バートンプロセス解説:燃料生産のための熱分解技術
バートンプロセスの概要と歴史的意義
バートンプロセスは、複雑な有機分子をより単純な分子、具体的にはガソリン、ディーゼル、その他の関連燃料に分解する熱分解の方法です。これは、原油を1,472°F(800°C)を超える温度と、約100 PSI(700キロパスカル)の圧力にさらすことで達成されます。これらの条件下で、原油分子はガソリン分子とその他の価値ある物質に分解されます。この方法は1913年に特許取得され、その年のガソリン生産を倍増させる上で重要な役割を果たしました。バートンプロセスは、ほとんどの用途で触媒分解に取って代わられましたが、石油ディーゼルなどの燃料油の製造における重要な方法であり続けています。
初期の油精製から熱分解への転換
油精製の初期には、常圧での蒸留分留が、原油から使用可能な燃料を生産する最も一般的な方法でした。この方法はコストが高く非効率的で、増大するガソリン需要に対応できませんでした。20世紀の変わり目ごろ、少数の化学者が原油を精製するより良い方法の開発を任されました。これにより、1890年代初頭にロシアでシュホフ分解法が発明され、1913年にアメリカでバートンプロセスが発明されました。これらの熱分解方法は、原油1バレルから得られるガソリンの割合を大幅に増加させることに責任がありました。
熱分解の原理と操作条件
熱分解は、複雑な分子をより単純な成分に還元するために使用できるプロセスです。この一般原理がバートンプロセスの核心にあり、熱分解を通じて原油分子を有用なガソリンとディーゼル分子に効果的に分解します。これを達成するために、原油はまず圧力容器に供給されます。オイルは加熱され、スティル内の圧力が同時に増加されます。原油分子を成功裏に分解するには、最低必要圧力は約75 PSI(517 kPa)、温度は最低850°F(約450°C)でなければなりませんが、はるかに高い圧力と温度を使用できます。
触媒分解への移行と燃料油での継続使用
1913年から1937年の間、バートンプロセスはガソリン生産の主要な方法でした。1937年以降、より効率的な触媒分解法に大きく取って代わられました。流動触媒分解は、バートンプロセスよりも体積あたりのガソリン割合が大きく、より価値のある副産物も生み出します。しかし、バートンプロセスは燃料油の精製では依然として有用です。燃料油はガソリンとは異なる温度と圧力で生産されるためです。
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