DE102013101575A1

DE102013101575A1 - Verfahren und Anlage zur Herstellung von Olefinen aus Oxygenaten

Info

Publication number: DE102013101575A1
Application number: DE102013101575.1A
Authority: DE
Inventors: Bernd Ahlers; Martin Gorny; Hermann Bach
Original assignee: LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2013-02-18
Publication date: 2014-06-26
Anticipated expiration: 2033-02-19
Also published as: US20150344381A1; DE102013101575B4; US9878962B2; WO2014095360A1

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung von Olefinen aus Oxygenaten umfasst die folgenden Schritte: (i) heterogen-katalysierte Umsetzung von wenigstens einem Oxygenat zu einem flüssige und gasförmige organische Verbindungen und Wasser enthaltenden Gesamtstrom und (ii) Auftrennung des Gesamtstroms in einer ersten Trenneinrichtung in eine zu wenigstens 90 Vol.-% die gasförmigen organischen Verbindungen des Gesamtstroms enthaltende Fraktion, in eine zu wenigstens 90 Gew.-% die flüssigen organischen Verbindungen des Gesamtstroms enthaltende Fraktion und in eine zu wenigstens 90 Gew.-% das Wasser des Gesamtstroms enthaltende Fraktion.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Olefinen aus Oxygenaten, welches die folgenden Schritte umfasst: (i) heterogen-katalysierte Umsetzung von wenigstens einem Oxygenat zu einem flüssige und gasförmige organische Verbindungen sowie Wasser enthaltenden Strom und (ii) Auftrennung des Stroms in einer ersten Trenneinrichtung in drei Fraktionen.
Propen (C₃H₆), oft auch als Propylen bezeichnet, ist einer der wichtigsten Ausgangsstoffe der chemischen Industrie. Die Nachfrage nach dem Grundstoff Propylen steigt weltweit, wobei Propylen ebenso wie Ethylen zumeist in einem Steam-Cracker in einem von den Verfahrensbedingungen und den Rohstoffen abhängigen Verhältnis aus Erdöl erzeugt wird.
Um zusätzliches Propylen zu gewinnen, existieren eine Reihe von Verfahren, wie etwa der PDH-Prozess, der von Propan als Edukt ausgeht. Bekannt ist jedoch vor allem das so genannte MTP-Verfahren, in dem aus Methanol (Me-OH) oder Dimethylether (DME) durch katalytische Umsetzung an einem zeolithischen Katalysator Olefine hergestellt werden. Durch Variation des Katalysators und der Prozessbedingungen kann die Selektivität der erhaltenen Produkte beeinflusst und so das Produktspektrum zu kurzkettigen Olefinen (dann oft auch die Prozessbezeichnung Methanol-to-Olefin (MTO)), zu längerkettigen Produkten (dann oft auch die Prozessbezeichnung Methanol-to-Gasoline (MTG)) oder eben zu Propylen verschoben werden.
Die Grundlagen eines MTP-Verfahrens sind beispielsweise in der DE 10 2005 048 931 A1 beschrieben. Aus einem Wasserdampf und Oxygenate wie Methanol und/oder Dimethylether enthaltenden Eduktgemisch werden vor allem C₂- bis C₄-Olefine hergestellt. Dabei wird das Eduktgemisch in wenigstens einem Reaktor durch eine heterogen-katalysierte Reaktion zu einem niedermolekulare Olefine und Benzinkohlenwasserstoffe umfassenden Reaktionsgemisch umgesetzt. Durch ein geeignetes Trennkonzept können höherwertige Olefine, vor allem die C₅₊-Fraktion, als Recyclingstrom wenigstens teilweise in den Reaktor zurückgeführt und dort größtenteils zu Propylen umgewandelt werden, wodurch sich die Ausbeute an Propylen erhöht.
Aufgrund der Vielzahl der entstehenden Komponenten im Produktspektrums, insbesondere die Vielzahl der erhaltenen Olefine, ist das Aufreinigungssystem eines MTP-Verfahrens zumeist sehr komplex.
Aus der US 2004/0122272 A1 ist bekannt, dass bereits in einer ersten Trenneinrichtung die C_3–-Fraktion, eine wässrige Fraktion, sowie zumindest eine C_4–- und eine C₅-Fraktion voneinander getrennt werden. Die C_3–-Fraktion wird dann weiter aufgearbeitet.
Aus der US 7,855,312 B2 ist bekannt, dass zuerst die dem Produktstrom enthaltenen Oxygenate über eine Wasserwäsche ausgewaschen werden, bevor die einzelnen Kohlenstofffraktionen voneinander getrennt werden.
Die US 7,919,660 B2 beschreibt, wie mittels einer Wasserwäsche unumgesetzte Oxygenate, vor allem Dimethylether, von leichten Olefinen, also Olefinen mit geringer Kettenlänge, abgetrennt werden können.
Gemäß der WO 2010/104579 werden die durch die Aufarbeitung erhaltenen leichten Olefine einer Wasserwäsche unterzogen, wobei diese Wäsche an unterschiedlichen Stellen des Verfahrens erfolgen kann.
Die WO 2006/048098 beschreibt, wie eine flüssige Fraktion aus Kohlenwasserstoffen und Oxygenaten auf eine erste Kolonne aufgegeben wird, in der die Leichtsieder von den Schwersiedern getrennt werden. Auf die Abtrennung von wässrigen Strömen wird nicht eingegangen.
Aus der US 2003/0125597 A1 ist die Aufsplittung des Olefinstroms in eine C₄₊-Fraktion und eine C_4–-Fraktion nach der Reinigung des Olefinstroms von wässrigen Komponenten bekannt. Die US 2012/0083634 A1 lehrt ebenfalls ein Verfahren, bei dem ein leichter und ein schwerer kohlenwasserstoffreicher Strom erzeugt wird, wobei hier ein C₂- und ein C₃₊-Strom entsteht. Auch hier erfolgt die Auftrennung der Kohlenwasserstoffströme erst nach der Wasserentfernung.
Aus der US 2008/0242908 A1 ist bekannt, dass zuerst das Wasser entfernt werden kann und der bestehend bleibende organische Strom in eine C_3–-Fraktion und eine C₄₊-Fraktion und einen dritten, Dimethylether enthaltenden Strom aufgetrennt wird.
Die US 2004/0267068 A1 , die US 2004/0267069 A1 und die US 2004/0267077 A1 behandeln alle ein ähnliches Trennkonzept, bei dem nach Passieren eines Quenchsystems der Kohlenwasserstoffstrom einer Wäsche zur Entfernung der Oxygenate unterzogen wird, ohne dass zuvor oder in diesem Schritt eine Auftrennung der Kohlenwasserstoffe in Abhängigkeit von ihrer Kettenlänge erfolgt.
Die US 2006/01356032 A1 beschreibt die Abtrennung des gesamten Olefinstroms von einer wässrigen, die Oxygenate enthaltenen Fraktion, ohne näher auf eine weitere Behandlung der Olefine einzugehen.
Aus der US 6844470 B2 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die C₄₊-Fraktion in einer ersten Trennoperation von den Oxygenaten getrennt wird und in einer zweiten Trennoperation dann die C_3–-Fraktion von dem im Wesentlichen Dimethylether sowie das in dieser Trennoperation verwendete Extraktionsmittel getrennt wird. In der ersten Trennoperation kann zudem ein dritter, die C_2–-Fraktion enthaltender Strom gewonnen werden. Enthaltenes Wasser muss jedoch bei jeder der beiden Varianten zuvor bereits abgetrennt werden.
Die US 2004/0127758 A1 beschreibt schließlich ein Verfahren zur Aufreinigung des aus einem MTP-Verfahren erhaltenen Gemischs, bei dem nach separater Abtrennung des Wassers der kohlenstoffreiche Strom in einer C_3–-Fraktion und einer C_4+– und Dimethylether enthaltene Fraktion aufgetrennt wird.
Problematisch bei allen diesen Verfahren ist, dass für die destillative Reinigung der leichten Olefine, vor allem für die Reinigung von Propylen und Ethylen, Temperaturen unterhalb von 0 °C in der Destillation herrschen müssen. Die leichten Olefinströme müssen daher frei von Wasser sein, da es sonst zu einer Kristallisation von Wasser im Kopf der Destillationskolonne kommt.
Gleichzeitig ist es aber von besonderem Interesse, die Oxygenate bei der Aufarbeitung der Olefinströme so abzutrennen, dass sie einer weiteren Aufreinigung unterzogen werden können. Bei dieser weiteren Aufreinigung müssen werthaltige Oxygenate, vor allem die als Edukte verwendeten Oxygenate wie Methanol und Dimethylether, von Verunreinigungen, wie z.B. höheren Ethern und Ketone, separiert werden, so dass die werthaltigen Oxygenate in die heterogen-katalysierte Umsetzung zurückgeführt werden können. Eine Rückführung der Ether und Ketone erschwert nicht nur die Produktaufarbeitung, sondern führt auch zu unerwünschten Verunreinigungen, die die Katalysatorlebensdauer reduzieren können, weshalb diese Komponenten unbedingt vor einer Rückführung entfernt werden müssen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine effiziente Abtrennung von Wasser und Verunreinigung aus dem Olefinstrom zu erreichen und gleichzeitig die wertvollen Oxygenate so abzutrennen, dass sie in die heterogen-katalysierte Umsetzung zurückgeführt werden können.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dazu wird in einem ersten Schritt wenigstens ein Oxygenat heterogen-katalytisch zu einem flüssige und gasförmige organische Verbindung sowie Wasser enthaltenden Gesamtstroms umgesetzt. Dieser Strom wird dann in einer ersten Trenneinrichtung in drei Fraktionen aufgetrennt, wobei die erste Fraktion wenigstens 90 Vol.-% der gasförmigen organischen Verbindungen des Gesamtstroms, die zweite Fraktion mindestens 90 Gew.-% der flüssigen organischen Verbindungen des Gesamtstroms und die dritte Fraktion wenigstens 90 Gew.-% des im Gesamtstrom enthaltenen Wassers enthält. Diese Schaltung reduziert sowohl die Gesamtmenge derjenigen Kohlenwasserstoffe, die einer besonders aufwändigen Trennung unterzogen werden müssen, als auch die Verunreinigungen, die in den gasförmigen organischen Verbindungen enthalten sind.
Vorzugsweise wird nach der heterogen-katalysierten Umsetzung (Schritt (i)) der die organische Verbindungen und Wasser enthaltende Gesamtstrom der heterogen-katalysierten Umsetzung komprimiert. Diese Komprimierung hat den Vorteil, dass aufgrund der dort eingestellten Drücke von 18 bis 22 bar, bevorzugt etwa 20 bar, eingestellt werden kann, welche Verbindungen gasförmig und welche flüssig in die erste Trenneinrichtung gelangen und dort entsprechend Bestandteil der jeweiligen Fraktionen werden. Der in der ersten Trenneinrichtung aufgetrennte Gesamtstrom ist dann der Produktstrom der heterogenkatalysierten Umsetzung (Schritt (i)) nach der Komprimierung.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, noch vor der Komprimierung den Gesamtstrom, welcher organische Verbindungen und Wasser enthält, zu quenchen. Indem hier Wasser in den aus der heterogen-katalysierten Umsetzung stammenden Produktstrom geführt wird, können bereits Teile der Verunreinigungen aus dem Produktgemisch ausgelöst werden. Zudem wird der Gesamtstrom auf 35 bis 45 °C, bevorzugt etwa 40 °C, abgekühlt. Der in der ersten Trenneinrichtung aufgetrennte Gesamtstrom ist dann der Produktstrom der heterogen-katalysierten Umsetzung (Schritt (i)) nach dem Quench, bevorzugt nach dem Quench und einer nach dem Quench erfolgenden Komprimierung.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die wenigstens 90 Vol.-% der gasförmigen Kohlenwasserstoffe, welche in der ersten Trenneinrichtung gewonnen wurden (Schritt (ii)) in einer zweiten Trenneinrichtung in eine die C_3–-Verbindungen und Wasser enthaltende Fraktion und eine die C₄-Verbindungen und Oxygenate enthaltenen Storm aufgetrennt. Dies führt zu einer optimierten Reinigung des C_3–-Kohlenwasserstoffstroms, der auch das Zielprodukt Propylen enthält.
Vorzugsweise wird in der zweiten Trenneinrichtung eine Extraktivdestillation ausgeführt, um die Trennleistung weiter zu steigern. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird Methanol als Extraktionsmittel in der als verwendet, was den Vorteil hat, dass keine prozessfremden Stoffe in das Verfahren eingebracht werden. Dieses Methanol kann günstiger Weise aus dem als Eduktstrom verwendeten Methanol stammen.
Vorzugsweise ist die zweite Trenneinrichtung als Kolonne so ausgestaltet, dass sich oberhalb der Extraktionszone ein Destillationsbereich anschließt, in dem das Extraktionsmittel, z.B. Methanol, abgetrennt werden kann. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, das auch ein Extraktionsmittel eingesetzt werden kann, dass noch Wasseranteile enthält, da im Destillationsbereich oberhalb der Extraktionszone des Kopfprodukt der Extraktivdestillation sowohl vom Extraktionsmittel als auch vom Wasser befreit wird und so nicht erneut das teilaufgereinigte Produkt mit Wasser verunreinigt wird.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die in der zweiten Trenneinrichtung erhaltene Fraktion, welche die C_3–-Verbindung und Wasser enthält, in einer dritten Trenneinrichtung zu trocknen, so dass das noch enthaltenes Wasser, dessen Mengen im Bereich von 10 bis 50 ppm liegen entfernt wird. Es bleibt so eine hoch reine C_3– Fraktion mit Wasseranteilen unter 5 ppm.
Vorzugsweise wird diese die C₃-Verbindungen enthaltende Fraktion durch Destillation in einer vierten Trenneinrichtung in eine Ethylen-Fraktion, eine Propylen-Fraktion und eine Propan-Fraktion aufgetrennt. Die so erhaltenen Olefine sind haben einen Reinheitsgrad, der zur Weiterverarbeitung in einer Polymerisation geeignet ist.
Weiterhin hat es als vorteilhaft herausgestellt, die C₄-Verbindungen und Oxygenate enthaltene Fraktion aus der zweiten Trenneinrichtung einer fünften Trenneinrichtung zuzuführen, in der die C₄-Fraktion von den Oxygenaten getrennt wird, um so die werthaltigen Oxygenate für eine Rückführung in die heterogen-katalysierte Umsetzung (Schritt (i)) zu gewinnen.
Vorzugsweise erfolgt diese Trennung über eine Wasserwäsche, wobei das Waschwasser eine Temperatur zwischen 10 und 40 °C aufweist. Die Oxygenate werden dann zusammen mit dem Wasserstrom abgeführt, wohingegen die C₄-Fraktion sehr rein abgetrennt und als LPG-Produkt (Flüssiggas) abgeführt werden kann.
Erfindungsgemäß wird zudem in einer sechsten Trenneinrichtung der wenigstens 90 Gew.-% der flüssigen organischen Verbindung enthaltende Strom in eine zu wenigstens 90 Gew.-%, bevorzugt etwa 99 Gew.-% die Kohlenwasserstoffe des Stroms enthaltende Fraktion und eine zu wenigstens 50 Gew.-%, bevorzugt etwa 90 Gew.-%, den Wasseranteil des Stroms enthaltende Fraktion aufgetrennt.
Vorzugsweise ist diese Auftrennung in der sechsten Trenneinrichtung als Wasserwäsche ausgestaltet. Hierfür wird das bei niedriger Kondensationstemperatur anfallender Kohlenwasserstoffkondensat durch eine kalte Wasserwäsche, vorzugsweise mit einer Waschwassertemperatur zwischen 10 und 40 °C, von einem erheblichen Teil der Verunreinigungen und Oxygenate befreit. Dies stellt eine sehr günstige Form der Trennung dar, da die hohen Energiekosten einer Destillation entfallen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der zu wenigstens 90 Gew.-% die Kohlenwasserstoffe enthaltende Strom aus der sechsten Trenneinrichtung einer siebten Trenneinrichtung zugeführt, in der eine C_4– Fraktion von einer C₄₊ Fraktion getrennt wird.
Vorteilhafterweise wird die C_4– Fraktion einer Aufarbeitungsstufe der zu wenigstens 90 Vol.% die gasförmigen Kohlenwasserstoffe enthaltenden Fraktion zugeführt, wobei diese Zuführung in einer besonders bevorzugten Weise in die zweite Trenneinrichtung erfolgt. Dadurch können erhaltene Wertprodukte, insbesondere Propylen aufgetrennt und mit einem entsprechenden Reinheitsgrad gewonnen werden.
Die C₄₊ Fraktion aus der siebten Trenneinrichtung wird aus dem Verfahren ausgeschleust. Es entsteht das so genannte MTP-Benzin, welches ebenfalls ein Wertprodukt des Verfahrens darstellt.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn Wasser und/oder Oxygenate aus dem Quench, dem Schritt (ii), aus der ersten Trenneinrichtung, der fünften Trenneinrichtung und/oder der sechsten Trenneinrichtung einer achten Trenneinrichtung zugeführt werden, in der Wasser und Oxygenate wenigstens teilweise voneinander getrennt werden. Dadurch können werthaltige Oxygenate, die sich als Edukt eignen, aufgereinigt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung werden das Wasser und/oder die Oxygenate wenigstens teilweise in den Schritt (i) zurückgeführt. Dadurch kann die Effektivität des Verfahrens gesteigert werden.
Besonders bevorzugt erfolgt die heterogen-katalysierte Umsetzung (Schritt (i) in einem zweistufigen Verfahren, wobei in der ersten Stufe das wenigstens eine Oxygenat zuerst zu wenigstens einem korrespondierenden Ether und der zweite Stufe der/die Ether zu Olefinen umgesetzt wird/werden. Wird Methanol als Oxygenat verwendet, folgt zuerst eine Umsetzung des Methanols zu Dimethylether und anschließend die Umsetzung des Dimethylethers zu Propylen und anderen Olefinen, insbesondere auch Aromaten und cyclischen Olefinen. Bei dieser zweistufigen Ausgestaltung empfiehlt es sich, das Oxygenat, vorzugsweise das Methanol, bereits vor die erste Stufe, also vor die Umsetzung zu Dimethylether, zurückzuführen, während das dampfförmige Wasser zwischen die erste und zweite Stufe eingebracht wird, da es erst für die Umsetzung des Ethers zu Olefinen als Edukt verwendet werden muss. Somit wird in der ersten Stufe kein unnötiges Wasser eingesetzt, welches die Gleichgewichtsreaktion bei der Veretherung negativ beeinflusst, der Dampf steht jedoch zur Optimierung der Prozessführung der Olefin-Bildung zur Verfügung.
Schließlich umfasst die Erfindung auch eine Anlage mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Eine solche Anlage eignet sich in besonderem Maße zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14. Diese Anlage enthält wenigstens einen Reaktor zur heterogen-katalysierten Umsetzung von wenigstens einem Oxygenat zum einen flüssige und gasförmige organische Verbindungen und Wasser enthaltenden Strom sowie eine Trenneinrichtung zur Auftrennung des flüssige und gasförmige organische Verbindungen und Wasser enthaltenden Gesamtstrom in eine zu wenigstens 90 Vol.-% die gasförmigen organischen Verbindungen des Gesamtstrom enthaltende Fraktion, in eine zu wenigstens 90 Gew.-% die flüssigen organischen Verbindungen des Gesamtstroms enthaltende Fraktion und in eine wenigstens zu 90 Gew.-% das Wasser des Gesamtstroms enthaltende Fraktion.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung der Figur. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Es zeigt:
1 ein schematisches Fließdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In 1 ist schematisch der Verfahrensablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Dazu wird über Leitung 1 und Leitung 2 ein Oxygenat, vorzugsweise Methanol, in einen Reaktor 3 eingebracht. Als heterogener Katalysator fungiert ein Molekularsieb, vorzugsweise ein Zeolith, ganz bevorzugt ein ZSM-5. Das in dem Reaktor 3 erhaltene Produkt wird über Leitung 4 ausgeschleust.
Der Gesamtproduktstrom aus Leitung 4 gelangT anschließend in ein Quenchsystem 10, in das über Leitung 15 Wasser eingespeist wird. Aus diesem Quench wird das Quenchwasser, in welchem sich auch teilweise bereits enthaltene Verunreinigungen gelöst haben, über Leitung 14 ausgeschleust. Der verbleibende Gesamtproduktstrom wird über Leitung 11 einem Kompressor 12 zugeführt und nach der Komprimierung auf etwa 20 bar über Leitung 13 einer ersten Trenneinrichtung 20 zugeführt. Diese erste Trenneinrichtung 20 ist vorzugsweise als einfacher Phasenabscheider ausgestaltet, wodurch die laufenden Betriebskosten stark abgesenkt werden können, da nicht der hohe Energiebedarf einer Destillation notwendig ist.
Aus der ersten Trenneinrichtung 20 wird über Leitung 21 eine wenigstens 90 Vol.-% der gasförmigen organischen Verbindungen des gequenchten und komprimierten Stroms enthaltende Fraktion in eine zweite Trenneinrichtung 30 eingebracht. Diese zweite Trenneinrichtung 30 ist vorzugsweise als Extraktivdestillation ausgestattet und nutzt Methanol als Extraktionsmittel. Dieses Extraktionsmittel stammt aus Leitung 1 und wird über Leitung 31 in die Kolonne 30 eingebracht.
Über Leitung 32 wird das Kopfprodukt der Destillationskolonne 30, welches die C_3–-Fraktion und sehr geringe Mengen an Wasser enthält, einer dritten Trenneinrichtung 33, vorzugsweise einem Trockner, zugeführt. In diesem Trockner 33 wird über Leitung 34 das noch enthaltene Wasser entfernt und die verbleibende C_3–-Fraktion über Leitung 35 einer vierten Trenneinrichtung 36, vorzugsweise einer Destillation, zugeführt. Aus dieser Destillationseinrichtung 36 werden drei Ströme, welches hochreines Ethylen (Leitung 37), hochreines Propylen (Leitung 38) und Propan (Leitung 39) enthalten, abgeführt.
Das Sumpfprodukt der zweiten Trenneinrichtung 30 wird über Leitung 40 einer fünften Trenneinrichtung 41 zugeführt. Vorzugsweise ist die fünfte Trenneinrichtung 41 ein Separator, besonders bevorzugt ein Wäscher, in den über Leitung 44 (im Bild zu ergänzen) Wasser eingebracht wird. Der gereinigte C₄-Strom wird über Leitung 42 ausgeschleust, während der Wasser und eventuell noch Oxygenate enthaltende Strom aus der fünften Trenneinrichtung 41 über Leitung 43 ausgeschleust wird.
Weiterhin wird aus dem Abscheider 20 der zu wenigstens 90 Gew.-% die flüssigen organischen Fraktionen des Gesamtstroms enthaltende Strom über Leitung 22 einer sechsten Trenneinrichtung 60 zugeführt. Auch diese sechste Trenneinrichtung 60 ist vorzugsweise eine Wasserwäsche, wobei das Waschwasser über Leitung 61 eingebracht wird. Über Kopf wird aus der sechsten Trenneinrichtung 60 ein wenigstens zu 90 Gew.-% die Kohlenwasserstoffe des flüssigen Stroms enthaltender Strom abgezogen und einer siebten Trenneinrichtung 63 zugeführt.
Die siebte Trenneinrichtung 63 ist vorzugsweise ebenfalls eine Destillationskolonne und trennt die C_4– Fraktion von der C₄₊ Fraktion. Die C₄₊ Fraktion wird aus dem Prozess ausgeschleust. Die C_4– Fraktion wird der zweiten Trenneinrichtung 30 zugeführt, so dass darin enthaltene Wertprodukte zurückgewonnen werden können.
Zusammen mit dem Waschwasser wird über Leitung 70, 71 und 72 der Wasser und Oxygenate enthaltende Strom aus der sechsten Trenneinrichtung 60 in eine achte Trenneinrichtung 80 geführt. Mittels dieser achten Trenneinrichtung 80 kann Prozesswasser ausgeschleust werden, welches bspw. für die Dampferzeugung genutzt oder auch der endgültigen Wasseraufbereitung zugeführt wird. Über Leitung 81 wird über Kopf ein die Oxygenate und teilweise auch Wasser enthaltender Strom dem Reaktor 3 zugeführt. Über Leitung 82 wird ein wässriger Abfallstrom ausgeschleust
In die Leitung 70 kann zudem über Leitung 23 der wenigstens 90 Gew.-% des Gesamtwassergehaltes enthaltende Strom aus der ersten Trenneinrichtung 20 eingeleitet werden, in Leitung 71 kann zusätzlich über Leitung 14 ein wässriger Strom aus dem Quench 10 eingeleitet werden und über Leitung 72 in die achte Trenneinrichtung 80 gelangen.
Über Leitung 43 gelangt zudem der Wasser und Oxygenate enthaltende Strom aus der fünften Trenneinrichtung 41 in die achte Trenneinrichtung 80.
Auch wenn in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß der Zeichnung acht Trenneinrichtungen 20, 30, 33, 36, 41, 60, 63, 80 vorgesehen sind, liegt es im Rahmen der Erfindung, dass je nach Ausführungsform einzelne oder Gruppen von Trenneinrichtungen weggelassen werden können, so dass dann bspw. die sechste oder achte Trenneinrichtung 60, 80 direkt auf die erste Trenneinrichtung 20 folgt.
Zur besseren Übersichtlichkeit sind die Trennaufgaben der Trenneinrichtungen nachfolgend zusammengefasst.
Trennaufgaben der einzelnen Trenneinrichtungen:

erste Trenneinrichtung 20

Auftrennung in eine wenigstens 90 Vol.-% der gasförmigen organischen Verbindungen des Gesamtstroms enthaltende Fraktion, in eine wenigstens 90 Gew.-% der flüssigen organischen Verbindungen des Gesamtstroms enthaltende Fraktion und in eine wenigstens 90 Gew.-% des Wassers des Gesamtstroms enthaltende Fraktion

zweite Trenneinrichtung 30

Abtrennung der C_3–-Fraktion von der C_4– und Oxygenate enthaltenden Fraktion aus der wenigstens 90 Vol.-% der gasförmigen organischen Verbindungen des Gesamtstroms enthaltenden Fraktion

dritte Trenneinrichtung 33

Abtrennung des Wassers aus der C_3– Fraktion

vierte Trenneinrichtung 36

Abtrennung von Ethylen, Propylen und Propan aus der C_3– Fraktion

fünfte Trenneinrichtung 41

Auftrennung der C_4–- und Oxygenate enthaltenden Fraktion in eine C_4–-Fraktion und eine Wasser und Oxygenate enthaltende Fraktion

sechste Trenneinrichtung 60

Auftrennung der wenigstens 90 Gew.-% der flüssigen organischen Verbindungen des Gesamtstroms enthaltenden Fraktion, die unerwünschte Verunreinigungen und Oxygenate enthält, in eine wenigstens 99 Gew.-% der flüssigen Kohlenwasserstoffe enthaltende Fraktion und in eine wässrige Fraktion, die wenigstens 50 Gew.-% der Summe der Oxygenate enthält.

siebte Trenneinrichtung 63

Trenneinrichtung zur Abtrennung der C_4– Fraktion von der C₄₊-Fraktion aus der wenigstens 90 Gew.-% der Kohlenwasserstoffe enthaltenden Fraktion

achte Trenneinrichtung 80

Abtrennung von Wasser aus wenigstens einem Oxygenate und Wasser enthaltenden Strom

Bezugszeichenliste

1, 2: Leitung
3: Reaktor
4: Leitung
10: Quench
11: Leitung
12: Kompressor
13, 14: Leitung
20: erste Trenneinrichtung
21–23: Leitung
30: zweite Trenneinrichtung
31, 32: Leitung
33: dritte Trenneinrichtung
34, 35: Leitung
36: vierte Trenneinrichtung
37–39: Leitung
40: Leitung
41: fünfte Trenneinrichtung
42–44: Leitung
60: sechste Trenneinrichtung
61, 62: Leitung
63: siebte Trenneinrichtung
64, 65: Leitung
70–72: Leitung
80: achte Trenneinrichtung
81, 82: Leitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005048931 A1 [0004]
US 2004/0122272 A1 [0006]
US 7855312 B2 [0007]
US 7919660 B2 [0008]
WO 2010/104579 [0009]
WO 2006/048098 [0010]
US 2003/0125597 A1 [0011]
US 2012/0083634 A1 [0011]
US 2008/0242908 A1 [0012]
US 2004/0267068 A1 [0013]
US 2004/0267069 A1 [0013]
US 2004/0267077 A1 [0013]
US 2006/01356032 A1 [0014]
US 6844470 B2 [0015]
US 2004/0127758 A1 [0016]

Claims

Verfahren zur Herstellung von Olefinen aus Oxygenaten, umfassend die folgenden Schritte: (i) heterogen-katalysierte Umsetzung von wenigstens einem Oxygenat zu einem flüssige und gasförmige organische Verbindungen und Wasser enthaltenden Gesamtstrom und (ii) Auftrennung des Gesamtstroms in einer ersten Trenneinrichtung in eine zu wenigstens 90 Vol.-% die gasförmigen organischen Verbindungen des Gesamtstroms enthaltende Fraktion, in eine zu wenigstens 90 Gew.-% die flüssigen organischen Verbindungen des Gesamtstroms enthaltende Fraktion und in eine zu wenigstens 90 Gew.-% das Wasser des Gesamtstroms enthaltende Fraktion.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt (i) der Gesamtstrom komprimiert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtstrom vor der Komprimierung gequencht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer zweiten Trenneinrichtung, die zu wenigstens 90 Vol.-% die gasförmigen organischen Verbindungen des Gesamtstroms enthaltende Fraktion in eine C_3–-Verbindungen und Wasser enthaltende Fraktion und eine C₄-Verbindungen und Oxygenate enthaltende Fraktion aufgetrennt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die die C_3–-Verbindungen und Wasser enthaltende Fraktion in einer dritten Trennvorrichtung getrocknet wird, so dass ein Wasserstrom und ein die C_3–-Verbindungen enthaltender Strom entsteht.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem die C_3–-Verbindungen enthaltenden Strom in einer vierten Trenneinrichtung durch Destillation eine Ethylenfraktion, eine Propylenfraktion und eine Propanfraktion abgetrennt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einer fünften Trenneinrichtung aus der die C₄-Verbindungen und Oxygenate enthaltenden Fraktion die C₄-Verbindungen von den Oxygenaten abgetrennt werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung der C₄-Verbindung von den Oxygenaten in der fünften Trenneinrichtung durch Wasserwäsche erfolgt und die Oxygenate zusammen mit dem Wasser abgeführt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer sechsten Trenneinrichtung aus der zu wenigstens 90 Gew.-% die flüssigen organischen Verbindungen des Gesamtstroms enthaltenden Fraktion ein zu 99 Gew.-% die Kohlenwasserstoffe dieser Fraktion enthaltender Strom und ein wässriger Strom, der wenigstens 50 Gew.-% der Oxygenate enthält, voneinander abgetrennt werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftrennung der wenigstens 90 Gew.-% der flüssigen organischen Verbindungen des Gesamtstroms enthaltenden Fraktion durch eine Wasserwäsche erfolgt und enthaltene Oxygenate zusammen mit dem Waschwasser aus der sechsten Trenneinrichtung abgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zu wenigstens 90 Gew.-% die Kohlenwasserstoffe der Fraktion enthaltende Strom in einer siebten Trenneinrichtung in eine C_4–-Fraktion und eine C₄₊-Fraktion aufgetrennt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der die C_4–-Fraktion enthaltende Strom einer Aufarbeitungsstufe der zu wenigstens 90 Gew.-% die gasförmigen Kohlenwasserstoffe des Gesamtstroms enthaltenden Fraktion zugeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasser und/oder Oxygenate enthaltende Strom aus dem Quench, dem Schritt (ii) oder der ersten, der fünften und/oder der sechsten Trenneinrichtung einer achten Trenneinrichtung zugeführt werden, in der Wasser und Oxygenate wenigstens teilweise voneinander getrennt werden.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass Wasser und/oder Oxygenate aus der Wasser und Oxygenate auftrennenden achten Trenneinrichtung wenigstens teilweise in den Schritt (i) zurückgeführt werden.
Anlage zur Herstellung von Olefinen aus Oxygenaten umfassend wenigstens einen Reaktor (3) zur heterogen-katalysierten Umsetzung von wenigstens einem Oxygenat zu einem flüssige und gasförmige organische Verbindungen sowie Wasser enthaltenden Gesamtstrom und eine Trenneinrichtung (20) zur Auftrennung des Gesamtstroms in eine zu wenigstens 90 Vol.-% die gasförmigen organischen Verbindungen des Gasstroms enthaltende Fraktion, in eine zu wenigstens 90 Gew.-% die flüssigen organischen Verbindungen des Gesamtstroms enthaltende Fraktion und in eine zu wenigstens 90 Gew.-% das Wasser des Gesamtstroms enthaltende Fraktion.