JPH1129776A - エチレン製造用熱分解反応管 - Google Patents
エチレン製造用熱分解反応管Info
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- JPH1129776A JPH1129776A JP18562097A JP18562097A JPH1129776A JP H1129776 A JPH1129776 A JP H1129776A JP 18562097 A JP18562097 A JP 18562097A JP 18562097 A JP18562097 A JP 18562097A JP H1129776 A JPH1129776 A JP H1129776A
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- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】エチレン製造用熱分解炉の反応管の耐コーキン
グ性，耐浸炭性を改良する。 【解決手段】この反応管は、Ｓｉ１．５〜４重量％また
は／およびＡｌ１〜４重量％を含有する高Ｎｉ−Ｃｒ系
耐熱合金からなり、管内面を、ＳｉＯ2 膜，Ａｌ 2 Ｏ3
膜，またはこれらの複合膜で覆われている。被膜の形成
は、管の内側空間を１０-4Torr以下の真空雰囲気または
これと同等の酸素分圧に調整された雰囲気下、約７００
℃以上の温度に加熱保持することにより行われ、管材の
Ｓｉ，Ａｌの優先酸化により、ＳｉＯ2 膜，Ａｌ2 Ｏ3
膜が析出形成される。ＳｉＯ2 膜は管内面のコーキング
を抑制し、Ａｌ2 Ｏ3 膜は管壁内部への浸炭を抑制する
バリアー層として機能する。被膜の密着性は高く、被膜
効果を安定に維持する。
グ性，耐浸炭性を改良する。 【解決手段】この反応管は、Ｓｉ１．５〜４重量％また
は／およびＡｌ１〜４重量％を含有する高Ｎｉ−Ｃｒ系
耐熱合金からなり、管内面を、ＳｉＯ2 膜，Ａｌ 2 Ｏ3
膜，またはこれらの複合膜で覆われている。被膜の形成
は、管の内側空間を１０-4Torr以下の真空雰囲気または
これと同等の酸素分圧に調整された雰囲気下、約７００
℃以上の温度に加熱保持することにより行われ、管材の
Ｓｉ，Ａｌの優先酸化により、ＳｉＯ2 膜，Ａｌ2 Ｏ3
膜が析出形成される。ＳｉＯ2 膜は管内面のコーキング
を抑制し、Ａｌ2 Ｏ3 膜は管壁内部への浸炭を抑制する
バリアー層として機能する。被膜の密着性は高く、被膜
効果を安定に維持する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エチレン製造用熱
分解反応管に関し、詳しくは管内面に改質処理を施して
耐コーキング性，耐浸炭性を付与し、デコーキング作業
の実施頻度を低減すると共に、反応管の耐用寿命を改善
するものである。
分解反応管に関し、詳しくは管内面に改質処理を施して
耐コーキング性，耐浸炭性を付与し、デコーキング作業
の実施頻度を低減すると共に、反応管の耐用寿命を改善
するものである。
【０００２】
【従来の技術】エチレン製造用熱分解炉では、炉内の反
応管にナフサ，天然ガス等の炭化水素類が水蒸気との混
合流体として高速送給され、高温・加圧（約800 〜1100
℃, 5kg/cm2 以下）の条件下に炭化水素類の熱分解反応
を生じ、反応生成物としてエチレン，プロビレン等のオ
レフィン類が収得される。この熱分解反応管として、従
来より、ＡＳＴＭ ＨＰ材（0.4%C-1.75%Si-25%Cr-35%N
i-Fe），またはこれにＭｏ，Ｎｂ，Ｗ等が適量添加され
たＨＰ改良材などに代表される高Ｎｉ−Ｃｒ系耐熱合金
が使用されている。
応管にナフサ，天然ガス等の炭化水素類が水蒸気との混
合流体として高速送給され、高温・加圧（約800 〜1100
℃, 5kg/cm2 以下）の条件下に炭化水素類の熱分解反応
を生じ、反応生成物としてエチレン，プロビレン等のオ
レフィン類が収得される。この熱分解反応管として、従
来より、ＡＳＴＭ ＨＰ材（0.4%C-1.75%Si-25%Cr-35%N
i-Fe），またはこれにＭｏ，Ｎｂ，Ｗ等が適量添加され
たＨＰ改良材などに代表される高Ｎｉ−Ｃｒ系耐熱合金
が使用されている。
【０００３】上記熱分解反応においては、管内反応系か
ら固形炭素が析出し、管内面に付着堆積するコーキング
現象が生じる。固形炭素の付着堆積は、反応管の有効内
径を減じて原料流体の管内流通を妨害し、また熱分解反
応の制御に必要な管壁からの熱伝導を阻害する。更に、
管内面に付着した炭素は、管壁内部に拡散侵入する浸炭
現象を生じ、浸炭は管材の劣化、特に延靱性の劣化を引
き起こし、反応管に割れ等を生じる原因となる。このた
め、反応管の内面に付着堆積した炭素を除去するデコー
キング作業が定期的に実施されている。
ら固形炭素が析出し、管内面に付着堆積するコーキング
現象が生じる。固形炭素の付着堆積は、反応管の有効内
径を減じて原料流体の管内流通を妨害し、また熱分解反
応の制御に必要な管壁からの熱伝導を阻害する。更に、
管内面に付着した炭素は、管壁内部に拡散侵入する浸炭
現象を生じ、浸炭は管材の劣化、特に延靱性の劣化を引
き起こし、反応管に割れ等を生じる原因となる。このた
め、反応管の内面に付着堆積した炭素を除去するデコー
キング作業が定期的に実施されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】反応管のデコーキング
作業を実施するには、熱分解炉の操業を一時的に中断し
なければならない。特に高温操業では、デコーキング作
業の実施周期を著しく短くする必要があり、熱分解炉の
稼働率の大幅な低下を余儀なくされる。また反応管の浸
炭に伴う材質劣化が進み易く、耐用寿命の大幅な低下を
免れない。本発明は、熱分解反応管の上記問題を解決す
るための改良された耐コーキング性，耐浸炭性を備えた
反応管を提供するものである。
作業を実施するには、熱分解炉の操業を一時的に中断し
なければならない。特に高温操業では、デコーキング作
業の実施周期を著しく短くする必要があり、熱分解炉の
稼働率の大幅な低下を余儀なくされる。また反応管の浸
炭に伴う材質劣化が進み易く、耐用寿命の大幅な低下を
免れない。本発明は、熱分解反応管の上記問題を解決す
るための改良された耐コーキング性，耐浸炭性を備えた
反応管を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のエチレン製造用
熱分解反応管は、Ｓｉ１．５〜４％、もしくはＡｌ１〜
４％を含有する高Ｎｉ−Ｃｒ系合金、または両元素を共
に含有する高Ｎｉ−Ｃｒ系合金からなり、管の内側空間
を、１０-4Torr以下の真空雰囲気またはこれと同等の酸
素分圧に制御された雰囲気に保持して管を加熱すること
により、Ｓｉ１．５〜４％を含有する管材では、Ｓｉの
酸化反応によりＳｉＯ2 を析出生成させて管内面をＳｉ
Ｏ2 膜で被覆し、Ａｌ１〜４％を含有する管材では、Ａ
ｌの酸化反応によりＡｌ2 Ｏ3 を析出生成させて管内面
をＡｌ2 Ｏ3 膜で被覆し、またＳｉ１．５〜４％および
Ａｌ１〜４％を含有する管材では、ＳｉＯ2 およびＡｌ
2 Ｏ3 の析出反応により、ＳｉＯ2 とＡｌ2 Ｏ3 の複合
膜で管内面を被覆したことを特徴としている。成分含有
量を示す％はすべて重量％である。
熱分解反応管は、Ｓｉ１．５〜４％、もしくはＡｌ１〜
４％を含有する高Ｎｉ−Ｃｒ系合金、または両元素を共
に含有する高Ｎｉ−Ｃｒ系合金からなり、管の内側空間
を、１０-4Torr以下の真空雰囲気またはこれと同等の酸
素分圧に制御された雰囲気に保持して管を加熱すること
により、Ｓｉ１．５〜４％を含有する管材では、Ｓｉの
酸化反応によりＳｉＯ2 を析出生成させて管内面をＳｉ
Ｏ2 膜で被覆し、Ａｌ１〜４％を含有する管材では、Ａ
ｌの酸化反応によりＡｌ2 Ｏ3 を析出生成させて管内面
をＡｌ2 Ｏ3 膜で被覆し、またＳｉ１．５〜４％および
Ａｌ１〜４％を含有する管材では、ＳｉＯ2 およびＡｌ
2 Ｏ3 の析出反応により、ＳｉＯ2 とＡｌ2 Ｏ3 の複合
膜で管内面を被覆したことを特徴としている。成分含有
量を示す％はすべて重量％である。
【０００６】従来の反応管の内面は酸化クロム（Ｃｒ2
Ｏ3 ）に覆われている。このＣｒ2Ｏ3 膜に比べて、本
発明の反応管の内面を被覆するＳｉＯ2 は、管内反応系
のオレフィン等の脱水縮合反応に対する触媒作用がはる
かに小さく、その効果として管内面のコーキング（析出
固体炭素の沈積）を、従来の反応管におけるコーキング
量の約１／２ないしそれ以下に低減することを可能にす
る。また、Ａｌ2 Ｏ3 膜は、管壁内部への炭素の拡散侵
入を抑制阻止するバリアー層として、高温雰囲気下での
浸炭を低減し、浸炭量を従来の反応管の約１／２ないし
それ以下に減少することが可能となる。ＳｉＯ2 とＡｌ
2 Ｏ3 とからなる複合被膜で内面を覆われた反応管は、
その複合効果として高耐コーキング性と高耐浸炭性とが
与えられる。
Ｏ3 ）に覆われている。このＣｒ2Ｏ3 膜に比べて、本
発明の反応管の内面を被覆するＳｉＯ2 は、管内反応系
のオレフィン等の脱水縮合反応に対する触媒作用がはる
かに小さく、その効果として管内面のコーキング（析出
固体炭素の沈積）を、従来の反応管におけるコーキング
量の約１／２ないしそれ以下に低減することを可能にす
る。また、Ａｌ2 Ｏ3 膜は、管壁内部への炭素の拡散侵
入を抑制阻止するバリアー層として、高温雰囲気下での
浸炭を低減し、浸炭量を従来の反応管の約１／２ないし
それ以下に減少することが可能となる。ＳｉＯ2 とＡｌ
2 Ｏ3 とからなる複合被膜で内面を覆われた反応管は、
その複合効果として高耐コーキング性と高耐浸炭性とが
与えられる。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の反応管内面の被膜は、管
の内側空間を制御された雰囲気に保持し、加熱下に、管
材のＳｉ，Ａｌの選択的な優先酸化を生起させ、ＳｉＯ
2 ，Ａｌ2 Ｏ 3 を析出生成させることにより形成され
る。 Ｓｉ＋Ｏ2 →ＳｉＯ2 2 Ａｌ＋ 3/2Ｏ2 →Ａｌ2 Ｏ3
の内側空間を制御された雰囲気に保持し、加熱下に、管
材のＳｉ，Ａｌの選択的な優先酸化を生起させ、ＳｉＯ
2 ，Ａｌ2 Ｏ 3 を析出生成させることにより形成され
る。 Ｓｉ＋Ｏ2 →ＳｉＯ2 2 Ａｌ＋ 3/2Ｏ2 →Ａｌ2 Ｏ3
【０００８】Ａｌ2 Ｏ3 膜の形成は、１０-4Torr以下の
真空雰囲気またはこれと同等の酸素分圧に調節された雰
囲気下、約７００℃以上の温度域に適当時間（約６Ｈｒ
以上）保持することに効率よく行われる。ＳｉＯ2 被
膜，またはＡｌ2 Ｏ3 とＳｉＯ 2 からなる複合被膜を形
成する場合は、１０-4Torr以下の真空雰囲気またはこれ
と同等の酸素分圧に調節された雰囲気下、約７００℃以
上の温度域に適当時間（約２０Ｈｒ以上）保持すること
により行われる。形成される被膜の厚さはナノメータ・
オーダーであり、処理時間，温度等により所望の膜厚に
調節される。管内面の被膜の密着性は高く、熱分解反応
の苛酷な使用環境下にも容易に剥離損傷せず、被膜機能
を安定に維持する。
真空雰囲気またはこれと同等の酸素分圧に調節された雰
囲気下、約７００℃以上の温度域に適当時間（約６Ｈｒ
以上）保持することに効率よく行われる。ＳｉＯ2 被
膜，またはＡｌ2 Ｏ3 とＳｉＯ 2 からなる複合被膜を形
成する場合は、１０-4Torr以下の真空雰囲気またはこれ
と同等の酸素分圧に調節された雰囲気下、約７００℃以
上の温度域に適当時間（約２０Ｈｒ以上）保持すること
により行われる。形成される被膜の厚さはナノメータ・
オーダーであり、処理時間，温度等により所望の膜厚に
調節される。管内面の被膜の密着性は高く、熱分解反応
の苛酷な使用環境下にも容易に剥離損傷せず、被膜機能
を安定に維持する。
【０００９】本発明の反応管の材種は、高温高圧の使用
環境に供される耐熱材料として、ＨＰ材（0.4%C-1.75%S
i-25%Cr-35%Ni-Fe）やＨＰ改良材等に代表される高Ｎｉ
−Ｃｒ系耐熱合金であることは従来の反応管と異ならな
い。本発明の反応管は、この高Ｎｉ−Ｃｒ系耐熱合金を
ベースとし、ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 の析出反応による被
膜形成が効果的に達成されるように、形成しようとする
被膜の組成に応じてＳｉ，Ａｌの含有量が適量富化され
た組成を有するものが適用される。これらの元素は過度
に増量すると管材の材質、例えば延性，靱性などの機械
性質の低下，溶接性の劣化等を招くので、Ｓｉは１．５
〜４％，Ａｌは１〜４％を含有する組成の管材が好まし
く使用される。
環境に供される耐熱材料として、ＨＰ材（0.4%C-1.75%S
i-25%Cr-35%Ni-Fe）やＨＰ改良材等に代表される高Ｎｉ
−Ｃｒ系耐熱合金であることは従来の反応管と異ならな
い。本発明の反応管は、この高Ｎｉ−Ｃｒ系耐熱合金を
ベースとし、ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 の析出反応による被
膜形成が効果的に達成されるように、形成しようとする
被膜の組成に応じてＳｉ，Ａｌの含有量が適量富化され
た組成を有するものが適用される。これらの元素は過度
に増量すると管材の材質、例えば延性，靱性などの機械
性質の低下，溶接性の劣化等を招くので、Ｓｉは１．５
〜４％，Ａｌは１〜４％を含有する組成の管材が好まし
く使用される。
【００１０】
【発明の効果】本発明の熱分解反応管は、管内面の被膜
形成効果として、改良された耐コーキング性，耐浸炭性
を有する。管内面のコーキングが抑制されることによ
り、デコーキング作業の実施およびそのための炉操業の
中断頻度が低減し、また浸炭による管材質の劣化が抑制
防止されることにより、耐用寿命が改善され、設備稼働
率の向上，メンテナンスの軽減などの効果が得られる。
形成効果として、改良された耐コーキング性，耐浸炭性
を有する。管内面のコーキングが抑制されることによ
り、デコーキング作業の実施およびそのための炉操業の
中断頻度が低減し、また浸炭による管材質の劣化が抑制
防止されることにより、耐用寿命が改善され、設備稼働
率の向上，メンテナンスの軽減などの効果が得られる。
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｓｉ１．５〜４％を含有する高Ｎｉ−Ｃ
ｒ系合金からなる管体の内側空間を、１０-4Torr以下の
真空雰囲気またはこれと同等の酸素分圧の雰囲気に保持
して管を加熱し、管材の固溶Ｓｉの酸化反応により、Ｓ
ｉＯ2 を析出生成させ、管内面をＳｉＯ2 膜で被覆した
ことを特徴とするエチレン製造用熱分解反応管。 - 【請求項２】 Ａｌ１〜４％を含有する高Ｎｉ−Ｃｒ系
合金からなる管体の内側空間を、１０-4Torr以下の真空
雰囲気またはこれと同等の酸素分圧の雰囲気に保持して
管を加熱し、管材の固溶Ａｌの酸化反応により、Ａｌ2
Ｏ3 を析出生成させ、管内面をＡｌ2 Ｏ3 膜で被覆した
ことをことを特徴とするエチレン製造用熱分解反応管。 - 【請求項３】 Ｓｉ１．５〜４％およびＡｌ１〜４％を
含有する高Ｎｉ−Ｃｒ系合金からなる管体の内側空間
を、１０-4Torr以下の真空雰囲気またはこれと同等の酸
素分圧の雰囲気に保持して管を加熱し、管材の固溶Ｓｉ
およびＡｌの酸化反応により、ＳｉＯ2 およびＡｌ2 Ｏ
3 を析出生成させ、管内面をＳｉＯ2 とＡｌ2 Ｏ3 から
なる複合膜で被覆したことを特徴とするエチレン製造用
熱分解反応管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18562097A JPH1129776A (ja) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | エチレン製造用熱分解反応管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18562097A JPH1129776A (ja) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | エチレン製造用熱分解反応管 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1129776A true JPH1129776A (ja) | 1999-02-02 |
Family
ID=16173988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18562097A Pending JPH1129776A (ja) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | エチレン製造用熱分解反応管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1129776A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007080856A1 (ja) | 2006-01-11 | 2007-07-19 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | 耐メタルダスティング性に優れた金属材料 |
| US7396597B2 (en) | 2003-07-17 | 2008-07-08 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Ni-Cr-Fe alloy and Ni-Cr-Fe alloy pipe having resistance to carburization and coking |
| WO2009107585A1 (ja) | 2008-02-27 | 2009-09-03 | 住友金属工業株式会社 | 耐浸炭性金属材料 |
| WO2012176586A1 (ja) | 2011-06-24 | 2012-12-27 | 新日鐵住金株式会社 | 耐浸炭性金属材料 |
| WO2017199612A1 (ja) * | 2016-05-20 | 2017-11-23 | 株式会社クボタ | オレフィン製造用熱分解管および脱水素化触媒の製造方法 |
| US11427763B2 (en) | 2016-05-20 | 2022-08-30 | Kubota Corporation | Pyrolysis tube for manufacturing olefin and method for manufacturing dehydrogenating catalyst |
| CN115948171A (zh) * | 2022-12-15 | 2023-04-11 | 常州大学 | 一种抗结焦、抗蠕变的裂解炉管及其制备方法 |
-
1997
- 1997-07-11 JP JP18562097A patent/JPH1129776A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7396597B2 (en) | 2003-07-17 | 2008-07-08 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Ni-Cr-Fe alloy and Ni-Cr-Fe alloy pipe having resistance to carburization and coking |
| WO2007080856A1 (ja) | 2006-01-11 | 2007-07-19 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | 耐メタルダスティング性に優れた金属材料 |
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| US10233523B2 (en) | 2011-06-24 | 2019-03-19 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Carburization resistant metal material |
| WO2017199612A1 (ja) * | 2016-05-20 | 2017-11-23 | 株式会社クボタ | オレフィン製造用熱分解管および脱水素化触媒の製造方法 |
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