可能である。コイルに、例えば高周波において電力を供給すべく、ジェネレータ、或いはオルタネータ、例えば高周波で稼動するものが、コイル端部に接続可能である。ジェネレータやオルタネータはコジェネレーションの一部であることが可能であり、誘導加熱に必要となる必要十分な電力量を供給することが可能である。ジェネレータ、或いはオルタネータは、スチームクラッキング反応が行われるチューブの誘導加熱に適切な電力を供給する、周波数及び電力のアダプタにも連結可能である。
【００２５】
誘導加熱は、好適には高周波（ＨＦ）、より詳細には、３メガヘルツ（ＭＨｚ）〜３０ＭＨｚの範囲にある周波数、例えば１３ＭＨｚ〜２７ＭＨｚの周波数において行われる。誘導加熱はＨＦ誘導に限定されない。１キロヘルツ（ｋＨｚ）〜３ＭＨｚ、例えば２０００ヘルツ（Ｈｚ）の範囲内の中間周波数、或いは５０Ｈｚ〜１００Ｈｚの範囲内、例えば５０Ｈｚ、或いは６０Ｈｚの流通している誘導周波数を使用することも可能である。
【００２６】
例えば、誘導加熱、より詳細には日本国特許出願第０９  ２３５５６４号に記載された加熱装置及びＨＦ加熱チューブを使用することが可能である。
ジュール効果加熱が使用される場合、クラッキングされるべき混合物は、この混合物を収容する上記のチューブの端部の間に電圧を印加することにより、１本以上の抵抗素子チューブ内で加熱することが可能である。抵抗素子チューブによる加熱装置は、炭化水素とスチームの混合物が内部を流れ、伝導性材料、例えばステンレス鋼からなり、かつ電圧ジェネレータに接続されている１本以上のチューブを有する。従って、このチューブは、輸送、電気抵抗素子、及び熱交換器表面の機能を同時に行うように作用する。抵抗素子チューブに印加される電圧は、コジェネレータ装置の一部を構成するジェネレータ、或いはオルタネータによって動力が供給された低電圧、或いは非常に低電圧の変圧器により生成することが可能である。
【００２７】
抵抗素子チューブによる加熱は、５０ボルト（Ｖ）未満の電圧で電力を使用して行われることにより、作業者の安全性を確保して制御するために電力変調器を有利に使用可能である。
【００２８】
電気を伝達するときに振動するチューブを使用することも可能である。このような場合には、抵抗素子チューブが、横振動、より詳細にはチューブの共振周波数に近い周波数の振動にさらされる。このことは、ヨーロッパ特許第０  ５１９  ０５０号に記述されるように、抵抗素子チューブの内壁へのコークス堆積の減少という長所を有する。
【００２９】
例えば、フランスの会社であるエチレックス社、パルミル（Ｐａｒｍｉｌｌｅｕｘ）社、及びバルカニック（Ｖｕｌｃａｎｉｃ）社より販売されている種類の抵抗素子チューブを使用することが可能である。
【００３０】
誘導加熱を同時に行うことが可能である機器と一体化した抵抗素子チューブを使用することも可能である。
本発明の好適な実施形態においては、米国特許第３，８１９，７４０号に記載されるように、クラッキングの間に炭化水素とスチームの混合物に超音波を使用することが可能である。コジェネレーションにより供給される電力を使用して、動力が供給された超音波ジェネレータを使用することが可能である。電気加熱装置内のクラッキングされるべき混合物に供給された超音波の周波数は、１ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの範囲内、例えば、１０ｋＨｚ、或いは２０ｋＨｚであることが可能である。スチームクラッキング中の炭化水素混合物に対する超音波の使用は、クラッキングチューブの内部コークス化を回避、或いは少なくとも減少させる役割を果たすことが判明した。さらに、スチームクラッキング反応の選択性を改善する役割も果たすことが判明した。
【００３１】
炭化水素とスチームの混合物は、クラッキング温度に曝される。クラッキング温度は、４００〜７００℃の範囲内、好適には４５０〜６６０℃の範囲内である電気加熱装置の入口の温度から開始し、７００〜９００℃の範囲内、好適には７６０〜８５０℃の範囲内であるこの装置の最大温度、即ち出口での温度において終了する。電気加熱装置の入口と出口の間では、クラッキング温度は、クラッキングチューブに沿って、ヨーロッパ特許第０  ２５２  ３５５号、及び第０  ２５２  ３５６号に記載されるように連続的、或いは不連続のプロファイルを適用して増加することが可能である。電気加熱装置の入口と出口の間における炭化水素及びスチームの混合物の伝達時間の中間は、３００ミリ秒（ｍｓ）〜１８００ｍｓの範囲内であることが可能である。反応体積は、上記で引用されたヨーロッパ特許に記載されるように、電気加熱装置の入口と出口の間のクラッキングチューブ全体にわたり、一定であることも、変化することもある。
【００３２】
本発明は、以下からなる炭化水素スチームクラッキング装置も提供する。
ｉ）ガスタービン（１）を有するコジェネレータ装置。このガスタービンは、空気又は酸化剤を供給するためのライン（２）と、燃料を供給するためのライン（３）と、ガスタービン（１）からの高温燃焼ガスを排気するための少なくとも１つの排気ライン（９）とに連結されている。このタービンは、少なくとも１つの電線（８）に接続された少なくとも１つのオルタネータ或いは電気ジェネレータ（４）に連結されている。
【００３３】
ｉｉ）炭化水素とスチームの混合物を予熱するための少なくとも１つの予熱チャンバ（１４）。このチャンバは高温燃焼ガスを排出するためのライン（９）のうちの少なくとも１つに連結され、かつ混合物を輸送し、熱交換を可能とするために、その内部を貫通する少なくとも１のライン（１２）を有する。
【００３４】
ｉｉｉ）チャンバ（１４）から延伸する少なくとも１つの輸送及び熱交換用ライン（１２）に連結されたクラッキングチューブ（６）を加熱するための少なくとも１つの電気加熱装置。クラッキングされた炭化水素を排出するための少なくとも１つの排出ライン（１６）。電気加熱装置は少なくとも１つの電線（８）に接続されている。
【００３５】
ｉｖ）クラッキングされた炭化水素を分離し精製するための少なくとも１つの領域（１７）。この領域は少なくとも１つの排出ライン（１６）に接続されている。
【００３６】
本発明の実施形態においては、電気加熱装置が少なくとも１本の誘導加熱チューブ（６）を含む。このチューブは、例えばその周りに誘導コイル（１５）が巻回され、電線（８）の少なくとも１つに接続される。
【００３７】
本発明の他の実施形態においては、電気加熱装置はジュール効果加熱装置、例えば、抵抗素子チューブであって、例えば、少なくとも１つの変圧器にその端部が接続された１本以上のチューブからなる。この変圧器はさらに、電線（８）の少なくとも１つに接続されている。抵抗素子チューブ加熱装置は、より詳細には上記されたもののうちの１つからなることが可能である。
【００３８】
スチームクラッキング装置は、好適な実施形態において、少なくとも１つの後燃焼チャンバ（１０）をさらに有することが可能である。後燃焼チャンバは、ガスタービン（１）から燃焼ガスを排出させるためのライン（９）の少なくとも１つに設けられ、好適にはガスタービンに供給するラインと同一の、若しくはそこから分岐している、燃料供給ラインにより供給される。燃料供給ラインは、後燃焼室（１０）にある端部において１つ以上のバーナー（１１）を有することが可能である。後燃焼チャンバ（１０）は、このクラッキングされるべき混合物を予熱するための少なくとも１つのチャンバ（１４）に直接連結されていてもよい。これにより、特にチャンバ（１０）からの排気ガスが、予熱チャンバ（１４）の少なくとも１つに直接流入することが可能である。
【００３９】
後燃焼室（１０）は、予熱チャンバ（１４）の少なくとも１つに間接的に連結されていることも可能である。後燃焼室（１０）は、チャンバ（１４）で既に予熱された状態にあるクラッキングされるべき混合物の過熱のための少なくとも１つの部屋（１３）にまず直接接続されることにより間接的に連結される。このような場合は、過熱チャンバ（１３）は、その内部を貫通し、予熱チャンバ（１４）のうちの１つから延伸する少なくとも１つの輸送及び熱交換ライン（１２）を有する。過熱チャンバ（１３）は、予熱チャンバに好適には直接連結されている。従って、後燃焼チャンバ（１０）からの排気ガスは、まず少なくとも１つの過熱チャンバ（１３）を通過し、その後、少なくとも１つの予熱チャンバ（１４）を通過する。これにより、ガスは、輸送及び熱交換ライン（１２）の内部を流れるクラッキングされるべき混合物とその熱を交換することが可能である。
【００４０】
スチームクラッキング装置は、他の好適な実施形態において、チューブ（６）内でクラッキングされた炭化水素のための、少なくとも１つの分離及び精製領域（１７）を有する。この領域は、クラッキングされた炭化水素の少なくとも１つ、より詳細には、Ｃ1〜Ｃ4の範囲にあるアルカンのような低分子量の炭化水素、特にメタンを排出ための、少なくとも１つのライン（１９）を含むことが可能である。クラッキングされた炭化水素を回収するための少なくとも１のライン（５）は、例えば、排出ライン（１９）からの分岐として延伸することが可能である。これは、ガスタービン（１）に燃料を供給するための少なくとも１つのライン、及び／又は、上記の後燃焼チャンバ（１０）に燃料を供給するためのラインの少なくとも１つに随意に連結されることが可能である。
【００４１】
電気加熱が誘導加熱である場合、スチームクラッキング反応が行われるクラッキングチューブ（６）の誘導加熱に適切な電力を供給する、周波数及び電力のアダプタに連結可能である。高周波オルタネータ、より詳細には誘導電気炉加熱のために上記された種類の周波数におけるものを使用することも可能である。
【００４２】
抵抗素子チューブを使用した電気加熱が行われる場合、オルタネータ、或いは発電器（４）は、低電圧、或いは非常に低電圧の変圧器に接続することが可能である。
【００４３】
スチームクラッキング装置は、低圧、又は中圧（例えば、５ＭＰａ〜１０ＭＰａの範囲内）のスチームを回収するためのネットワークを含むことも可能である。これは、このチャンバを通過する燃焼ガスとの熱交換によって水を予熱し、スチームを生成すべく、予熱チャンバ（１４）の少なくとも１つを貫通する水供給ラインを使用する。このことも、このようにして予熱された水と、排出ライン（１６）を介して電気加熱装置から流出するクラッキングされた炭化水素との間の熱交換によって熱エネルギーを回収することにより実施可能である。その後、スチームは水から分離され、スチームライン中で回収することが可能である。スチームはその後、スチームと、予熱チャンバ（１４）の少なくとも１つを通過する、燃焼ガスとの間の熱交換により、加熱され、或いはさらに過熱されることが可能である。好適には、スチームと、後燃焼室（１０）の少なくとも１つからの過熱チャンバ（１３）の少なくとも１つを通過した排気ガスとの間の熱交換による。このような場合には、低圧、又は中圧のスチームを生成するために、スチームラインは、予熱装置の少なくとも１つ、及び／又は、好適には過熱チャンバ（１４、１３）を貫通する。
【００４４】
例示のために、図１は本発明の方法を実施するために使用可能な装置を示す構成図である。
コジェネレータ装置は、オルタネータ（４）に連結されたガスタービン（１）を有する。ガスタービンは、空気又は酸化剤供給ライン（２）、及び好適には気体である燃料を供給するためのライン（３）から供給を受ける。コジェネレータオルタネータ（４）は、電線（８）を介して電気を伝達する。高温燃焼ガスは、排気ライン（１９）を介してガスタービン（１）から排出される。排気ラインは、ガスタービン（１）に燃料を供給するライン（３）から分岐した燃料供給ライン（３）から供給を受けるバーナー（１１）を有する後燃焼チャンバ（１０）に供給する。後燃焼チャンバ（１０）からの高温排気ガスは、過熱チャンバ（１３）と、予熱チャンバとを（１４）連続して通過する。これは、予熱チャンバ及び過熱チャンバ（１４，１３）を連続して貫通する、輸送及び熱交換ライン（１２）に沿って流れる炭化水素及びスチームの混合物と熱を交換するためである。輸送及び熱交換ライン（１２）は、並列に連結された複数の誘導加熱チューブ（６）に供給する。図１には複数の誘導加熱チューブ（６）のうちの１つのみが示される。誘導加熱チューブは、クラッキングされるべき混合物が流れるクラッキングチューブ、及び、オルタネータ（４）を起端とする電線（８）より動力が供給された誘導コイル（１５）を有する。誘導加熱チューブは、格納装置（７）により分離することが可能である。チューブ（６）内でクラッキングされた炭化水素の混合物は、排出ライン（１６）経由でチューブから流出し、１回以上急冷（図１には示されていない）された後に、領域（１７）において、分留され、分離され、精製される。これは、より詳細には、圧縮及び蒸留により行われる。この領域は、まず１つ以上の排出ライン（１８）を介しエチレンやプロピレンのようなオレフィンを分離し、次に少なくとも１つの他の排出ライン（１９）を介し低分子量、例えばＣ1〜Ｃ4の範囲のアルカン、好適にはメタン分離の役割を果たす。このラインは、ガスタービン（１）、及び／又は随意に燃料を供給ライン（３）の１つを介して後燃焼チャンバ（１０）供給するためにそこから起端するクラッキングされた炭化水素回収ライン（５）を有する。
【００４５】
例えば、供給ライン（３）を介してガスタービン（１）に供給する気体燃料は、好適には１．５ＭＰａ〜２．０ＭＰａの最小絶対圧、例えば１．５ＭＰａ〜５ＭＰａの範囲内、好適には２ＭＰａ〜４ＭＰａの範囲内の絶対圧である。例えば、供給ライン（３）を介して後燃焼チャンバ（１０）を供給する気体燃料は、ガスタービン（１）に供給される燃料より低い圧力、例えば０．２ＭＰａ〜１．０ＭＰａの範囲内、好適には０．２ＭＰａ〜０．６ＭＰａの範囲内の絶対圧であることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の方法を実施するために使用可能な装置を示す構成図。
【図１】
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