DE10019468A1 - Verfahren zum Zerlegen eines spaltgses in eine C2- -Fraktion und eine C3+ -Fraktion - Google Patents

Verfahren zum Zerlegen eines spaltgses in eine C2- -Fraktion und eine C3+ -Fraktion

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Abstract

Verfahren zum Zerlegen eines im wesentlichen aus Wasserstoff und Kohlenwasserstoffen bestehenden Spaltgases einer Ethylenanlage in eine C¶2-¶- und eine C¶3+¶-Fraktion, wobei DOLLAR A - das Spaltgas in einem Spaltgaskühler im Gegenstrom mit kalten Verfahrensströmen der Ethylenanlage abgekühlt wird, DOLLAR A - das abgekühlte Spaltgas einem C¶3¶-Absorber zugeführt wird, DOLLAR A - im C¶3¶-Absorber im Gegenstrom mit einer Waschflüssigkeit die C¶2-¶-Fraktion gewonnen wird und ein beladener Waschmittelstrom mit C¶3+¶-Kohlenwasserstoffen abgezogen und bei einer geeigneten Temperatur einer Ethanabtrennkolonne zugeführt wird, DOLLAR A - und aus der mit einer Rücklauf-Flüssigkeit beaufschlagten Ethanabtrennkolonne einerseits aus einem beheizten Sumpf die C¶3+¶-Fraktion gewonnen und andererseits ein Kopfgas abgezogen und bis auf ein Restgas verflüssigt werden. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird das Kopfgas erst zu einem Teil verflüssigt und die entstehende Flüssigphase als die Rücklaufflüssigkeit in der Ethanabtrennkolonne verwendet und dann bis auf ein Restgas weiter verflüssigt und die entstehende weitere Flüssigphase als die Waschflüssigkeit der C¶3¶-Absorbens verwendet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zerlegen eines im wesentlichen aus Wasserstoff und Kohlenwasserstoffen bestehenden Spaltgases einer Ethylenanlage in eine C2-- und eine C3+-Fraktion, wobei
  • - das Spaltgas in einem Spaltgaskühler im Gegenstrom mit kalten Verfahrens­ strömen der Ethylenanlage abgekühlt wird,
  • - das abgekühlte Spaltgas einem C3-Absorber zugeführt wird,
  • - im C3-Absorber im Gegenstrom mit einer Waschflüssigkeit die C2--Fraktion gewonnen wird und ein beladener Waschmittelstrom mit C3+-Kohlenwasser­ stoffen abgezogen und bei einer geeigneten Temperatur einer Ethanabtrennkolonne zugeführt wird
  • - und aus der mit einer Rücklauf-Flüssigkeit beaufschlagten Ethanabtrennkolonne einerseits aus einem beheizten Sumpf die C3+-Fraktion gewonnen und andererseits ein Kopfgas abgezogen und bis auf ein Restgas verflüssigt wird.
Olefinanlagen, die wegen ihres Hauptproduktes auch Ethylenanlagen genannt werden, liefern petrochemische Zwischenprodukte für eine Weiterverarbeitung zu Kunststoffen. Hierzu werden Kohlenwasserstoffschnitte, die aus Erdöl oder Erdgas abgetrennt werden, thermisch gespalten und aus dem Spaltgas in einem Zerlegungsteil der Ethylenanlage die gewünschten Produkte abgetrennt und gereinigt. Ein wichtiger, energetisch aufwendiger Verfahrensschritt ist hierbei die C2/C3-Trennung. Cn (n = 2, 3, . . .) bezeichnet in dieser Schrift Kohlenwasserstoffe mit einer Kettenlänge von n Kohlenwasserstoffatomen, Cn+(-) solche mit n oder mehr (weniger) Kohlenwasser­ stoffatomen.
Ein Verfahren zum Zerlegen eines Spaltgases in eine C2-- und eine C3+-Fraktion nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der Offenlegungsschrift DE 44 17 584 bekannt. In einem sogenannten Front-end-Deethanizer-Verfahren wird die C2/C3-Trennung mit einem Zweikolonnenverfahren durchgeführt. Aus dem Spaltgas wird in einem C3-Absorber die C2-Fraktion gewonnen und ein mit C3+ beladenes Waschmittel aus dem C3-Absorber in eine Ethanabtrennkolonne geleitet, die C3+- Fraktion gewonnen und ein Kopfgas abgezogen, das weitgehend verflüssigt wird. Von der Flüssigkeit wird ein Teil als Rücklauf in der Ethanabtrennkolonne und ein anderer Teil als Waschmittel im C3-Absorber eingesetzt. Der Rücklauf und das Waschmittel haben die gleiche Zusammensetzung, obwohl sie unterschiedlich verwendet werden. Dies ist für die C2/C3-Trennung nachteilig.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine thermodynamisch günstigere C2/C3- Trennung für Ethylenanlagen vorzuschlagen.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Kennzeichnend an dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, daß das Kopfgas erst zu einem Teil verflüssigt und die entstehende Flüssigphase als die Rücklaufflüssigkeit in der Ethanabtrennkolonne verwendet und dann bis auf ein Restgas weiter verflüssigt und die entstehende weitere Flüssigphase als die Waschflüssigkeit des C3-Absorbers verwendet wird.
Dadurch wird eine schwerere Flüssigkeit auf die Ethanabtrennkolonne als Waschmittel aufgegeben und eine leichtere auf den C3-Absorber, da so die entscheidende C3- Abtrennung mit hoher Ausbeute viel leichter erfolgt. Die Kälte des mit den C3+- Kohlenwasserstoffen beladenen Waschmittels aus dem Sumpf des C3-Absorbers wird durch Aufgabe im oberen Teil der Ethanabtrennkolonne genutzt. Mit der erfindungsgemäßen Kolonnenschaltung werden die C3-Verluste über Kopf des C3- Absorbers rechnerisch gegenüber dem Stand der Technik von 0,15 auf 0,015 reduziert, ohne daß auf zusätzliche Kälte vom Kältekreislauf der Ethylenanlage zurückgegriffen wird. Die dadurch erzielte Erhöhung der C3-Ausbeute steht als Rohstoff bei der Gewinnung eines C3/C4-Produktes aus dem Sumpfprodukt der Ethanabtrennkolonne zur Verfügung und belastet zudem nicht das C2-Kopfprodukt des C3-Absorbers. Dies spart Apparate- und Energiekosten bei der Gewinnung von C2-- Produkten aus diesem Kopfprodukt.
Bei einer günstigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der beladene Waschmittelstrom erst im Spaltgaskühler angewärmt und dann der Ethanabtrennkolonne zugeführt. Durch die Anwärmung im Gegenstrom zu Kälteverbrauchern wird der Kältebedarf der Ethylenanlage reduziert und lediglich eine zusätzliche Passage im Spaltgaskühler benötigt.
Die Verflüssigung des Kopfgases zur Bildung der Rücklauf-Flüssigkeit und/oder der Waschflüssigkeit kann im Spaltgaskühler vorgenommen werden. Die Verflüssigung kann günstigerweise im Gegenstrom zu anzuwärmenden Verfahrensströmen der Ethylenanlage erfolgen.
Die Ethanabtrennkolonne kann mit Dampf beheizt werden, der als Prozeßdampf anlagenintern zur Verfügung steht.
In der Ethanabtrennkolonne kann ein niedrigerer Betriebsdruck als im C3-Absorber verwendet werden. Die C3+-Fraktion kann einer C3/C4-Trennung zugeführt werden. Insbesondere die in der C3+-Fraktion enthaltenen olefinischen Verbindungen werden als Wertstoffe gewonnen, andere enthaltene Kohlenwasserstoffe können auch zur Spaltung zurückgeführt oder als Brennstoff oder Produkt verwendet werden.
Die C2-Fraktion aus dem C3-Absorber kann im kalten Teil der Ethylenanlage weiter zerlegt werden.
Das bei der teilweisen Verflüssigung des Kopfgases zur Gewinnung der Rücklauf- Flüssigkeit und der Waschflüssigkeit verbliebene Restgas kann im Spaltgaskühler angewärmt und einer weiteren Verwendung zugeführt werden. Dadurch wird auch die Restgaskälte sinnvoll genutzt.
Die Erfindung wird anhand einer Ausführungsform mit einer Figur näher erläutert.
Die Figur zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Zerlegen eines Spaltgases in eine C2-- und eine C3+-Fraktion.
Ein verdichtetes Spaltgas 1 einer Ethylenanlage, das in einem in der Figur nicht dargestellten Anlagenteil der Ethylenanlage von Kondensat befreit und getrocknet wurde und im wesentlichen aus Kohlenwasserstoffen besteht, wird in einem Spaltgaskühler 2 im Gegenstrom mit mindestens einem kalten Verfahrensstrom der Ethylenanlage (in der Figur ist ein solcher Verfahrensstrom 3 dargestellt) abgekühlt. Das abgekühlte Spaltgas 4 wird einem C3-Absorber 5 zugeführt. Im C3-Absorber 5 wird im Gegenstrom mit einer Waschflüssigkeit 6 eine C2--Fraktion 7 gewonnen und ein beladener Waschmittelstrom 8 mit C3+-Kohlenwasserstoffen abgezogen und einer Ethanabtrennkolonne 9 zugeführt. Alternativ kann der beladene Waschmittelstrom 8 mindestens teilweise erst im Spaltgaskühler 2 angewärmt und dann der Ethanabtrennkolonne 9 zugeführt werden. Diese Alternative ist in der Figur gestrichelt dargestellt. Aus der mit einer Rücklauf-Flüssigkeit 10 beaufschlagten Ethanabtrennkolonne 9 wird einerseits aus einem mit Dampf 11 beheizten Sumpf eine C3+-Fraktion 12 gewonnen und andererseits ein Kopfgas 13 abgezogen, im Spaltgaskühler zu einem Teil verflüssigt und der verflüssigte Teil als die Rücklauf- Flüssigkeit 10 der Ethanabtrennkolonne 9 verwendet. Der gasförmig verbleibende Teil wird im Spaltgaskühler bis auf ein Restgas 14 weiter verflüssigt und als die Waschflüssigkeit 6 des C3-Absorbers 5 verwendet. Das kalte Restgas 14 wird zur Nutzung seines Kälteinhaltes über den Spaltgaskühler 2 geleitet, dabei angewärmt und als warmes Restgas 15 einer weiteren Verwendung zugeführt, die in der Figur nicht dargestellt ist.
Ebenfalls in der Figur nicht dargestellt ist die Verwendung der C2-- und der C3+- Fraktion. Insbesondere olefinische Verbindungen werden als Wertstoffe gewonnen, andere enthaltene Kohlenwasserstoffe können zur Spaltung zurückgeführt oder als Brennstoff oder Produkt verwendet werden.

Claims (5)

1. Verfahren zum Zerlegen eines im wesentlichen aus Wasserstoff und Kohlenwasserstoffen bestehenden Spaltgases einer Ethylenanlage in eine C2-- und eine C3+-Fraktion, wobei
  • - das Spaltgas in einem Spaltgaskühler im Gegenstrom mit kalten Verfahrens­ strömen der Ethylenanlage abgekühlt wird,
  • - das abgekühlte Spaltgas einem C3-Absorber zugeführt wird,
  • - im C3-Absorber im Gegenstrom mit einer Waschflüssigkeit die C2--Fraktion gewonnen wird und ein beladener Waschmittelstrom mit C3+- Kohlenwasserstoffen abgezogen und bei einer geeigneten Temperatur einer Ethanabtrennkolonne zugeführt wird
  • - und aus der mit einer Rücklauf-Flüssigkeit beaufschlagten Ethanabtrennkolonne einerseits aus einem beheizten Sumpf die C3+-Fraktion gewonnen und andererseits ein Kopfgas abgezogen und bis auf ein Restgas verflüssigt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfgas erst zu einem Teil verflüssigt und die entstehende Flüssigphase als die Rücklaufflüssigkeit in der Ethanabtrennkolonne verwendet und dann bis auf ein Restgas weiter verflüssigt und die entstehende weitere Flüssigphase als die Waschflüssigkeit des C3-Absorbers verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der beladene Waschmittelstrom erst im Spaltgaskühler angewärmt und dann der Ethanabtrennkolonne zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verflüssigung des Kopfgases zur Bildung der Rücklauf-Flüssigkeit und/oder der Waschflüssigkeit im Spaltgaskühler vorgenommen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ethanabtrennkolonne ein kleinerer Betriebsdruck als im C3-Absorber verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die C2--Fraktion aus dem C3-Absorber im kalten Teil der Ethylenanlage weiter zerlegt wird.
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