エチレン・クラッカーの原料には、主にメタン、エタン、石油ナフサ、軽質ガス、燃料油が含まれる。これらの原料は、高温・高圧の熱分解プロセスによって熱化学的に処理され、大きな分子をエチレンのような小さな分子に分解する。
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メタンとエタン:これらは天然ガスによく含まれる炭化水素で、エチレン製造の原料として直接使用される。最も単純な炭化水素であるメタンは、高温で分子結合を切断する工程を経てエチレンに変換される。より複雑な炭化水素であるエタンは、炭素-炭素結合が追加されているためクラッキングを受けやすく、これを切断してエチレンを生産することができる。
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石油ナフサ:原油から得られる液体混合物で、炭化水素を豊富に含む。エチレンや他のオレフィンに分解できる炭化水素を多く含むため、エチレンクラッカーの重要な原料となっている。分解プロセスでは、ナフサを高温で加熱し、炭化水素をより小さな分子に分解する。
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軽質ガスと燃料油:原油を精製する際に生じる副産物または留分である。プロパンやブタンなどの軽質ガスは分解してエチレンを製造できるが、重質燃料油はエチレン製造に適した低分子に分解するため、よりエネルギー集約的なプロセスを必要とする場合がある。
熱分解プロセスは通常、圧力1～30バール、温度700～1200℃で行われる。これらの極端な条件は、原料分子の共有結合の切断を促進し、再結合してエチレンやその他の生成物を形成しうる反応性フリーラジカルを放出する。このプロセスは、加熱ゾーンでの滞留時間や、蒸気や窒素のような希釈剤の導入などの変数を調整することによって制御され、反応速度と生成物の分布を管理する。
要約すると、エチレンクラッカーの原料は多様で、メタンやエタンのような天然ガス成分や、ナフサ、各種ガスや燃料油のような石油由来物質を含む。これらの原料をエチレンに変換する熱分解プロセスは、エチレン生産を最適化するために、温度、圧力、反応条件を正確に制御することに大きく依存しています。
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