JP7801005B2 - 流体加熱装置 - Google Patents

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本出願は２０２２年２月２３日付で提出された大韓民国特許出願第１０－２０２２－００２３６０１号に基づいて優先権を主張し、該当大韓民国特許出願文献に開示された内容は本明細書の一部として含まれる。

本出願は流体加熱装置とその応用に関する。

エチレン、プロピレンおよび／またはブタジエンなどは石油化学の基礎原料であるオレフィンであり、このようなオレフィンは、原油を精製して得たナフサ（ｎａｐｈｔｈａ）および／または多様な炭化水素原料（例えば、エタン、プロパンおよび／またはバイオディーゼルなど）をスチームで希釈し、高温の分解炉（ｆｕｒｎａｃｅ）で熱分解を通じてのクラッキング（ｃｒａｃｋｉｎｇ）を遂行して製造することができる。

前記熱分解を遂行する分解炉は、通常的に輻射部、対流部およびスチーム発生装置を含むことができる。熱分解対象であるナフサ等はフローラインを通じて移送されながら予熱器で１次予熱され、対流部で２次予熱されて部分的に蒸発し、スチームと混ざり合って輻射部に流入することによって高温の熱によって熱分解が遂行される。

分解炉の輻射部は、フローラインを通じて移送される熱分解対象が熱エネルギーの伝達を受けて熱分解反応が遂行される位置である。従来の高温の分解炉（ｆｕｒｎａｃｅ）で熱分解を遂行する場合には、大型装置産業の特性上多量の熱分解対象を一度に処理するためにフローライン全体を基準として熱を伝達していたのであり、前記熱伝達は燃料を燃やして発生する火力によってなされていた。火力による熱伝達は経済的に多い量の熱分解対象を一度に処理できるという観点では有利であるが、熱分解の進行程度に合わせて流入する熱の様相を制御し難いため非効率的な熱分解が遂行される。

フローラインによって熱分布様相の調節が可能であれば、熱分解対象の効率的な熱分解が可能である。ところが、火力を利用して高温の分解炉で熱分解を遂行する従来の高温の分解炉（ｆｕｒｎａｃｅ）では火力によって形成された熱の様相が固定される。また、熱の様相で一部分を調整したり前記熱の様相を変更したりするためには微細な火力の調整が必要であるが、大型装置産業で火力を微細に制御することは非常に難しく、熱の様相を制御するために火力の強度を変動しているとかえってさらに非効率的な熱分解が遂行される場合もある。

したがって、従来の高温の分解炉（ｆｕｒｎａｃｅ）は持続的に同一の火力を加えることになり、このため、熱の様相が一度形成されるとこの様相が固定されるので、特定の部分では必要以上または必要以下の熱が流入し得る。このような場合には熱分解対象の副反応が活性化され、副反応が増加することによってコークス（ｃｏｋｅ）が発生し得る。

コークス（ｃｏｋｅ）はフローライン内部に累積して前記フローラインの壁面温度を上昇させることになる。前記累積したコークスによってフローラインの直径が減少し差圧が増加して運転周期が減少する。壁面温度の上昇および／または運転周期の減少は熱分解の非効率を招くことになる。

また、従来の高温の分解炉（ｆｕｒｎａｃｅ）で熱分解を遂行する場合には、前述した通り熱の様相を制御し難いため、熱分解対象が変更される場合には柔軟に対処できない問題がある。

したがって、前記熱分解対象の物理的および／または化学的特性を考慮して熱分解の進行程度に合わせて流入する熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）自体を制御しつつ、熱分解の進行程度に合わせて流入する熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）はそれぞれが全て均一なプロファイルを有するようにする流体加熱装置が必要である。

特開２０１６－１５０９６８号公報

本出願は熱分解の類型に応じて熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）を制御することによって、クラッキング（ｃｒａｃｋｉｎｇ）工程での目的化合物（エチレン、プロピレンおよび／または水素など）に対する収率を向上させ得る流体加熱装置およびその用途を提供することを目的とする。

本出願は多様な熱分解対象の物理的および／または化学的特性を考慮して熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）をそれぞれ制御することにより、コークスなど不要な副産物や副反応の発生を抑制乃至減少させ得る流体加熱装置およびその用途を提供することを目的とする。

本出願は目的化合物ではない化合物（メタン、エタン、ベンゼンおよび燃料オイル（ｆｕｅｌ ｏｉｌ）等）の発生量を減少させ得る流体加熱装置およびその用途を提供することを目的とする。

本出願は温室ガスの発生量を減少させ得る流体加熱装置およびその用途を提供することを目的とする。

本出願は流体加熱装置に関する。

前記流体加熱装置は、流体が流れ得る内部通路を有するパイプラインを含むことができ、このとき前記内部通路は二以上の吸熱領域に区別されていてもよい。

前記区別される二以上の吸熱領域は、それぞれ独立的に熱エネルギーを収容できるように形成された領域であり得る。

前記熱エネルギーは内部通路で流れる流体を加熱したり、または前記流体に吸収されたりし得る。例えば、流体は温度の増加がないか温度増加が少ない状態で熱エネルギーを吸収することができる。

前記それぞれの吸熱領域が収容する熱エネルギーは互いに異なる熱発生ユニットで生成され得る。

前記熱発生ユニットのうち少なくとも一つ以上の熱発生ユニットは電気エネルギーを熱エネルギーに転換できるように形成されたユニット（電気的熱発生ユニット）であり得る。

一つの例示において、本出願の流体加熱装置に備えられたすべての熱発生ユニットの中で一定水準以上は前記電気的熱発生ユニットであり得る。例えば、前記流体加熱装置に備えられたすべての熱発生ユニットのうち前記電気的熱発生ユニットの数の比率の下限は、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％または９５％程度であり得、その上限は１００％程度であり得る。前記電気的熱発生ユニットの数の比率は、前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過でありながら、前述した上限以下であり得る。

前記電気的熱発生ユニットは、直流または交流を通じて電気エネルギーが供給されるように形成されていてもよい。

前記において電気的熱発生ユニットは、パイプラインに通電して抵抗熱を発生させるように形成され得る。このようなパイプラインに直流または交流電流が印加されて前記抵抗熱が発生し得る。

前記において電気的熱発生ユニットは、パイプラインと離隔されたまま備えられた外部熱源であり得る。前記外部熱源は電気エネルギーを熱エネルギーに転換するように形成された電気的熱発生ユニットであり得る。

前記において電気的熱発生ユニットは、パイプラインに誘導電流によって抵抗熱を発生させるように形成され得る。

前記誘導電流は前記パイプラインを螺旋状に囲んで離隔されたまま備えられたコイル線に交流電流が印加されて発生するものであり得る。

前記流体加熱装置の二以上の吸熱領域は、流体が下記の式１による印加熱エネルギーの偏差△Ｈの絶対値が１０以上である吸熱領域を経ることができるように配置され得る。
［式１］
△Ｈ＝１００％×（Ｈ１－Ｈ２）／Ｈ２
式１でＨ１は、前記二以上の吸熱領域のうちいずれか一つの吸熱領域に印加される熱エネルギーであり、Ｈ２は、前記Ｈ１の熱エネルギーが印加される吸熱領域とは異なる吸熱領域に加えられる熱エネルギーである。

前記で二以上の吸熱領域は、流体の流れ方向に沿って印加される熱エネルギーが減少してから増加するか、または増加してから減少するように配置され得る。

前記流体加熱装置の二以上の吸熱領域は、流体が下記の式２による熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）の偏差△Ｆの絶対値が１０以上である吸熱領域を経ることができるように配置され得る。
［式２］
△Ｆ＝１００％×（Ｆ１－Ｆ２）／Ｆ２
式２でＦ１は、前記二以上の吸熱領域のうちいずれか一つの吸熱領域の熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）であり、Ｆ２は、前記Ｆ１の熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）の吸熱領域とは異なる吸熱領域の熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）である。

前記で流体の流れ方向に沿って前記流体が減少してから増加する熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または増加してから減少する熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）に露出され得るように吸熱領域が配置され得る。

前記吸熱領域は、流体が流体の流れ方向に沿って移動しながら、内部通路内で熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または印加熱エネルギーの周期的変動に露出され得るように配置され得る。

前記で周期的変動の一つの周期内の最大熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または最大印加熱エネルギーと最小熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または最小印加熱エネルギーの偏差の絶対値が所定範囲内に調節され得る。

前記で二以上の吸熱領域は、流体が２個以上の周期を含む熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または印加熱エネルギーの周期的な変動に露出されるように配置され得る。

前記で二以上の吸熱領域は、熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または印加熱エネルギーの周期的変動の一つの周期の長さの流体が移動するパイプラインの長さに対する比率が１％～２００％の範囲内となるように配置され得る。

本出願はまた、前記流体加熱装置を使って流体を加熱して製品を生産する方法であり得る。前記で製品は、例えば、エチレン、プロピレンおよび／または水素などであり得る。

前記方法は、前記流体加熱装置のパイプラインの内部通路に流体を移動させつつ、前記流体加熱装置の二以上の区別された吸熱領域に独立的に熱エネルギーを印加する段階を含むことができる。

前記でそれぞれの吸熱領域に印加される熱エネルギーを互いに異なる熱発生ユニットで生成することができる。

前記で流体加熱装置に存在する熱発生ユニットのうち少なくとも一つ以上の熱発生ユニットは前記電気的熱発生ユニットであり得る。

一つの例示において、本出願の流体加熱装置に備えられたすべての熱発生ユニットの中で一定水準以上は前記電気的熱発生ユニットであり得る。例えば、前記流体加熱装置に備えられたすべての熱発生ユニットのうち前記電気的熱発生ユニットの数の比率の下限は、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％または９５％程度であり得、その上限は１００％程度であり得る。前記電気的熱発生ユニットの数の比率は、前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過でありながら、前述した上限以下であり得る。

前記で熱発生ユニットは直流または交流電流を通じて電気エネルギーが供給される装置であり得る。

前記で少なくとも一つ以上の熱発生ユニットは通電されることによって抵抗熱が発生するパイプラインであり、前記パイプラインは直流または交流電流が印加されて前記抵抗熱を発生させるものであり得る。

前記で少なくとも一つ以上の熱発生ユニットはパイプラインと離隔されたまま備えられた外部熱源であり、前記外部熱源は電気エネルギーを熱エネルギーに転換するものであり得る。

前記で少なくとも一つ以上の熱発生ユニットはパイプラインに誘導電流を発生させることによって抵抗熱を発生させ、前記誘導電流は前記パイプラインを螺旋状に囲んで離隔されたまま備えられたコイル線に交流が印加されて発生するものであり得る。

前記において、流体が下記の式１による印加熱エネルギーの偏差△Ｈの絶対値が１０以上である二以上の吸熱領域に熱エネルギーを印加することができる。
［式１］
△Ｈ＝１００％×（Ｈ１－Ｈ２）／Ｈ２
式１でＨ１は、前記二以上の吸熱領域のうちいずれか一つの吸熱領域に印加される熱エネルギーであり、Ｈ２は、前記Ｈ１の熱エネルギーが印加される吸熱領域とは異なる吸熱領域に加えられる熱エネルギーである。

前記で二以上の吸熱領域は、流体の流れ方向に沿って印加される熱エネルギーが減少してから増加するか、または増加してから減少するように配置され得る。

前記で二以上の吸熱領域は、流体が下記の式２による熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）の偏差△Ｆの絶対値が１０以上である吸熱領域を経ることができるように配置され得る。
［式２］
△Ｆ＝１００％×（Ｆ１－Ｆ２）／Ｆ２
式２でＦ１は、前記二以上の吸熱領域のうちいずれか一つの吸熱領域の熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）であり、Ｆ２は、前記Ｆ１の熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）の吸熱領域とは異なる吸熱領域の熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）である。

前記で流体の流れ方向に沿って前記流体が減少してから増加する熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または増加してから減少する熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）に露出され得るように吸熱領域が配置され得る。

前記で流体が流れ方向に沿って内部通路内で熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または印加熱エネルギーの周期的変動に露出されるように二以上の吸熱領域に熱エネルギーを印加することができる。

前記で周期的変動の一つの周期内の最大熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または印加熱エネルギーと最小熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または印加熱エネルギーの偏差の絶対値が１０％以上となるように二以上の吸熱領域に熱エネルギーを印加することができる。

前記で流体が２個以上の周期を含む熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または印加熱エネルギーの周期的な変動に露出されるように二以上の吸熱領域に熱エネルギーを印加することができる。

前記で熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または印加熱エネルギーの周期的変動の一つの周期の長さの流体が移動するパイプラインの長さに対する比率が１％～２００％の範囲内となるように二以上の吸熱領域に熱エネルギーを印加することができる。

本出願は熱分解の類型に応じて熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）を自由に制御することによって、目的物に対する収率を向上させ得る流体加熱装置およびその使用方法を提供することができる。

本出願は熱分解対象の物理的および／または化学的特性を考慮して熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）を自由に制御することによって、コークスなどの副産物や副反応の発生を減少乃至抑制させ得る流体加熱装置およびその使用方法を提供することができる。

本出願は目的物ではない化合物（メタン、エタン、ベンゼンおよび燃料オイル（ｆｕｅｌ ｏｉｌ）等）の発生量を減少させ得る流体加熱装置およびその使用方法を提供することができる。

本出願は温室ガスの発生量を減少させ得る流体加熱装置およびその使用方法を提供することができる。

例示的な流体加熱装置に対する模式図である。 例示的な流体加熱装置に対する模式図である。 例示的な流体加熱装置に対する模式図である。 例示的な流体加熱装置に対する模式図である。 例示的なパイプラインの形態に対する模式図である。 例示的なパイプラインの形態に対する模式図である。 例示的なパイプラインの形態に対する模式図である。 例示的なパイプラインの形態に対する模式図である。 例示的なパイプラインの断面形態に対する模式図である。 実施例１の流体加熱装置の模式図である。 実施例２のパイプライン内の熱流量の形態である。 比較例２のパイプライン内の熱流量の形態である。 実施例２および比較例２の反応物に対する分析結果である。 実施例３のパイプライン内の熱流量の形態である。 比較例３のパイプライン内の熱流量の形態である。 実施例３および比較例３の反応物に対する分析結果である。

本明細書で言及する物性のうち測定温度がその物性に影響を及ぼす場合、特に規定しない限り、該当物性は常温で測定した物性である。

本明細書で用語常温は加熱および冷却されていない自然そのままの温度であり、例えば、１０℃～３０℃の範囲内の温度、例えば、約１５℃以上、約１８℃以上、約２０℃以上、約２３℃以上、約２７℃以下でありながら３０℃以下である温度または約２５℃程度である温度を意味し得る。本明細書で特に言及しない限り温度の単位は摂氏（℃）である。

本明細書で言及する物性のうち測定圧力がその物性に影響を及ぼす場合、特に規定しない限り、該当物性は常圧で測定した物性である。

本明細書で用語常圧は、特に加圧および減圧されていない状態での圧力であり、例えば、０．９ａｔｍ～１．２ａｔｍの範囲内または約７４０ｍｍＨｇ～７８０ｍｍＨｇの範囲内のいずれか一圧力を意味し得る。

本明細書で用語流体は気体相（ｇａｓ ｐｈａｓｅ）および／または液体相（ｌｉｑｕｉｄ ｐｈａｓｅ）の物質であるかそれを含む物質を意味する。例えば水、スチーム、空気および炭化水素化合物などからなる群から選択された一つ以上の流体であり得る。前記流体は加熱対象であり、熱エネルギーを受けてクラッキング（ｃｒａｃｋｉｎｇ）され得る。本明細書で言及する炭化水素化合物は流体であり得る。前記炭化水素化合物の例にはナフサ、エタン、プロパン、メタンおよび／またはバイオディーゼルなどがあり、この他にも当業界の一般常識により必要な対象があることもある。前記流体は熱エネルギーによるクラッキングのために水またはスチームをさらに含むことができ、充填された触媒を使ってもよい。また、一つの例示で前記流体が炭化水素化合物としてメタンを含む場合、改質のための二酸化炭素などをさらに含んでもよい。

一つの例示で本明細書で開示する流体加熱装置は所定設備の一部であり得る。前記で設備の例としては、例えばスチームクラッカー、改質器および／またはアルカン脱水素化器などがあり得る。本出願の一例に係る流体加熱装置は前記設備で少なくとも一つの工程を遂行できる。

一つの例示で前記流体加熱装置はスチームクラッカーの一部であり得る。前記スチームクラッカーはスチームクラッキングを遂行するものであり得る。例えば、前記スチームクラッカーは、相対的に長い炭素鎖の炭化水素をスチームの存在下で熱エネルギーを加えて相対的に短い炭素鎖の炭化水素に転換したり、その他のある炭化水素を他の炭化水素に転換したりする設備を意味し得る。前記で転換される炭化水素の例には、ナフサ、プロパン、ブタンおよび／またはエタンなどが含まれ得、前記スチームクラッキングを通じて、水素、メタン、エタン、エチレン、プロピレンおよび／またはブタジエンなどが生産され得る。

一つの例示で前記流体加熱装置は改質器の一部であり得る。前記改質器は天然ガス、軽質ガソリン、メタノール、バイオガスおよび／またはバイオマスからスチームおよび／または炭素酸化物を生産する設備であり得る。また、前記改質器は、メタンと二酸化炭素から水素を生産する設備であってもよい。

一つの例示で前記流体加熱装置はアルカン脱水素化器の一部であり得る。前記アルカン脱水素化器はアルカンを脱水素化してアルケンを生産するための設備であり得る。

以下では、本発明の実施例に係る図面を参照して説明するが、これは前記流体加熱装置およびその用途に対するさらに容易な理解のためのものであり、前記流体加熱装置およびその用途はこれによって限定されるものではない。

一つの例示に係る流体加熱装置１は流体が流れ得る内部通路を有するパイプライン１０を含むことができる。

前記パイプライン１０の形態は特に制限されるものではない。パイプライン１０の形態は、熱分解対象である流体に含まれた炭化水素化合物、スチームおよび／またはその他物質の物理的および／または化学的性質および／または混合比率などを考慮して適切に設計され得る。図５～７には前記パイプライン１０の形態が例示されている。図５はＵ字状が繰り返し備えられた形態を有するパイプライン１０を示し、図６はＵ字状が繰り返し備えられた形態を有するパイプライン１０を重ならないように互い違いに配列したパイプライン１０を示す。図７はＵ字状の形態を有するパイプライン１０を示し、図８は一の字状の形態を有するパイプライン１０を示す。

本出願の一例に係る流体加熱装置１のパイプライン１０は、熱分解対象である流体に含まれた炭化水素化合物、スチームおよび／またはその他物質の物理的および／または化学的性質および／または混合比率；流体の滞留時間；運転周期；および／または装置を含む設備の種類と大きさなどを総合的に考慮して最も適切な形態で設計され得る。

前記パイプライン１０の断面形態は特に制限されるものではなく、熱分解対象である流体に含まれた炭化水素化合物、スチームおよび／またはその他物質の物理的および／または化学的性質と混合比率などを考慮して適切に採択され得る。

図９は前記パイプライン１０の断面形態に対する例示である。前記パイプライン１０の断面は、図９のように円形の表面１１０と内部通路１２０を含んだり、四角形の表面１１０と内部通路１２０を含んだりすることができる。しかし、前記図９のパイプライン１０の断面は一つの例示であり、前記パイプライン１０の断面は、三角形、菱形、平行四辺形および／または楕円形などの多様な形態であり得る。前記内部通路１２０は流体が流れるようには空いた空間であり得る。また、パイプラインの表面１１０は後述する熱エネルギーを発生または伝達するために、熱伝導度が優秀であり熱に対する耐久性が高く、電流流すと抵抗熱が発生する素材を選択して適用することができる。一つの例示で前記パイプライン１０またはその表面１１０はニッケル、クロムおよび／またはニッケルとクロムの合金素材などで構成されるか、これを含むことができる。

前記パイプライン１０の長さは特に制限されるものではなく、熱分解対象である流体に含まれた炭化水素化合物、スチームおよび／またはその他物質の物理的および／または化学的性質および／または混合比率などを考慮して適切に採択され得る。

前記例示的な流体加熱装置１では、パイプライン１０が有する内部通路１２０に流体が流れ得る。

この時、前記パイプライン１０またはパイプライン１０の内部通路１２０は二以上の吸熱領域に区別され得る。

前記吸熱領域は熱発生ユニットから熱エネルギーを収容する領域（例えば、前記熱発生ユニットから直接的に熱エネルギーを収容する領域）であり得る。すなわち、吸熱領域は熱発生ユニットが熱エネルギーを印加する領域であり得る。例えば、前記吸熱領域は、ｉ）前記熱発生ユニットがパイプライン１０の一部である場合には当該パイプライン１０の内部通路１２０を意味し得、ii）前記熱発生ユニットがパイプライン１０と離隔されたまま備えられた外部熱源４０の場合には前記外部熱源４０と最短距離に位置したパイプライン１０の一部領域の内部通路１２０であり得る。

前記流体加熱装置１で前記二以上の吸熱領域は、それぞれ独立的に熱エネルギーを収容する領域であり得る。例えば、前記二以上の吸熱領域は、別途の区別される熱発生ユニットからそれぞれ独立的に熱エネルギーを収容する領域であり得る。前記それぞれの吸熱領域が収容する熱エネルギーは対応する熱発生ユニットから生成されたものであり得る。

前記流体加熱装置１のパイプライン１０またはその内部通路１２０は非吸熱領域を含むことができる。前述した通り、前記内部通路１２０には二以上の吸熱領域に区別され得る。前記非吸熱領域は、前記吸熱領域に該当しない部分または前記熱発生ユニットから熱エネルギーを直接的に収容しない部分であり得る。前記非吸熱領域は熱発生ユニットから直接的に熱エネルギーを収容しない内部通路１２０の一部領域であり得る。非吸熱領域であっても加熱した流体が接触して得られる熱エネルギー、前記熱発生ユニットから直接的ではなく間接的に得られる熱エネルギーおよびその他熱エネルギーは収容されてもよい。

本出願の一例に係る流体加熱装置１は、それぞれの吸熱領域で収容した熱エネルギーが内部通路１２０に流れる流体を加熱することができる。熱エネルギーはパイプライン１０で内部通路１２０に流れる流体を加熱することができる。流体が加熱されるとは、前記流体の温度が上昇されるということまたは前記流体が熱を吸収することを意味し得る。このような流体の熱エネルギーによる加熱または吸熱を通じてクラッキング（ｃｒａｃｋｉｎｇ）が遂行され得、それによって目的とする石油化学の基礎原料である主要オレフィン（エチレンおよび／またはプロピレンなど）、および／または水素などが生産され得る。

本出願の一例に係る流体加熱装置１は、それぞれの吸熱領域が収容する熱エネルギーをそれぞれ独立的に生成する二以上の熱発生ユニットを含むことができる。前記それぞれの吸熱領域が収容する熱エネルギーはそれぞれの熱発生ユニットで生成され得る。

本出願の一例に係る流体加熱装置１は、このような方式を採用することによって熱分解の進行程度に合わせて流入する熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）自体をそれぞれ制御し、これを通じてクラッキング工程での目的化合物に対する収率を向上させることができる。本出願の一例に係る流体加熱装置１は、このような方式を採用することによって、それぞれの熱発生ユニットが生成する熱エネルギーを調節することによって多様な熱分解対象の物理的および／または化学的特性を考慮して熱分解の進行程度に合わせて流入する熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）自体をそれぞれ制御でき、これを通じてコークスなどの副産物乃至副反応の発生を減少乃至抑制することができる。

本出願の一例に係る流体加熱装置１は、電気エネルギーを熱エネルギーに転換する少なくとも一つ以上の熱発生ユニットを含むことができる。前記熱発生ユニットは電気エネルギーを注入すれば熱エネルギーを生成し、生成された熱エネルギーは内部通路１２０に流れる流体に伝達され得る。

本出願の一例に係る流体加熱装置１は、直流または交流を通じて電気エネルギーが供給される少なくとも一つ以上の熱発生ユニットを含むことができる。熱発生ユニットと電源装置３０が直接または間接的に電気的に連結されて前記熱発生ユニットに直流または交流を供給することができる。この時、電源装置３０が直流電源装置である場合は直流を供給し、前記電源装置３０が交流電源装置である場合には交流を供給することができる。本出願の一例に係る流体加熱装置１は、必要に応じて直流電源装置または交流電源装置を使うことができる。

本出願で使う用語である直流は時間に依存せず一定の方向に流れる電流を意味し、交流は時間により大きさと位相が周期的に変わる電流を意味し得る。直流電源装置は時間に依存しない電圧を提供でき、前記交流電源装置は時間により大きさと位相が周期的に変わる電圧を提供することができる。

本出願の一例に係る流体加熱装置１は、電気エネルギーの供給で熱エネルギーを生成することによって温室ガス（メタンおよび二酸化炭素など）の生産量を減縮させることができ、前記吸熱領域がそれぞれ独立的に熱エネルギーを収容するようにすることができる。

本出願の一例に係る流体加熱装置１で少なくとも一つ以上の熱発生ユニットは、通電されることによって抵抗熱が発生するパイプライン１０であり得る。前記パイプライン１０は直流または交流が印加されて前記抵抗熱を発生させることができる。前記直流と交流は前述した通り、電源装置３０が直接または間接的にパイプライン１０の一部分に電気的に連結されて供給され得る。

図１は、本出願の一例に係る流体加熱装置１を簡単に図式的に示したものである。本出願の流体加熱装置１は図１に示された構造に限定されるものではなく、図１は単に例示を示したものに過ぎない。

図１の流体加熱装置１は、Ｕ字状のパイプライン１０を含み、前記パイプライン１０は、流体が流れる方向により３個の吸熱領域２１、２２および２３に区分されている。それぞれの吸熱領域２１、２２および２３で、それぞれの電源装置３０は対応するパイプライン１０またはその外部表面に直接連結されていてもよい。前記それぞれの電源装置３０は直流電源装置または交流電源装置であり得、すべて直流電源装置であり得、すべて交流電源装置であり得、一部は直流電源装置であり他の一部は交流電源装置であってもよい。

前記構造でパイプライン１０またはその表面１１０は熱エネルギーを発生させ、発生した熱エネルギーを内部通路１２０で流れる流体に伝達するために熱伝導度が優秀であり熱に対する耐久性が高く、電流を通過させる場合、抵抗熱が発生する素材を選択して適用することができる。一つの例示で前記パイプライン１０またはその表面１１０はニッケル、クロムおよび／またはニッケルとクロムの合金素材などで構成されるか、これを含むことができる。

図１を参照すると、それぞれの電源装置３０で発生する交流または直流をパイプライン１０の外部表面１１０に供給し、前記外部表面１１０は交流または直流によって抵抗熱が発生し、前記発生した抵抗熱はそれぞれの吸熱領域２１、２２および２３が収容することによって吸熱領域２１、２２および２３内の流れる流体に熱エネルギーが伝達され得る。特定の吸熱領域で必要な熱エネルギーが多いように設計された場合には、電源装置３０で供給される交流または直流の電流を高くすることによってより多くの熱エネルギーを伝達することができる。その反対に、特定の吸熱領域で必要な熱エネルギーが少ないように設計された場合には、電源装置３０で供給される交流または直流の電流を低くすることによってさらに少ない熱エネルギーを伝達することができる。このような調節は吸熱領域２１、２２および２３に対応するそれぞれの電源装置３０を通じて遂行され得、これによって熱分解の進行程度に合わせて流入する熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）自体をそれぞれ制御することができる。

本出願の一例に係る流体加熱装置１で少なくとも一つ以上の熱発生ユニットはパイプライン１０と離隔されたまま備えられた外部熱源４０であり得る。このような形態は図２に例示されている。前記外部熱源４０は電気エネルギーの供給を受けて熱エネルギーに転換させる装置であり得る。前記外部熱源４０が転換した熱エネルギーはパイプライン１０に伝達されて前記パイプライン１０の内部通路１２０で流れる流体を加熱させたり、前記流体が前記熱エネルギーを吸収したりすることができる。

図２は、本出願の一例に係る流体加熱装置１を簡単に図式的に示したものである。本出願の流体加熱装置１は図２に示された構造に限定されるものではなく、図２は単に例示を示したものに過ぎない。

図２の流体加熱装置１は、Ｕ字状のパイプライン１０を有し、このパイプライン１０は、流体が流れる方向により３個の吸熱領域２１、２２および２３が区分されている。それぞれの吸熱領域２１、２２および２３はパイプライン１０から離隔されたままそれぞれ独立的に備えられた外部熱源４０で発生した熱エネルギーを収容することができる。

前記外部熱源４０は電源装置３０が直接または間接的に電気的に連結されて電気エネルギーの供給を受けることができる。前記電源装置３０は直流電源装置および／または交流電源装置であり得る。前記電源装置３０を通じて供給された電気エネルギーで前記外部熱源４０は抵抗熱を発生させ、発生した抵抗熱は各吸熱領域が収容して流体が加熱されたり、流体が前記熱エネルギーを吸収したりすることができる。特定の吸熱領域で必要な熱エネルギーが多いように設計された場合には、電源装置３０で供給される交流または直流の電流を高くすることによってより多くの熱エネルギーを伝達することができる。特定の吸熱領域で必要な熱エネルギーが少ないように設計された場合には、電源装置３０で供給される交流または直流の電流を低くすることによってさらに少ない熱エネルギーを伝達することができる。これによって熱分解の進行程度に合わせて流入する熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）自体をそれぞれ制御することができる。

外部熱源４０はパイプライン１０から離隔されたままそれぞれの吸熱領域２１、２２および２３に対応するパイプライン１０の少なくとも一部の表面に熱エネルギーを伝達するようにそれぞれ独立的に備えられ得る。例えば、図２を参照すると、外部熱源４０はＵ字状のパイプライン１０の各吸熱領域２１、２２および２３に対応するパイプライン１０の一部の表面に熱エネルギーを伝達できることを確認することができる。

図示してはいないが、外部熱源４０はパイプライン１０から離隔されたままそれぞれの吸熱領域２１、２２および２３に対応するパイプライン１０のすべての表面に熱エネルギーを伝達できるように備えられ得る。例えば、前記外部熱源４０はそれぞれの吸熱領域２１、２２および２３に対応するパイプライン１０のすべての表面に熱エネルギーが伝達されるように、前記対応するパイプライン１０を囲んでいる形態で備えられ得る。熱エネルギーが対応するパイプライン１０のすべての表面に伝達され得るのであれば、前記構造に限定されるものではない。それぞれの吸熱領域２１、２２および２３に対応するパイプライン１０のすべての表面に熱エネルギーが伝達されるように外部熱源４０を構成する場合には、前記それぞれの吸熱領域２１、２２および２３に流れる流体に特定位置にのみ熱エネルギーが伝達されて不均一な加熱がなされることを防止することができる。

本出願の一例に係る流体加熱装置１で少なくとも一つ以上の熱発生ユニットは誘導電流が発生することによって抵抗熱が発生するパイプライン１０であり得る。このような場合は、図３に例示されている。このような構造で前記パイプライン１０は誘導電流によって抵抗熱を発生させることができる。前記誘導電流は前記パイプライン１０を螺旋状に囲んで離隔されたまま備えられたコイル線５０に交流が印加されて発生するものであり得る。

図３は、本出願の一例に係る流体加熱装置１を簡単に図式的に示したものである。本出願の流体加熱装置１は図３に示された構造に限定されるものではなく、図３は単に例示を示したものに過ぎない。

図３の流体加熱装置１は、Ｕ字状のパイプライン１０を含み、前記パイプライン１０は、流体が流れる方向により３個の吸熱領域２１、２２および２３が区分されている。それぞれの吸熱領域２１、２２および２３で、各パイプライン１０を螺旋状に囲んで離隔されたまま備えられたコイル線５０が備えられている。前記コイル線５０は交流が流れるように電源装置３０が連結され得、前記電源装置３０は交流を印加する交流電源装置であり得る。前記コイル線５０に交流が印加されると電磁誘導現象によってパイプライン１０の表面１１０には誘導電流が発生する。発生した誘導電流によって前記パイプライン１０の表面１１０では抵抗熱が発生し、発生した抵抗熱は前記各吸熱領域２１、２２および２３での流れる流体を加熱したり、前記熱エネルギーを前記流体に伝達したりすることができる。前記パイプライン１０の表面１１０はコイル線５０により誘導電流が発生し、前記発生した誘導電流によって抵抗熱が発生する素材を選択して適用することができる。一つの例示で前記パイプライン１０またはその表面１１０はニッケル、クロムおよび／またはニッケルとクロムの合金素材などで構成されるか、これを含むことができる。

特定の吸熱領域で必要な熱エネルギーが多いように設計された場合には、電源装置３０で供給される交流または直流の電流を高くすることによってより多くの熱エネルギーを伝達することができる。特定の吸熱領域で必要な熱エネルギーが少ないように設計された場合には、電源装置３０で供給される交流または直流の電流を低くすることによってさらに少ない熱エネルギーを伝達することができる。これは吸熱領域２１、２２および２３に対応するそれぞれの電源装置３０を通じて遂行され得、これによって熱分解の進行程度に合わせて流入する熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）自体をそれぞれ制御することができる。さらに、この場合にはコイル線５０の巻取回数、パイプライン１０との離隔した所定の距離および前記コイル線５０の素材などで誘導電流の強度を調節でき、これに基づいてそれぞれ独立的に熱エネルギーを伝達することができる。

本出願の一例に係る流体加熱装置１は、多様な種類の熱発生ユニットを使うことができる。図４は、このような流体加熱装置１を例示的かつ図式的に示したものである。図４を参照すると、一番目の吸熱領域２１は電源装置３０が対応するパイプライン１０の外部表面１１０に直接連結されて供給される電気エネルギーを通じて転換された熱エネルギーを収容している。二番目の吸熱領域２２は外部熱源４０で発生する熱エネルギーを収容しており、三番目の吸熱領域２３はパイプライン１０を螺旋状に囲んで離隔されたまま備えられたコイル線５０に交流が印加されて前記パイプライン１０の表面１１０に形成された誘導電流が流れ、前記誘導電流によって形成された熱エネルギーを収容している。

本出願で前記図１および４に例示されたパイプライン１０またはその外部表面に直接連結された電源装置３０（以下、第１電気的熱発生ユニットと呼称し得る。）、図２および４に例示されたパイプライン１０と離隔されたまま備えられた電気的外部熱源４０（以下、第２電気的熱発生ユニットと呼称し得る。）および図３および４に例示された誘導電流を発生する熱源５０（以下、第３電気的熱発生ユニットと呼称し得る。）はすべて電気エネルギーを熱エネルギーに転換させる電気的熱発生ユニットであり得る。

一つの例示において、本出願の流体加熱装置に備えられたすべての熱発生ユニットの中で一定水準以上は前記電気的熱発生ユニットであり得る。例えば、前記流体加熱装置に備えられたすべての熱発生ユニットのうち前記電気的熱発生ユニットの数の比率の下限は、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％または９５％程度であり得、その上限は１００％程度であり得る。前記電気的熱発生ユニットの数の比率は、前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過でありながら、前述した上限以下であり得る。また、前記流体加熱装置に備えられた前記電気的熱発生ユニットはすべて前記第１～第３電気的熱発生ユニットのうちある１種であり得、場合によっては前記第１～第３電気的熱発生ユニットのうち２種以上の組み合わせであり得る。また、前記電気的熱発生ユニットがすべて前記第１～第３電気的熱発生ユニットのうちいずれか１種である場合にもそれぞれの熱発生ユニットで発生する熱エネルギーの形態乃至量は互いに異なり得る。

本出願の流体加熱装置による時、前記区別された二以上の吸熱領域それぞれに互いに異なる形態で熱エネルギーを印加することによって効率的に工程を進めることができる。

一つの例示で前記流体加熱装置の互いに区別された二以上の吸熱領域は、前記パイプラインを移動する流体が下記の式１による印加熱エネルギーの偏差△Ｈの絶対値が所定範囲以上である吸熱領域を経ることができるように配置され得る。
［式１］
△Ｈ＝１００×（Ｈ１－Ｈ２）／Ｈ２
式１でＨ１は、前記二以上の吸熱領域のうちいずれか一つの吸熱領域に印加される熱エネルギーであり、Ｈ２は、前記Ｈ１の熱エネルギーが印加される吸熱領域とは異なる吸熱領域に加えられる熱エネルギーである。

流体は、前記印加熱エネルギーがＨ１である吸熱領域を経た後に前記印加熱エネルギーがＨ２である吸熱領域を経てもよく、前記印加熱エネルギーがＨ２である吸熱領域を経た後に前記印加熱エネルギーがＨ１である吸熱領域を経てもよい。

前記熱エネルギーは各吸熱領域に単位時間当たり加えられる熱エネルギーであり、単位はｃａｌ／ｓｅｃであり得る。

前記式１の△Ｈの絶対値の下限は、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０または１３０程度であり得、その上限は、１０００、９００、８００、７００、６００、５００、４００、３００、２００、１００、９０、８０、７０、６０または５０程度であってもよい。前記式１の△Ｈの絶対値は、前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過であるか、または前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過でありながら、前述した上限のうち任意のいずれか一つの上限以下または未満である範囲内であり得る。前記式１の△Ｈは、負数であるか正数であり得る。

すなわち、前記二以上の区別される吸熱領域を有する流体加熱装置は印加される熱エネルギーが相対的に大きい領域と小さい領域を含むことができ、流体は前記領域を順次または交互に移動することができる。

例えば、前記流体加熱装置の吸熱領域は、流体の流れ方向に沿って前記流体に印加される熱エネルギーが減少してから増加するように配置されているか、または増加してから減少するように吸熱領域が配置され得る。この時、前記熱エネルギーの増加乃至減少は前記式１の△Ｈの絶対値が前記範囲となるように進行され得る。

一つの例示で前記流体加熱装置の複数の吸熱領域は、前記流体が前記パイプラインに沿って移動しながら流れ方向に沿って前述した範囲の式１の熱エネルギーの偏差△Ｈの絶対値を繰り返し経験するように配置され得る。すなわち、前記複数の吸熱領域は、流体がパイプラインに沿って移動しながら前述した範囲の式１の熱エネルギーの偏差△Ｈの絶対値による熱エネルギーの上昇および減少のうち一つ以上を二回以上経験するように配置され得る。前記流体が経験する前述した範囲の式１の熱エネルギーの偏差△Ｈの絶対値による熱エネルギーの上昇および減少のうち一つ以上は、回数の下限は２回、３回または４回程度であり得、その上限は、１０回、９回、８回、７回、６回、５回、４回、３回または２回程度であり得る。前記回数は、前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過であるか、または前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過でありながら、前述した上限のうち任意のいずれか一つの上限以下または未満である範囲内であり得る。

前記流体が前記熱エネルギーの上昇を経験する場合に前記式１の△Ｈの下限は、１０、２０、３０または４０程度であり得、その上限は、１０００、９００、８００、７００、６００、５００、４００、３００、２００、１００、９０、８０、７０、６０または５０程度であってもよい。前記式１の△Ｈは、前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過であるか、または前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過でありながら、前述した上限のうち任意のいずれか一つの上限以下または未満である範囲内であり得る。この場合、式１でＨ１は、流体が移動する２個の吸熱領域のうち印加される熱エネルギーが大きい吸熱領域に印加される熱エネルギーであり、Ｈ２は、流体が移動する２個の吸熱領域のうち印加される熱エネルギーが小さい吸熱領域に印加される吸熱領域の熱エネルギーである。流体は前記印加熱エネルギーが小さい吸熱領域を経た後に再び印加熱エネルギーが大きい吸熱領域を経ることができる。前記流体は前記の場合、前記２個の吸熱領域の間には他の吸熱領域は経なくてもよい。

前記流体が前記熱エネルギーの減少を経験する場合に前記式１の△Ｈの下限は、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０または１３０程度であり得、その上限は、１０００、９００、８００、７００、６００、５００、４００、３００、２００、１００、９０または８０程度であってもよい。前記式１の△Ｈは、前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過であるか、または前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過でありながら、前述した上限のうち任意のいずれか一つの上限以下または未満である範囲内であり得る。この場合、式１でＨ１は、流体が移動する２個の吸熱領域のうち印加される熱エネルギーが大きい吸熱領域に印加される熱エネルギーであり、Ｈ２は、流体が移動する２個の吸熱領域のうち印加される熱エネルギーが小さい吸熱領域に印加される吸熱領域の熱エネルギーである。流体は前記印加熱エネルギーが大きい吸熱領域を経た後に再び印加熱エネルギーが小さい吸熱領域を経ることができる。前記流体は前記の場合、前記２個の吸熱領域の間には他の吸熱領域は経なくてもよい。

工程の目的に応じて印加熱エネルギーを前記のように調節してより効果的に工程を進めることができる。

一つの例示で前記流体加熱装置の互いに区別された二以上の吸熱領域は、前記パイプラインを移動する流体が下記の式２による印加熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）の偏差△Ｆの絶対値が所定範囲以上である吸熱領域を経ることができるように配置され得る。
［式２］
△Ｆ＝１００％×（Ｆ１－Ｆ２）／Ｆ２
式２でＦ１は、前記二以上の吸熱領域のうちいずれか一つの吸熱領域での熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）であり、Ｆ２は、前記Ｆ１の熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）の吸熱領域とは異なる吸熱領域での熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）である。

流体は、前記熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）がＦ１である吸熱領域を経た後に前記熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）がＦ２である吸熱領域を経てもよく、前記熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）がＦ２である吸熱領域を経た後に前記熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）がＦ１である吸熱領域を経てもよい。

前記熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）の単位はＷ／ｃｍ^２であり得る。

前記式２の△Ｆの絶対値の下限は、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０または１３０程度であり得、その上限は、１０００、９００、８００、７００、６００、５００、４００、３００、２００、１００、９０、８０、７０、６０または５０程度であってもよい。式２の△Ｆの絶対値は、前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過であるか、または前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過でありながら、前述した上限のうち任意のいずれか一つの上限以下または未満である範囲内であり得る。前記式２の△Ｆは、負数であるか正数であり得る。

すなわち、前記二以上の区別される吸熱領域を有する流体加熱装置は熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）が相対的に大きい領域と小さい領域を含むことができ、流体は前記領域を順次または交互に移動することができる。

例えば、前記流体加熱装置の吸熱領域は、流体の流れ方向に沿って前記流体が移動する過程で減少してから増加する熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）に露出されるように配置されているか、または増加してから減少する熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）に露出されるように配置され得る。この時、前記熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）の増加乃至減少は前記式２の△Ｆの絶対値が前記範囲となるように進行され得る。

一つの例示で前記流体加熱装置の複数の吸熱領域は、前記流体が前記パイプラインに沿って移動しながら流れ方向に沿って前述した範囲の式２の熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）の偏差△Ｆの絶対値を繰り返し経験するように配置され得る。すなわち、前記複数の吸熱領域は、流体がパイプラインに沿って移動しながら前述した範囲の式２の熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）の偏差△Ｆの絶対値による熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）の上昇および減少のうち一つ以上を二回以上経験するように配置され得る。前記流体が経験する前述した範囲の式２の熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）の偏差△Ｆの絶対値による熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）の上昇および減少のうち一つ以上は、回数の下限は２回、３回または４回程度であり得、その上限は、１０回、９回、８回、７回、６回、５回、４回、３回または２回程度であり得る。前記回数は、前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過であるか、または前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過でありながら、前述した上限のうち任意のいずれか一つの上限以下または未満である範囲内であり得る。

前記流体が前記熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）の上昇を経験する場合に前記式２の△Ｆの絶対値の下限は、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０または１３０程度であり得、その上限は、１０００、９００、８００、７００、６００、５００、４００、３００、２００、１００、９０、８０、７０、６０または５０程度であってもよい。前記式２の△Ｆの絶対値は、前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過であるか、または前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過でありながら、前述した上限のうち任意のいずれか一つの上限以下または未満である範囲内であり得る。流体は前記小さい熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）に露出された後に再び大きい熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）に露出され得る。

前記流体が前記熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）の減少を経験する場合に前記式２の△Ｆの絶対値の下限は、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０または１３０程度であり得、その上限は、１０００、９００、８００、７００、６００、５００、４００、３００、２００、１００、９０、８０、７０、６０または５０程度であってもよい。前記式２の△Ｆの絶対値は、前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過であるか、または前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過でありながら、前述した上限のうち任意のいずれか一つの上限以下または未満である範囲内であり得る。流体は前記大きい熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）に露出された後に小さい熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）に露出され得る。

工程の目的に応じて熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）を前記のように調節してより効果的に工程を進めることができる。

一つの例示で前記流体加熱装置の二以上の吸熱領域は、流体が流体の流れ方向に沿って内部通路内で周期的に変動する熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または印加熱エネルギーに露出されるように配置され得る。前記で熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または印加熱エネルギーの周期的な変動は、前記熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または印加熱エネルギーが増加してから減少する傾向に前記流体が二回以上露出されることを意味する。すなわち、前記熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または印加熱エネルギーが増加し始める時点から前記熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または印加熱エネルギーが減少した後に再び増加し始める時点までを一つの周期と規定する場合に前記流体は前記の流れ方向に沿って移動してから前記一つの周期に二回以上露出され得る。

前記流体が前記一つの周期に露出される回収の下限は２回、３回、４回、５回または６回程度であり得、その上限は１００回、９５回、９０回、８５回、８０回、７５回、７０回、６５回、６０回、５５回、５０回、４５回、４０回、３５回、３０回、２５回、２０回、１５回、１０回、９回、８回、７回または６回程度であり得る。前記回数は、前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過であるか、または前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過でありながら、前述した上限のうち任意のいずれか一つの上限以下または未満である範囲内であり得る。

前記周期的な変動で一つの周期（すなわち、熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または熱エネルギーの増加が始める時点から前記熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または熱エネルギーが増加してから減少した後に再び増加し始める時点）で前記熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または熱エネルギーの最大値と最小値の偏差の下限は、１％、１．５％、２％、５％、２５％、５０％、７５％、１００％、１５０％、２００％、２５０％、３００％、３５０％、４００％、４５０％、５００％、５５０％、６００％、６５０％、７００％または７５０％程度であり得、その上限は、１０，０００％、５，０００％、４，５００％、４，０００％、３，５００％、３，０００％、２，５００％、２，０００％、１，５００％、１，０００％、９５０％、９００％、８５０％、８００％、７５０％、７００％、６５０％、６００％、５５０％、５００％、４５０％、４００％、３５０％、３００％、２５０％、２００％、１５０％、１００％、９０％、８０％、７０％、６０％、５０％、４０％、３０％、２０％、１０％、９％、８％、７％、６％、５％、４％または３％程度であり得る。前記偏差は、前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過であるか、または前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過でありながら、前述した上限のうち任意のいずれか一つの上限以下または未満である範囲内であり得る。前記偏差は前記一つの周期で最も大きい熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または熱エネルギーの値をＡとし、前記一つの周期で最も小さい熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または熱エネルギーの値をＢとした時に１００×（Ａ－Ｂ）／Ｂで計算される値である。

一方、前記周期的な変動で一つの周期（すなわち、熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または熱エネルギーの増加が始める時点から前記熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または熱エネルギーが増加してから減少した後に再び増加し始める時点）の長さの前記パイプラインの全体長さまたは前記流体が移動するパイプラインの長さに対する比率が調節され得る。例えば、前記比率の下限は、１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１５％、２０％、２５％または３０％程度であり得、その上限は２００％、１９５％、１９０％、１８５％、１８０％、１７５％、１７０％、１６５％、１６０％、１５５％、１５０％、１４５％、１４０％、１３５％、１３０％、１２５％、１２０％、１１５％、１１０％、１０５％、１００％、９５％、９０％、８５％、８０％、７５％、７０％、６５％、６０％、５５％、５０％、４５％、４０％、３５％、３０％、２５％、２０％、１５％または１０％程度であり得る。前記比率は、前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過であるか、または前述した上限のうち任意のいずれか一つの上限の以下または未満や、または前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過でありながら、前述した上限のうち任意のいずれか一つの上限以下または未満である範囲内であり得る。前記比率は、前記流体加熱装置で前記流体が移動するパイプラインの全体の長さをＬとし、前記一つの周期の長さをＬ１とする時に１００×Ｌ１／Ｌで計算される値である。

パイプライン内で前記のような周期的な変動乃至熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または印加熱エネルギーの変動を発生させる方法には特別な制限はない。例えば、流体加熱装置に存在する熱発生ユニットの種類、各ユニットに印加される熱の大きさおよび／または前記ユニットの間隔などの調整を通じて前記周期的な変動乃至熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または印加熱エネルギーの変動を確保することができる。

このような方式で流体加熱装置を駆動させ得るように吸熱領域を配置することによって、目的に応じて効果的に工程を進めることができる。

本出願はまた、前記流体加熱装置を使って流体を加熱する方法または前記流体加熱装置を使って流体を加熱して製品を生産する方法に関する。

この時、前記製品の種類には特別な制限はなく、流体加熱装置を使って加熱乃至反応させる原料により決定され得る。例えば、前記方法がクラッキング工程であるか、あるいはその工程の一部である場合に前記製品はエチレン、プロピレンおよび／または水素などであり得るが、これに制限されるものではない。

前記方法は前述した流体加熱装置を使って遂行できる。したがって、前記方法で使われる流体加熱装置に対する具体的な内容は前述した内容が同一に適用され得る。

例えば、前記方法は、前記流体加熱装置のパイプラインの内部通路に流体を移動させつつ、前記流体加熱装置の二以上の区別された吸熱領域に独立的に熱エネルギーを印加する段階を含むことができる。

前記でそれぞれの吸熱領域に印加される熱エネルギーを互いに異なる熱発生ユニットで生成することができ、このとき前記熱発生ユニットのうち少なくとも一つ以上は前述した電気的熱発生ユニットであり得る。

この方法では流体が前記パイプラインを移動しながら適切な熱エネルギー乃至熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）に露出されるように遂行できる。

例えば、前記方法で前記吸熱領域への熱エネルギーの印加は、流体が流体加熱装置のパイプラインを移動しながら下記の式１による印加熱エネルギーの偏差△Ｈの絶対値が所定範囲以上である吸熱領域を経ることができるように遂行され得る。
［式１］
△Ｈ＝１００％×（Ｈ１－Ｈ２）／Ｈ２
式１でＨ１は、前記二以上の吸熱領域のうちいずれか一つの吸熱領域に印加される熱エネルギーであり、Ｈ２は、前記Ｈ１の熱エネルギーが印加される吸熱領域とは異なる吸熱領域に加えられる熱エネルギーである。

流体は、前記印加熱エネルギーがＨ１である吸熱領域を経た後に前記印加熱エネルギーがＨ２である吸熱領域を経てもよく、前記印加熱エネルギーがＨ２である吸熱領域を経た後に前記印加熱エネルギーがＨ１である吸熱領域を経てもよい。前記熱エネルギーは各吸熱領域に単位時間当たり加えられる熱エネルギーであり、単位はｃａｌ／ｓｅｃであり得る。

前記式１の△Ｈの絶対値の下限は、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０または１３０程度であり得、その上限は、１０００、９００、８００、７００、６００、５００、４００、３００、２００、１００、９０、８０、７０、６０または５０程度であってもよい。前記式１の△Ｈの絶対値は、前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過であるか、または前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過でありながら、前述した上限のうち任意のいずれか一つの上限以下または未満である範囲内であり得る。前記式１の△Ｈは、負数であるか正数であり得る。

すなわち、前記二以上の区別される吸熱領域を有する流体加熱装置は印加される熱エネルギーが相対的に大きい領域と小さい領域を含むことができ、流体は前記領域を順次または交互に移動することができる。

例えば、前記流体加熱装置の吸熱領域への熱エネルギーの印加は、流体の流れ方向に沿って流体が移動して減少してから増加する熱エネルギーに露出されたり、または増加したりしてから減少する熱エネルギーに露出されるように遂行され得る。この時、前記熱エネルギーの増加乃至減少は前記式１の△Ｈの絶対値が前記範囲となるように進行され得る。

一つの例示で前記流体加熱装置の複数の吸熱領域への熱エネルギーの印加は、前記流体が前記パイプラインに沿って移動しながら流れ方向に沿って前述した範囲の式１の熱エネルギーの偏差△Ｈの絶対値を繰り返し経験するように遂行され得る。すなわち、前記複数の吸熱領域への熱エネルギーの印加は、流体がパイプラインに沿って移動しながら前述した範囲の式１の熱エネルギーの偏差△Ｈの絶対値による熱エネルギーの上昇および減少のうち一つ以上を二回以上経験するように遂行され得る。前記流体が経験する前述した範囲の式１の熱エネルギーの偏差△Ｈの絶対値による熱エネルギーの上昇および減少のうち一つ以上は、回数の下限は２回、３回または４回程度であり得、その上限は、１０回、９回、８回、７回、６回、５回、４回、３回または２回程度であり得る。前記回数は、前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過であるか、または前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過でありながら、前述した上限のうち任意のいずれか一つの上限以下または未満である範囲内であり得る。

前記流体が前記熱エネルギーの上昇を経験するように熱エネルギーが印加される場合に前記式１の△Ｈの下限は、１０、２０、３０または４０程度であり得、その上限は、１０００、９００、８００、７００、６００、５００、４００、３００、２００、１００、９０、８０、７０、６０または５０程度であってもよい。前記式１の△Ｈは、前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過であるか、または前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過でありながら、前述した上限のうち任意のいずれか一つの上限以下または未満である範囲内であり得る。この場合、式１でＨ１は、流体が移動する２個の吸熱領域のうち印加される熱エネルギーが大きい吸熱領域に印加される熱エネルギーであり、Ｈ２は、流体が移動する２個の吸熱領域のうち印加される熱エネルギーが小さい吸熱領域に印加される吸熱領域の熱エネルギーである。流体は前記印加熱エネルギーが小さい吸熱領域を経た後に再び印加熱エネルギーが大きい吸熱領域を経ることができる。前記流体は前記の場合、前記２個の吸熱領域の間には他の吸熱領域は経なくてもよい。

前記流体が前記熱エネルギーの減少を経験するように熱エネルギーが印加される場合に前記式１の△Ｈの下限は、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０または１３０程度であり得、その上限は、１０００、９００、８００、７００、６００、５００、４００、３００、２００、１００、９０または８０程度であってもよい。前記式１の△Ｈは、前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過であるか、または前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過でありながら、前述した上限のうち任意のいずれか一つの上限以下または未満である範囲内であり得る。この場合、式１でＨ１は、流体が移動する２個の吸熱領域のうち印加される熱エネルギーが大きい吸熱領域に印加される熱エネルギーであり、Ｈ２は、流体が移動する２個の吸熱領域のうち印加される熱エネルギーが小さい吸熱領域に印加される吸熱領域の熱エネルギーである。流体は前記印加熱エネルギーが大きい吸熱領域を経た後に再び印加熱エネルギーが小さい吸熱領域を経ることができる。前記流体は前記の場合、前記２個の吸熱領域の間には他の吸熱領域は経なくてもよい。

工程の目的に応じて印加熱エネルギーを前記のように調節してより効果的に工程を進めることができる。

一つの例示で前記方法で流体加熱装置の互いに区別された二以上の吸熱領域への熱エネルギーの印加は、前記パイプラインを移動する流体が下記の式２による印加熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）の偏差△Ｆの絶対値が所定範囲以上である吸熱領域に露出され得るように遂行され得る。
［式２］
△Ｆ＝１００％×（Ｆ１－Ｆ２）／Ｆ２
式２でＦ１は、前記二以上の吸熱領域のうちいずれか一つの吸熱領域での熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）であり、Ｆ２は、前記Ｆ１の熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）の吸熱領域とは異なる吸熱領域での熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）である。

流体は、前記熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）がＦ１である吸熱領域を経た後に前記熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）がＦ２である吸熱領域を経てもよく、前記熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）がＦ２である吸熱領域を経た後に前記熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）がＦ１である吸熱領域を経てもよい。

前記熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）の単位はＷ／ｃｍ^２であり得る。

前記式２の△Ｆの絶対値の下限は、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０または１３０程度であり得、その上限は、１０００、９００、８００、７００、６００、５００、４００、３００、２００、１００、９０、８０、７０、６０または５０程度であってもよい。式２の△Ｆの絶対値は、前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過であるか、または前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過でありながら、前述した上限のうち任意のいずれか一つの上限以下または未満である範囲内であり得る。前記式２の△Ｆは、負数であるか正数であり得る。

すなわち、前記二以上の区別される吸熱領域を有する流体加熱装置は熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）が相対的に大きい領域と小さい領域を含むことができ、流体は前記領域を順次または交互に移動することができる。

例えば、前記流体加熱装置の吸熱領域への熱エネルギーの印加は、流体の流れの方向に従った移動過程で前記流体が減少してから増加する熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）に露出されるように遂行されたり、または増加したりしてから減少する熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）に露出されるように遂行され得る。この時、前記熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）の増加乃至減少は前記式２の△Ｆの絶対値が前記範囲となるように進行され得る。

一つの例示で前記流体加熱装置の複数の吸熱領域への熱エネルギーの印加は、前記流体が前記パイプラインに沿って移動しながら流れ方向に沿って前述した範囲の式２の熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）の偏差△Ｆの絶対値を繰り返し経験するように配置され得る。すなわち、前記複数の吸熱領域への熱エネルギーの印加は、流体がパイプラインに沿って移動しながら前述した範囲の式２の熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）の偏差△Ｆの絶対値による熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）の上昇および減少のうち一つ以上を二回以上経験するように遂行され得る。前記流体が経験する前述した範囲の式２の熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）の偏差△Ｆの絶対値による熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）の上昇および減少のうち一つ以上は、回数の下限は２回、３回または４回程度であり得、その上限は、１０回、９回、８回、７回、６回、５回、４回、３回または２回程度であり得る。前記回数は、前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過であるか、または前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過でありながら、前述した上限のうち任意のいずれか一つの上限以下または未満である範囲内であり得る。

前記流体が前記熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）の上昇を経験するように熱エネルギーが印加される場合に前記式２の△Ｆの絶対値の下限は、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０または１３０程度であり得、その上限は、１０００、９００、８００、７００、６００、５００、４００、３００、２００、１００、９０、８０、７０、６０または５０程度であってもよい。前記式２の△Ｆの絶対値は、前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過であるか、または前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過でありながら、前述した上限のうち任意のいずれか一つの上限以下または未満である範囲内であり得る。流体は前記小さい熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）に露出された後に再び大きい熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）に露出され得る。

前記流体が前記熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）の減少を経験するように前記熱エネルギーが印加される場合に前記式２の△Ｆの絶対値の下限は、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０または１３０程度であり得、その上限は、１０００、９００、８００、７００、６００、５００、４００、３００、２００、１００、９０、８０、７０、６０または５０程度であってもよい。前記式２の△Ｆの絶対値は、前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過であるか、または前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過でありながら、前述した上限のうち任意のいずれか一つの上限以下または未満である範囲内であり得る。流体は前記大きい熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）に露出された後に小さい熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）に露出され得る。

工程の目的に応じて熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）を前記のように調節してより効果的に工程を進めることができる。

一つの例示で前記流体加熱装置の二以上の吸熱領域への熱エネルギーの印加は、流体が流体の流れ方向に沿って内部通路内で周期的に変動する熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または印加熱エネルギーに露出されるように遂行され得る。前記で熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または印加熱エネルギーの周期的な変動は、前記熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または印加熱エネルギーが増加してから減少する傾向に前記流体が二回以上露出されることを意味する。すなわち、前記熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または印加熱エネルギーが増加し始める時点から前記熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または印加熱エネルギーが減少した後に再び増加し始める時点までを一つの周期と規定する場合に前記流体は前記の流れ方向に沿って移動してから前記一つの周期に二回以上露出され得る。

前記流体が前記一つの周期に露出される回数の下限は２回、３回、４回、５回または６回程度であり得、その上限は１００回、９５回、９０回、８５回、８０回、７５回、７０回、６５回、６０回、５５回、５０回、４５回、４０回、３５回、３０回、２５回、２０回、１５回、１０回、９回、８回、７回または６回程度であり得る。前記回数は、前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過であるか、または前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過でありながら、前述した上限のうち任意のいずれか一つの上限以下または未満である範囲内であり得る。

前記周期的な変動で一つの周期（すなわち、熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または熱エネルギーの増加が始める時点から前記熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または熱エネルギーが増加してから減少した後に再び増加し始める時点）で前記熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または熱エネルギーの最大値と最小値の偏差の下限は、１、１．５、２、５、２５、５０、７５、１００、１５０、２００、２５０、３００、３５０、４００、４５０、５００、５５０、６００、６５０、７００または７５０程度であり得、その上限は、１０，０００、５，０００、４，５００、４，０００、３，５００、３，０００、２，５００、２，０００、１，５００、１，０００、９５０、９００、８５０、８００、７５０、７００、６５０、６００、５５０、５００、４５０、４００、３５０、３００、２５０、２００、１５０、１００、９０、８０、７０、６０、５０、４０、３０、２０、１０、９、８、７、６、５、４または３程度であり得る。前記偏差は、前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過であるか、または前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過でありながら、前述した上限のうち任意のいずれか一つの上限以下または未満である範囲内であり得る。前記偏差は前記一つの周期で最も大きい熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または熱エネルギーの値をＡとし、前記一つの周期で最も小さい熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または熱エネルギーの値をＢとした時に１００×（Ａ－Ｂ）／Ｂで計算される値である。

前記周期的な変動で一つの周期（すなわち、熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または熱エネルギーの増加が始める時点から前記熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または熱エネルギーが増加してから減少した後に再び増加し始める時点）の長さの前記パイプラインの全体長さまたは前記流体が移動するパイプラインの長さに対する比率が調節され得る。例えば、前記比率の下限は、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、２５または３０程度であり得、その上限は２００、１９５、１９０、１８５、１８０、１７５、１７０、１６５、１６０、１５５、１５０、１４５、１４０、１３５、１３０、１２５、１２０、１１５、１１０、１０５、１００、９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５または１０程度であり得る。前記比率は、前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過であるか、または前述した上限のうち任意のいずれか一つの上限の以下または未満や、または前述した下限のうち任意のいずれか一つの下限以上または超過でありながら、前述した上限のうち任意のいずれか一つの上限以下または未満である範囲内であり得る。前記比率は、前記流体加熱装置で前記流体が移動するパイプラインの全体の長さをＬとし、前記一つの周期の長さをＬ１とする時に１００×Ｌ１／Ｌで計算される値である。

パイプライン内で前記のような周期的な変動乃至熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または印加熱エネルギーの変動を発生させる方法には特別な制限はない。例えば、流体加熱装置に存在する熱発生ユニットの種類、各ユニットに印加される熱の大きさおよび／または前記ユニットの間隔などの調整を通じて前記周期的な変動乃至熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）または印加熱エネルギーの変動を確保することができる。

本出願の流体加熱装置による効果を確認するために図１０に示されたようなパイプライン１０を含む流体加熱装置１を準備した（実施例１）。図１０のパイプライン１０は総４個の吸熱領域２０ａ、２０ｂ、２０ｃおよび２０ｄに区分され、電流量を調節できる直流電源装置３０を前記各吸熱領域２０ａ、２０ｂ、２０ｃおよび２０ｄと対応するパイプライン１０の表面１１０に電気的に連結した。熱分解対象である流体としては、炭素数３以下の化合物を含む液化石油ガス（ＬＧＰ、Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｇａｓ）およびスチームを含む流体を使用し、これを図１０のパイプライン１０の入口部６０を通じて流体加熱装置１に流入させた。

直流電源３０で印加される電気的エネルギーの大きさを調節して前記４個の吸熱領域のうち吸熱領域２０ａには約６，７００ｃａｌ／ｓｅｃの熱エネルギーが印加されるようにし、吸熱領域２０ｂには約２，８００ｃａｌ／ｓｅｃの熱エネルギーが印加されるようにし、吸熱領域２０ｃには約１，６００ｃａｌ／ｓｅｃの熱エネルギーが印加されるようにし、吸熱領域２０ｄには約２，７００ｃａｌ／ｓｅｃの熱エネルギーが印加されるようにした。各吸熱領域に加えられた熱エネルギーはパイプライン１０の表面１１０に電気的に連結された直流電源装置３０で電流を調節してそれぞれ異なるようにした。

比較対象（比較例１）としては、前記のように図７に示された形態のパイプライン１０を含む流体加熱装置を使った。ただし、比較対象の装置では前記電気的熱発生ユニットを適用せず、既存と同一に燃料を燃やして発生する火力によって熱を印加するユニットを適用した。このような形態では、各吸熱領域に対して個別的に熱エネルギーを印加することができず、固定された熱分布様相を有する高温の分解炉（ｆｕｒｎａｃｅ）で共に熱分解が進行される。

前記熱発生ユニットの差を除いては実施例１と比較例１の他の条件はすべて同一にした。

前記実施例１および比較例１で、パイプライン１０の出口部７０で排出される反応物を対象にエチレンとプロピレンの流量を測定し、その結果を下記の表１に示した。また、前記出口部７０から出た反応物を対象にコークス（ｃｏｋｅ）前駆体の分率と出口部７０での反応物の温度を測定し、その結果を下記の表１に示した。前記コークス（ｃｏｋｅ）前駆体の分率は前記出口部７０から出た反応物の流量の芳香族化合物に対する流量の値で計算した。ここで、前記芳香族化合物とは、分子内にベンゼン環および／またはベンゼン環が縮合した環を有する有機化合物を意味する。

表１から実施例１の全体オレフィンの流量は比較例１の全体オレフィンの流量と比較して約１３．５％程度向上したことが分かる。このように実施例１の場合、多数の吸熱領域に互いに異なる形態で熱を分配できるため、比較例１と比較して目的とする反応物の流量が高く示された。

表１から、実施例１のコークス前駆体の分率が比較例１のコークス前駆体の分率より低く確認されたことが分かる。すなわち、比較例１の反応物に含まれた芳香族化合物が実施例１の反応物に比べて多く含まれていることが分かる。

表１を参照すると、ＣＯＴ（すなわち、反応物の温度であって出口部７０での流体温度）が実施例１と比較して比較例１が高いことを確認することができる。このように実施例１は比較例１と比較してさらに低いＣＯＴを有しているためコークス（ｃｏｋｅ）の発生を減少させており、熱エネルギーをより効率的に使っていることが分かる。

追加の実験（実施例２）を遂行した。実施例２では、全体の長さが約２７ｍ程度であるＵ字状のパイプラインを含む流体加熱装置を使った。前記パイプラインは適切な位置でそれぞれ多数の吸熱領域に区分され、電流量を調節できる直流電源装置を前記各吸熱領域と対応するパイプラインの表面に電気的に連結した。熱分解対象である流体はナフサ（ｎａｐｈｔｈａ）およびスチームを含むものを使用し、前記流体をパイプラインの入口部を通じて流体加熱装置に流入させた。

図１１は実施例２でのパイプラインの長さによる熱エネルギー（すなわち、熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ））の分布である。このような分布は電気的に連結された直流電源装置で電流量を調節して達成した。

対照群（比較例２）として、実施例２と同一のＵ字状のパイプラインを含むものの、比較例１のような形態の熱エネルギーを発生させるユニットを使うものを適用した。このような場合に各吸熱領域に対して個別的に熱エネルギーを加えることができず、固定された熱分布様相を有する高温の分解炉（ｆｕｒｎａｃｅ）で熱分解を遂行する場合となる。図１２は比較例２での熱エネルギー（すなわち、熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ））の分布である。

熱発生ユニットの種類の変更を通じて熱エネルギーの分布を前記のように調節したことを除いては、実施例２と比較例２の他の条件はすべて同一である。

実施例２および比較例２で、パイプラインの出口部から出た反応物を対象にメタン（ＣＨ_４）、エチレン（Ｃ_２Ｈ_４）、プロピレン（Ｃ_３Ｈ_６）、エタン（Ｃ_２Ｈ_６）、ブチレン（Ｃ_４Ｈ_８）、プロパン（Ｃ_３Ｈ_８）およびベンゼン（Ｃ_６Ｈ_６）の含量比率を測定し、その結果を図１３に示した。図１３は比較例２で測定された前記メタン（ＣＨ_４）、エチレン（Ｃ_２Ｈ_４）、プロピレン（Ｃ_３Ｈ_６）、エタン（Ｃ_２Ｈ_６）、ブチレン（Ｃ_４Ｈ_８）、プロパン（Ｃ_３Ｈ_８）およびベンゼン（Ｃ_６Ｈ_６）の量をそれぞれ１００％とした時、実施例２で測定された前記メタン（ＣＨ_４）、エチレン（Ｃ_２Ｈ_４）、プロピレン（Ｃ_３Ｈ６）、エタン（Ｃ_２Ｈ_６）、ブチレン（Ｃ_４Ｈ_８）、プロパン（Ｃ_３Ｈ_８）およびベンゼン（Ｃ_６Ｈ_６）の量を比較したものである。

図１３で実施例２の含量は点線で示されており、比較例２の含量は実線と表示されている。前記各含量は、流体加熱装置の出口部から出た反応物を対象に、比較例２で測定された化合物の含量をすべて１００％とした時実施例２で測定されたすべての化合物の含量比率を図示したのである。

図１３を参照すると、クラッキング工程での目的化合物であるエチレン（Ｃ_２Ｈ_４）およびプロピレン（Ｃ_３Ｈ_６）は実施例２が比較例２に比べて含量比率が向上したことが分かり、目的化合物ではないメタン（ＣＨ_４）、エタン（Ｃ_２Ｈ_６）およびベンゼン（Ｃ_６Ｈ_６）は実施例２が比較例２に比べて含量比率が減縮されたことが分かる。図１３に記載された含量比率は重量比率である。前記反応物に含まれた化合物の含量比率は前記反応物の流量の前記それぞれの化合物に対する流量の値で計算した。

追加実験（実施例３）を遂行した。実施例３では、全体の長さが約１３ｍ程度である一の字状のパイプラインを含む流体加熱装置を使った。前記パイプラインは適切な位置にそれぞれ多数の吸熱領域で区分し、電流量を調節できる直流電源装置を前記各吸熱領域と対応するパイプラインの表面に電気的に連結した。熱分解対象である流体はナフサ（ｎａｐｈｔｈａ）およびスチームを含むものを使用し、前記流体をパイプラインの入口部を通じて流体加熱装置に流入させた。図１４は、パイプラインの長さによる熱エネルギー（すなわち、熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ））の分布である。このような分布は、電気的に連結された直流電源装置で電流量を調節して達成した。

対照群（比較例３）として、実施例３と同一の一の字状のパイプラインを含むものの、比較例１のような形態の熱エネルギーを発生させるユニットを使うものを適用した。このような場合に各吸熱領域に対して個別的に熱エネルギーを加えることができず、固定された熱分布様相を有する高温の分解炉（ｆｕｒｎａｃｅ）で熱分解を遂行する場合となる。図１５は比較例３での熱エネルギー（すなわち、熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ））の分布である。

実施例３および比較例３で、パイプラインの出口部から出た反応物を対象にメタン（ＣＨ_４）、エチレン（Ｃ_２Ｈ_４）、プロピレン（Ｃ_３Ｈ_６）、エタン（Ｃ_２Ｈ_６）およびブチン（Ｃ_４Ｈ_６）の含量比率を測定し、その結果を図１６に示した。図１３は比較例３で測定された前記メタン（ＣＨ_４）、エチレン（Ｃ_２Ｈ_４）、プロピレン（Ｃ_３Ｈ_６）、エタン（Ｃ_２Ｈ_６）およびブチン（Ｃ_４Ｈ_６）の量をそれぞれ１００％とした時、実施例３で測定された前記メタン（ＣＨ_４）、エチレン（Ｃ_２Ｈ_４）、プロピレン（Ｃ_３Ｈ_６）、エタン（Ｃ_２Ｈ_６）およびブチン（Ｃ_４Ｈ_６）の量を比較したものである。

図１６で実施例３の結果は点線で示されており、比較例３の結果は実線で表示されている。図１６の結果は、出口部から出た反応物を対象に、比較例３で測定された化合物の含量をすべて１００％とした時、実施例３で測定された化合物の含量比率を図示したものである。

図１６を参照すると、クラッキング工程での目的化合物であるエチレン（Ｃ_２Ｈ_４）およびプロピレン（Ｃ_３Ｈ_６）は実施例３が比較例３に比べて含量比率が向上したことが分かり、目的化合物ではないメタン（ＣＨ_４）とエタン（Ｃ_２Ｈ_６）は実施例３が比較例３に比べて含量比率を非常に減縮されたことが分かる。図１６での含量は、含量比率は重量比率である。前記反応物に含まれた化合物の含量比率は前記反応物の流量の前記それぞれの化合物に対する流量の値で測定した。

以上の結果から熱分解対象の物理的および／または化学的特性を考慮して熱分解の進行程度に合わせて流入する熱流量（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）自体をそれぞれ制御する本出願の一例に係る流体加熱装置で、クラッキング工程での目的化合物に対する収率を向上させ、目的化合物ではない化合物（メタン、エタン、ベンゼンおよび燃料オイル（ｆｕｅｌ ｏｉｌ）等）の生産量を減少させ、コークスが発生する現象を減少させ得るという点を確認することができる。

１０：パイプライン
４０：外部熱源
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ：吸熱領域
５０：コイル線
３０：電源装置

Claims (16)

1. 流体が流れ得る内部通路を有するパイプラインを含み、
   前記内部通路は二以上の吸熱領域に区別されており、
   前記区別される二以上の吸熱領域は、それぞれ独立的に熱エネルギーを収容できるように形成されており、
   前記二以上の吸熱領域は、流体が下記の式１による印加熱エネルギーの偏差△Ｈの絶対値が１０以上である前記吸熱領域に露出されるように配置されている、または、前記流体の流れ方向に沿って前記内部通路内の熱流量または印加熱エネルギーの周期的変動が発生するように配置されている、流体加熱装置：
   ［式１］
   △Ｈ＝１００％×（Ｈ１－Ｈ２）／Ｈ２
   式１でＨ１は、前記二以上の吸熱領域のうちいずれか一つの前記吸熱領域に印加される熱エネルギーであり、Ｈ２は、前記Ｈ１の熱エネルギーが印加される吸熱領域とは異なる前記吸熱領域に加えられる熱エネルギーである。
2. それぞれの前記吸熱領域が収容する熱エネルギーは互いに異なる熱発生ユニットで生成されるように形成されている、請求項１に記載の流体加熱装置。
3. 前記熱発生ユニットのうち少なくとも一つ以上は電気エネルギーを熱エネルギーに転換できるように形成された熱発生ユニットである、請求項２に記載の流体加熱装置。
4. 前記熱発生ユニットのうち少なくとも一つ以上は前記パイプラインに通電して抵抗熱を発生させるように形成されている、請求項３に記載の流体加熱装置。
5. 前記熱発生ユニットのうち少なくとも一つ以上は前記パイプラインと離隔されたまま備えられており、電気エネルギーを熱エネルギーに転換するように形成されたユニットである、請求項４に記載の流体加熱装置。
6. 前記熱発生ユニットのうち少なくとも一つ以上は前記パイプラインに誘導電流によって抵抗熱を発生させるように形成されている、請求項３に記載の流体加熱装置。
7. 前記二以上の吸熱領域は、流体の流れ方向に沿って印加される熱エネルギーが減少してから増加するか、または増加してから減少するように配置されている、請求項１に記載の流体加熱装置。
8. 周期的変動の一つの周期内の最大熱流量または印加熱エネルギーと最小熱流量または印加熱エネルギーとの偏差の絶対値が１０以上である、請求項１に記載の流体加熱装置。
9. 前記二以上の吸熱領域は、流体が２個以上の周期を含む熱流量または印加熱エネルギーの周期的な変動に露出されるように配置されている、請求項１に記載の流体加熱装置。
10. 前記二以上の吸熱領域は、熱流量または印加熱エネルギーの周期的変動の一つの周期の長さの、流体が移動する前記パイプラインの長さに対する比率が１％～２００％の範囲内となるように配置されている、請求項１に記載の流体加熱装置。
11. 請求項１に記載された流体加熱装置を使って流体を加熱して製品を生産する方法であって、
    前記流体加熱装置の前記パイプラインの前記内部通路に流体を移動させつつ、前記流体加熱装置の前記二以上の区別された吸熱領域に独立的に熱エネルギーを印加する段階を含み、
    流体が下記の式１による印加熱エネルギーの偏差△Ｈの絶対値が１０以上である前記二以上の吸熱領域を移動するように熱エネルギーを印加する、または、流体が前記流れ方向に沿って前記内部通路内で熱流量または印加熱エネルギーの周期的変動に露出されるように前記二以上の吸熱領域に熱エネルギーを印加する、方法：
    ［式１］
    △Ｈ＝１００％×（Ｈ１－Ｈ２）／Ｈ２
    式１でＨ１は、前記二以上の吸熱領域のうちいずれか一つの吸熱領域に印加される熱エネルギーであり、Ｈ２は、前記Ｈ１の熱エネルギーが印加される吸熱領域とは異なる前記吸熱領域に加えられる熱エネルギーである。
12. それぞれの前記吸熱領域に印加される熱エネルギーを互いに異なる前記熱発生ユニットで生成し、前記熱発生ユニットのうち少なくとも一つ以上の熱発生ユニットは電気エネルギーを熱エネルギーに転換するユニットである、請求項１１に記載の方法。
13. 前記流体の流れ方向に沿って印加される熱エネルギーが減少してから増加するか、または増加してから減少するように前記二以上の吸熱領域に熱エネルギーを印加する、請求項１１に記載の方法。
14. 周期的変動の一つの周期内の最大熱流量または印加熱エネルギーと最小熱流量または印加熱エネルギーとの偏差の絶対値が１０以上となるように前記二以上の吸熱領域に熱エネルギーを印加する、請求項１１に記載の方法。
15. 流体が２個以上の周期を含む熱流量または印加熱エネルギーの周期的な変動に露出されるように前記二以上の吸熱領域に熱エネルギーを印加する、請求項１１に記載の方法。
16. 熱流量または印加熱エネルギーの周期的変動の一つの周期の長さの、流体が移動する前記パイプラインの長さに対する比率が１％～２００％の範囲内となるように前記二以上の吸熱領域に熱エネルギーを印加する、請求項１１に記載の方法。