双管筒型炉中でデコーク排出物を焼却するための炉および方法
【課題】従来の設計の欠陥を有さずにデコーク排出物を燃焼室中に噴射することを可能にする改善された炉の配置。
【解決手段】炭化水素を分解するための炉および方法。該炉は、輻射燃焼室であって、該輻射燃焼室が、中心線を有する炉床を有する輻射燃焼室；該輻射燃焼室中に上向きにデコーク排出物を噴射するための、該中心線に沿ってまたはそれに近接してはめ込まれた複数のデコーク排出物噴射ノズル；バーナーの第一の列およびバーナーの第二の列を形成するように配置された複数のバーナーであって、バーナーのそれぞれの列が該複数のデコーク排出物噴射ノズルに関して相互に対向する側に置かれた複数のバーナー；輻射管コイルの第一の面であって、バーナーの第一の列と該炉床の該中心線との間隔よりも大きい間隔を空けて、該中心線に関して該バーナーの第一の列と同じ側に設けられた輻射管コイルの第一の面；および輻射管コイルの第二の面であって、バーナーの第二の列と該炉床の該中心線との間隔よりも大きい間隔を空けて、該中心線に関して該バーナーの第二の列と同じ側に設けられた輻射管コイルの第二の面；を含む。
【解決手段】炭化水素を分解するための炉および方法。該炉は、輻射燃焼室であって、該輻射燃焼室が、中心線を有する炉床を有する輻射燃焼室；該輻射燃焼室中に上向きにデコーク排出物を噴射するための、該中心線に沿ってまたはそれに近接してはめ込まれた複数のデコーク排出物噴射ノズル；バーナーの第一の列およびバーナーの第二の列を形成するように配置された複数のバーナーであって、バーナーのそれぞれの列が該複数のデコーク排出物噴射ノズルに関して相互に対向する側に置かれた複数のバーナー；輻射管コイルの第一の面であって、バーナーの第一の列と該炉床の該中心線との間隔よりも大きい間隔を空けて、該中心線に関して該バーナーの第一の列と同じ側に設けられた輻射管コイルの第一の面；および輻射管コイルの第二の面であって、バーナーの第二の列と該炉床の該中心線との間隔よりも大きい間隔を空けて、該中心線に関して該バーナーの第二の列と同じ側に設けられた輻射管コイルの第二の面；を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示されるのは、炉、たとえば炭化水素のスチームクラッキングに用いられる炉の改善である。より詳細には、本明細書に開示されるのは、炭化水素のスチームクラッキングの間に生成されたコークを焼却するための改善された方法および装置である。
【背景技術】
【０００２】
今日用いられている大多数の石油精製プロセスでは、石油残油留分からコークが製造される。全世界にわたる環境規制は、排出物流中の同伴コーク粒子および揮発性成分が、これらの物質が環境中に放出されるのを防止するために、捕捉され処理されることを要求する。しばしば、かかる排出物は焼却炉中で上記混合物を燃焼することによって処理される。
【０００３】
スチームクラッキングは、軽質オレフィン、とりわけエチレンおよびプロピレンを製造するための主要な工業プロセスである。軽質オレフィンは、高い温度および低い炭化水素分圧において短い滞留時間で炭化水素供給原料を熱分解することによって製造される。
【０００４】
スチームクラッキングでは、炭化水素供給原料は、まず炉の対流区域において予熱され希釈スチームと混合される。対流区域を出て行く温度は、一般に有意の熱分解がちょうど開始する点であるように設計される。対流区域における予熱後、気体供給原料／希釈スチームの混合物は輻射区域で急速に加熱されて、所望の熱分解が達成される。所望の熱分解度が輻射区域で達成された後、間接熱交換器中においてか、あるいはクエンチオイル流の直接注入によって炉流出物は速やかに急冷される。
【０００５】
分解プロセスの望ましくない副生成物はしばしば、通常「コーク」と呼ばれる炭素堆積物の、炉の輻射管の内表面上への堆積である。分解される供給原料によっては、コークは対流区域の一部の管中に、または炉のクエンチ系中に堆積することもある。普通、アスファルテン、残油またはピッチと呼ばれる非揮発性炭化水素を含有する供給原料が、炉において、たとえば以下のものに限定されることなく、対流区域が中間気液分離機を備えているようなプロセスにおいて処理される場合には、汚着物またはコーク堆積物はこの分離機の内表面上にも予測されることができる。
【０００６】
炉内に堆積されそれでもなお通常範囲の炉の運転を可能にするコークの量には限界がある。最終的にはコーク堆積物は管を覆い始めまたは詰まらせ始めるので、最大輻射管金属温度（ＴＭＴ）に達する、最大輻射管圧力損失に達する、最大対流区域圧力損失に達する、最大クエンチ系圧力損失に達するいずれかの前か、あるいは炉流出物がスチーム発生クエンチ熱交換器中で急冷される場合には最大クエンチ熱交換器出口温度に達する前に除かれなければならない。
【０００７】
スチーム−エアデコーキングからの排出物は、スチーム、空気、ＣＯ、ＣＯ２および未燃焼コーク粒子を含む。歴史的に、スチーム−エアデコーキングからの排出物はデコークサイクロンまたはデコーク槽に送られ、そこでコーク粒子が除かれ、気体成分はデコーク排気筒を経て大気中に排出されていた。デコーク槽またはサイクロンの設計によっては、コーク粒子が該槽の壁面上に蓄積するのを防ぐために水洗流が用いられてもよい。コーク粒子はデコーク槽底から収集され、埋め立てによって、副製品としてまたは焼却によって処理されることができる。
【０００８】
最近になって、スチーム−エアデコークからの排出物をデコーク槽にではなくて炉の燃焼室に戻す炉の設計が利用できるようになった。この方法では、デコーク排出物流中のＣＯはＣＯ２に転化されることになり、その意図はどのような未燃焼コーク粒子も焼却するというものである。
【０００９】
かかる設計では、輻射燃焼室におけるコーク粒子の焼却のための滞留時間が最大になるように、デコーク排出物流は炉の床にある１以上のノズルを通して噴射される。デコーク排出物を単一管筒型燃焼室中に噴射するための典型的な配置が図１に示される。
【００１０】
図１に示されたように、スチーム−エアデコーク排出物は、炉床にはめ込まれたノズル４を通して輻射燃焼室中に垂直に噴射される。噴射されたデコーク排出物の一方の側には、炉床にはめ込まれたバーナー５からの火炎がある。噴射されたデコーク排出物の他方の側には、デコーキングされている輻射管の面３がある。かかる設計では、デコーク排出物は、輻射燃焼室２中に、火炎を一方の側におよび比較的温度の低い輻射管３を他方の側にして、噴射される。
【００１１】
図１に示されたタイプの炉の設計では、乱流デコーク排出物流が噴射ノズルを出た後に膨張するときに、磨耗性コーク粒子による輻射壁耐火物の侵食の可能性がある。その上、炉の輻射管は輻射燃焼室中に存在する最も温度の低い表面であり、コーク粒子の燃焼を遅らせるかもしれないので、デコーク排出物流を該管にごく接近して噴射することは望ましくないことがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって、必要とされることは、従来の設計の欠陥を有さずにデコーク排出物を燃焼室中に噴射することを可能にする改善された炉の配置である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本明細書に開示されるのは、1の側面では、炭化水素の分解に用いられるようなタイプの炉である。本発明の1の側面では、輻射燃焼室であって、該輻射燃焼室が、中心線を有する炉床を有する輻射燃焼室；該輻射燃焼室中に上向きにデコーク排出物を噴射するための、該中心線に沿ってまたはそれに近接してはめ込まれた複数のデコーク排出物噴射ノズル；バーナーの第一の列およびバーナーの第二の列を形成するように配置された複数のバーナーであって、バーナーのそれぞれの列が該複数のデコーク排出物噴射ノズルに関して相互に対向する側に置かれた複数のバーナー；輻射管コイルの第一の面であって、バーナーの第一の列と該炉床の該中心線との間隔よりも大きい間隔を空けて、該中心線に関し該バーナーの第一の列と同じ側に設けられた輻射管コイルの第一の面；および輻射管コイルの第二の面であって、バーナーの第二の列と該炉床の該中心線との間隔よりも大きい間隔を空けて、該中心線に関し該バーナーの第二の列と同じ側に設けられた輻射管コイルの第二の面；を含む、炉が提供される。
【００１４】
１の形態では、第二の複数のバーナーが、少なくとも２の平行な列に沿って配置されてバーナーの第三の列およびバーナーの第四の列を形成し、バーナーのそれぞれの列は炉床の中心線から実質的に等しい間隔で、輻射管コイルの第一の面および輻射管コイルの第二の面のそれぞれと炉床の中心線との間隔よりも大きい間隔を空けて設けられる。他の形態では、該複数のバーナーは段階的予混合エアバーナーを含む。
【００１５】
さらに他の形態では、複数のバーナーの段階的予混合エアバーナーは、それぞれ、一次空気室；上流端、下流端および該上流端と下流端との中間に介在するベンチュリを有するバーナー管；炉の第一開口部に近接するバーナー管の下流端の上に設けられたバーナー先端であって、その配置の結果、燃料の燃焼がそのバーナー先端の下流で生じる、バーナー先端；および燃料をバーナー管中に導入するための、バーナー管の上流端に近接して置かれた燃料オリフィスを含む。またさらに他の形態では、バーナー管の上流端は燃料と、燃焼排ガス、空気またはこれらの混合物とを受け入れ、また各バーナーはさらに、燃焼排ガスを受け入れるための、炉の第二開口部にある第一の末端、およびバーナー管の上流端に近接する第二の末端を有する少なくとも１の通路を含む。
【発明の効果】
【００１６】
他の側面では、提供されるのは、エチレンの生産のための炉のデコーク排出物流を焼却する方法であって、該炉が（ｉ）炉床を有する輻射燃焼室であって、該炉床が中心線を有する輻射燃焼室、（ii）該輻射燃焼室中に上向きにデコーク排出物を噴射するための、該中心線に沿ってまたはそれに近接してはめ込まれた複数のデコーク排出物噴射ノズル、（iii）バーナーの第一の列およびバーナーの第二の列を形成するように配置された複数のバーナーであって、バーナーのそれぞれの列が該複数のデコーク排出物噴射ノズルに関して相互に対向する側に置かれた複数のバーナー、（iv）輻射管コイルの第一の面であって、バーナーの第一の列と炉床の中心線との間隔よりも大きい間隔を空けて、該中心線に関して該バーナーの第一の列と同じ側に設けられた輻射管コイルの第一の面、（v）輻射管コイルの第二の面であって、バーナーの第二の列と炉床の中心線との間隔よりも大きい間隔を空けて、該中心線に関して該バーナーの第二の列と同じ側に設けられた輻射管コイルの第二の面を含む、方法である。この方法は、炉床の中心線に沿って輻射燃焼室中に上向きにデコーク排出物を噴射する工程を含む。他の形態では、上記の特徴はバーナーの安定性の減少を伴うことなく提供される。これらのおよび他の特徴は、添付された図面を参照して解釈される発明の詳細な説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
非限定的な実施例として様々な形態を例示する図面を参照して、以下の記載においてさらなる説明がされる。
【図１】デコーク排出物を単一管筒型炉燃焼室中に噴射するための、従来の炉の配置の概略図である。
【図２】デコーク排出物を双管筒型炉燃焼室中に噴射するための、本発明に従う炉の配置の概略図である。
【図３】輻射燃焼室中に上向きにデコーク排出物を噴射するための、中心線に沿ってはめ込まれた複数のデコーク排出物噴射ノズルを示す炉床の平面図である。
【図４】図３に示されたタイプのバーナーを部分的に断面で示す立面図である。
【図５】図４の５−５線から見た部分的に断面で示す立面図である。
【図６】図４の６−６線から見た平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本明細書に開示された形態は炉またはエチレン生産用のような工業炉の内での使用の点から記載されているけれども、本明細書に示された事項は他のプロセス構成要素および方法、たとえば他の供給原料の熱分解またはクラッキング、石油精製、ボイラーにも適用されることは当業者には明らかであろう。したがって、本明細書の炉の語は、炉、ボイラーおよび他の適用可能な装置、プロセス構成要素ならびに方法を意味すると理解されなければならない。
【００１９】
これから図２および３を参照して、炉１０の非限定的な典型的実施態様が例示される。炉１０はエチレンの生産に用いられるタイプの炉であるといえる。炉１０は輻射燃焼室１２を含み、輻射燃焼室１２は中心線Ｌを持つ炉床１４を有する。「中心線」の語の使用はその最も広い妥当な解釈を包含することが意図される。そのようなものとして「中心線」は炉床１４のおおよそ中心を実質的に貫通する線のことをいうことが意図される。本開示発明の目的のためには、中心線Ｌは約１フィート（３０．４８ｃｍ）以下の幅の線であることができる。図３に示されたように、複数のバーナー１００は２の平行な線Ｄ１およびＤ２に沿って配置されてバーナーの第一の列１６およびバーナーの第二の列１８を形成し、バーナーのそれぞれの列は炉床１４の中心線Ｌから実質的に等しい間隔を、中心線Ｌに関して相互に対向する側に設けられる。
【００２０】
輻射管コイルの第一の面２０は、炉床１４の中心線Ｌを貫通しかつ炉床１４と垂直な面Ｐと平行に配置される。図３に示されたように、輻射管コイルの第一の面２０は、バーナーの第一の列１６と炉床１４の中心線Ｌとの間隔よりも大きい間隔を、中心線Ｌに関してバーナーの第一の列１６と同じ側に設けられる。輻射管コイルの第二の面２２は、炉床１４の中心線Ｌを貫通しかつ炉床１４と垂直な面Ｐと平行に配置される。輻射管コイルの第二の面２２は、バーナーの第二の列１８と炉床１４の中心線Ｌとの間隔よりも大きい間隔を、中心線Ｌに関してバーナーの第二の列１８と同じ側に設けられる。
【００２１】
なおも図２および３を参照すると、複数のデコーク排出物噴射ノズル２４が中心線Ｌに沿ってはめ込まれる。デコーク排出物噴射ノズル２４は、デコーク排出物を輻射燃焼室１２中に上向きに噴射するために設けられる。複数のデコーク排出物噴射ノズル２４は、コークを該デコーク排出物噴射ノズル２４の間に分配するための分配配管３０を通してデコーク排出物を供給される。
【００２２】
１の形態では、炉１０は、バーナーの第三の列２６およびバーナーの第四の列２８を形成するように少なくとも２の平行な列Ｄ３およびＤ４に沿って配置された第二の複数のバーナー１００であって、バーナーのそれぞれの列が、輻射管コイルの第一の面２０および輻射管コイルの第二の面２２のそれぞれと炉床１４の中心線Lとの間隔よりも大きい間隔を空けて設けられた第二の複数のバーナー１００を含むこともできる。
【００２３】
炉１０の運転では、炭化水素供給原料はまず予熱され、そして液状供給原料の場合には通常、少なくとも部分的に蒸発され、そして炉１０の対流区域３２中で希釈スチームと混合される。対流区域３２の出口温度は一般に、有意の熱分解が開始する点またはその近傍であるように設計される。典型的には、たとえばこの温度は、軽油供給原料について約１０５０°F（５６５℃）〜約１１５０°F（６２０℃）、ナフサ供給原料について約１１５０°F（６２０℃）〜約１２５０°F（６７５℃）およびエタン供給原料について約１２５０°F（６７５℃）〜約１３５０°F（７３０℃）である。対流区域３２中で予熱された後、気体供給原料／希釈スチームの混合物は典型的には輻射区域３４中で急速に加熱されて、所望レベルの熱分解が達成される。輻射区域３４の管コイル出口温度（ＣＯＴ）は通常、軽油供給原料について１４５０°F（７９０℃）〜約１５００°F（８１５℃）、ナフサ供給原料について約１５００°F（８１５℃）〜約１６００°F（８７０℃）およびエタン供給原料について約１５５０°F（８４５℃）〜約１６５０°F（９００℃）の範囲であることができる。輻射区域３４中で所望の熱分解度が達成された後、炉流出物は間接熱交換器３６中においておよび／またはクエンチ流体流の直接注入（図示されていない。）によって速やかに急冷される。
【００２４】
上述のように、分解される供給原料にかかわらず、時間の経過による望ましくはないが多分に避けられない分解過程の副生成物は、炉１０の輻射管コイル２０および２２の内表面上への炭素堆積物（コーク）の付着である。分解される供給原料に応じて、コークは炉１０の対流区域３２の対流管コイル３８中にまたはクエンチ系３６中にも堆積することがある。普通、アスファルテン、残油またはピッチと呼ばれる非揮発性炭化水素を含有する供給原料が、炉中の対流区域が中間気液分離機を備えている炉において処理される場合には、コークの堆積はこの分離機の内表面上にも予測されることができる。
【００２５】
正当に評価されるであろうように、本明細書に開示された炉の設計は、デコーク排出物流の未燃焼コーク粒子の焼却を可能にする。デコーク排出物流は、炉輻射区域燃焼室中に、炉１０の床内の少なくとも近接した複数のバーナー１００によって生成された火炎にごく接近して噴射される。かかる近接近は、コーク燃焼過程に最大の加熱および酸化を付与する。当業者によって正当に評価されるであろうように、デコーク排出物流を炉１０の輻射管コイル２０および２２にごく接近して噴射することは望ましくない。というのは、輻射管コイル２０および２２は輻射燃焼室１２中に存在する最も温度の低い表面を与え、かかる近接近はコーク粒子の焼却を遅らせることがあるからである。
【００２６】
図１からわかるように、典型的な単一輻射管筒型燃焼室２では、デコーク排出物を輻射燃焼室２中に火炎を一方の側に、および比較的温度の低い輻射管コイルを他方の側にして噴射する以外の選択肢はない。輻射管コイル３を冷却する効果を最小限にしようとする目的で、デコーク排出物流を輻射燃焼室２の壁にあまりにも近接して噴射すると、デコーク排出物流は床噴射ノズル４から出た後に膨張するので、コーク粒子による輻射壁耐火物（図示されていない。）の侵食の可能性がある。
【００２７】
有利であることに、本明細書に開示された炉および方法は、バーナーからの最大の加熱が達成されることができるように、輻射管コイルが被る冷却が最小限になることができるように、および輻射壁耐火物の侵食の可能性が本質的に排除されることができるように、デコーク排出物を燃焼室中に噴射することを可能にする。
【００２８】
様々な典型的な実施態様では、炉１０の複数のバーナー１００は、生ガスバーナー、多段式燃料バーナー、多段式エアバーナー、段階的予混合エアバーナーまたはこれらの組み合わせを包含することができる。他の形態では、炉１０の複数のバーナー１００は、段階的予混合エアバーナーと、任意的に、たとえば上に列記されたバーナーとの組み合わせを含むことができる。段階的予混合エアバーナーの例は、米国特許第4,629,413号、5,092,761号および6,877,980号に見出されることができ、これらの内容はその全体が参照によって本明細書に取り込まれる。これらのタイプのバーナーを用いると、長い火炎が生成され、補助的な壁面設置バーナーの必要がないことが工業的操業経験によって確認されている。第三の列のバーナー２６および第四の列のバーナー２８は第一の列のバーナー１６および第二の列のバーナー１８と同じタイプのものであることができるけれども、平面火炎バーナーが第三の列のバーナー２６および第四の列のバーナー２８に用いられてもよい。当業者ならば直ちに理解するように、平面火炎バーナーは典型的には、少なくとも部分的に炉壁によって安定化されたバーナーである。
【００２９】
本明細書に開示された炉および方法に有益な長い安定な火炎を生成する能力のある段階的予混合エアバーナー１００の典型的な形態が、図４〜６に示される。バーナー１００は、炉床１４に、またはたとえば床１４のバーナーウェル中に置かれた自立バーナー管１１２を含む。バーナー管１１２は上流端１１６、下流端１１８およびベンチュリ部分１１９を含む。バーナー先端１２０は下流端１１８のところに置かれ、環状タイル１２２によって囲まれている。燃料オリフィス１１１、これは燃料スパッド１２４内に入れられてもよいが、これはガス燃料ライザー１６５の先端に位置し、管１１２の上流端１１６のところに置かれ、バーナー管１１２中に燃料を導入する。新鮮なまたは環境の空気が可変ダンパー１３７ｂを通して一時空気室１２６中に導入され、バーナー管１１２の上流端１１６のところで燃料と混じり合い、そしてベンチュリ部分１１９内を上向きに移動する。燃料と新鮮な空気との燃焼はバーナー先端１２０の下流で生じる。
【００３０】
複数のエアポート１３０（図５および６参照）は二次空気室１３２に始まり、炉床１４を貫通し炉１０中へと通じる。新鮮なまたは環境の空気が、可変ダンパー１３４を通って二次空気室１３２に入り、段階的エアポート１３０内を通って炉内に入って二次燃焼または段階的燃焼をもたらす。
【００３１】
炉から一次空気室に燃焼排ガスを再循環するために、ＦＧＲダクト１７６が炉１４の床にある開口部１４０から一次空気室１２６内に伸びている。燃焼排ガスは、バーナー管１１２のベンチュリ１１９を通る燃料の吸引効果によってＦＧＲダクト１７６を通して引かれる。このようにして、一次空気および燃焼排ガスは一次空気室１２６内で混合され、これは燃焼の帯域に先行する。したがって、燃料に混合される不活性物質の量が上げられ、これによって火炎温度が下がり、その結果ＮＯｘ排出が低減される。ダンパー１３７ｂを完全にまたは部分的に閉じると、一次空気室１２６中に引かれることができる新鮮な空気の量が制限され、それによって炉床１４から燃焼排ガスを引くのに必要な真空が与えられる。
【００３２】
１の形態では、ＦＧＲダクト１７６内に突き出ている２以上の一次空気通路１３７および１３８を設けることによって、混合は促進されることができる。通路１３７および１３８は円錐の切断された一部、円筒状または四角柱状であり、各通路１３７および１３８の間に間隔が設けられて、ＦＧＲダクト１７６中に良好な燃焼排ガス／空気の混合が起きる乱流帯域を生成してもよい。
【００３３】
ＦＧＲダクト１７６の内壁の下端にある平板部材１８３によって、混合はさらに高められることができる。平板部材１８３は一次空気室１２６内に伸びている。平板部材１８３はまたＦＧＲダクト１７６を効果的により長くし、より長いＦＧＲダクトはまたより良好な混合を促進する。
【００３４】
ダンパー１３７ｂによって調節されるオリフィス１３７ａおよび１３８ａを含む第一の端ならびにＦＧＲダクト１７６に通じているオリフィスを含む第二の端をそれぞれ有する傾斜通路１３７および１３８を通して、混ぜられていない低温度の環境空気（一次空気）が導入される。このように導入された環境空気は、ＦＧＲダクト１７６中で再循環された燃焼排ガスと直接混合される。燃料オリフィス、これは燃料スパッド１２４内に納められていてもよいが、これを通過する燃料の吸引効果によって、一次空気は通路１３７および１３８を通して引かれる。
【００３５】
好ましくは、約２０％〜約８０％の燃焼排ガスと約２０％〜約８０％の環境空気との混合物がＦＧＲダクト１７６を通して引かれなければならない。約５０％の燃焼排ガスと約５０％の環境空気との混合物が用いられることが特に好まれる。エアポートおよび抽気ダクトの形状および配置は、燃焼排ガスと環境空気との所望の割合を得るために変えられることができる。
【００３６】
運転においては、燃料オリフィス１１１、これは燃料スパッド１２４内に入れられていてもよいが、これはバーナー管１１２中に燃料を送り出し、ここで燃料は一次空気、再循環燃焼排ガスまたはこれらの混合物と混じり合う。燃料、再循環燃焼排ガスおよび一次空気の混合物は、次にバーナー先端１２０から放出される。バーナー管１１２のベンチュリ部分１１９中の混合物は多燃料側の可燃限界未満に維持される。すなわち、ベンチュリ中には燃焼を支えるには不十分な空気が存在する。燃焼に必要な空気の残余を供給するために、二次空気が添加される。
【００３７】
希釈剤として燃焼排ガスを用いることに加えて、より低い火炎温度を希釈によって達成する他の技術は、スチーム噴射の使用によるものである。スチームは一次空気または二次空気室に噴射されることができる。スチームは、図４に示された１以上のスチーム噴射管１１５を通して噴射されることができる。好ましくは、スチームはベンチュリの上流に噴射される。
【００３８】
なおも図４〜６を参照すると、バーナー管１１２の下流端１１８上に取り付けられたバーナー先端１２０を取り囲む壁１６０が設けられて、バーナー先端１２０の下流の火炎の基部と、炉内のＦＧＲダクト１７６および１以上のエアポート１３０の両方と、の間の障壁としてもよい。１の形態では、壁１６０に加えて部分的壁１９５が設けられて、バーナー先端１２０の下流の火炎の基部とＦＧＲダクト１７６との間のさらなる障壁とされる。
【００３９】
本明細書に開示された炉１０の運転では、単一デコーク排出物ライン３０から複数のデコーク排出物噴射ノズル２４に、一連の対称型分割ラインに該排出物を通すことによって移行することが望ましい。このようにして、デコーク排出物流中に含まれているコークは、個々の噴射ノズル２４の間に分配される。したがって、１の形態では、複数のデコーク排出物噴射ノズル２４の間にコークをより均等に分配するように、デコーク排出物分配配管３０が設けられる。
【００４０】
本発明は、特定の手段、物質および形態を参照して記載されてきたけれども、開示された特定事項に限定されず、特許請求の範囲内の全ての均等物に及ぶことが理解されなければならない。
【符号の説明】
【００４１】
１：単一管筒型炉、２：輻射燃焼室、３：輻射管コイル、４：床噴射ノズル、５：バーナー
１０：双管筒型炉、１２：輻射燃焼室、１４：炉床、Ｌ：炉床１４の中心線、Ｐ：炉床１４の中心線Ｌを貫通しかつ炉床１４と垂直な面、１６：バーナーの第一の列、Ｄ１：バーナーの第一の列、１８：バーナーの第二の列、Ｄ２：バーナーの第二の列、２０：輻射管コイルの第一の面、２２：輻射管コイルの第二の面、２４：複数のデコーク排出物噴射ノズル、２６：バーナーの第三の列、Ｄ３：バーナーの第三の列、２８：バーナーの第四の列、Ｄ４：バーナーの第四の列、３０：デコーク排出物分配配管、３２：対流区域、３４：輻射区域、３６：クエンチ系、３８：対流管コイル、
１００：第二の複数のバーナー、１１１：燃料オリフィス、１１２：バーナー管、１１５：スチーム噴射管、１１６：バーナー管上流端、１１８：バーナー管下流端、１１９：バーナー管ベンチュリ部分、１２０：バーナー先端、 １２２：環状タイル、１２４：燃料スパッド、１２６：一次空気室、１３０：エアポート、１３２：二次空気室、 １３４：可変ダンパー、１３７：一次空気通路、１３７ａ：オリフィス、１３７ｂ：可変ダンパー、１３８：一次空気通路、１３８ａ：オリフィス、１４０：炉床開口部、１６０：バーナー先端１２０を取り囲む壁、１６５：ガス燃料ライザー、１７６：ＦＲＧダクト、１８３：平板部材、１９５：バーナー先端１２０を取り囲む壁にさらに加えられた部分的壁
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示されるのは、炉、たとえば炭化水素のスチームクラッキングに用いられる炉の改善である。より詳細には、本明細書に開示されるのは、炭化水素のスチームクラッキングの間に生成されたコークを焼却するための改善された方法および装置である。
【背景技術】
【０００２】
今日用いられている大多数の石油精製プロセスでは、石油残油留分からコークが製造される。全世界にわたる環境規制は、排出物流中の同伴コーク粒子および揮発性成分が、これらの物質が環境中に放出されるのを防止するために、捕捉され処理されることを要求する。しばしば、かかる排出物は焼却炉中で上記混合物を燃焼することによって処理される。
【０００３】
スチームクラッキングは、軽質オレフィン、とりわけエチレンおよびプロピレンを製造するための主要な工業プロセスである。軽質オレフィンは、高い温度および低い炭化水素分圧において短い滞留時間で炭化水素供給原料を熱分解することによって製造される。
【０００４】
スチームクラッキングでは、炭化水素供給原料は、まず炉の対流区域において予熱され希釈スチームと混合される。対流区域を出て行く温度は、一般に有意の熱分解がちょうど開始する点であるように設計される。対流区域における予熱後、気体供給原料／希釈スチームの混合物は輻射区域で急速に加熱されて、所望の熱分解が達成される。所望の熱分解度が輻射区域で達成された後、間接熱交換器中においてか、あるいはクエンチオイル流の直接注入によって炉流出物は速やかに急冷される。
【０００５】
分解プロセスの望ましくない副生成物はしばしば、通常「コーク」と呼ばれる炭素堆積物の、炉の輻射管の内表面上への堆積である。分解される供給原料によっては、コークは対流区域の一部の管中に、または炉のクエンチ系中に堆積することもある。普通、アスファルテン、残油またはピッチと呼ばれる非揮発性炭化水素を含有する供給原料が、炉において、たとえば以下のものに限定されることなく、対流区域が中間気液分離機を備えているようなプロセスにおいて処理される場合には、汚着物またはコーク堆積物はこの分離機の内表面上にも予測されることができる。
【０００６】
炉内に堆積されそれでもなお通常範囲の炉の運転を可能にするコークの量には限界がある。最終的にはコーク堆積物は管を覆い始めまたは詰まらせ始めるので、最大輻射管金属温度（ＴＭＴ）に達する、最大輻射管圧力損失に達する、最大対流区域圧力損失に達する、最大クエンチ系圧力損失に達するいずれかの前か、あるいは炉流出物がスチーム発生クエンチ熱交換器中で急冷される場合には最大クエンチ熱交換器出口温度に達する前に除かれなければならない。
【０００７】
スチーム−エアデコーキングからの排出物は、スチーム、空気、ＣＯ、ＣＯ２および未燃焼コーク粒子を含む。歴史的に、スチーム−エアデコーキングからの排出物はデコークサイクロンまたはデコーク槽に送られ、そこでコーク粒子が除かれ、気体成分はデコーク排気筒を経て大気中に排出されていた。デコーク槽またはサイクロンの設計によっては、コーク粒子が該槽の壁面上に蓄積するのを防ぐために水洗流が用いられてもよい。コーク粒子はデコーク槽底から収集され、埋め立てによって、副製品としてまたは焼却によって処理されることができる。
【０００８】
最近になって、スチーム−エアデコークからの排出物をデコーク槽にではなくて炉の燃焼室に戻す炉の設計が利用できるようになった。この方法では、デコーク排出物流中のＣＯはＣＯ２に転化されることになり、その意図はどのような未燃焼コーク粒子も焼却するというものである。
【０００９】
かかる設計では、輻射燃焼室におけるコーク粒子の焼却のための滞留時間が最大になるように、デコーク排出物流は炉の床にある１以上のノズルを通して噴射される。デコーク排出物を単一管筒型燃焼室中に噴射するための典型的な配置が図１に示される。
【００１０】
図１に示されたように、スチーム−エアデコーク排出物は、炉床にはめ込まれたノズル４を通して輻射燃焼室中に垂直に噴射される。噴射されたデコーク排出物の一方の側には、炉床にはめ込まれたバーナー５からの火炎がある。噴射されたデコーク排出物の他方の側には、デコーキングされている輻射管の面３がある。かかる設計では、デコーク排出物は、輻射燃焼室２中に、火炎を一方の側におよび比較的温度の低い輻射管３を他方の側にして、噴射される。
【００１１】
図１に示されたタイプの炉の設計では、乱流デコーク排出物流が噴射ノズルを出た後に膨張するときに、磨耗性コーク粒子による輻射壁耐火物の侵食の可能性がある。その上、炉の輻射管は輻射燃焼室中に存在する最も温度の低い表面であり、コーク粒子の燃焼を遅らせるかもしれないので、デコーク排出物流を該管にごく接近して噴射することは望ましくないことがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって、必要とされることは、従来の設計の欠陥を有さずにデコーク排出物を燃焼室中に噴射することを可能にする改善された炉の配置である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本明細書に開示されるのは、1の側面では、炭化水素の分解に用いられるようなタイプの炉である。本発明の1の側面では、輻射燃焼室であって、該輻射燃焼室が、中心線を有する炉床を有する輻射燃焼室；該輻射燃焼室中に上向きにデコーク排出物を噴射するための、該中心線に沿ってまたはそれに近接してはめ込まれた複数のデコーク排出物噴射ノズル；バーナーの第一の列およびバーナーの第二の列を形成するように配置された複数のバーナーであって、バーナーのそれぞれの列が該複数のデコーク排出物噴射ノズルに関して相互に対向する側に置かれた複数のバーナー；輻射管コイルの第一の面であって、バーナーの第一の列と該炉床の該中心線との間隔よりも大きい間隔を空けて、該中心線に関し該バーナーの第一の列と同じ側に設けられた輻射管コイルの第一の面；および輻射管コイルの第二の面であって、バーナーの第二の列と該炉床の該中心線との間隔よりも大きい間隔を空けて、該中心線に関し該バーナーの第二の列と同じ側に設けられた輻射管コイルの第二の面；を含む、炉が提供される。
【００１４】
１の形態では、第二の複数のバーナーが、少なくとも２の平行な列に沿って配置されてバーナーの第三の列およびバーナーの第四の列を形成し、バーナーのそれぞれの列は炉床の中心線から実質的に等しい間隔で、輻射管コイルの第一の面および輻射管コイルの第二の面のそれぞれと炉床の中心線との間隔よりも大きい間隔を空けて設けられる。他の形態では、該複数のバーナーは段階的予混合エアバーナーを含む。
【００１５】
さらに他の形態では、複数のバーナーの段階的予混合エアバーナーは、それぞれ、一次空気室；上流端、下流端および該上流端と下流端との中間に介在するベンチュリを有するバーナー管；炉の第一開口部に近接するバーナー管の下流端の上に設けられたバーナー先端であって、その配置の結果、燃料の燃焼がそのバーナー先端の下流で生じる、バーナー先端；および燃料をバーナー管中に導入するための、バーナー管の上流端に近接して置かれた燃料オリフィスを含む。またさらに他の形態では、バーナー管の上流端は燃料と、燃焼排ガス、空気またはこれらの混合物とを受け入れ、また各バーナーはさらに、燃焼排ガスを受け入れるための、炉の第二開口部にある第一の末端、およびバーナー管の上流端に近接する第二の末端を有する少なくとも１の通路を含む。
【発明の効果】
【００１６】
他の側面では、提供されるのは、エチレンの生産のための炉のデコーク排出物流を焼却する方法であって、該炉が（ｉ）炉床を有する輻射燃焼室であって、該炉床が中心線を有する輻射燃焼室、（ii）該輻射燃焼室中に上向きにデコーク排出物を噴射するための、該中心線に沿ってまたはそれに近接してはめ込まれた複数のデコーク排出物噴射ノズル、（iii）バーナーの第一の列およびバーナーの第二の列を形成するように配置された複数のバーナーであって、バーナーのそれぞれの列が該複数のデコーク排出物噴射ノズルに関して相互に対向する側に置かれた複数のバーナー、（iv）輻射管コイルの第一の面であって、バーナーの第一の列と炉床の中心線との間隔よりも大きい間隔を空けて、該中心線に関して該バーナーの第一の列と同じ側に設けられた輻射管コイルの第一の面、（v）輻射管コイルの第二の面であって、バーナーの第二の列と炉床の中心線との間隔よりも大きい間隔を空けて、該中心線に関して該バーナーの第二の列と同じ側に設けられた輻射管コイルの第二の面を含む、方法である。この方法は、炉床の中心線に沿って輻射燃焼室中に上向きにデコーク排出物を噴射する工程を含む。他の形態では、上記の特徴はバーナーの安定性の減少を伴うことなく提供される。これらのおよび他の特徴は、添付された図面を参照して解釈される発明の詳細な説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
非限定的な実施例として様々な形態を例示する図面を参照して、以下の記載においてさらなる説明がされる。
【図１】デコーク排出物を単一管筒型炉燃焼室中に噴射するための、従来の炉の配置の概略図である。
【図２】デコーク排出物を双管筒型炉燃焼室中に噴射するための、本発明に従う炉の配置の概略図である。
【図３】輻射燃焼室中に上向きにデコーク排出物を噴射するための、中心線に沿ってはめ込まれた複数のデコーク排出物噴射ノズルを示す炉床の平面図である。
【図４】図３に示されたタイプのバーナーを部分的に断面で示す立面図である。
【図５】図４の５−５線から見た部分的に断面で示す立面図である。
【図６】図４の６−６線から見た平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本明細書に開示された形態は炉またはエチレン生産用のような工業炉の内での使用の点から記載されているけれども、本明細書に示された事項は他のプロセス構成要素および方法、たとえば他の供給原料の熱分解またはクラッキング、石油精製、ボイラーにも適用されることは当業者には明らかであろう。したがって、本明細書の炉の語は、炉、ボイラーおよび他の適用可能な装置、プロセス構成要素ならびに方法を意味すると理解されなければならない。
【００１９】
これから図２および３を参照して、炉１０の非限定的な典型的実施態様が例示される。炉１０はエチレンの生産に用いられるタイプの炉であるといえる。炉１０は輻射燃焼室１２を含み、輻射燃焼室１２は中心線Ｌを持つ炉床１４を有する。「中心線」の語の使用はその最も広い妥当な解釈を包含することが意図される。そのようなものとして「中心線」は炉床１４のおおよそ中心を実質的に貫通する線のことをいうことが意図される。本開示発明の目的のためには、中心線Ｌは約１フィート（３０．４８ｃｍ）以下の幅の線であることができる。図３に示されたように、複数のバーナー１００は２の平行な線Ｄ１およびＤ２に沿って配置されてバーナーの第一の列１６およびバーナーの第二の列１８を形成し、バーナーのそれぞれの列は炉床１４の中心線Ｌから実質的に等しい間隔を、中心線Ｌに関して相互に対向する側に設けられる。
【００２０】
輻射管コイルの第一の面２０は、炉床１４の中心線Ｌを貫通しかつ炉床１４と垂直な面Ｐと平行に配置される。図３に示されたように、輻射管コイルの第一の面２０は、バーナーの第一の列１６と炉床１４の中心線Ｌとの間隔よりも大きい間隔を、中心線Ｌに関してバーナーの第一の列１６と同じ側に設けられる。輻射管コイルの第二の面２２は、炉床１４の中心線Ｌを貫通しかつ炉床１４と垂直な面Ｐと平行に配置される。輻射管コイルの第二の面２２は、バーナーの第二の列１８と炉床１４の中心線Ｌとの間隔よりも大きい間隔を、中心線Ｌに関してバーナーの第二の列１８と同じ側に設けられる。
【００２１】
なおも図２および３を参照すると、複数のデコーク排出物噴射ノズル２４が中心線Ｌに沿ってはめ込まれる。デコーク排出物噴射ノズル２４は、デコーク排出物を輻射燃焼室１２中に上向きに噴射するために設けられる。複数のデコーク排出物噴射ノズル２４は、コークを該デコーク排出物噴射ノズル２４の間に分配するための分配配管３０を通してデコーク排出物を供給される。
【００２２】
１の形態では、炉１０は、バーナーの第三の列２６およびバーナーの第四の列２８を形成するように少なくとも２の平行な列Ｄ３およびＤ４に沿って配置された第二の複数のバーナー１００であって、バーナーのそれぞれの列が、輻射管コイルの第一の面２０および輻射管コイルの第二の面２２のそれぞれと炉床１４の中心線Lとの間隔よりも大きい間隔を空けて設けられた第二の複数のバーナー１００を含むこともできる。
【００２３】
炉１０の運転では、炭化水素供給原料はまず予熱され、そして液状供給原料の場合には通常、少なくとも部分的に蒸発され、そして炉１０の対流区域３２中で希釈スチームと混合される。対流区域３２の出口温度は一般に、有意の熱分解が開始する点またはその近傍であるように設計される。典型的には、たとえばこの温度は、軽油供給原料について約１０５０°F（５６５℃）〜約１１５０°F（６２０℃）、ナフサ供給原料について約１１５０°F（６２０℃）〜約１２５０°F（６７５℃）およびエタン供給原料について約１２５０°F（６７５℃）〜約１３５０°F（７３０℃）である。対流区域３２中で予熱された後、気体供給原料／希釈スチームの混合物は典型的には輻射区域３４中で急速に加熱されて、所望レベルの熱分解が達成される。輻射区域３４の管コイル出口温度（ＣＯＴ）は通常、軽油供給原料について１４５０°F（７９０℃）〜約１５００°F（８１５℃）、ナフサ供給原料について約１５００°F（８１５℃）〜約１６００°F（８７０℃）およびエタン供給原料について約１５５０°F（８４５℃）〜約１６５０°F（９００℃）の範囲であることができる。輻射区域３４中で所望の熱分解度が達成された後、炉流出物は間接熱交換器３６中においておよび／またはクエンチ流体流の直接注入（図示されていない。）によって速やかに急冷される。
【００２４】
上述のように、分解される供給原料にかかわらず、時間の経過による望ましくはないが多分に避けられない分解過程の副生成物は、炉１０の輻射管コイル２０および２２の内表面上への炭素堆積物（コーク）の付着である。分解される供給原料に応じて、コークは炉１０の対流区域３２の対流管コイル３８中にまたはクエンチ系３６中にも堆積することがある。普通、アスファルテン、残油またはピッチと呼ばれる非揮発性炭化水素を含有する供給原料が、炉中の対流区域が中間気液分離機を備えている炉において処理される場合には、コークの堆積はこの分離機の内表面上にも予測されることができる。
【００２５】
正当に評価されるであろうように、本明細書に開示された炉の設計は、デコーク排出物流の未燃焼コーク粒子の焼却を可能にする。デコーク排出物流は、炉輻射区域燃焼室中に、炉１０の床内の少なくとも近接した複数のバーナー１００によって生成された火炎にごく接近して噴射される。かかる近接近は、コーク燃焼過程に最大の加熱および酸化を付与する。当業者によって正当に評価されるであろうように、デコーク排出物流を炉１０の輻射管コイル２０および２２にごく接近して噴射することは望ましくない。というのは、輻射管コイル２０および２２は輻射燃焼室１２中に存在する最も温度の低い表面を与え、かかる近接近はコーク粒子の焼却を遅らせることがあるからである。
【００２６】
図１からわかるように、典型的な単一輻射管筒型燃焼室２では、デコーク排出物を輻射燃焼室２中に火炎を一方の側に、および比較的温度の低い輻射管コイルを他方の側にして噴射する以外の選択肢はない。輻射管コイル３を冷却する効果を最小限にしようとする目的で、デコーク排出物流を輻射燃焼室２の壁にあまりにも近接して噴射すると、デコーク排出物流は床噴射ノズル４から出た後に膨張するので、コーク粒子による輻射壁耐火物（図示されていない。）の侵食の可能性がある。
【００２７】
有利であることに、本明細書に開示された炉および方法は、バーナーからの最大の加熱が達成されることができるように、輻射管コイルが被る冷却が最小限になることができるように、および輻射壁耐火物の侵食の可能性が本質的に排除されることができるように、デコーク排出物を燃焼室中に噴射することを可能にする。
【００２８】
様々な典型的な実施態様では、炉１０の複数のバーナー１００は、生ガスバーナー、多段式燃料バーナー、多段式エアバーナー、段階的予混合エアバーナーまたはこれらの組み合わせを包含することができる。他の形態では、炉１０の複数のバーナー１００は、段階的予混合エアバーナーと、任意的に、たとえば上に列記されたバーナーとの組み合わせを含むことができる。段階的予混合エアバーナーの例は、米国特許第4,629,413号、5,092,761号および6,877,980号に見出されることができ、これらの内容はその全体が参照によって本明細書に取り込まれる。これらのタイプのバーナーを用いると、長い火炎が生成され、補助的な壁面設置バーナーの必要がないことが工業的操業経験によって確認されている。第三の列のバーナー２６および第四の列のバーナー２８は第一の列のバーナー１６および第二の列のバーナー１８と同じタイプのものであることができるけれども、平面火炎バーナーが第三の列のバーナー２６および第四の列のバーナー２８に用いられてもよい。当業者ならば直ちに理解するように、平面火炎バーナーは典型的には、少なくとも部分的に炉壁によって安定化されたバーナーである。
【００２９】
本明細書に開示された炉および方法に有益な長い安定な火炎を生成する能力のある段階的予混合エアバーナー１００の典型的な形態が、図４〜６に示される。バーナー１００は、炉床１４に、またはたとえば床１４のバーナーウェル中に置かれた自立バーナー管１１２を含む。バーナー管１１２は上流端１１６、下流端１１８およびベンチュリ部分１１９を含む。バーナー先端１２０は下流端１１８のところに置かれ、環状タイル１２２によって囲まれている。燃料オリフィス１１１、これは燃料スパッド１２４内に入れられてもよいが、これはガス燃料ライザー１６５の先端に位置し、管１１２の上流端１１６のところに置かれ、バーナー管１１２中に燃料を導入する。新鮮なまたは環境の空気が可変ダンパー１３７ｂを通して一時空気室１２６中に導入され、バーナー管１１２の上流端１１６のところで燃料と混じり合い、そしてベンチュリ部分１１９内を上向きに移動する。燃料と新鮮な空気との燃焼はバーナー先端１２０の下流で生じる。
【００３０】
複数のエアポート１３０（図５および６参照）は二次空気室１３２に始まり、炉床１４を貫通し炉１０中へと通じる。新鮮なまたは環境の空気が、可変ダンパー１３４を通って二次空気室１３２に入り、段階的エアポート１３０内を通って炉内に入って二次燃焼または段階的燃焼をもたらす。
【００３１】
炉から一次空気室に燃焼排ガスを再循環するために、ＦＧＲダクト１７６が炉１４の床にある開口部１４０から一次空気室１２６内に伸びている。燃焼排ガスは、バーナー管１１２のベンチュリ１１９を通る燃料の吸引効果によってＦＧＲダクト１７６を通して引かれる。このようにして、一次空気および燃焼排ガスは一次空気室１２６内で混合され、これは燃焼の帯域に先行する。したがって、燃料に混合される不活性物質の量が上げられ、これによって火炎温度が下がり、その結果ＮＯｘ排出が低減される。ダンパー１３７ｂを完全にまたは部分的に閉じると、一次空気室１２６中に引かれることができる新鮮な空気の量が制限され、それによって炉床１４から燃焼排ガスを引くのに必要な真空が与えられる。
【００３２】
１の形態では、ＦＧＲダクト１７６内に突き出ている２以上の一次空気通路１３７および１３８を設けることによって、混合は促進されることができる。通路１３７および１３８は円錐の切断された一部、円筒状または四角柱状であり、各通路１３７および１３８の間に間隔が設けられて、ＦＧＲダクト１７６中に良好な燃焼排ガス／空気の混合が起きる乱流帯域を生成してもよい。
【００３３】
ＦＧＲダクト１７６の内壁の下端にある平板部材１８３によって、混合はさらに高められることができる。平板部材１８３は一次空気室１２６内に伸びている。平板部材１８３はまたＦＧＲダクト１７６を効果的により長くし、より長いＦＧＲダクトはまたより良好な混合を促進する。
【００３４】
ダンパー１３７ｂによって調節されるオリフィス１３７ａおよび１３８ａを含む第一の端ならびにＦＧＲダクト１７６に通じているオリフィスを含む第二の端をそれぞれ有する傾斜通路１３７および１３８を通して、混ぜられていない低温度の環境空気（一次空気）が導入される。このように導入された環境空気は、ＦＧＲダクト１７６中で再循環された燃焼排ガスと直接混合される。燃料オリフィス、これは燃料スパッド１２４内に納められていてもよいが、これを通過する燃料の吸引効果によって、一次空気は通路１３７および１３８を通して引かれる。
【００３５】
好ましくは、約２０％〜約８０％の燃焼排ガスと約２０％〜約８０％の環境空気との混合物がＦＧＲダクト１７６を通して引かれなければならない。約５０％の燃焼排ガスと約５０％の環境空気との混合物が用いられることが特に好まれる。エアポートおよび抽気ダクトの形状および配置は、燃焼排ガスと環境空気との所望の割合を得るために変えられることができる。
【００３６】
運転においては、燃料オリフィス１１１、これは燃料スパッド１２４内に入れられていてもよいが、これはバーナー管１１２中に燃料を送り出し、ここで燃料は一次空気、再循環燃焼排ガスまたはこれらの混合物と混じり合う。燃料、再循環燃焼排ガスおよび一次空気の混合物は、次にバーナー先端１２０から放出される。バーナー管１１２のベンチュリ部分１１９中の混合物は多燃料側の可燃限界未満に維持される。すなわち、ベンチュリ中には燃焼を支えるには不十分な空気が存在する。燃焼に必要な空気の残余を供給するために、二次空気が添加される。
【００３７】
希釈剤として燃焼排ガスを用いることに加えて、より低い火炎温度を希釈によって達成する他の技術は、スチーム噴射の使用によるものである。スチームは一次空気または二次空気室に噴射されることができる。スチームは、図４に示された１以上のスチーム噴射管１１５を通して噴射されることができる。好ましくは、スチームはベンチュリの上流に噴射される。
【００３８】
なおも図４〜６を参照すると、バーナー管１１２の下流端１１８上に取り付けられたバーナー先端１２０を取り囲む壁１６０が設けられて、バーナー先端１２０の下流の火炎の基部と、炉内のＦＧＲダクト１７６および１以上のエアポート１３０の両方と、の間の障壁としてもよい。１の形態では、壁１６０に加えて部分的壁１９５が設けられて、バーナー先端１２０の下流の火炎の基部とＦＧＲダクト１７６との間のさらなる障壁とされる。
【００３９】
本明細書に開示された炉１０の運転では、単一デコーク排出物ライン３０から複数のデコーク排出物噴射ノズル２４に、一連の対称型分割ラインに該排出物を通すことによって移行することが望ましい。このようにして、デコーク排出物流中に含まれているコークは、個々の噴射ノズル２４の間に分配される。したがって、１の形態では、複数のデコーク排出物噴射ノズル２４の間にコークをより均等に分配するように、デコーク排出物分配配管３０が設けられる。
【００４０】
本発明は、特定の手段、物質および形態を参照して記載されてきたけれども、開示された特定事項に限定されず、特許請求の範囲内の全ての均等物に及ぶことが理解されなければならない。
【符号の説明】
【００４１】
１：単一管筒型炉、２：輻射燃焼室、３：輻射管コイル、４：床噴射ノズル、５：バーナー
１０：双管筒型炉、１２：輻射燃焼室、１４：炉床、Ｌ：炉床１４の中心線、Ｐ：炉床１４の中心線Ｌを貫通しかつ炉床１４と垂直な面、１６：バーナーの第一の列、Ｄ１：バーナーの第一の列、１８：バーナーの第二の列、Ｄ２：バーナーの第二の列、２０：輻射管コイルの第一の面、２２：輻射管コイルの第二の面、２４：複数のデコーク排出物噴射ノズル、２６：バーナーの第三の列、Ｄ３：バーナーの第三の列、２８：バーナーの第四の列、Ｄ４：バーナーの第四の列、３０：デコーク排出物分配配管、３２：対流区域、３４：輻射区域、３６：クエンチ系、３８：対流管コイル、
１００：第二の複数のバーナー、１１１：燃料オリフィス、１１２：バーナー管、１１５：スチーム噴射管、１１６：バーナー管上流端、１１８：バーナー管下流端、１１９：バーナー管ベンチュリ部分、１２０：バーナー先端、 １２２：環状タイル、１２４：燃料スパッド、１２６：一次空気室、１３０：エアポート、１３２：二次空気室、 １３４：可変ダンパー、１３７：一次空気通路、１３７ａ：オリフィス、１３７ｂ：可変ダンパー、１３８：一次空気通路、１３８ａ：オリフィス、１４０：炉床開口部、１６０：バーナー先端１２０を取り囲む壁、１６５：ガス燃料ライザー、１７６：ＦＲＧダクト、１８３：平板部材、１９５：バーナー先端１２０を取り囲む壁にさらに加えられた部分的壁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素の分解のための炉であって、
（ａ）輻射燃焼室であって、当該輻射燃焼室が、中心線を有する炉床を含む輻射燃焼室、
（ｂ）当該輻射燃焼室中に上向きにデコーク排出物を噴射するための、当該中心線に沿ってまたは近接してはめ込まれた複数のデコーク排出物噴射ノズル、
（ｃ）バーナーの第一の列およびバーナーの第二の列を形成するように配置された複数のバーナーであって、バーナーのそれぞれの列が当該複数のデコーク排出物噴射ノズルに関して相互に対向する側に置かれた複数のバーナー、
（ｄ）輻射管コイルの第一の面であって、当該バーナーの第一の列と当該炉床の当該中心線との間隔よりも大きい間隔を空けて、当該中心線に関して当該バーナーの第一の列と同じ側に設けられた輻射管コイルの第一の面、および
（ｅ）輻射管コイルの第二の面であって、当該バーナーの第二の列と当該炉床の当該中心線との間隔よりも大きい間隔を空けて、中心線に関して当該バーナーの第二の列と当該同じ側に設けられた輻射管コイルの第二の面
を含んでいる、炉。
【請求項２】
当該複数のバーナーが、少なくとも２の平行な線に沿って配置されてバーナーの第一の列およびバーナーの第二の列を形成し、バーナーのそれぞれの列が当該炉床の当該中心線から実質的に等しい間隔を空けて、当該中心線に関して相互に対向する側に設けられている、請求項１に記載の炉。
【請求項３】
バーナーの第三の列およびバーナーの第四の列を形成するように、少なくとも２の平行な列に沿って配置された第二の複数のバーナーであって、バーナーのそれぞれの列が当該炉床の当該中心線から実質的に等しい間隔を、当該輻射管コイルの第一の面および当該輻射管コイルの第二の面のそれぞれと当該炉床の当該中心線との間隔よりも大きい間隔を空けて設けられた第二の複数のバーナーをさらに含んでいる、請求項１に記載の炉。
【請求項４】
当該輻射管コイルの第一の面が、当該炉床の当該中心線を貫通しかつ当該炉床と垂直な面と平行に配置されている、請求項１に記載の炉。
【請求項５】
当該輻射管コイルの第二の面が、当該炉床の当該中心線を貫通しかつ当該炉床と垂直な面と平行に配置されている、請求項１に記載の炉。
【請求項６】
当該複数のバーナーが、生ガスバーナー、多段式燃料バーナー、多段式エアバーナー、段階的予混合エアバーナーまたはこれらの組み合わせを含んでいる、請求項１に記載の炉。
【請求項７】
当該複数のバーナーの当該段階的予混合エアバーナーが、それぞれ、
（ａ）一次空気室、
（ｂ）上流端、下流端および該上流端と下流端との中間に介在するベンチュリを有するバーナー管、
（ｃ）炉の第一開口部に近接するバーナー管の下流端の上に設けられたバーナー先端であって、当該配置の結果、燃料の燃焼が当該バーナー先端の下流で生じる、バーナー先端、および
（ｄ）燃料を当該バーナー管中に導入するための、当該バーナー管の上流端に近接して置かれた燃料オリフィス
を含んでいる、請求項６に記載の炉。
【請求項８】
炉がスチームクラッキング炉である、請求項１に記載の炉。
【請求項９】
エチレンの生産のために炉のデコーク排出物流を焼却する方法に用いられる炉であって、該炉が、（ｉ）炉床を有する輻射燃焼室であって、該炉床が中心線を有する輻射燃焼室、（ii）該輻射燃焼室中に上向きにデコーク排出物を噴射するための、該中心線に沿ってまたは近接して設けられた複数のデコーク排出物噴射ノズル、（iii）バーナーの第一の列およびバーナーの第二の列を形成するように配置された複数のバーナーであって、バーナーのそれぞれの列が該複数のデコーク排出物噴射ノズルに関して相互に対向する側に置かれた複数のバーナー、（iv）輻射管コイルの第一の面であって、バーナーの第一の列と炉床の中心線との間隔よりも大きい間隔を空けて、該中心線に関して該バーナーの第一の列と同じ側に設けられた輻射管コイルの第一の面、（v）輻射管コイルの第二の面であって、バーナーの第二の列と炉床の中心線との間隔よりも大きい間隔を空けて、該中心線に関して該バーナーの第二の列と同じ側に設けられた輻射管コイルの第二の面を含み、該方法が、
（ａ）該炉床の中心線に沿って該輻射燃焼室中に上向きにデコーク排出物を噴射する工程
を含んでいる、請求項１に記載の炉。
【請求項１０】
複数のバーナーが、少なくとも２の平行な線に沿って配置されてバーナーの第一の列およびバーナーの第二の列を形成し、バーナーのそれぞれの列が炉床の中心線から実質的に等しい間隔を空けて、該中心線に関して相互に対向する側に設けられる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
炉床の中心線を貫通しかつ該炉床と垂直な面に実質的に沿って上向きにデコーク排出物を噴射する工程をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
バーナーの第三の列およびバーナーの第四の列を形成するように、少なくとも２の平行な列に沿って配置された第二の複数のバーナーであって、バーナーのそれぞれの列が当該炉床の当該中心線から実質的に等しい間隔で、当該輻射管コイルの第一の面および当該輻射管コイルの第二の面のそれぞれと当該炉床の当該中心線との間隔よりも大きい間隔を空けて設けられた第二の複数のバーナーを配置する工程をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
（ｂ）複数のバーナーのそれぞれ内の燃料スパッドに近接した所定の場所で、燃料ガスと空気、燃焼排ガスまたはこれらの混合物とを一緒にする工程、
（ｃ）該所定の場所の下流のバーナー先端であって、タイルによって周囲を取り囲まれたバーナー先端において、該燃料ガスと空気、燃焼排ガスまたはこれらの混合物とを放出する工程、
（ｄ）該複数のバーナーのそれぞれについて、該燃料スパッドを出て行く未燃焼燃料ガスの吸引効果に応答して炉から燃焼排ガスの流れを引く工程、および
（ｅ）該所定の場所の下流のバーナー先端の下流の燃料ガスを燃焼する工程
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
炉がスチームクラッキング炉である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
炉床の中心線を該中心線の第一の側で貫通しかつ炉床と垂直な面と平行な輻射管コイルの第一の面、および炉床の中心線を該中心線の第一の側と反対の側で貫通しかつ炉床と垂直な面と平行な輻射管コイルの第二の面を置く工程をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１】
炭化水素の分解のための炉であって、
（ａ）輻射燃焼室であって、当該輻射燃焼室が、中心線を有する炉床を含む輻射燃焼室、
（ｂ）当該輻射燃焼室中に上向きにデコーク排出物を噴射するための、当該中心線に沿ってまたは近接してはめ込まれた複数のデコーク排出物噴射ノズル、
（ｃ）バーナーの第一の列およびバーナーの第二の列を形成するように配置された複数のバーナーであって、バーナーのそれぞれの列が当該複数のデコーク排出物噴射ノズルに関して相互に対向する側に置かれた複数のバーナー、
（ｄ）輻射管コイルの第一の面であって、当該バーナーの第一の列と当該炉床の当該中心線との間隔よりも大きい間隔を空けて、当該中心線に関して当該バーナーの第一の列と同じ側に設けられた輻射管コイルの第一の面、および
（ｅ）輻射管コイルの第二の面であって、当該バーナーの第二の列と当該炉床の当該中心線との間隔よりも大きい間隔を空けて、中心線に関して当該バーナーの第二の列と当該同じ側に設けられた輻射管コイルの第二の面
を含んでいる、炉。
【請求項２】
当該複数のバーナーが、少なくとも２の平行な線に沿って配置されてバーナーの第一の列およびバーナーの第二の列を形成し、バーナーのそれぞれの列が当該炉床の当該中心線から実質的に等しい間隔を空けて、当該中心線に関して相互に対向する側に設けられている、請求項１に記載の炉。
【請求項３】
バーナーの第三の列およびバーナーの第四の列を形成するように、少なくとも２の平行な列に沿って配置された第二の複数のバーナーであって、バーナーのそれぞれの列が当該炉床の当該中心線から実質的に等しい間隔を、当該輻射管コイルの第一の面および当該輻射管コイルの第二の面のそれぞれと当該炉床の当該中心線との間隔よりも大きい間隔を空けて設けられた第二の複数のバーナーをさらに含んでいる、請求項１に記載の炉。
【請求項４】
当該輻射管コイルの第一の面が、当該炉床の当該中心線を貫通しかつ当該炉床と垂直な面と平行に配置されている、請求項１に記載の炉。
【請求項５】
当該輻射管コイルの第二の面が、当該炉床の当該中心線を貫通しかつ当該炉床と垂直な面と平行に配置されている、請求項１に記載の炉。
【請求項６】
当該複数のバーナーが、生ガスバーナー、多段式燃料バーナー、多段式エアバーナー、段階的予混合エアバーナーまたはこれらの組み合わせを含んでいる、請求項１に記載の炉。
【請求項７】
当該複数のバーナーの当該段階的予混合エアバーナーが、それぞれ、
（ａ）一次空気室、
（ｂ）上流端、下流端および該上流端と下流端との中間に介在するベンチュリを有するバーナー管、
（ｃ）炉の第一開口部に近接するバーナー管の下流端の上に設けられたバーナー先端であって、当該配置の結果、燃料の燃焼が当該バーナー先端の下流で生じる、バーナー先端、および
（ｄ）燃料を当該バーナー管中に導入するための、当該バーナー管の上流端に近接して置かれた燃料オリフィス
を含んでいる、請求項６に記載の炉。
【請求項８】
炉がスチームクラッキング炉である、請求項１に記載の炉。
【請求項９】
エチレンの生産のために炉のデコーク排出物流を焼却する方法に用いられる炉であって、該炉が、（ｉ）炉床を有する輻射燃焼室であって、該炉床が中心線を有する輻射燃焼室、（ii）該輻射燃焼室中に上向きにデコーク排出物を噴射するための、該中心線に沿ってまたは近接して設けられた複数のデコーク排出物噴射ノズル、（iii）バーナーの第一の列およびバーナーの第二の列を形成するように配置された複数のバーナーであって、バーナーのそれぞれの列が該複数のデコーク排出物噴射ノズルに関して相互に対向する側に置かれた複数のバーナー、（iv）輻射管コイルの第一の面であって、バーナーの第一の列と炉床の中心線との間隔よりも大きい間隔を空けて、該中心線に関して該バーナーの第一の列と同じ側に設けられた輻射管コイルの第一の面、（v）輻射管コイルの第二の面であって、バーナーの第二の列と炉床の中心線との間隔よりも大きい間隔を空けて、該中心線に関して該バーナーの第二の列と同じ側に設けられた輻射管コイルの第二の面を含み、該方法が、
（ａ）該炉床の中心線に沿って該輻射燃焼室中に上向きにデコーク排出物を噴射する工程
を含んでいる、請求項１に記載の炉。
【請求項１０】
複数のバーナーが、少なくとも２の平行な線に沿って配置されてバーナーの第一の列およびバーナーの第二の列を形成し、バーナーのそれぞれの列が炉床の中心線から実質的に等しい間隔を空けて、該中心線に関して相互に対向する側に設けられる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
炉床の中心線を貫通しかつ該炉床と垂直な面に実質的に沿って上向きにデコーク排出物を噴射する工程をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
バーナーの第三の列およびバーナーの第四の列を形成するように、少なくとも２の平行な列に沿って配置された第二の複数のバーナーであって、バーナーのそれぞれの列が当該炉床の当該中心線から実質的に等しい間隔で、当該輻射管コイルの第一の面および当該輻射管コイルの第二の面のそれぞれと当該炉床の当該中心線との間隔よりも大きい間隔を空けて設けられた第二の複数のバーナーを配置する工程をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
（ｂ）複数のバーナーのそれぞれ内の燃料スパッドに近接した所定の場所で、燃料ガスと空気、燃焼排ガスまたはこれらの混合物とを一緒にする工程、
（ｃ）該所定の場所の下流のバーナー先端であって、タイルによって周囲を取り囲まれたバーナー先端において、該燃料ガスと空気、燃焼排ガスまたはこれらの混合物とを放出する工程、
（ｄ）該複数のバーナーのそれぞれについて、該燃料スパッドを出て行く未燃焼燃料ガスの吸引効果に応答して炉から燃焼排ガスの流れを引く工程、および
（ｅ）該所定の場所の下流のバーナー先端の下流の燃料ガスを燃焼する工程
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
炉がスチームクラッキング炉である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
炉床の中心線を該中心線の第一の側で貫通しかつ炉床と垂直な面と平行な輻射管コイルの第一の面、および炉床の中心線を該中心線の第一の側と反対の側で貫通しかつ炉床と垂直な面と平行な輻射管コイルの第二の面を置く工程をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２０１２−５００９５５（Ｐ２０１２−５００９５５Ａ）
【公表日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２３８３９（Ｐ２０１１−５２３８３９）
【出願日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４６９８８
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０２７５４１
【国際公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【出願人】（５９９１３４６７６）エクソンモービル・ケミカル・パテンツ・インク (301)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４６９８８
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０２７５４１
【国際公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【出願人】（５９９１３４６７６）エクソンモービル・ケミカル・パテンツ・インク (301)
【Ｆターム（参考）】
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