DE102013014866A1 - Process and plant for the production of hydrocarbon products - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Kohlenwasserstoffprodukten, das umfasst, einen Kohlenwasserstoffstrom (C4) bereitzustellen, der überwiegend verzweigte und unverzweigte Kohlenwasserstoffe mit jeweils vier Kohlenstoffatomen aufweist. Aus diesem werden ein erster und ein zweiter Teilstrom (i-C4, n-C4) gewonnen, wobei der erste Teilstrom (i-C4) überwiegend verzweigte Kohlenwasserstoffe mit vier Kohlenstoffatomen und der zweite Teilstrom (n-C4) überwiegend unverzweigte Kohlenwasserstoffe mit vier Kohlenstoffatomen aufweist. Das Verfahren umfasst ferner das Dampfspalten zumindest eines Teils des ersten Teilstroms (i-C4) bei einer ersten, höheren Spaltschärfe und zumindest eines Teils des zweiten Teilstroms (n-C4), bei einer zweiten, geringeren Spaltschärfe. Eine entsprechende Anlage ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung.The invention relates to a process for producing hydrocarbon products comprising providing a hydrocarbon stream (C4) comprising predominantly branched and unbranched hydrocarbons each having four carbon atoms. From this, a first and a second partial stream (i-C4, n-C4) are obtained, wherein the first partial stream (i-C4) predominantly branched hydrocarbons having four carbon atoms and the second partial stream (n-C4) predominantly unbranched hydrocarbons having four carbon atoms having. The method further comprises steam splitting at least a portion of the first substream (i-C4) at a first, higher splitter sharpness and at least a portion of the second substream (n-C4) at a second, lower splitter sharpness. A corresponding system is also the subject of the invention.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Erzeugung von Kohlenwasserstoffprodukten gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.The invention relates to a method and a plant for the production of hydrocarbon products according to the preambles of the independent claims.

Stand der TechnikState of the art

Verfahren und Vorrichtungen zum Dampfspalten (engl. Steam Cracking) von Kohlenwasserstoffen sind bekannt und beispielsweise im Artikel ”Ethylene” in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, online seit 15. April 2007, DOI 10.1002/14356007.a10_045.pub2 , beschrieben.Methods and apparatus for steam cracking of hydrocarbons are known and, for example, in the article "Ethylene" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, online since April 15, 2007, DOI 10.1002 / 14356007.a10_045.pub2 , described.

In neueren Verfahren und Vorrichtungen zum Dampfspalten kommen zunehmend milde Spaltbedingungen zum Einsatz (siehe unten), weil sich bei diesen insbesondere sogenannte Wertprodukte, beispielsweise Propylen und Butadien, mit verbesserter Ausbeute gewinnen lassen, wie unten erläutert. Gleichzeitig verringert sich bei milden Spaltbedingungen jedoch auch die Umsetzung des Ofeneinsatzes, so dass sich in diesem enthaltene Verbindungen in vergleichsweise großer Menge im Spaltgas wiederfinden und zu einer ”Verdünnung” der Wertprodukte führen.In recent processes and devices for steam cracking increasingly mild cleavage conditions are used (see below), because in this particular so-called value products, such as propylene and butadiene, win with improved yield, as explained below. At the same time, however, the reaction of the furnace insert also decreases with mild cleavage conditions, so that compounds contained in it are found in a comparatively large amount in the cleavage gas and lead to a "dilution" of the desired products.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, hier Abhilfe zu schaffen und unter Beibehaltung der Vorteile der milden Spaltbedingungen deren Nachteile zu vermeiden. Insbesondere soll durch eine Reduzierung des erwähnten Verdünnungseffekts die Konzentration und Menge der Wertprodukte, insbesondere von 1,3-Butadien, erhöht werden.Object of the present invention is to remedy this situation and while maintaining the advantages of mild cleavage conditions to avoid their disadvantages. In particular, by reducing the mentioned dilution effect, the concentration and amount of the desired products, in particular 1,3-butadiene, should be increased.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Anlage zur Erzeugung von Kohlenwasserstoffprodukten mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.This object is achieved by a method and a plant for the production of hydrocarbon products with the features of the independent claims. Preferred embodiments are subject of the dependent claims and the following description.

Vor der Erläuterung der Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deren Grundlagen und die verwendeten Begriffe erläutert.Before explaining the features and advantages of the present invention, its principles and the terms used will be explained.

Dampfspaltverfahren werden im kommerziellen Maßstab nahezu ausschließlich in Rohrreaktoren durchgeführt, in denen einzelne Reaktionsrohre (in Form von Rohrschlangen, sogenannten Coils) oder Gruppen von entsprechenden Reaktionsrohren auch bei unterschiedlichen Spaltbedingungen betrieben werden können. Unter gleichen oder vergleichbaren Spaltbedingungen betriebene Reaktionsrohre oder Gruppen von Reaktionsrohren, gegebenenfalls aber auch unter einheitlichen Spaltbedingungen betriebene Rohrreaktoren insgesamt, werden nachfolgend jeweils als ”Spaltöfen” bezeichnet. Ein Spaltofen ist im hier verwendeten Sprachgebrauch also eine zum Dampfspalten verwendete bauliche Einheit, die einen Ofeneinsatz gleichen oder vergleichbaren Spaltbedingungen aussetzt. Eine Anlage zum Dampfspalten kann einen oder mehrere derartiger Spaltöfen aufweisen.Steam-cracking processes are carried out on a commercial scale almost exclusively in tubular reactors in which individual reaction tubes (in the form of coils, so-called coils) or groups of corresponding reaction tubes can also be operated under different clearance conditions. Reaction tubes or groups of reaction tubes operated under identical or comparable fission conditions, if appropriate, but also operated under uniform fission conditions, are referred to below as "cracking furnaces". A cracking furnace in the language used here is thus a structural unit used for the vapor cracking, which equates to a furnace insert or exposes it to comparable cracking conditions. A steam cracking plant may have one or more such cracking furnaces.

Mit dem Begriff ”Ofeneinsatz” werden hier ein oder mehrere flüssige und/oder gasförmige Ströme bezeichnet, die einem oder mehreren Spaltöfen zugeführt werden. Auch durch ein entsprechendes Dampfspaltverfahren erhaltene Ströme, wie unten erläutert, können in einen oder mehrere Spaltöfen zurückgeführt und erneut als Ofeneinsatz verwendet werden. Als Ofeneinsatz eignet sich eine Vielzahl von Kohlenwasserstoffen und Kohlenwasserstoffgemischen von Ethan bis Gasöl bis zu einem Siedepunkt von typischerweise 600°C.The term "furnace insert" here refers to one or more liquid and / or gaseous streams which are fed to one or more cracking furnaces. Also, streams obtained by a corresponding steam cracking process, as explained below, may be recycled to one or more cracking furnaces and reused as furnace feed. As a furnace insert is a variety of hydrocarbons and hydrocarbon mixtures of ethane to gas oil up to a boiling point of typically 600 ° C.

Ein Ofeneinsatz kann aus einem sogenannten ”Frischeinsatz” bestehen, also aus einem Einsatz, der anlagenextern bereitgestellt und beispielsweise aus einer oder mehreren Erdölfraktionen, Erdgaskomponenten mit zwei bis vier Kohlenstoffatomen und/oder Erdgaskondensaten gewonnen wird. Ein Ofeneinsatz kann auch aus einem oder mehreren sogenannten ”Recycleströmen” bestehen, also Strömen, die in der Anlage selbst erzeugt und in einen entsprechenden Spaltofen zurückgeführt werden. Ein Ofeneinsatz kann auch aus einem Gemisch eines oder mehrerer Frischeinsätze mit einem oder mehreren Recycleströmen bestehen.A furnace insert can consist of a so-called "fresh use", ie an insert which is provided externally and obtained, for example, from one or more petroleum fractions, natural gas components having two to four carbon atoms and / or natural gas condensates. A furnace insert can also consist of one or more so-called "recycle streams", ie streams that are generated in the plant itself and returned to a corresponding cracking furnace. A furnace insert may also consist of a mixture of one or more fresh feeds with one or more recycle streams.

Der Ofeneinsatz wird im jeweiligen Spaltofen zumindest teilweise umgesetzt und verlässt den Spaltofen als sogenanntes ”Rohgas”, das, wie unten unter Bezugnahme auf die 1A und 1B erläutert, einer Reihe von Nachbehandlungsschritten unterworfen werden kann. Derartige Nachbehandlungsschritte umfassen zunächst eine Aufbereitung des Rohgases, beispielsweise durch Quenchen, Kühlen und Trocknen, wodurch ein sogenanntes ”Spaltgas” erhalten wird. Bisweilen wird auch bereits das Rohgas als Spaltgas bezeichnet.The furnace insert is at least partially reacted in the respective cracking furnace and leaves the cracking furnace as a so-called "raw gas", which, as described below with reference to the 1A and 1B can be subjected to a series of post-treatment steps. Such post-treatment steps comprise first a treatment of the raw gas, for example by quenching, cooling and drying, whereby a so-called "cracking gas" is obtained. Sometimes, the raw gas is already referred to as cracking gas.

Gängige Verfahren umfassen insbesondere die Trennung des Spaltgases in eine Reihe von Fraktionen auf Grundlage der unterschiedlichen Siedepunkte der enthaltenen Komponenten. In der Fachwelt werden hierfür Kurzbezeichnungen verwendet, die die Kohlenstoffanzahl der jeweils überwiegend oder ausschließlich enthaltenen Kohlenwasserstoffe angeben. So ist eine ”C1-Fraktion” eine Fraktion, die überwiegend oder ausschließlich Methan (jedoch konventionsgemäß unter Umständen auch Wasserstoff, dann auch ”C1minus-Fraktion” genannt) enthält. Eine ”C2-Fraktion” enthält hingegen überwiegend oder ausschließlich Ethan, Ethylen und/oder Acetylen. Eine ”C3-Fraktion” enthält überwiegend Propan, Propylen, Methylacetylen und/oder Propadien. Eine ”C4-Fraktion” enthält überwiegend oder ausschließlich Butan, Buten, Butadien und/oder Butin, wobei die jeweiligen Isomere je nach Quelle der C4-Fraktion in unterschiedlichen Anteilen enthalten sein können. Entsprechendes gilt auch für eine ”C5-Fraktion” und die höheren Fraktionen. Mehrere solcher Fraktionen können auch verfahrens- und/oder bezeichnungsmäßig zusammengefasst werden. Beispielsweise enthält eine ”C2plus-Fraktion” überwiegend oder ausschließlich Kohlenwasserstoffe mit zwei und mehr und eine ”C2minus-Fraktion” überwiegend oder ausschließlich Kohlenwasserstoffe mit einem oder zwei Kohlenstoffatomen.In particular, current processes include the separation of the split gas into a series of fractions based on the different boiling points of the components contained. In the art, abbreviations are used which indicate the carbon number of the predominantly or exclusively contained hydrocarbons. Thus, a "C1 fraction" is a fraction which contains predominantly or exclusively methane (but conventionally also hydrogen under certain circumstances, then also called "C1minus fraction"). By contrast, a "C2 fraction" contains predominantly or exclusively ethane, ethylene and / or Acetylene. A "C3 fraction" contains predominantly propane, propylene, methyl acetylene and / or propadiene. A "C4 fraction" contains predominantly or exclusively butane, butene, butadiene and / or butyne, it being possible for the respective isomers to be present in different proportions, depending on the source of the C4 fraction. The same applies to a "C5 fraction" and the higher fractions. Several such fractions can also be summarized in terms of process and / or notation. For example, a "C2plus fraction" contains predominantly or exclusively hydrocarbons having two or more and a "C2minus fraction" predominantly or exclusively hydrocarbons having one or two carbon atoms.

Flüssige und gasförmige Ströme können im hier verwendeten Sprachgebrauch reich oder arm an einer oder mehreren Komponenten sein, wobei ”reich” für einen Gehalt von wenigstens 90%, 95%, 99%, 99,5%, 99,9%, 99,99% oder 99,999% und ”arm” für einen Gehalt von höchstens 10%, 5%, 1%, 0,1%, 0,01% oder 0,001% auf molarer, Gewichts- oder Volumenbasis stehen kann. Der Begriff ”überwiegend” bezeichnet einen Gehalt von wenigstens 50%, 60%, 70%, 80% oder 90% oder entspricht dem Begriff ”reich”. Flüssige und gasförmige Ströme können im hier verwendeten Sprachgebrauch ferner angereichert oder angereichert an einer oder mehreren Komponenten sein, wobei sich diese Begriffe auf einen entsprechenden Gehalt in einem Ausgangsgemisch beziehen, aus dem der flüssige oder gasförmige Strom erhalten wurde. Der flüssige oder gasförmige Strom ist ”angereichert”, wenn dieser zumindest den 1,1-fachen, 1,5-fachen, 2-fachen, 5-fachen, 10-fachen, 100-fachen oder 1.000-fachen Gehalt, ”abgereichert”, wenn er höchstens den 0,9-fachen, 0,5-fachen, 0,1-fachen, 0,01-fachen oder 0,001-fachen Gehalt einer entsprechenden Komponente, bezogen auf das Ausgangsgemisch, enthält. Ein von einem entsprechenden Ausgangsstrom ”abgeleiteter” Strom kann beispielsweise durch Abzweigen oder Abtrennen von dem Ausgangsstrom oder durch Vereinigen mit wenigstens einem weiteren Strom gebildet werden.Liquid and gaseous streams may be rich or poor in one or more components as used herein, with "rich" for a content of at least 90%, 95%, 99%, 99.5%, 99.9%, 99.99 % or 99.999% and "poor" for a content of at most 10%, 5%, 1%, 0.1%, 0.01% or 0.001% on a molar, weight or volume basis. The term "predominantly" refers to a content of at least 50%, 60%, 70%, 80% or 90% or corresponds to the term "rich". Liquid and gaseous streams may also be enriched or enriched in one or more components as used herein, which terms refer to a corresponding level in a starting mixture from which the liquid or gaseous stream was obtained. The liquid or gaseous stream is "enriched" if it is at least 1.1 times, 1.5 times, 2 times, 5 times, 10 times, 100 times or 1000 times, "depleted" if it contains not more than 0,9 times, 0,5 times, 0,1 times, 0,01 times or 0,001 times the content of a corresponding component, relative to the starting mixture. A current "derived" from a respective output current may be formed, for example, by tapping off or disconnecting from the output current or by combining with at least one further current.

Die erwähnten ”Spaltbedingungen” in einem Spaltofen umfassen unter anderem den Partialdruck des Ofeneinsatzes, der durch die Zugabe unterschiedlicher Dampfmengen und den im Spaltofen eingestellten Druck beeinflusst werden kann, die Verweildauer im Spaltofen sowie die in diesem verwendeten Temperaturen und Temperaturprofile. Auch die Ofengeometrie und Ofengestaltung spielt eine Rolle. Zur Herstellung von Ethylen wird ein Spaltofen beispielsweise bei einer Ofeneintrittstemperatur von 500 bis 680°C und bei einer Ofenaustrittstemperatur von 775 bis 875°C betrieben. Hierbei ist die ”Ofeneintrittstemperatur” die Temperatur eines Gasstroms am Beginn eines Reaktionsrohrs und die ”Ofenaustrittstemperatur” die Temperatur eines Gasstroms am Ende eines Reaktionsrohrs. Typischerweise handelt es sich bei letzterer um die maximale Temperatur, auf die der entsprechende Gasstrom aufgeheizt wird. Dem Ofeneinsatz wird dabei bei einem, ebenfalls am Ofenausgang gemessenen, Druck von 165 bis 225 kPa Dampf in einem Verhältnis von typischerweise 0,25 bis 0,85 kg/kg beigemischt. Die spezifisch verwendeten Werte sind vom jeweils verwendeten Ofeneinsatz und den erwünschten Spaltprodukten abhängig.The mentioned "cracking conditions" in a cracking furnace include, inter alia, the partial pressure of the furnace insert, which can be influenced by the addition of different amounts of steam and the set pressure in the cracking furnace, the residence time in the cracking furnace and the temperatures and temperature profiles used therein. The furnace geometry and furnace design also plays a role. To produce ethylene, a cracking furnace is operated, for example, at an oven inlet temperature of 500 to 680 ° C. and at a furnace outlet temperature of 775 to 875 ° C. Here, the "furnace inlet temperature" is the temperature of a gas stream at the beginning of a reaction tube and the "furnace outlet temperature" is the temperature of a gas stream at the end of a reaction tube. Typically, the latter is the maximum temperature to which the corresponding gas stream is heated. The furnace insert is at a, also measured at the furnace outlet pressure of 165 to 225 kPa steam in a ratio of typically 0.25 to 0.85 kg / kg added. The specific values used depend on the particular furnace used and the desired fission products.

Da die genannten Werte einander zumindest teilweise wechselseitig beeinflussen, hat sich zur Charakterisierung der Spaltbedingungen der Begriff der ”Spaltschärfe” (engl. Cracking Severity) durchgesetzt. Für flüssige Ofeneinsätze kann die Spaltschärfe über das Verhältnis von Propylen zu Ethylen (P/E) oder als das Verhältnis von Methan zu Propylen (M/P) im Spaltgas auf Gewichtsbasis (kg/kg) beschrieben werden. Das P/E- und das M/P-Verhältnis sind direkt von der Temperatur abhängig, können aber im Gegensatz zur realen Temperatur im oder am Ausgang eines Spaltofens sehr viel genauer gemessen und beispielsweise als Regelgröße in einem entsprechenden Regelungsverfahren verwendet werden. Das P/E-Verhältnis eignet sich aber nur bedingt zur Charakterisierung der Spaltschärfe bei gasförmigen Ofeneinsätzen bzw. Verbindungen mit zwei bis vier Kohlenstoffatomen.Since the values mentioned influence each other at least partially on each other, the term "cracking severity" has been used to characterize the fission conditions. For liquid furnace inserts, the gap resolution can be described by the ratio of propylene to ethylene (P / E) or by the ratio of methane to propylene (M / P) in the cracked gas on a weight basis (kg / kg). The P / E and M / P ratios are directly dependent on the temperature, but, in contrast to the real temperature in or at the exit of a cracking furnace, they can be measured much more accurately and used, for example, as a controlled variable in a corresponding control method. However, the P / E ratio is only conditionally suitable for characterizing the resolution of gaseous furnace inserts or compounds having two to four carbon atoms.

Für gasförmige Ofeneinsätze kann die Umsetzung bzw. Konversion einer jeweils betrachteten Komponente des Ofeneinsatzes als Maß der Spaltschärfe angegeben werden. Der Begriff Umsetzung bzw. Konversion (engl. Conversion) wird hier wie in der Fachwelt üblich verwenden (siehe beispielsweise den erwähnten Artikel ”Ethylene” in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry). Insbesondere für die im vorliegenden Fall eingesetzten C4-Fraktionen bzw. C4-Teilströme ist eine Beschreibung der Spaltschärfe über die Umsetzung von Schlüsselkomponenten wie n-Butan und iso-Butan gut geeignet.For gaseous furnace inserts, the conversion or conversion of a respective considered component of the furnace insert can be specified as a measure of the gap resolution. The term conversion or conversion (English Conversion) is here as commonly used in the art (see, for example, the aforementioned article "Ethylene" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry). In particular, for the C4 fractions or C4 substreams used in the present case, a description of the resolution of the gap via the reaction of key components such as n-butane and isobutane is well suited.

Die Spaltschärfen bzw. Spaltbedingungen sind ”scharf”, wenn n-Butan in einer entsprechenden Fraktion zu mehr als 92% umgesetzt wird. Bei noch schärferen Spaltbedingungen wird n-Butan ggf. auch zu mehr als 93%, 94% oder 95% umgesetzt. Eine Umsetzung von n-Butan zu 100% erfolgt typischerweise nicht. Die Obergrenze der ”scharfen” Spaltschärfen bzw. Spaltbedingungen liegt daher beispielsweise bei 99%, 98%, 97% oder 96% Umsetzung von n-Butan. Die Spaltschärfen bzw. Spaltbedingungen sind hingegen ”mild”, wenn n-Butan zu weniger als 92% umgesetzt wird. Bei weniger als 91%, weniger als 90%, weniger als 89%, weniger als 88% oder weniger als 87% Umsetzung von n-Butan liegen zunehmend mildere Spaltschärfen bzw. Spaltbedingungen vor. Bei weniger als 86% Umsetzung von n-Butan werden die Spaltschärfen bzw. Spaltbedingungen hier als ”sehr mild” bezeichnet. Sehr milde Spaltschärfen bzw. Spaltbedingungen umfassen auch beispielsweise eine Umsetzung von n-Butan zu weniger als 85%, 84%, 83%, 82%, 81%, 80%, 79%, 78%, 77%, 76%, 75%, 70% oder 65% und zu mehr als 50% oder 60%.The splitting or cleavage conditions are "sharp" when more than 92% of n-butane is reacted in a corresponding fraction. At even sharper cleavage conditions, n-butane may also be converted to greater than 93%, 94% or 95%. A conversion of n-butane to 100% typically does not occur. The upper limit of the "sharp" splitting or cleavage conditions is therefore for example 99%, 98%, 97% or 96% conversion of n-butane. On the other hand, the splitting or cleavage conditions are "mild" when n-butane is converted to less than 92%. With less than 91%, less than 90%, less than 89%, less than 88% or less than 87% conversion of n-butane, increasingly milder splitting or cleavage conditions are present. With less than 86% conversion of n-butane, the gap sharpening or Cleavage conditions here referred to as "very mild". Very mild splitting or fission conditions also include, for example, a conversion of n-butane to less than 85%, 84%, 83%, 82%, 81%, 80%, 79%, 78%, 77%, 76%, 75%. , 70% or 65% and more than 50% or 60%.

Die Spaltschärfen bzw. die Spaltbedingungen sind auch dann ”scharf”, wenn iso-Butan in einer entsprechenden Fraktion zu mehr als 91% umgesetzt wird. Bei noch schärferen Spaltbedingungen wird iso-Butan ggf. auch zu mehr als 92%, 93% oder 94% umgesetzt. Auch eine Umsetzung von iso-Butan zu 100% erfolgt typischerweise nicht. Die Obergrenze der ”scharfen” Spaltschärfen bzw. Spaltbedingungen liegt daher beispielsweise bei 99%, 98%, 97% oder 96% Umsetzung von iso-Butan. Die Spaltschärfen bzw. die Spaltbedingungen sind hingegen ”mild”, wenn iso-Butan zu weniger als 91% umgesetzt wird. Bei weniger als 90%, weniger als 89%, weniger als 88%, weniger als 87% oder weniger als 86% Umsetzung von iso-Butan liegen zunehmend mildere Spaltschärfen bzw. Spaltbedingungen vor. Bei weniger als 83% Umsetzung von iso-Butan werden die Spaltschärfen bzw. Spaltbedingungen hier als ”sehr mild” bezeichnet. Sehr milde Spaltschärfen bzw. Spaltbedingungen umfassen auch beispielsweise eine Umsetzung von iso-Butan zu weniger als 82%, 81%, 80%, 79%, 78%, 77%, 76%, 75% oder 70% und zu mehr als 45% oder 50%.The gap sharpening or the gap conditions are also "sharp" even if iso-butane is converted in a corresponding fraction to more than 91%. If the fissuring conditions are even sharper, iso-butane may also be converted to more than 92%, 93% or 94%. A conversion of iso-butane to 100% is typically not. The upper limit of the "sharp" splitting or cleavage conditions is therefore, for example, 99%, 98%, 97% or 96% conversion of isobutane. On the other hand, the gap sharpening or the cleavage conditions are "mild" when iso-butane is converted to less than 91%. With less than 90%, less than 89%, less than 88%, less than 87% or less than 86% conversion of iso-butane, increasingly milder splitting or cleavage conditions are present. With less than 83% conversion of iso-butane, the gap-sharpening or cleavage conditions are referred to herein as "very mild". Very mild splitting or fission conditions also include, for example, a conversion of iso-butane to less than 82%, 81%, 80%, 79%, 78%, 77%, 76%, 75% or 70% and to more than 45%. or 50%.

Die genannten Spaltschärfen bzw. Spaltbedingungen hängen insbesondere mit der oben erläuterten Ofenaustrittstemperatur am Ende des oder der jeweils verwendeten Reaktionsrohre bzw. Spaltöfen zusammen. Je höher diese ist, desto ”schärfer”, je niedriger, desto ”milder” sind die Spaltschärfen bzw. Spaltbedingungen.The mentioned gap sharpening or cleavage conditions depend in particular on the above-explained furnace outlet temperature at the end of the reaction tube or slit furnaces used in each case. The higher this is, the "sharper", the lower, the "milder" the gap sharpening or gap conditions.

Ferner versteht sich, dass die Umsetzung anderer Komponenten nicht identisch mit jener des n- und des iso-Butans sein muss. Werden beispielsweise 1- und 2-Buten zusammen mit n-Butan gespalten, so werden diese typischerweise in größerem Umfang umgesetzt als das n-Butan. Umgekehrt wird iso-Buten in geringerem Umfang als iso-Butan umgesetzt, wenn es zusammen mit diesem gespalten wird. Mit einer prozentualen Umsetzung einer Schlüsselkomponente, hier n-Butan bzw. iso-Butan, sind also jeweils eine Ofenaustrittstemperatur und die jeweiligen prozentualen Umsetzungen der anderen Komponenten im Einsatz verknüpft. Diese Ofenaustrittstemperatur ist wiederum unter anderem vom Spaltofen abhängig. Der Versatz zwischen den jeweiligen prozentualen Umsetzungen ist von einer Reihe von weiteren Faktoren abhängig.It is further understood that the reaction of other components need not be identical to that of n- and isobutane. For example, when 1- and 2-butene are cleaved together with n-butane, they are typically reacted to a greater extent than the n-butane. Conversely, iso-butene is converted to a lesser extent than iso-butane when cleaved with it. With a percentage conversion of a key component, here n-butane or iso-butane, therefore, in each case one furnace outlet temperature and the respective percentage conversions of the other components in use are linked. This furnace outlet temperature is in turn dependent, among other things, on the cracking furnace. The offset between the respective percentage conversions depends on a number of other factors.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die vorliegende Erfindung geht von einem Verfahren zur Erzeugung von Kohlenwasserstoffprodukten aus, bei dem ein Kohlenwasserstoffstrom bereitgestellt wird, der überwiegend verzweigte und unverzweigte Kohlenwasserstoffe mit vier Kohlenstoffatomen aufweist (nachfolgend auch als C4-Fraktion oder C4-Strom bezeichnet, Kurzbezeichnung C4). Insoweit entspricht das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise bekannten Verfahren zur Erzeugung von Kohlenwasserstoffprodukten durch Dampfspalten, bei denen aus einem Spaltgas, das ggf. entsprechend aufbereitet wurde, eine derartige C4-Fraktion abgetrennt wird. Dies kann in bekannten Anlagen in einem sogenannten Debutanizer erfolgen (der jedoch auch alle anderen Kohlenwasserstoffe mit vier Kohlenstoffatomen aus einem entsprechenden Kohlenwasserstoffstrom abtrennt). Details hierzu sind in dem erwähnten Artikel ”Ethylene” in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry gezeigt und unter Bezugnahme auf die 1A und 1B veranschaulicht.The present invention starts from a process for producing hydrocarbon products which provides a hydrocarbon stream comprising predominantly branched and unbranched hydrocarbons having four carbon atoms (hereinafter also referred to as C4 fraction or C4 stream, abbreviated C4). In that regard, the process of the invention corresponds, for example, to known processes for the production of hydrocarbon products by steam cracking, in which such a C4 fraction is separated from a cracking gas which has possibly been treated accordingly. This can be done in known systems in a so-called Debutanizer (but also separates all other hydrocarbons with four carbon atoms from a corresponding hydrocarbon stream). Details of this are shown in the referenced article "Ethylene" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, and with reference to the 1A and 1B illustrated.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung von C4-Strömen beschränkt, die durch Dampfspalten und nachgeordnete Verfahrensschritte bereitgestellt werden, sondern eignet sich in gleicher Weise auch für C4-Ströme, die zumindest teilweise mittels anderer Verfahren, beispielsweise mittels Raffinerieprozessen, erzeugt werden. Beispielsweise kann die Erfindung mit C4-Strömen verwendet werden, die zuvor nicht dampfgespalten wurden und erst anschließend einem entsprechenden Dampfspaltprozess zugeführt werden. Hierbei kann es sich beispielsweise um Erdölfraktionen, Erdgaskomponenten mit zwei bis vier Kohlenstoffatomen, Erdgaskondensate und dergleichen handeln.However, the invention is not limited to the use of C4 streams provided by steam columns and downstream process steps, but is equally suitable for C4 streams which are at least partially produced by other processes, for example by refinery processes. For example, the invention can be used with C4 streams that have not previously been steam split and then fed to a corresponding steam cracking process. These may be, for example, petroleum fractions, natural gas components having two to four carbon atoms, natural gas condensates and the like.

Die Erfindung sieht nun vor, aus dem erwähnten Kohlenwasserstoffstrom, der überwiegend verzweigte und unverzweigte Kohlenwasserstoffe mit vier Kohlenstoffatomen aufweist, einen ersten und einen zweiten Teilstrom zu gewinnen, wobei der erste Teilstrom überwiegend verzweigte Kohlenwasserstoffe mit vier Kohlenstoffatomen und der zweite Teilstrom überwiegend unverzweigte Kohlenwasserstoffe mit vier Kohlenstoffatomen aufweist. Der erste Teilstrom wird nachfolgend auch als iso-C4-Fraktion oder iso-C4-Strom (Kurzbezeichnung iso-C4), der zweite Teilstrom auch als n-C4-Fraktion oder n-C4-Strom (n-C4) bezeichnet.The invention now provides, from the mentioned hydrocarbon stream having predominantly branched and unbranched hydrocarbons having four carbon atoms, a first and a second partial stream to win, wherein the first partial stream predominantly branched hydrocarbons having four carbon atoms and the second partial stream predominantly unbranched hydrocarbons with four Has carbon atoms. The first partial stream is hereinafter also referred to as iso-C4 fraction or iso-C4 stream (abbreviated to iso-C4), the second sub-stream also as n-C4 fraction or n-C4 stream (n-C4).

Die Erfindung sieht ferner vor, zumindest einen Teil des ersten Teilstroms oder eines hiervon abgeleiteten Stroms bei einer ersten, höheren Spaltschärfe und zumindest einen Teil des zweiten Teilstroms oder eines hiervon abgeleiteten Stroms bei einer zweiten, geringeren Spaltschärfe zu spalten. Das ”Spalten” umfasst dabei, den entsprechenden Teilstrom (oder einen entsprechenden Anteil) alleine oder zusammen mit weiteren Strömen, ggf. auch nach voriger Vereinigung zu einem Sammelstrom, in einen Spaltofen gemäß der eingangs getroffenen Definition einzuspeisen und dem Spaltofen ein Spaltgas zu entnehmen.The invention further contemplates splitting at least a portion of the first sub-stream or a stream derived therefrom at a first, higher splitter sharpness and at least a portion of the second sub-stream or a stream derived therefrom at a second, lower splitter sharpness. The "columns" includes, the corresponding Partial flow (or a corresponding proportion) alone or together with other streams, possibly also after previous combination to a collecting stream to feed into a cracking furnace according to the definition made at the outset and remove the cracking furnace, a cracked gas.

Die zur Charakterisierung der Spaltschärfen verwendeten Begriffe ”höher” und ”geringer” beziehen sich aufeinander. Mit anderen Worten wird zumindest ein Teil des ersten Teilstroms bei einer ersten Spaltschärfe und zumindest ein Teil des zweiten Teilstroms bei einer zweiten Spaltschärfe gespalten, wobei die erste Spaltschärfe höher als die zweite und die zweite geringer als die erste ist.The terms "higher" and "lower" used to characterize the gap sharpening relate to each other. In other words, at least a portion of the first partial flow is split at a first gap sharpness and at least a portion of the second partial flow at a second gap sharpness, wherein the first gap sharpness is higher than the second and the second is less than the first.

Die Dampfspaltung von C4-Fraktionen unterschiedlicher Herkunft ist Stand der Technik. Eine zuverlässige Vorhersage des Spaltergebnisses ist mit den vorhandenen Werkzeugen möglich. In der Regel liegen diese als Gemische aus verzweigten und unverzweigten C4-Verbindungen vor. In den zuvor erwähnten Frischeinsätzen umfassen diese überwiegend paraffinische Verbindungen, in Recycleströmen von Dampfspaltprozessen oder in Produkten anderer Verarbeitungsverfahren (z. B. aus Raffinerien) überwiegend olefinische Verbindungen.The steam splitting of C4 fractions of different origin is state of the art. A reliable prediction of the split result is possible with the existing tools. As a rule, these are mixtures of branched and unbranched C4 compounds. In the previously mentioned refining operations, these predominantly include paraffinic compounds, in recycle streams of steam cracking processes or in products of other processing methods (eg from refineries) predominantly olefinic compounds.

Insbesondere bei Spaltung von Naphthas bei milden Spaltbedingungen oder einem hohen Anteil an C4-Frischeinsätzen ist auch der Anteil der aus dem entsprechenden Spaltgas erhaltenen C4-Fraktion groß und insbesondere relativ schwachkonzentriert an 1,3-Butadien und ggf. anderen Wertprodukten, die aus der C4-Fraktion extrahiert werden sollen. Als Folge ist die Gewinnung von 1,3-Butadien unwirtschaftlich.In particular, in the case of naphtha cleavage under mild cleavage conditions or a high proportion of C4 fresh inserts, the fraction of the C4 fraction obtained from the corresponding cleavage gas is also large and, in particular, relatively weakly concentrated at 1,3-butadiene and optionally at other value products derived from C4 Fraction should be extracted. As a result, the recovery of 1,3-butadiene is uneconomical.

Insbesondere beim Dampfspalten von Kohlenwasserstoffen bei ungewöhnlich milden Spaltbedingungen kommt es also, wie erwähnt, zu einer deutlichen Mengenerhöhung einiger Produktfraktionen und einer damit verbundenen Reduktion der Konzentration enthaltener Wertprodukte (Verdünnungseffekt). Die Gewinnung der Wertprodukte wird dadurch erschwert bzw. kostspieliger.In particular, in the steam cracking of hydrocarbons at unusually mild cleavage conditions, it is therefore, as mentioned, to a significant increase in the amount of some product fractions and an associated reduction in the concentration of added value products (dilution effect). The recovery of the value products is made more difficult or more expensive.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass verzweigte C4-Verbindungen im Spaltofen strukturbedingt in geringem Umfang zur Bildung von 1,3-Butadien beitragen. Eine relativ hohe Methanbildung aus derartigen Verbindungen ist unvermeidbar, insbesondere dann, wenn die verzweigten C4-Verbindungen bis zur vollständigen Umsetzung recycelt werden. Werden also C4-Gemische unter milden oder gar sehr milden Bedingungen gespalten, resultieren daraus C4-Fraktionen relativ hoher Mengenströme bei gleichzeitig niedriger Konzentration an 1,3-Butadien.The invention is based on the finding that branched C4 compounds in the cracking furnace contribute to the formation of 1,3-butadiene to a limited extent owing to their structure. Relatively high methane formation from such compounds is unavoidable, especially when the branched C4 compounds are recycled to completion. Thus, when C4 mixtures are split under mild or even very mild conditions, C4 fractions result in relatively high mass flows with a simultaneously low concentration of 1,3-butadiene.

Diesem Effekt wird erfindungsgemäß begegnet, indem die C4-Fraktion vor der Dampfspaltung, beispielsweise destillativ, in iso- und n-C4-Teilströme (den erwähnten ersten und zweiten Teilstrom) aufgetrennt und unter unterschiedlichen Bedingungen gespalten werden. Der (erste) iso-C4-Teilstrom wird dabei schärfer als der (zweite) n-C4-Teilstrom gespalten, wobei der (erste) iso-C4-Teilstrom insbesondere sehr scharf, der (zweite) n-C4-Teilstrom insbesondere besonders mild gespalten wird.This effect is counteracted according to the invention by separating the C4 fraction prior to steam splitting, for example by distillation, into iso and n-C4 substreams (the first and second substreams mentioned) and cleaving them under different conditions. The (first) iso-C4 substream is split sharper than the (second) n-C4 substream, the (first) iso-C4 substream in particular very sharp, the (second) n-C4 substream particularly particularly mild is split.

Durch die Erfindung werden unter Beibehaltung ihrer Vorteile die Nachteile der milden Spaltung vermindert bzw. vollständig vermieden, d. h. die Menge der C4-Fraktion wird verringert und dadurch die Konzentration des Zielprodukts, hier insbesondere 1,3-Butadien erhöht. Der spezifische Extraktionsaufwand wird verringert.By maintaining the advantages of the invention, the disadvantages of the mild cleavage are reduced or completely avoided, ie. H. the amount of C4 fraction is reduced, thereby increasing the concentration of the target product, here in particular 1,3-butadiene. The specific extraction effort is reduced.

Der Kern der Erfindung besteht also in der Minimierung der C4-Fraktion insgesamt durch gezielte Erhöhung der strukturellen Umsetzung von iso-C4-Verbindungen durch scharfe Spaltbedingungen nach einer vorherigen Abtrennung von n-C4-Verbindungen. Dadurch wird die selektive Anwendung milder, insbesondere sehr milder Spaltbedingungen auf die n-C4-Verbindungen ermöglicht, so dass die durch diese erzielbaren hohen Selektivitäten, z. B. in Richtung von 1,3-Butadien, erreicht werden.The essence of the invention thus consists in minimizing the C4 fraction as a whole by deliberately increasing the structural conversion of iso-C4 compounds by sharp cleavage conditions after prior separation of n-C4 compounds. As a result, the selective application of mild, in particular very mild gap conditions on the n-C4 compounds is made possible, so that the achievable by these high selectivities, eg. B. in the direction of 1,3-butadiene can be achieved.

Besondere Vorteile ergeben sich, wenn der erste Teilstrom, also jener, der überwiegend verzweigte Kohlenwasserstoffe mit vier Kohlenstoffatomen aufweist, vor dem Dampfspalten bei der ersten, höheren Spaltschärfe zumindest teilweise einem Hydrierverfahren unterzogen wird. Hierbei wird das enthaltene iso-Buten (olefinisch) zumindest teilweise zu iso-Butan (paraffinisch) umgesetzt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat sich herausgestellt, dass sich das iso-Butan im nachgeschalteten Spaltverfahren, d. h. bei der ersten, höheren Spaltschärfe, leichter bzw. zu besser verwertbaren Produkten umsetzen lässt. Dies ermöglicht eine weitere Verringerung der Menge der C4-Fraktion und dadurch eine Konzentration der Zielprodukte, wie oben erwähnt.Particular advantages are obtained if the first partial stream, that is to say that which has predominantly branched hydrocarbons with four carbon atoms, is at least partially subjected to a hydrogenation process before the steam cracking at the first, higher atomic resolution. Here, the iso-butene (olefinic) is at least partially converted to iso-butane (paraffinic). In the context of the present invention, it has been found that the isobutane in the subsequent cleavage process, d. H. at the first, higher slit sharpness, easier or more usable products can be implemented. This allows a further reduction in the amount of C4 fraction and thereby a concentration of the target products, as mentioned above.

Zur Hydrierung von Olefinen oder olefinhaltigen Kohlenwasserstoffgemischen sind aus dem Stand der Technik zahlreiche katalytische Verfahren bekannt, die auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen können. Hydrierkatalysatoren besitzen als hydrieraktive Komponente eines oder mehrere Elemente der 6., 7. oder 8. Nebengruppe des Periodensystems in elementarer oder gebundener Form. Sie können mit unterschiedlichen Zusätzen dotiert sein, um bestimmte Katalysatoreigenschaften, beispielsweise Lebensdauer, Resistenz gegen bestimmte Katalysatorgifte, Selektivität oder Regenerierbarkeit zu beeinflussen. Die Hydrierkatalysatoren enthalten die hydrieraktive Komponente vielfach auf Trägern, beispielsweise Mordeniten, Zeolithen, Al2O3-Modifikationen, SiO2-Modifikationen und anderen. Zur weitgehenden Hydrierung der Olefine werden im Allgemeinen Reaktionstemperaturen von 150 bis 250°C angewandt.For the hydrogenation of olefins or olefin-containing hydrocarbon mixtures, numerous catalytic processes are known from the prior art, which can also be used in the context of the present invention. Hydrogenation catalysts have as hydrogenation-active component one or more elements of the 6th, 7th or 8th subgroup of the periodic table in elemental or bound form. They may be doped with various additives to affect certain catalyst properties, such as lifetime, resistance to certain catalyst poisons, selectivity, or regenerability. The hydrogenation catalysts contain the hydrogenation-active Component many on carriers, such as mordenites, zeolites, Al2O3 modifications, SiO2 modifications and others. For the substantial hydrogenation of the olefins reaction temperatures of 150 to 250 ° C are generally used.

Die zuvor erläuterten Verfahrensvarianten können umfassen, den erwähnten Kohlenwasserstoffstrom, aus dem der erste und der zweite Teilstrom gewonnen wird, zumindest teilweise aus wenigstens einem Spaltgasstrom zu bilden, der beim erfindungsgemäßen Dampfspalten des ersten und zweiten Teilstroms oder entsprechender Anteile hiervon zusammen mit Frischeinsatz erzeugt wird.The method variants explained above may comprise at least partially forming the mentioned hydrocarbon stream from which the first and the second substream are obtained from at least one split gas stream which is generated together with fresh feed in the steam splitting of the first and second substreams according to the invention or corresponding proportions thereof.

Der Kohlenwasserstoffstrom kann jedoch auch zumindest teilweise aus einem Spaltgas, das durch Dampfspalten eines Frischeinsatzes erhalten wird, oder aus einem ungespaltenen Frischeinsatz gebildet werden. Diese Varianten ermöglichen eine sehr flexible Einstellung der jeweils erwünschten Gehalte des Kohlenwasserstoffstroms hinsichtlich der einzelnen C4-Verbindungen.However, the hydrocarbon stream may also be formed, at least in part, from a cracking gas obtained by steam cracking a fresh feed, or from an uncleaved fresh feed. These variants allow a very flexible adjustment of the respective desired contents of the hydrocarbon stream with respect to the individual C4 compounds.

Vorteilhafterweise resultiert die erste, höhere Spaltschärfe, die für die iso-C4-Verbindungen verwendet wird, in einer Umsetzung des enthaltenen iso-Butans zu mindestens 91% oder mehr, wie oben zum Begriff der Spaltschärfe erläutert. Für die iso-C4-Verbindungen werden also scharfe oder sehr scharfe Spaltschärfen bzw. Spaltbedingungen eingesetzt. Diese können auch beispielsweise mehr als 92%, 93% oder 94% und bis zu 99% Umsetzung von iso-Butan entsprechen. Die zweite, geringere Spaltschärfe, die für die n-C4-Verbindungen verwendet wird, resultiert hingegen vorteilhafterweise in einer Umsetzung des enthaltenen n-Butans zu höchstens 92% oder weniger, wie ebenfalls oben erläutert. Für die n-C4-Verbindungen werden also milde oder sehr milde Spaltschärfen bzw. Spaltbedingungen eingesetzt. Diese können beispielsweise auch weniger als 90%, 88%, 86%, 84%, 82%, 80%, 78%, 76%, 74%, 72%, 70% oder 65%, jedoch beispielsweise mehr als 50% oder 60% Umsetzung von n-Butan entsprechen. Bei zunehmend milden Spaltbedingungen entstehen im Verhältnis zum Frischeinsatz mehr erwünschte Produkte wie Butadien und Propylen, so dass sich die Ausbeute erhöht und das Produktspektrum verbessert.Advantageously, the first, higher splitting sharpness, which is used for the iso-C4 compounds results in a conversion of the isobutane contained to at least 91% or more, as explained above for the concept of slit-sharpness. For the iso-C4 compounds, therefore, sharp or very sharp gap sharpening or gap conditions are used. These may also correspond, for example, more than 92%, 93% or 94% and up to 99% conversion of iso-butane. The second, lower resolution, which is used for the n-C4 compounds, however, advantageously results in a conversion of the n-butane contained to at most 92% or less, as also explained above. For the n-C4 compounds, therefore, mild or very mild gap sharpening or cleavage conditions are used. For example, they may also be less than 90%, 88%, 86%, 84%, 82%, 80%, 78%, 76%, 74%, 72%, 70% or 65%, but more than 50% or 60, for example % Conversion of n-butane. With increasingly mild cleavage conditions arise in relation to the fresh use more desirable products such as butadiene and propylene, so that the yield increases and improves the product range.

Die Spaltschärfen unterscheiden sich dabei, normiert auf einen gemeinsamen zugrundegelegten Wert, beispielsweise eine Umsetzung von n-Butan oder iso-Butan oder beidem, um 1 bis 20%, insbesondere um 2 bis 20%.The gap sharpening differences are normalized to a common underlying value, for example a conversion of n-butane or isobutane or both, by 1 to 20%, in particular by 2 to 20%.

Entsprechende Verfahren umfassen vorteilhafterweise die Verwendung einer Dampfmenge von 0,4 kg/kg, insbesondere von 0,2 bis 0,7 kg/kg, beispielsweise von 0,3 bis 0,5 kg/kg bei der ersten, höheren Spaltschärfe und die Verwendung einer Dampfmenge von 0,4 kg/kg, insbesondere von 0,2 bis 0,7 kg/kg, beispielsweise von 0,3 bis 0,5 kg/kg bei der zweiten, geringeren Spaltschärfe. Die jeweils verwendeten Werte können gleich oder unterschiedlich sein und insbesondere auch an weitere gespaltene Einsätze angepasst werden.Corresponding methods advantageously include the use of a vapor quantity of 0.4 kg / kg, in particular from 0.2 to 0.7 kg / kg, for example from 0.3 to 0.5 kg / kg at the first, higher splitting acuity and the use a vapor amount of 0.4 kg / kg, in particular from 0.2 to 0.7 kg / kg, for example from 0.3 to 0.5 kg / kg at the second, lower resolution. The values used in each case may be the same or different and, in particular, adapted to further split inserts.

Das erfindungsgemäße Verfahren erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn das Dampfspalten bei der ersten, höheren Spaltschärfe und/oder das Dampfspalten bei der zweiten, geringeren Spaltschärfe jeweils in wenigstens einem Spaltofen durchgeführt wird, dem zumindest ein weiterer Ofeneinsatz zugeführt wird. Beispielsweise kann ein für einen entsprechenden Durchsatz ausgelegter Spaltofen verwendet werden, der bei der zweiten, geringeren Spaltschärfe betrieben wird und in dem neben dem zweiten Teilstrom mit den n-C4-Verbindungen auch ein ”regulärer” Frischeinsatz mild gespalten wird. Die iso-C4-Verbindungen können alleine in einem Spaltofen gespalten werden. In bestimmten Fällen, beispielsweise wenn aus Kostengründen gleichartige Spaltöfen eingesetzt werden, kann es jedoch sinnvoller sein, die iso-C4-Verbindungen zusammen mit einem Frischeinsatz scharf zu spalten.The method according to the invention proves to be particularly advantageous if the steam splitting in the first, higher splitting sharpness and / or the steam splitting in the second, lower splitting sharpness is in each case carried out in at least one cracking furnace to which at least one further furnace insert is supplied. For example, it is possible to use a cracking furnace designed for a corresponding throughput, which is operated at the second, lower gap sharpness and in which not only the second part-stream with the n-C4 compounds but also a "regular" fresh use is mildly split. The iso-C4 compounds can be cleaved alone in a cleavage oven. However, in certain cases, for example when similar cracking furnaces are used for cost reasons, it may be more appropriate to sharply split the iso-C4 compounds together with a fresh feed.

Wie erwähnt, hat die vorliegende Erfindung insbesondere den Zweck, ein Verfahren zu verbessern, bei dem 1,3-Butadien aus dem Kohlenwasserstoffstrom abgetrennt wird. Hierbei eignen sich sämtliche bekannten Verfahren zur Extraktion von 1,3-Butadien.As mentioned, the present invention has the particular purpose of improving a process in which 1,3-butadiene is separated from the hydrocarbon stream. All known processes for the extraction of 1,3-butadiene are suitable here.

Weitere Vorteile können sich ergeben, wenn in dem Kohlenwasserstoffstrom enthaltenes Isobuten nach der Abtrennung des 1,3-Butadiens zumindest teilweise zu einem tert-Butylether umgesetzt und dieser ebenfalls extrahiert wird. Die Herstellung von Methyl-tert-butylether (2-Methoxy-2-methylpropan, MTBE) ist grundsätzlich bekannt. MTBE wird großtechnisch säurekatalytisiert aus Isobuten und Methanol hergestellt, das dem Kohlenwasserstoffstrom zugegeben wird. MTBE wird hauptsächlich als Klopfschutzmittel verwendet, findet aber auch zunehmend Verwendung als Lösungsmittel sowie Extraktionsmittel in der organischen Chemie. Ethanol ergibt Ethyl-tert-butylether. Auch andere Alkohole können eingesetzt werden.Further advantages may be obtained if isobutene present in the hydrocarbon stream is at least partially converted to a tert-butyl ether after the separation of the 1,3-butadiene and this is also extracted. The preparation of methyl tert-butyl ether (2-methoxy-2-methylpropane, MTBE) is basically known. MTBE is produced industrially acid catalyzed from isobutene and methanol, which is added to the hydrocarbon stream. MTBE is mainly used as an anti-knock agent but is also finding increasing use as a solvent and extractant in organic chemistry. Ethanol gives ethyl tert-butyl ether. Other alcohols can be used.

Weiter vorteilhaft ist ein Verfahren, bei dem in dem Kohlenwasserstoffstrom enthaltenes 1-Buten nach der zumindest teilweisen Umsetzung des Isobutens zumindest teilweise zu 2-Buten hydroisomerisiert wird. Das erhaltene 2-Buten kann bei der anschließenden milden Spaltung besonders selektiv zum gewünschten Butadien umgesetzt werden. Auch entsprechende Hydroisomerisierungsverfahren sind bekannt. Beispielsweise kann hierdurch auch eine Entfernung von verbliebenen Spuren von Butadien erfolgen.Also advantageous is a process in which 1-butene present in the hydrocarbon stream is at least partially hydroisomerized to 2-butene after the at least partial conversion of the isobutene. The resulting 2-butene can be converted particularly selectively to the desired butadiene in the subsequent mild cleavage. Corresponding hydroisomerization processes are also known. For example, this can also be a Removal of remaining traces of butadiene done.

Es kann auch vorteilhaft sein, zu dem C4-Kohlenwasserstoffstrom, der überwiegend verzweigte und unverzweigte Kohlenwasserstoffe mit jeweils vier Kohlenstoffatomen aufweist, vor oder nach der Hydroisomerisierung oder einem anderen Prozess, wenigstens einen weiteren Strom, insbesondere einen Butine (C4-Acetylene) und/oder Kohlenwasserstoffe mit fünf Kohlenstoffatomen enthaltenden Strom zuzuspeisen. Beispielsweise können hierbei bei einer Butadienextraktion koextrahierte C5-Verbindungen verwendet und einer sinnvollen Nutzung zugeführt werden.It may also be advantageous for the C4 hydrocarbon stream, which comprises predominantly branched and unbranched hydrocarbons each having four carbon atoms, before or after hydroisomerization or another process, at least one further stream, in particular a butene (C4-acetylene) and / or Feed hydrocarbons containing five carbon atoms. For example, co-extracted C5 compounds may be used in a butadiene extraction and fed to meaningful use.

Die erfindungsgemäße Anlage zur Erzeugung von Kohlenwasserstoffprodukten profitiert von den zuvor erläuterten Vorteilen, auf die daher ausdrücklich verwiesen wird. Sie weist Mittel auf, die dafür eingerichtet sind, einen Kohlenwasserstoffstrom bereitzustellen, der überwiegend verzweigte und unverzweigte Kohlenwasserstoffe mit jeweils vier Kohlenstoffatomen aufweist.The plant according to the invention for the production of hydrocarbon products benefits from the advantages explained above, to which reference is expressly made. It has means adapted to provide a hydrocarbon stream comprising predominantly branched and unbranched hydrocarbons each having four carbon atoms.

Ferner ist wenigstens eine Trenneinrichtung vorgesehen, die dafür eingerichtet ist, einen ersten und einen zweiten Teilstrom aus dem Kohlenwasserstoffstrom zu gewinnen, wobei der erste Teilstrom überwiegend verzweigte Kohlenwasserstoffe mit vier Kohlenstoffatomen und der zweite Teilstrom überwiegend unverzweigte Kohlenwasserstoffe mit vier Kohlenstoffatomen aufweist.Furthermore, at least one separation device is provided, which is adapted to recover a first and a second partial stream from the hydrocarbon stream, wherein the first partial stream predominantly branched hydrocarbons having four carbon atoms and the second partial stream predominantly unbranched hydrocarbons having four carbon atoms.

Die Anlage umfasst zudem wenigstens eine Dampfspalteinrichtung, die dafür eingerichtet ist, zumindest einen Teil des ersten Teilstroms bei einer ersten, höheren Spaltschärfe und zumindest einen Teil des zweiten Teilstroms bei einer zweiten, geringeren Spaltschärfe zu spalten.The system additionally comprises at least one vapor-splitting device which is set up to split at least a part of the first sub-stream at a first, higher gap sharpness and at least a part of the second sub-stream at a second, lower gap sharpness.

Die erfindungsgemäße Anlage ist vorteilhafterweise zur Durchführung eines Verfahrens eingerichtet, wie es zuvor erläutert wurde.The system according to the invention is advantageously set up for carrying out a method, as explained above.

Die wenigstens eine Trenneinrichtung umfasst vorteilhafterweise zumindest eine Trennsäule und die Dampfspalteinrichtung umfasst vorteilhafterweise zumindest einen Spaltofen, der für einen Betrieb bei der ersten, höheren Spaltschärfe eingerichtet ist, und zumindest einen Spaltofen, der für einen Betrieb bei der zweiten, geringeren Spaltschärfe eingerichtet ist.The at least one separating device advantageously comprises at least one separating column, and the steam-splitting device advantageously comprises at least one cracking furnace, which is set up for operation at the first, higher splitting power, and at least one cracking furnace, which is set up for operation at the second, lower splitting power.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren gegenüber dem Stand der Technik erläutert.The invention is explained below with reference to the accompanying figures over the prior art.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1A veranschaulicht schematisch den Ablauf eines Verfahrens zur Erzeugung von Kohlenwasserstoffen gemäß dem Stand der Technik. 1A schematically illustrates the process of a method for producing hydrocarbons according to the prior art.

1B veranschaulicht schematisch den Ablauf eines Verfahrens zur Erzeugung von Kohlenwasserstoffen gemäß dem Stand der Technik. 1B schematically illustrates the process of a method for producing hydrocarbons according to the prior art.

2 veranschaulicht schematisch den Ablauf eines Verfahrens zur Erzeugung von Kohlenwasserstoffen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 2 schematically illustrates the flow of a method for producing hydrocarbons according to an embodiment of the invention.

In den Figuren sind einander entsprechende Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen und werden der Übersichtlichkeit halber nicht wiederholt erläutert.In the figures, corresponding elements are provided with identical reference numerals and will not be explained repeatedly for the sake of clarity.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

In 1A ist der Ablauf eines Verfahrens zur Erzeugung von Kohlenwasserstoffen gemäß dem Stand der Technik in Form eines schematischen Ablaufplans dargestellt. Kern des Verfahrens ist hier ein Dampfspaltprozess 10, der unter Verwendung eines oder mehrerer Spaltöfen 11 bis 13 durchgeführt werden kann. Nachfolgend wird nur der Betrieb des Spaltofens 11 erläutert, die weiteren Spaltöfen 12 und 13 können in entsprechender Weise arbeiten.In 1A the sequence of a process for the production of hydrocarbons according to the prior art is shown in the form of a schematic flow chart. The core of the process is a steam cracking process 10 using one or more cracking furnaces 11 to 13 can be carried out. The following is only the operation of the cracking furnace 11 explains the other cracking furnaces 12 and 13 can work in the same way.

Der Spaltofen 11 wird mit einem Strom A als Ofeneinsatz beschickt, bei dem es sich zumindest teilweise um einen sogenannten Frischeinsatz handeln kann, der aus anlagenexternen Quellen zur Verfügung gestellt wird, und zu einem Teil um einen sogenannten Recyclestrom, der in dem Verfahren selbst gewonnen wird, wie unten erläutert. Auch die anderen Spaltöfen 12 und 13 können mit entsprechenden Strömen beschickt werden. Unterschiedliche Ströme können auch in unterschiedliche Spaltöfen 11 bis 13 eingespeist werden, ein Strom kann auf mehrere Spaltöfen aufgeteilt werden oder mehrere Teilströme können zu einem Sammelstrom vereinigt werden, der beispielsweise als Strom A einem der Spaltöfen 11 bis 13 zugeführt wird.The cracking furnace 11 is charged with a stream A as a furnace insert, which may be at least partially a so-called fresh use, which is provided from external sources, and partly to a so-called recycle stream, which is obtained in the process itself, as below explained. Also the other cracking furnaces 12 and 13 can be charged with appropriate currents. Different streams can also be used in different cracking furnaces 11 to 13 can be fed, a stream can be divided into several cracking furnaces or multiple streams can be combined to form a collection stream, for example, as stream A one of the cracking furnaces 11 to 13 is supplied.

Durch Dampfspalten in dem Dampfspaltprozess 10 wird ein Rohgasstrom B erhalten, der bisweilen bereits an dieser Stelle als Spaltgasstrom bezeichnet wird. Der Rohgasstrom B wird in einer Reihe nicht dargestellter Aufbereitungsstufen eines Aufbereitungsprozesses 20 aufbereitet, beispielsweise einem sogenannten Ölquench unterzogen, vorfraktioniert, verdichtet, weiter gekühlt und getrocknet.By steam cracks in the steam cracking process 10 a crude gas stream B is obtained, which is sometimes referred to at this point as a gap gas stream. The raw gas stream B is in a series of unillustrated treatment stages of a treatment process 20 treated, for example, subjected to a so-called oil quench, pre-fractionated, compressed, further cooled and dried.

Der entsprechend behandelte Strom B, das eigentliche Spaltgas C, wird anschließend einem Trennprozess 30 unterworfen. In diesem wird eine Anzahl von Fraktionen gewonnen, die hier, wie eingangs erläutert, entsprechend der Kohlenstoffanzahl der überwiegend enthaltenen Kohlenwasserstoffe bezeichnet werden. Der in der 1A dargestellte Trennprozess 30 arbeitet nach dem Prinzip ”Demethanizer First”, ein Trennprozess nach dem Prinzip ”Deethanizer First” ist in 1B dargestellt.The correspondingly treated stream B, the actual cracked gas C, is subsequently subjected to a separation process 30 subjected. In this will be obtained a number of fractions, which are referred to here, as explained above, according to the carbon number of the predominantly contained hydrocarbons. The Indian 1A illustrated separation process 30 works on the principle "Demethanizer First", a separation process according to the principle "Deethanizer First" is in 1B shown.

In dem Trennprozess 30 wird aus dem Spaltgas C zunächst in einer ersten Trenneinheit 31 (dem sogenannten Demethanizer) eine C1- bzw. C1minus-Fraktion (mit dem Bezugszeichen C1 bezeichnet) gasförmig abgetrennt, die, falls nicht bereits zuvor entfernt, auch noch Wasserstoff enthalten kann. Sie wird typischerweise als Brenngas verwendet. Es verbleibt eine flüssige C2plus-Fraktion (Bezugszeichen C2+), die in eine zweite Trenneinheit 32 (den sogenannten Deethanizer) überführt wird.In the separation process 30 is from the cracked gas C first in a first separation unit 31 (the so-called demethanizer) a C1 or C1minus fraction (denoted by the reference C1) separated gaseous, which, if not previously removed, may also contain hydrogen. It is typically used as fuel gas. There remains a liquid C2plus fraction (reference C2 +), which in a second separation unit 32 (the so-called deethanizer) is transferred.

In der zweiten Trenneinheit 32 wird aus der C2plus-Fraktion eine C2-Fraktion (Bezugszeichen C2) gasförmig abgetrennt und beispielsweise einem Hydrotreatmentprozess 41 unterzogen, um enthaltenes Acetylen zu Ethylen umzusetzen. Anschließend wird die C2-Fraktion in einer C2-Trenneinheit 35 in Ethylen (Bezugszeichen C2H4) und Ethan (Bezugszeichen C2H6) aufgetrennt. Letzteres kann als Recyclestrom D in einem oder mehreren Spaltöfen 11 bis 13 erneut dem Dampfspaltprozess 10 unterworfen werden. Im dargestellten Beispiel werden die Recycleströme D und E zu dem Strom A zugegeben. Die Recycleströme D und E und der Strom A können auch in unterschiedliche Spaltöfen 11 bis 13 geführt werden.In the second separation unit 32 From the C2plus fraction a C2 fraction (C2) is separated in gaseous form and, for example, a hydrotreatment process 41 subjected to convert contained acetylene to ethylene. Subsequently, the C2 fraction is in a C2 separation unit 35 in ethylene (reference C2H4) and ethane (C2H6). The latter can be used as recycle stream D in one or more cracking furnaces 11 to 13 again the steam cracking process 10 be subjected. In the example shown, the recycle streams D and E are added to stream A. The recycle streams D and E and the stream A can also be in different cracking furnaces 11 to 13 be guided.

In der zweiten Trenneinheit 32 verbleibt eine flüssige C3plus-Fraktion (Bezugszeichen C3+), die in eine dritte Trenneinheit 33 (den sogenannten Depropanizer) überführt wird. In der dritten Trenneinheit 33 wird aus der C3plus-Fraktion eine C3-Fraktion (Bezugszeichen C3) abgetrennt und einem weiteren Hydrotreatmentprozess 42 unterzogen, um in der C3-Fraktion enthaltenes Propylen zu Propen umzusetzen. Anschließend wird die C3-Fraktion in einer C3-Trenneinheit 36 in Propen (Bezugszeichen C3H6) und Propan (Bezugszeichen C3H8) aufgetrennt. Letzteres kann als Recyclestrom E in einem oder mehreren Spaltöfen 11 bis 13, separat oder mit anderen Strömen, erneut dem Dampfspaltprozess 10 unterworfen werden.In the second separation unit 32 remains a liquid C3plus fraction (reference C3 +), which in a third separation unit 33 (the so-called depopanizer) is transferred. In the third separation unit 33 From the C3plus fraction a C3 fraction (reference C3) is separated and another hydrotreatment process 42 to convert propylene contained in the C3 fraction to propene. Subsequently, the C3 fraction is in a C3 separation unit 36 in propene (reference C3H6) and propane (reference C3H8) separated. The latter can be used as recycle stream E in one or more cracking furnaces 11 to 13 , separately or with other streams, again the steam cracking process 10 be subjected.

In der dritten Trenneinheit 33 verbleibt entsprechend eine flüssige C4plus-Fraktion (Bezugszeichen C4+), die in eine vierte Trenneinheit 34 (den sogenannten Debutanizer) überführt wird. In der vierten Trenneinheit 34 wird aus der C4plus-Fraktion eine C4-Fraktion (Bezugszeichen C4) abgetrennt. Es verbleibt eine flüssige C5plus-Fraktion (Bezugszeichen C5+).In the third separation unit 33 Accordingly, a liquid C4plus fraction (reference C4 +), which is in a fourth separation unit remains 34 (the so-called Debutanizer) is transferred. In the fourth separation unit 34 is separated from the C4plus fraction a C4 fraction (reference C4). There remains a liquid C5plus fraction (reference C5 +).

Es versteht sich, dass sämtliche der dargestellten Fraktionen auch geeigneten Nachbehandlungsschritten unterworfen werden können. Beispielsweise kann aus der C4-Fraktion, wie auch unten dargestellt, 1,3-Butadien abgetrennt werden. Es können ferner zusätzliche Recycleströme verwendet werden, die analog zu den Recycleströmen D und E dem Dampfspaltprozess 10 unterworfen werden können.It is understood that all of the fractions shown can also be subjected to suitable post-treatment steps. For example, as shown below, 1,3-butadiene can be separated from the C4 fraction. It is also possible to use additional recycle streams, which are analogous to the recycle streams D and E, the steam splitting process 10 can be subjected.

In 1B ist der Ablauf eines alternativen Verfahrens zur Erzeugung von Kohlenwasserstoffen durch Dampfspalten gemäß dem Stand der Technik in Form eines schematischen Ablaufplans dargestellt. Auch hier ist Kern des Verfahrens ein Dampfspaltprozess 10, der unter Verwendung eines oder mehrerer Spaltöfen 11 bis 13 ablaufen kann. Im Gegensatz zu dem in 1A veranschaulichten Verfahren wird hier das Spaltgas C einem alternativen Trennprozess 30 nach dem Prinzip ”Deethanizer First” unterworfen.In 1B the flow of an alternative method for producing hydrocarbons by steam cracking according to the prior art is shown in the form of a schematic flow chart. Again, the core of the process is a steam cracking process 10 using one or more cracking furnaces 11 to 13 can expire. Unlike the in 1A illustrated method here is the cracking gas C an alternative separation process 30 subjected to the principle of "Deethanizer First".

In dem Trennprozess 30 wird dabei aus dem Spaltgas C zunächst in einer ersten Trenneinheit 37 eine C2minus-Fraktion (Bezugszeichen C2–) gasförmig abgetrennt, die überwiegend Methan, Ethan, Ethylen und Acetylen und, falls nicht bereits zuvor entfernt, auch noch Wasserstoff enthalten kann. Die C2minus-Fraktion wird insgesamt einem Hydrotreatmentprozess 43 unterzogen, um Acetylen zu Ethylen umzusetzen. Anschließend wird aus der C2minus-Fraktion in einer C2minus-Trenneinheit 38 eine C1-Fraktion abgetrennt und wie oben weiter verwendet. Es verbleibt eine C2-Fraktion, die in einer C2-Trenneinheit 35 wie oben in Ethylen und Ethan aufgetrennt wird. Letzteres kann auch hier als Recyclestrom D in einem oder mehreren Spaltöfen 11 bis 13 erneut dem Dampfspaltprozess 10 unterworfen werden. In der ersten Trenneinheit 37 verbleibt eine flüssige C3plus-Fraktion, die in den Trenneinheiten 33 bis 36 und der Hydrotreatmenteinheit 42, wie zu 1 erläutert, behandelt wird.In the separation process 30 is from the cracked gas C first in a first separation unit 37 a C2-minus fraction (reference C2-) separated gaseous, which may contain predominantly methane, ethane, ethylene and acetylene and, if not previously removed, even hydrogen. The C2minus fraction becomes a total hydrotreatment process 43 subjected to reacting acetylene to ethylene. Subsequently, from the C2minus fraction in a C2minus separation unit 38 a C1 fraction is separated and used as above. There remains a C2 fraction that is in a C2 separation unit 35 as separated above in ethylene and ethane. The latter can also be used here as recycle stream D in one or more cracking furnaces 11 to 13 again the steam cracking process 10 be subjected. In the first separation unit 37 remains a liquid C3plus fraction, which in the separation units 33 to 36 and the hydrotreatment unit 42 , how to 1 explained, treated.

Dem Fachmann sind, beispielsweise aus dem eingangs erwähnten Artikel ”Ethylene” in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, mehrere weitere Verfahrensalternativen bekannt, die sich insbesondere in der Aufbereitung des Spaltgases C und/oder dem verwendeten Trennprozess unterscheiden.The skilled worker is, for example, from the aforementioned article "Ethylene" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, several other alternative methods known, which differ in particular in the preparation of the cracking gas C and / or the separation process used.

Auch die C4-Fraktion kann in Teilen als entsprechender Recyclestrom in einem oder mehreren der Spaltöfen 11 bis 13 erneut dem Dampfspaltprozess 10 unterworfen werden. Insbesondere dann, wenn hierbei milde Spaltbedingungen verwendet werden, können in der C4-Fraktion enthaltene verzweigte C4-Verbindungen (iso-C4-Verbindungen) jedoch in geringerem Umfang als n-C4-Verbindungen umgesetzt werden und finden sich daher zu einem großen Teil erneut im Spaltgasstrom C wieder. Die iso-C4-Verbindungen werden daher mehrfach durch eine entsprechende Anlage zirkuliert. Die Folge einer derartigen milden Dampfspaltung ist damit eine deutliche Mengenerhöhung einiger Produktfraktionen, hier der iso-C4-Verbindungen, und eine damit verbundene Reduktion der Konzentration enthaltener Wertprodukte, hier beispielsweise von 1,3-Butadien, durch Verdünnungseffekte. Die Gewinnung der Wertprodukte wird dadurch erschwert bzw. kostspieliger. Die iso-C4-Verbindungen tragen, mit anderen Worten, strukturbedingt praktisch nicht zur 1,3-Butadienbildung bei. Die Bildung einer relativ hohen Menge weitgehend wertlosen Methans ist unvermeidbar, insbesondere dann, wenn die iso-C4-Verbindungen bis zur vollständigen Umsetzung recycelt werden.The C4 fraction may also be partially recycled as a corresponding recycle stream in one or more of the cracking furnaces 11 to 13 again the steam cracking process 10 be subjected. However, especially when mild cleavage conditions are used, branched C4 compounds (iso-C4 compounds) contained in the C4 fraction can be converted to a lesser extent than n-C4 compounds and are therefore found to be a large part again in the split gas stream C again. The iso-C4 compounds are therefore circulated several times through a corresponding system. The consequence of such a mild vapor cracking is thus a significant increase in the quantity of some product fractions, here the iso-C4 compounds, and a concomitant reduction in the concentration of value-added products, here for example 1,3-butadiene, by dilution effects. The recovery of the value products is made more difficult or more expensive. In other words, the iso-C4 compounds are structurally virtually unaffected by 1,3-butadiene formation. The formation of a relatively high amount of largely worthless methane is unavoidable, especially if the iso-C4 compounds are recycled to completion.

Werden also C4-Fraktionen mit iso-C4-Verbindungen, gleich welcher Herkunft, unter milden oder sehr milden Bedingungen gespalten, resultieren hieraus wiederum C4-Produktfraktionen relativ hoher Mengenströme bei gleichzeitig niedriger 1,3-Butadienkonzentration.If, therefore, C4 fractions are cleaved with iso-C4 compounds, regardless of their origin, under mild or very mild conditions, this in turn results in C4 product fractions of relatively high mass flows with a simultaneously low 1,3-butadiene concentration.

In 2 ist der Ablauf eines Verfahrens zur Erzeugung von Kohlenwasserstoffen durch Dampfspalten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in Form eines schematischen Ablaufplans dargestellt. Auch hier ist Kern des Verfahrens ein Dampfspaltprozess 10, der unter Verwendung von Spaltöfen 11 bis 13 ablaufen kann. Zur Veranschaulichung der universellen Einsetzbarkeit des hier dargestellten Verfahrens ist die Gewinnung einer C4plus-Fraktion aus dem Spaltgas C nicht dargestellt, diese kann jedoch wie in den 1A und 1B oder auf jede andere in der Fachwelt bekannte Weise ablaufen. Die C4plus-Fraktion wird in dem hier dargestellten Beispiel einer Trenneinheit 34 zugeführt, die wie oben beschrieben arbeitet. Falls in einem Dampfspaltverfahren jedoch keine oder nur wenige C5plus-Kohlenwasserstoffe gebildet werden, könnte auf die Verwendung dieser Trenneinheit 34 auch verzichtet werden. Eine C4-Fraktion kann jedoch auch von anlagenextern, z. B. aus einer Raffinerie, bereitgestellt werden.In 2 the sequence of a process for the production of hydrocarbons by steam cracking according to an embodiment of the invention is shown in the form of a schematic flow chart. Again, the core of the process is a steam cracking process 10 that using pitching ovens 11 to 13 can expire. To illustrate the universal applicability of the method shown here, the recovery of a C4plus fraction from the cracking gas C is not shown, but this can, as in the 1A and 1B or in any other manner known in the art. The C4plus fraction becomes a separation unit in the example shown here 34 supplied, which operates as described above. However, if no or only a few C5plus hydrocarbons are formed in a steam cracking process, the use of this separation unit could 34 also be waived. However, a C4 fraction can also be from external equipment, z. From a refinery.

Eine beispielsweise aus der Trenneinheit 34 erhaltene C4-Fraktion kann einer 1,3-Butadiengewinnungseinheit 50 zugeführt werden, in der 1,3-Butadien, hier mit BD bezeichnet, extrahiert wird. 1,3-Butadien stellt hier eines der erwünschten Wertprodukte dar, die verbleibenden Anteile der C4-Fraktion C4 sind zu einem überwiegenden Anteil von geringerem wirtschaftlichem Wert und ”verdünnen” das erwünschte 1,3-Butadien, was dessen Extraktion erschwert.One example from the separation unit 34 C4 fraction obtained can be a 1,3-butadiene recovery unit 50 in which 1,3-butadiene, here referred to as BD, is extracted. 1,3-butadiene is one of the desired products of value here, the remaining portions of the C4 fraction C4 are to a predominant proportion of lesser economic value and "dilute" the desired 1,3-butadiene, which makes its extraction difficult.

Die Erfindung sieht gemäß der dargestellten Ausführungsform vor, in einer Trenneinheit 39 iso-C4- und n-C4-Verbindungen (hier mit i-C4 und n-C4 bezeichnet), also verzweigte und unverzweigte C4-Verbindungen, voneinander zu trennen und entsprechende Teilströme zu gewinnen. Der Teilstrom, der überwiegend die iso-C4-Verbindungen enthält, wird hier als ”erster Teilstrom” bezeichnet. Dieser kann als Recyclestrom H zurückgeführt und entweder erneut dem Dampfspaltprozess 10 oder einem separat zu dem Dampfspaltprozess 10 implementierten weiteren Dampfspaltprozess unterworfen werden. Vorzugsweise wird der erste Teilstrom mit den iso-C4-Verbindungen dabei scharfen Spaltbedingungen unterworfen, wofür hier der Spaltofen 12 eingerichtet sei. Zuvor kann eine Hydrierung von iso-Buten vorgenommen werden, wie mit Block 44 veranschaulicht. Ein dem Spaltofen 12 entnommener Strom G kann beispielsweise zu dem Spaltgas C zugegeben werden, ggf. nachdem dieser zuvor ebenfalls dem Aufbereitungsprozess 20 unterworfen wurde.The invention provides according to the illustrated embodiment, in a separation unit 39 Iso-C4 and n-C4 compounds (here referred to as i-C4 and n-C4), ie branched and unbranched C4 compounds, to separate from each other and to obtain corresponding partial flows. The substream, which contains predominantly the iso-C4 compounds, is referred to herein as the "first substream". This can be recycled as recycle stream H and either again the steam cracking process 10 or one separately from the steam cracking process 10 implemented further steam splitting process. Preferably, the first partial stream with the iso-C4 compounds is subjected to severe cleavage conditions, for which purpose the cracking furnace 12 is set up. Previously, hydrogenation of iso-butene can be done, as with block 44 illustrated. A the cracking furnace 12 removed stream G can for example be added to the cracking gas C, possibly after this also previously the treatment process 20 was subjected.

Der Teilstrom, der überwiegend die n-C4-Verbindungen enthält, kann als Recyclestrom F zurückgeführt und auch hier entweder erneut dem Dampfspaltverfahren 10 oder auch einem separat zu dem Dampfspaltprozess 10 implementierten weiteren Dampfspaltprozess unterworfen werden. Vorzugsweise werden die n-C4-Verbindungen dabei milden bis sehr milden Spaltbedingungen unterworfen, wofür hier der Spaltofen 13 eingerichtet sei. Ein dem Spaltofen 13 entnommener Strom I kann beispielsweise zu dem Spaltgas C zugegeben werden, ggf. nachdem dieser zuvor dem Aufbereitungsprozess 20 unterworfen wurde.The partial stream, which contains predominantly the n-C4 compounds, can be recycled as recycle stream F and here again either the steam cracking process 10 or even separately to the steam cracking process 10 implemented further steam splitting process. The n-C4 compounds are preferably subjected to mild to very mild cleavage conditions, for which purpose the cracking furnace 13 is set up. A the cracking furnace 13 taken stream I can be added, for example, to the cracking gas C, possibly after this before the treatment process 20 was subjected.

Wenngleich nicht dargestellt, versteht sich, dass den Spaltöfen 11 bis 13 noch weitere Recycleströme oder Frischeinsätze zugeführt werden können.Although not shown, it is understood that the cracking furnaces 11 to 13 even more recycle streams or fresh inserts can be supplied.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • ”Ethylene” in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, online seit 15. April 2007, DOI 10.1002/14356007.a10_045.pub2 [0002] "Ethylene" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, online since April 15, 2007, DOI 10.1002 / 14356007.a10_045.pub2 [0002]

Claims (15)

Verfahren zur Erzeugung von Kohlenwasserstoffprodukten, das umfasst: a) Bereitstellen eines Kohlenwasserstoffstroms (C4), der überwiegend verzweigte und unverzweigte Kohlenwasserstoffe mit jeweils vier Kohlenstoffatomen aufweist, gekennzeichnet durch b) Gewinnen eines ersten und eines zweiten Teilstroms (i-C4, n-C4) aus dem Kohlenwasserstoffstrom (C4), wobei der erste Teilstrom (i-C4) überwiegend verzweigte Kohlenwasserstoffe mit vier Kohlenstoffatomen und der zweite Teilstrom (n-C4) überwiegend unverzweigte Kohlenwasserstoffe mit vier Kohlenstoffatomen aufweist, und c) Dampfspalten zumindest eines Teils des ersten Teilstroms (i-C4) oder eines hiervon abgeleiteten Stroms bei einer ersten, höheren Spaltschärfe und zumindest eines Teils des zweiten Teilstroms (n-C4) oder eines hiervon abgeleiteten Stroms bei einer zweiten, geringeren Spaltschärfe.Process for producing hydrocarbon products comprising: a) providing a hydrocarbon stream (C4) which comprises predominantly branched and unbranched hydrocarbons each having four carbon atoms, marked by b) obtaining a first and a second substream (i-C4, n-C4) from the hydrocarbon stream (C4), wherein the first substream (i-C4) predominantly branched hydrocarbons having four carbon atoms and the second substream (n-C4) predominantly having unbranched hydrocarbons having four carbon atoms, and c) vapor gaps of at least part of the first partial flow (i-C4) or of a current derived therefrom at a first, higher gap resolution and at least part of the second partial flow (n-C4) or a current derived therefrom at a second, lower gap sharpness. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der erste Teilstrom (i-C4) vor dem Dampfspalten bei der ersten, höheren Spaltschärfe zumindest teilweise einem Hydrierverfahren unterzogen wird.The method of claim 1, wherein the first partial stream (i-C4) is at least partially subjected to a hydrogenation process before the vapor cracking at the first, higher gap sharpness. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der gemäß a) bereitgestellte Kohlenwasserstoffstrom (C4) zumindest teilweise aus zumindest einem durch Dampfspalten gemäß c) erhaltenen Spaltgas (C) erzeugt wird.Process according to Claim 1 or 2, in which the hydrocarbon stream (C4) provided according to a) is generated at least partly from at least one cracked gas (C) obtained by steam cracking according to c). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der gemäß a) bereitgestellte Kohlenwasserstoffstrom (C4) zumindest teilweise aus einem Spaltgas (C) erzeugt wird, das durch Dampfspalten eines Frischeinsatzes (A), insbesondere von einer oder mehreren Erdölfraktionen, Erdgaskomponenten mit zwei bis vier Kohlenstoffatomen und/oder Erdgaskondensaten, gebildet wird.Process according to one of the preceding claims, in which the hydrocarbon stream (C4) provided according to a) is generated, at least partially, from a cracked gas (C) which comprises steam splitting a fresh feed (A), in particular one or more petroleum fractions, natural gas components having two to four Carbon atoms and / or natural gas condensates is formed. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der gemäß a) bereitgestellte Kohlenwasserstoffstrom (C4) zumindest teilweise aus einem ungespaltenen Frischeinsatz (A), insbesondere aus einer oder mehreren Erdölfraktionen, Erdgas Erdgaskomponenten mit zwei bis vier Kohlenstoffatomen und/oder Erdgaskondensaten, gebildet wird.Process according to one of the preceding claims, in which the hydrocarbon stream (C4) provided according to a) is at least partially formed from an uncleaved fresh feed (A), in particular from one or more petroleum fractions, natural gas natural gas components having two to four carbon atoms and / or natural gas condensates. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die erste, höhere Spaltschärfe in einer Umsetzung von iso-Butan in dem ersten Teilstrom von mehr als 91%, insbesondere von mehr als 92%, 93% oder 94% und bis zu 99%, und die zweite, geringere Spaltschärfe in einer Umsetzung von n-Butan in dem zweiten Teilstrom von weniger als 92%, insbesondere von weniger als 90%, 88%, 86%, 84%, 82%, 80%, 78%, 76%, 74%, 72%, 70% oder 65% und mehr als 50% oder 60%, resultiert.Method according to one of the preceding claims, wherein the first, higher resolution in a ratio of iso-butane in the first partial stream of more than 91%, in particular more than 92%, 93% or 94% and up to 99%, and the second, lower splitting sharpness in a conversion of n-butane in the second partial stream of less than 92%, in particular less than 90%, 88%, 86%, 84%, 82%, 80%, 78%, 76%, 74%, 72%, 70% or 65% and more than 50% or 60%. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die erste, höhere Spaltschärfe um 1 bis 30%, insbesondere um 2 bis 20%, höher ist als die zweite, geringere Spaltschärfe.Method according to one of the preceding claims, in which the first, higher splitting sharpness is higher by 1 to 30%, in particular by 2 to 20%, than the second, lower splitting sharpness. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Dampfspalten bei der ersten, höheren Spaltschärfe unter Verwendung einer Dampfmenge von 0,4 kg/kg, insbesondere von 0,2 bis 0,7 kg/kg, und das Dampfspalten bei der zweiten, geringeren Spaltschärfe unter Verwendung einer Dampfmenge von 0,4 kg/kg, insbesondere von 0,2 bis 0,7 kg/kg, durchgeführt wird.A method according to any one of the preceding claims, wherein the steam splitting at the first, higher splitting power is effected using a steam amount of 0.4 kg / kg, in particular from 0.2 to 0.7 kg / kg, and the steam splitting at the second, lower Disk sharpness using a steam amount of 0.4 kg / kg, in particular from 0.2 to 0.7 kg / kg, is performed. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Dampfspalten bei der ersten, höheren Spaltschärfe und/oder bei der zweiten, geringeren Spaltschärfe jeweils in wenigstens einem Spaltofen (12, 13) durchgeführt wird, dem zumindest ein weiterer Ofeneinsatz (A) in Form wenigstens eines Recyclestroms und/oder wenigstens eines Frischeinsatzes zugeführt wird.Method according to one of the preceding claims, in which the steam splitting at the first, higher splitting sharpness and / or at the second, lower splitter sharpness in each case in at least one cracking furnace ( 12 . 13 ), to which at least one additional furnace insert (A) is supplied in the form of at least one recycle stream and / or at least one fresh feed. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem 1,3-Butadien (BD) vor dem Gewinnen des ersten und des zweiten Teilstroms (i-C4, n-C4) gemäß b) aus dem Kohlenwasserstoffstrom (C4) abgetrennt wird.A process according to any one of the preceding claims, wherein 1,3-butadiene (BD) is separated from the hydrocarbon stream (C4) prior to recovering the first and second substreams (i-C4, n-C4) of b). Verfahren nach Anspruch 10, bei dem in dem Kohlenwasserstoffstrom (C4) enthaltenes Isobuten nach der Abtrennung des 1,3-Butadiens (BD) zumindest teilweise zu einem tert-Butylether umgesetzt und der tert-Butylether ebenfalls aus dem Kohlenwasserstoffstrom (C4) abgetrennt wird.Process according to Claim 10, in which isobutene present in the hydrocarbon stream (C4) is at least partly converted to a tert-butyl ether after the separation of the 1,3-butadiene (BD) and the tert-butyl ether is likewise separated off from the hydrocarbon stream (C4). Verfahren nach Anspruch 11, bei dem in dem Kohlenwasserstoffstrom (C4) enthaltenes 1-Buten zumindest teilweise zu 2-Buten hydroisomerisiert wird.The process of claim 11, wherein 1-butene contained in the hydrocarbon stream (C4) is at least partially hydroisomerized to 2-butene. Anlage zur Erzeugung von Kohlenwasserstoffprodukten, die aufweist: a) Mittel, die dafür eingerichtet sind, einen Kohlenwasserstoffstrom (C4) bereitzustellen, der überwiegend verzweigte und unverzweigte Kohlenwasserstoffe mit jeweils vier Kohlenstoffatomen aufweist, gekennzeichnet durch b) wenigstens eine Trenneinrichtung, die dafür eingerichtet ist, einen ersten und einen zweiten Teilstrom (i-C4, n-C4) aus dem Kohlenwasserstoffstrom (C4) zu gewinnen, wobei der erste Teilstrom (i-C4) überwiegend verzweigte Kohlenwasserstoffe mit vier Kohlenstoffatomen und der zweite Teilstrom (n-C4) überwiegend unverzweigte Kohlenwasserstoffe mit vier Kohlenstoffatomen aufweist, und c) wenigstens eine Dampfspalteinrichtung, die dafür eingerichtet ist, zumindest einen Teil des ersten Teilstroms (i-C4) bei einer ersten, höheren Spaltschärfe und zumindest einen Teil des zweiten Teilstroms (n-C4), bei einer zweiten, geringeren Spaltschärfe zu spalten.Plant for the production of hydrocarbon products, comprising: a) means adapted to provide a hydrocarbon stream (C4) comprising predominantly branched and unbranched hydrocarbons of four carbon atoms each, characterized by b) at least one separator adapted to to recover a first and a second partial stream (i-C4, n-C4) from the hydrocarbon stream (C4), the first substream (i-C4) predominantly branched hydrocarbons having four carbon atoms and the second partial stream (n-C4) predominantly unbranched Having hydrocarbons having four carbon atoms, and c) at least one vapor-splitting device which is set up to split at least a part of the first sub-stream (i-C4) at a first, higher splitter sharpness and at least a part of the second sub-stream (n-C4) at a second, lower splitter sharpness. Anlage nach Anspruch 13, die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 eingerichtet ist.Installation according to Claim 13, which is set up to carry out a method according to one of Claims 1 to 12. Anlage nach Anspruch 13 oder 14, bei dem die Dampfspalteinrichtung zumindest einen Spaltofen (12), der für einen Betrieb bei der ersten, höheren Spaltschärfe eingerichtet ist, und zumindest einen Spaltofen (13), der für einen Betrieb bei der zweiten, geringeren Spaltschärfe eingerichtet ist, aufweist.Plant according to Claim 13 or 14, in which the steam-splitting device comprises at least one cracking furnace ( 12 ), which is set up for operation in the first, higher splitting sharpness, and at least one cracking furnace ( 13 ), which is set up for operation at the second, lower gap sharpness.
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