DE102016200561A1 - Process for recovering ethylene from methane - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Prozess (100) zur Gewinnung von Ethylen aus Methan vorgeschlagen, bei dem unter Verwendung eines Verfahrens zur oxidativen Kopplung von Methan (1) ein Produktgemisch bereitgestellt wird, das zumindest Ethylen, Ethan und Methan sowie niedriger als Methan und höher als Ethan siedende Verbindungen enthält. Es ist vorgesehen, dass aus dem Produktgemisch zunächst mittels eines adsorptiven Verfahrens (4) 60 bis 90 Molprozent des Methans und zumindest ein Teil der niedriger als Methan siedenden Komponenten entfernt werden und das Produktgemisch danach einem oder mehreren weiteren Aufbereitungsschritten unterworfen und anschließend unter Erhalt eines an Ethylen reichen Produkts trenntechnisch bearbeitet wird, wobei die trenntechnische Bearbeitung eine Demethanisierung (9) umfasst, der zumindest ein Teil des Produktgemischs als Trenneinsatz unterworfen wird, und in der zunächst ein Teil des Methans sowie der überwiegende Teil des Ethans und des Ethylens und der höher als Ethan siedenden Verbindungen mittels einer Absorptionsflüssigkeit aus dem Trenneinsatz ausgewaschen werden.A process (100) for recovering ethylene from methane is provided by providing, using a process for the oxidative coupling of methane (1), a product mixture comprising at least ethylene, ethane and methane and lower than methane and higher than ethane Contains compounds. It is envisaged that from the product mixture first by means of an adsorptive process (4) 60 to 90 mole percent of the methane and at least a portion of the lower than methane boiling components are removed and the product mixture is then subjected to one or more further treatment steps and then to give a The separation process comprises a demethanization (9), which is subjected to at least a portion of the product mixture as a separation insert, and in the first part of the methane and the major part of the ethane and of ethylene and higher than Ethane boiling compounds are washed out by means of an absorption liquid from the separation insert.

Description

Die Erfindung betrifft einen Prozess zur Gewinnung von Ethylen aus Methan gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a process for the production of ethylene from methane according to the preamble of patent claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Die oxidative Kopplung von Methan ist in der Literatur beschrieben, beispielsweise bei J.D. Idol et al., "Natural Gas", in: J.A. Kent (Hrsg.), "Handbook of Industrial Chemistry and Biotechnology", Band 2, 12. Auflage, Springer, New York 2012 .The oxidative coupling of methane is described in the literature, for example in JD Idol et al., "Natural Gas", in: JA Kent (ed.), "Handbook of Industrial Chemistry and Biotechnology", Volume 2, 12th Edition, Springer, New York 2012 ,

Die oxidative Kopplung von Methan umfasst nach derzeitigem Kenntnisstand eine katalysierte Gasphasenreaktion von Methan mit Sauerstoff, bei der von zwei Methanmolekülen jeweils ein Wasserstoffatom abgespalten wird. Die dabei entstehenden Methylradikale reagieren zunächst zu einem Ethanmolekül. Bei der Reaktion wird ferner ein Wassermolekül gebildet. Bei geeigneten Verhältnissen von Methan zu Sauerstoff, geeigneten Reaktionstemperaturen und der Wahl geeigneter Katalysebedingungen erfolgt anschließend eine Oxydehydrierung des Ethans zu Ethylen, einer Zielverbindung bei der oxidativen Kopplung von Methan. Hierbei wird ein weiteres Wassermolekül gebildet.According to the current state of knowledge, the oxidative coupling of methane comprises a catalyzed gas phase reaction of methane with oxygen, in which one hydrogen atom is split off from each of two methane molecules. The resulting methyl radicals initially react to form an ethane molecule. In the reaction, a water molecule is further formed. With suitable ratios of methane to oxygen, suitable reaction temperatures and the choice of suitable catalytic conditions, then an oxydehydrogenation of the ethane to ethylene, a target compound in the oxidative coupling of methane. In this case, another water molecule is formed.

Die Reaktionsbedingungen bei der oxidativen Kopplung von Methan umfassen klassischerweise eine Temperatur von 500 bis 900 °C und einen Druck von 1 bis 10 bar sowie hohe Raumgeschwindigkeiten. Jüngere Entwicklungen gehen insbesondere auch in Richtung der Verwendung tieferer Temperaturen. Die Reaktion kann homogen- und heterogenkatalytisch im Festbett oder in der Wirbelschicht erfolgen. Bei der oxidativen Kopplung von Methan können auch höhere Kohlenwasserstoffe mit bis zu sechs oder acht Kohlenstoffatomen gebildet werden; der Schwerpunkt liegt jedoch auf Ethan bzw. Ethylen und ggf. noch Propan bzw. Propylen.The reaction conditions in the oxidative coupling of methane classically include a temperature of 500 to 900 ° C and a pressure of 1 to 10 bar and high space velocities. More recent developments are also moving towards the use of lower temperatures. The reaction can be carried out homogeneously and heterogeneously in a fixed bed or in the fluidized bed. In the oxidative coupling of methane, higher hydrocarbons having up to six or eight carbon atoms can also be formed; However, the focus is on ethane or ethylene and optionally propane or propylene.

Insbesondere aufgrund der hohen Bindungsenergie zwischen Kohlenstoff und Wasserstoff im Methanmolekül sind die Ausbeuten bei der oxidativen Kopplung von Methan vergleichsweise gering. Außerdem begünstigen die vergleichsweise harschen Reaktionsbedingungen und Temperaturen, die zur Spaltung dieser Bindungen erforderlich sind, auch die weitere Oxidation der Methylradikale und anderer Intermediate zu Kohlenmonoxid und Kohlendioxid.In particular, due to the high binding energy between carbon and hydrogen in the methane molecule, the yields in the oxidative coupling of methane are comparatively low. In addition, the relatively harsh reaction conditions and temperatures required to cleave these bonds also favor the further oxidation of the methyl radicals and other intermediates to carbon monoxide and carbon dioxide.

Wenngleich den geringen Ausbeuten und der Bildung von Kohlenmonoxid und Kohlendioxid teilweise durch die Wahl optimierter Katalysatoren und angepasster Reaktionsbedingungen entgegengewirkt werden kann, enthält ein bei der oxidativen Kopplung von Methan gebildetes Gasgemisch neben den Zielverbindungen wie Ethylen und ggf. Propylen beträchtliche Mengen nicht umgesetzten Methans sowie Wasser, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid. Ein derartiges Gasgemisch wird nachfolgend auch als "Produktgemisch" der oxidativen Kopplung von Methan bezeichnet, obwohl es nicht nur die gewünschten Produkte, sondern auch nicht umgesetzte Edukte und Nebenprodukte enthält.Although the low yields and the formation of carbon monoxide and carbon dioxide can be counteracted in part by the choice of optimized catalysts and reaction conditions, a gas mixture formed in the oxidative coupling of methane in addition to the target compounds such as ethylene and possibly propylene contains considerable amounts of unreacted methane and water , Carbon monoxide and carbon dioxide. Such a gas mixture is hereinafter also referred to as "product mixture" of the oxidative coupling of methane, although it contains not only the desired products, but also unreacted starting materials and by-products.

Bei der oxidativen Kopplung von Methan können Reaktoren eingesetzt werden, in denen einer katalytischen Zone eine nichtkatalytische Zone nachgeschaltet ist. Das in der katalytischen Zone gebildete Produktgemisch wird in die nichtkatalytische Zone überführt, wo es zunächst noch auf den vergleichsweise hohen Temperaturen vorliegt, die in der katalytischen Zone eingesetzt werden. Insbesondere durch die Anwesenheit des bei der oxidativen Kopplung von Methan gebildeten Wassers ähneln die Reaktionsbedingungen hier jenen herkömmlicher Dampfspaltverfahren (engl. Steam Cracking). Daher können hier Ethan und höhere Paraffine zu Olefinen umgesetzt werden. In die nichtkatalytische Zone können auch weitere Paraffine eingespeist werden, so dass die Restwärme der oxidativen Kopplung von Methan in besonders vorteilhafter Weise ausgenutzt werden kann. Ein derartiges Dampfspalten in einer der katalytischen Zone nachgeschalteten nichtkatalytischen Zone wird auch als "Post Bed Cracking" bezeichnet. Nachfolgend wird hierfür auch der Begriff "postkatalytisches Dampfspalten" verwendet.In the oxidative coupling of methane reactors can be used, in which a catalytic zone is followed by a non-catalytic zone. The product mixture formed in the catalytic zone is transferred to the non-catalytic zone, where it is initially still at the comparatively high temperatures used in the catalytic zone. In particular, by the presence of the water formed in the oxidative coupling of methane, the reaction conditions here resemble those of conventional steam cracking processes. Therefore, ethane and higher paraffins can be converted to olefins. In the non-catalytic zone and other paraffins can be fed so that the residual heat of the oxidative coupling of methane can be exploited in a particularly advantageous manner. Such vapor cracking in a catalytic zone downstream non-catalytic zone is also referred to as "post bed cracking". Subsequently, the term "post-catalytic vapor cracking" is used for this purpose.

Bezüglich den beim Dampfspalten herrschenden Reaktionsbedingungen sei ebenfalls auf Fachliteratur wie den Artikel "Ethylene" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Onlineausgabe, 15. April 2007, DOI 10.1002/14356007.a10_045.pub2 , verwiesen. Das Dampfspalten wird beispielsweise zur Gewinnung von kurzkettigen Olefinen wie Ethylen und Propylen, Diolefinen wie Butadien oder von Aromaten eingesetzt, ist jedoch nicht hierauf beschränkt.With regard to the reaction conditions prevailing in the steam cracking, it is also to be found in specialist literature such as Article "Ethylene" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Online Edition, 15 April 2007, DOI 10.1002 / 14356007.a10_045.pub2 , referenced. For example, steam cracking is used to obtain short chain olefins such as ethylene and propylene, diolefins such as butadiene or aromatics, but is not limited thereto.

Ist nachfolgend von einem "Reaktor, der zur oxidativen Kopplung von Methan eingerichtet ist", die Rede, soll hierunter ein Reaktor verstanden werden, der zumindest in einer Reaktorzone einen Katalysator aufweist (beispielsweise in Form eines Festbett- oder Wirbelschichtkatalysators), welcher sich für die oxidative Kopplung von Methan eignet. Zumindest in dieser Reaktorzone können durch geeignete Mittel, beispielsweise durch Brenner und vorgeschaltete Verdichter, Temperatur- und Druckbedingungen geschaffen werden, die unter Einfluss des Katalysators zu einer oxidativen Kopplung von Methan führen, wie zuvor erläutert. Ein entsprechender Reaktor kann neben der erläuterten Reaktorzone weitere Reaktorzonen aufweisen, beispielsweise eine nichtkatalytische Zone, die zum oben erläuterten postkatalytischen Dampfspalten ("Post Bed Cracking") verwendet wird.Is below a "reactor, which is adapted for the oxidative coupling of methane," the speech, this is to be understood as a reactor having at least in a reactor zone a catalyst (for example in the form of a fixed bed or fluidized bed catalyst), which is suitable for oxidative coupling of methane is suitable. At least in this reactor zone, temperature and pressure conditions can be created by suitable means, for example by burners and upstream compressors, which lead to an oxidative coupling of methane under the influence of the catalyst, as explained above. A corresponding reactor may, in addition to the illustrated reactor zone further reactor zones, for example, a non-catalytic zone, which is used for the above-mentioned post-catalytic steam cracking ("Post Bed Cracking").

In entsprechender Weise soll, wenn nachfolgend davon die Rede ist, dass "unter Verwendung eines Verfahrens zur oxidativen Kopplung von Methan" ein Produktgemisch gebildet wird, hierunter verstanden werden, dass hierbei ein Verfahren beteiligt ist, das die zuvor erläuterten Reaktionen umfasst, insbesondere die Bildung von Methylradikalen, deren Kopplung zu Ethan und die anschließende Oxydehydrierung. Zusätzlich können jedoch weitere Verfahren bzw. Verfahrensschritte umfasst sein, insbesondere das oben erläuterte postkatalytische Dampfspalten ("Post Bed Cracking"). Diesem oder diesen weiteren Verfahren oder Verfahrensschritten können weitere Einsätze zugeführt werden, die zumindest teilweise zu Produkten umgesetzt werden, welche sich in dem Produktgemisch wiederfinden. Mit anderen Worten muss bei der Bildung des Produktgemischs, die "unter Verwendung" des Verfahrens zur oxidativen Kopplung von Methan erfolgt, nicht ausschließlich die oxidative Kopplung von Methan beteiligt sein. Correspondingly, when it is mentioned below that a product mixture is formed "using a process for the oxidative coupling of methane", it should be understood that a process is involved which comprises the reactions explained above, in particular the formation of methyl radicals, their coupling to ethane and the subsequent oxydehydrogenation. In addition, however, other methods or method steps may be included, in particular the post-catalytic cracking ("post-bed cracking") discussed above. To this or these further methods or method steps, further inserts can be supplied, which are at least partially converted into products which are found in the product mixture. In other words, the formation of the product mixture which is done "using" the process for the oxidative coupling of methane does not necessarily involve only the oxidative coupling of methane.

Produktgemische, die unter Verwendung eines Verfahrens zur oxidativen Kopplung von Methan gebildet werden, enthalten aus den oben erläuterten Gründen insbesondere große Mengen an Methan, das vorteilhafterweise abgetrennt und in die oxidative Kopplung zurückgeführt werden sollte. Die trenntechnische Bearbeitung eines entsprechenden Produktgemischs stellt sich dabei aufgrund des hohen Methananteils bei dem vergleichsweise geringem Gehalt an Zielprodukten als ausgesprochen aufwendig dar.Product mixtures formed using a process for the oxidative coupling of methane contain, for the reasons explained above, in particular large amounts of methane, which should advantageously be separated and recycled to the oxidative coupling. Due to the high methane content of the comparatively low content of target products, the separation-technical processing of a corresponding product mixture turns out to be extremely complicated.

Die vorliegende Erfindung will daher einen Prozess bereitstellen, bei dem insbesondere die Bearbeitung eines entsprechenden Produktgemischs gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist.The present invention therefore seeks to provide a process in which, in particular, the processing of a corresponding product mixture is improved over the prior art.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund schlägt die vorliegende Erfindung einen Prozess zur Gewinnung von Ethylen aus Methan mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vor. Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Patentansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, the present invention proposes a process for the production of ethylene from methane with the features of claim 1. Embodiments are each the subject of the dependent claims and the following description.

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

Gängige Verfahren zur Trennung von Produktströmen aus Verfahren zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen wie der oxidativen Kopplung von Methan umfassen die Bildung einer 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 (und konventionsgemäß unter Umständen auch niedriger als Methan siedende Verbindungen, dann auch "C1minus-Fraktion" genannt) enthält. Eine "C2-Fraktion" enthält hingegen überwiegend oder ausschließlich Ethan, Ethylen und/oder Acetylen. Eine "C3-Fraktion" enthält überwiegend oder ausschließlich 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 für eine "C5-Fraktion" und die höheren Fraktionen. Mehrere Fraktionen können zusammengefasst werden. Beispielsweise enthält eine "C2plus-Fraktion" überwiegend oder ausschließlich Kohlenwasserstoffe mit zwei und mehr und eine "C2minus-Fraktion" überwiegend oder ausschließlich Kohlenwasserstoffe mit zwei Kohlenstoffatomen sowie Methan und ggf. niedriger als Methan siedende Verbindungen.Common processes for the separation of product streams from processes for producing hydrocarbons, such as the oxidative coupling of methane, involve the formation of 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 (and conventionally also lower than methane-boiling compounds, then also called "C1minus fraction"). By contrast, a "C2 fraction" contains predominantly or exclusively ethane, ethylene and / or acetylene. A "C3 fraction" contains predominantly or exclusively 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 fractions can be summarized. For example, a "C2plus fraction" contains predominantly or exclusively hydrocarbons with two and more and a "C2minus fraction" predominantly or exclusively hydrocarbons having two carbon atoms and methane and optionally lower than methane boiling compounds.

Ist nachfolgend von, im Vergleich zu einer Verbindung, "höher siedenden" oder "tiefer siedenden" bzw. "niedriger siedenden" Verbindungen die Rede, handelt es sich hierbei um Verbindungen, die einen höheren bzw. niedrigeren Siedepunkt aufweisen als jene Verbindung, mit der diese Verbindungen verglichen werden. Beispielsweise sind Kohlenmonoxid, Wasserstoff, Stickstoff und Argon Verbindungen, die niedriger sieden als Methan. Acetylen und Kohlenwasserstoffe mit drei und mehr Kohlenstoffatomen sind hingegen Verbindungen, die höher sieden als Ethan.When referring to "higher-boiling" or "lower-boiling" or "lower-boiling" compounds in comparison with a compound, these are compounds which have a higher or lower boiling point than the compound with which these compounds are compared. For example, carbon monoxide, hydrogen, nitrogen and argon are compounds that boil lower than methane. On the other hand, acetylene and hydrocarbons having three or more carbon atoms are compounds boiling higher than ethane.

Entsprechende Fraktionen können auch als Kältemittel eingesetzt werden, so beispielsweise die C2- oder C3-Fraktionen oder Komponenten hiervon. Die durch entsprechende C2- oder C3-Kältemittel bereitstellbaren Temperaturniveaus werden landläufig auch als "C2-Kälte" oder "C3-Kälte" bezeichnet. Diese Kältemittel werden in Kältekreisläufen geführt, wo sie zuerst auf ein bestimmtes Enddruckniveau verdichtet und ausgehend von diesem anschließend Enddruckniveau auf unterschiedliche Druckniveaus zur Kälteerzeugung bei entsprechenden Temperaturniveaus entspannt werden. Mittels eines C3-Kältemittels (insbesondere Propan und Propylen) lassen sich auf diese Weise beispielsweise Kältemittelströme mit ca. –40 °C und +10 °C erzeugen.Corresponding fractions can also be used as refrigerants, such as the C2 or C3 fractions or components thereof. The temperature levels provided by respective C2 or C3 refrigerants are commonly referred to as "C2 cold" or "C3 cold". These refrigerants are fed into refrigeration circuits, where they are first compressed to a specific final pressure level and, on the basis of this pressure, subsequently decompressed to different pressure levels for refrigeration at corresponding temperature levels. By means of a C3 refrigerant (in particular propane and propylene) can be generated in this way, for example, refrigerant flows at about -40 ° C and +10 ° C.

Flüssige und gasförmige Gemische können im hier verwendeten Sprachgebrauch reich oder arm an einer oder mehreren Komponenten sein, wobei "reich" für einen Gehalt von wenigstens 50%, 75%, 90%, 95%, 99%, 99,5%, 99,9% oder 99,99% und "arm" für einen Gehalt von höchstens 50%, 25%, 10%, 5%, 1%, 0,1% oder 0,01% auf molarer, Gewichts- oder Volumenbasis stehen kann. Der Begriff "überwiegend" kann der Definition von "reich" entsprechen. Flüssige und gasförmige Gemische können im hier verwendeten Sprachgebrauch ferner angereichert oder abgereichert 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. Das flüssige oder gasförmige Gemisch ist "angereichert", wenn es zumindest den 1,1-fachen, 1,5-fachen, 2-fachen, 5-fachen, 10-fachen, 100-fachen oder 1.000-fachen Gehalt, "abgereichert", wenn es 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. Ist vorliegend beispielsweise von "Methan" oder "Wasserstoff" bzw. einem "Ethylenprodukt" die Rede, sei darunter auch ein Gemisch verstanden, das reich an der entsprechenden Komponente ist. Es kann sich jedoch auch um das jeweilige Reingas handeln.Liquid and gaseous mixtures, as used herein, may be rich or poor in one or more components, with "rich" for a content of at least 50%, 75%, 90%, 95%, 99%, 99.5%, 99, 9% or 99.99% and "poor" for a content of not more than 50%, 25%, 10%, 5%, 1%, 0.1% or 0.01% of molar, Weight or volume can stand. The term "predominantly" can correspond to the definition of "rich". Liquid and gaseous mixtures may also be enriched or depleted in one or more components as used herein, which terms refer to a corresponding content in a starting mixture from which the liquid or gaseous stream was obtained. The liquid or gaseous mixture 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" when 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. In the present case, for example, the term "methane" or "hydrogen" or an "ethylene product" is meant, including a mixture which is rich in the corresponding component. However, it can also be the respective clean gas.

Ein flüssiges oder gasförmiges Gemisch ist von einem anderen flüssigen oder gasförmigen Gemisch (auch als Ausgangsgemisch bezeichnet) "abgeleitet" oder aus diesem Gemisch oder unter Verwendung dieses Gemischs "gebildet", wenn es zumindest einige in dem Ausgangsgemisch enthaltene oder aus diesem erhaltene Komponenten aufweist. Ein in diesem Sinne gebildetes Gemisch kann aus dem Ausgangsgemisch durch Abtrennen oder Abzweigen eines Teilstroms oder einer oder mehrerer Komponenten, Anreichern oder Abreichern bezüglich einer oder mehrerer Komponenten, chemisches oder physikalisches Umsetzen einer oder mehrerer Komponenten, Erwärmen, Abkühlen, Druckbeaufschlagen und dergleichen gebildet werden. Ein "Bilden", beispielsweise eines Einsatzgemischs für einen anschließenden Trennprozess, kann jedoch auch einfach das Führen eines entsprechenden Gemischs in einer geeigneten Leitung und ein Zuführen zu dem Trennprozess darstellen.A liquid or gaseous mixture is "derived" from, or formed from, this mixture or using this mixture of any other liquid or gaseous mixture (also referred to as the starting mixture) if it contains at least some components contained in or from the starting mixture. A mixture formed in this sense may be formed from the starting mixture by separating or branching off a partial stream or one or more components, enriching or depleting one or more components, chemically or physically reacting one or more components, heating, cooling, pressurizing and the like. However, "forming", for example, a feed mixture for a subsequent separation process, may also simply represent passing a corresponding mixture in a suitable conduit and feeding it to the separation process.

Die vorliegende Anmeldung verwendet zur Charakterisierung von Drücken und Temperaturen die Begriffe "Druckniveau" und "Temperaturniveau", wodurch zum Ausdruck gebracht werden soll, dass entsprechende Drücke und Temperaturen in einer entsprechenden Anlage nicht in Form exakter Druck- bzw. Temperaturwerte verwendet werden müssen, um das erfinderische Konzept zu verwirklichen. Jedoch bewegen sich derartige Drücke und Temperaturen typischerweise in bestimmten Bereichen, die beispielsweise ±1%, 5%, 10%, 20% oder sogar 50% um einen Mittelwert liegen. Entsprechende Druckniveaus und Temperaturniveaus können dabei in disjunkten Bereichen liegen oder in Bereichen, die einander überlappen. Insbesondere schließen beispielsweise Druckniveaus unvermeidliche oder zu erwartende Druckverluste, beispielsweise aufgrund von Abkühlungseffekten, ein. Entsprechendes gilt für Temperaturniveaus. Bei dem hier in bar angegebenen Druckniveaus handelt es sich um Absolutdrücke.The present application uses the terms "pressure level" and "temperature level" to characterize pressures and temperatures, thereby indicating that corresponding pressures and temperatures in a given plant need not be used in the form of exact pressure or temperature values to realize the innovative concept. However, such pressures and temperatures typically range in certain ranges that are, for example, ± 1%, 5%, 10%, 20% or even 50% about an average. Corresponding pressure levels and temperature levels can be in disjoint areas or in areas that overlap one another. In particular, for example, pressure levels include unavoidable or expected pressure drops, for example, due to cooling effects. The same applies to temperature levels. The pressure levels indicated here in bar are absolute pressures.

Zur Auslegung und spezifischen Ausgestaltung von Destillationssäulen und Absorptionskolonnen, wie sie auch im Rahmen der vorliegenden Anmeldung eingesetzt werden können, sei auf einschlägige Lehrbücher verwiesen (siehe beispielsweise K. Sattler, "Thermische Trennverfahren: Grundlagen, Auslegung, Apparate", 3. Auflage, Wiley-VCH, Weinheim 2001 ).For the design and specific design of distillation columns and absorption columns, as they can also be used in the context of the present application, reference is made to relevant textbooks (see, for example K. Sattler, "Thermal Separation Methods: Fundamentals, Design, Apparatus", 3rd edition, Wiley-VCH, Weinheim 2001 ).

Bei einer "Destillationssäule" handelt es sich im hier verwendeten Sprachgebrauch um eine Trenneinheit, die dafür eingerichtet ist, ein gasförmig oder flüssig oder in Form eines Zweiphasengemischs mit flüssigen und gasförmigen Anteilen, ggf. auch im überkritischen Zustand, bereitgestelltes Stoffgemisch (Trenneinsatz) zumindest teilweise aufzutrennen, also aus dem Stoffgemisch jeweils Reinstoffe oder Stoffgemische zu erzeugen, die gegenüber dem Stoffgemisch bezüglich zumindest einer Komponente angereichert bzw. abgereichert im oben erläuterten Sinne sind. Destillationssäulen sind aus dem Bereich der Trenntechnik hinlänglich bekannt. Typischerweise sind Destillationssäulen als zylindrische Metallbehälter ausgebildet, die mit Einbauten, beispielsweise Siebböden oder geordneten oder ungeordneten Packungen, ausgerüstet sind. Eine Destillationssäule zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass sich in ihrem unteren Bereich, auch als Sumpf bezeichnet, eine flüssige Fraktion abscheidet. Diese flüssige Fraktion, auch als Sumpfprodukt bezeichnet, wird in einer Destillationssäule mittels eines Sumpfverdampfers erwärmt, so dass kontinuierlich ein Teil des Sumpfprodukts verdampft und in der Destillationssäule gasförmig aufsteigt. Eine Destillationssäule ist ferner typischerweise mit einem sogenannten Kopfkondensator versehen, in den zumindest ein Teil eines sich in einem oberen Bereich der Destillationssäule anreichernden Gasgemischs oder ein entsprechendes Reingas, auch als Kopfprodukt bezeichnet, eingespeist, dort verflüssigt und als flüssiger Rücklauf am Kopf der Destillationssäule aufgegeben wird.A "distillation column" in the language used here is a separation unit which is set up at least partially for a gaseous or liquid or in the form of a two-phase mixture with liquid and gaseous fractions, possibly also in the supercritical state To separate, ie from the mixture each pure substances or mixtures to produce, which are enriched relative to the mixture with respect to at least one component or depleted in the above-mentioned sense. Distillation columns are well known in the field of separation technology. Typically, distillation columns are formed as cylindrical metal containers equipped with internals, such as sieve trays or ordered or disordered packages. A distillation column is characterized, inter alia, by the fact that a liquid fraction is deposited in its lower region, also referred to as a sump. This liquid fraction, also referred to as bottom product, is heated in a distillation column by means of a bottom evaporator, so that continuously evaporates a portion of the bottom product and rises in gaseous form in the distillation column. A distillation column is also typically provided with a so-called top condenser into which at least part of a gas mixture enriched in an upper region of the distillation column or a corresponding clean gas, also referred to as top product, is fed in, liquefied therein and fed as liquid reflux at the top of the distillation column ,

Im Gegensatz zu einer Destillationssäule verfügt eine "Absorptionskolonne" nicht über einen Sumpfverdampfer. Auch Absorptionskolonnen sind aus dem Bereich der Trenntechnik allgemein bekannt. Absorptionskolonnen werden zur Absorption im Phasengegenstrom verwendet und daher auch als Gegenstromkolonnen bezeichnet. Bei der Absorption im Gegenstrom strömt die abgebende Gasphase aufwärts durch eine Absorptionskolonne. Die aufnehmende Lösungsphase fließt, von oben aufgegeben und unten abgezogen, der Gasphase entgegen. In einer entsprechenden Absorptionskolonne sind ebenfalls typischerweise Einbauten vorgesehen, die für einen stufenweisen (Böden, Sprühzonen, rotierende Teller usw.) oder stetigen (regellose Schüttungen von Füllkörpern, Packungen usw.) Phasenkontakt sorgen.In contrast to a distillation column, an "absorption column" does not have a bottom evaporator. Absorption columns are also generally known in the field of separation technology. Absorption columns are used for absorption in the phase countercurrent and therefore also referred to as countercurrent columns. In countercurrent absorption, the donating gaseous phase flows upwardly through an absorption column. The receiving solution phase flows, abandoned from the top and withdrawn below, the gas phase. In a corresponding absorption column internals are also typically provided, which are suitable for a gradual (soils, spray zones, rotating plates, etc.) or continuous (random packing of packing, packing, etc.) provide phase contact.

Bei einer Absorption im Gegenstrom, wie er in einer Absorptionskolonne erfolgt, wird ein gasförmiger Strom einem insbesondere fein verteilten flüssigen Strom entgegengeschickt. Der flüssige Strom nimmt dabei Komponenten aus dem gasförmigen Strom auf, die auf diese Weise aus dem gasförmigen Strom ausgewaschen werden. Die Auswaschung kann teilweise oder vollständig sein.In an absorption in countercurrent, as it takes place in an absorption column, a gaseous stream is sent to a particular finely divided liquid stream. The liquid stream absorbs components from the gaseous stream, which are washed out of the gaseous stream in this way. The leaching may be partial or complete.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die vorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass es besonders vorteilhaft ist, ein in einem Verfahren zur oxidativen Kopplung von Methan erzeugtes Produktgemisch bzw. einen hieraus gebildeten Trenneinsatz, der bereits unter Verwendung geeigneter Aufbereitungsschritte aufbereitet wurde, mittels einer absorptiven Demethanisierung zu bearbeiten, d.h. die enthaltenen Verbindungen, die höher sieden als Methan, insbesondere Ethan und Ethylen, aber auch Kohlenwasserstoffe mit drei und ggf. mehr Kohlenstoffatomen, unter Verwendung einer Absorptionsflüssigkeit zumindest überwiegend aus diesem Trenneinsatz auszuwaschen. Es verbleibt dabei ein Gasgemisch, das überwiegend Methan und niedriger als Methan siedende Verbindungen enthält, falls diese in dem Produktgemisch bzw. Trenneinsatz enthalten waren. Dieses Gasgemisch kann aber auch nicht ausgewaschene Verbindungen und ggf. Teile der Absorptionsflüssigkeit, die in die Gasphase übergegangen sind, enthalten.The present invention is based on the recognition that it is particularly advantageous to process a product mixture produced in a process for the oxidative coupling of methane or a separation insert formed therefrom, which has already been prepared using suitable treatment steps, by means of absorptive demethanization, i. the compounds contained boiling higher than methane, in particular ethane and ethylene, but also hydrocarbons having three and possibly more carbon atoms, at least predominantly wash out of this separation using an absorption liquid. This leaves a gas mixture containing predominantly methane and lower than methane-boiling compounds, if they were included in the product mixture or separation insert. However, this gas mixture may also contain leached compounds and, if appropriate, parts of the absorption liquid which have passed into the gas phase.

Herkömmlichen Verfahren zur Demethanisierung, die nicht absorptiv sondern überwiegend oder ausschließlich destillativ arbeiten, ist gemeinsam, dass hierbei Temperaturen von –100 °C und weniger zur Abtrennung von Methan und ggf. niedriger als Methan siedenden Verbindungen zum Einsatz kommen müssen, was die Verwendung von Ethylen als Kältemittel ("C2-Kälte") erfordert. Gegebenenfalls ist dabei der Einsatz von Turboexpandern zur Erzielung von Temperaturen von –130 °C und weniger erforderlich, insbesondere dann, wenn ein entsprechendes Gasgemisch einen höheren Anteil leichterer Verbindungen enthält, wie dies klassischerweise bei der Verwendung überwiegend oder ausschließlich gasförmiger bzw. ethanreicher Einsätze beim Dampfspalten der Fall ist. Dies erweist sich aufgrund der hierbei erforderlichen Materialien und Apparate als aufwendig und ausgesprochen kostenintensiv. Insbesondere beim Einsatz von Turboexpandern erweist sich ein entsprechendes Verfahren außerdem als ausgesprochen wartungsanfällig.Conventional methods for demethanization, which are not absorptive but predominantly or exclusively work by distillation, have in common that here temperatures of -100 ° C and less for the separation of methane and possibly lower than methane boiling compounds must be used, which is the use of ethylene as a refrigerant ("C2 cold") required. Optionally, the use of turboexpanders to achieve temperatures of -130 ° C and less is required, especially when a corresponding gas mixture contains a higher proportion of lighter compounds, as is conventional when using predominantly or exclusively gaseous or ethane-rich inserts in steam cracking the case is. This proves to be complicated and extremely costly due to the materials and equipment required here. In particular, when using turbo expanders, a corresponding method also proves to be extremely maintenance-prone.

Zur Vermeidung von entsprechend niedrigen Temperaturen wurden entsprechende absorptive Verfahren bereits zuvor in anderen Prozessen vorgeschlagen. In order to avoid correspondingly low temperatures, corresponding absorptive processes have previously been proposed in other processes.

Beispielsweise wird in der EP 0 675 094 A2 vorgeschlagen, ein Gasgemisch aus einem Dampfspaltverfahren zunächst in einen Absorber (Absorptionskolonne) einzuspeisen und die Kohlenwasserstoffe mit zwei Kohlenstoffatomen mittels einer Absorptionsflüssigkeit unter Verbleib eines überwiegend oder ausschließlich Methan und Wasserstoff enthaltenden Gasgemischs auszuwaschen. Hierbei gehen neben den Kohlenwasserstoffen mit zwei Kohlenstoffatomen auch Anteile des Methans und des Wasserstoffs aus dem Ausgangsgemisch in die Absorptionsflüssigkeit über. Methan und Wasserstoff werden daher zunächst aus der beladenen Absorptionsflüssigkeit ausgetrieben, ehe aus diesem die Kohlenwasserstoffe mit zwei Kohlenstoffatomen zurückgewonnen werden. Weitere teilweise absorptive Verfahren in unterschiedlicher Ausgestaltung sind beispielsweise auch aus der US 2 815 650 A , der US 5 710 357 A , der WO 2014/064172 A2 und der US 2 933 901 A1 bekannt.For example, in the EP 0 675 094 A2 proposed to first feed a gas mixture from a steam cracking process into an absorber (absorption column) and to wash out the hydrocarbons having two carbon atoms by means of an absorption liquid leaving a gas mixture containing predominantly or exclusively methane and hydrogen. In addition to the hydrocarbons having two carbon atoms, fractions of the methane and of the hydrogen from the starting mixture also pass into the absorption liquid. Methane and hydrogen are therefore first expelled from the loaded absorption liquid before it is recovered from the hydrocarbons having two carbon atoms. Other partially absorptive methods in a different embodiment, for example, from the US Pat. No. 2,815,650 A , of the US 5 710 357 A , of the WO 2014/064172 A2 and the US 2,933,901 A1 known.

Eine absorptive Demethanisierung hat vor allem den Vorteil, dass hierbei zur Abtrennung von Methan und ggf. Wasserstoff deutlich höhere Temperaturen zum Einsatz kommen können als sie in überwiegend oder ausschließlich destillativen Verfahren möglich sind. Wie oben bezüglich Destillationssäulen erwähnt, muss dort ein gasförmiges Kopfprodukt, bei der Demethanisierung ein methanreiches Gasgemisch, auf entsprechend niedriger Temperatur kondensiert werden, damit es als Rücklauf auf die Destillationssäule dienen kann. Bei einer absorptiven Demethanisierung wird hingegen eine auf deutlich höherer Temperatur kondensierende Absorptionsflüssigkeit, verwendet, mittels derer die Verbindungen, die schwerer sind als Methan, ausgewaschen werden. Methan muss daher hier nicht kondensiert werden. Bei der absorptiven Demethanisierung kann daher auf C2-Kältemittel verzichtet werden und es kann beispielsweise auf C3-Kälte zurückgegriffen werden.Above all, absorptive demethanization has the advantage that significantly higher temperatures can be used for separating off methane and possibly hydrogen than are possible in predominantly or exclusively distillative processes. As mentioned above with regard to distillation columns, there must be condensed a gaseous top product, in the demethanization of a methane-rich gas mixture, at a correspondingly low temperature so that it can serve as reflux to the distillation column. In an absorptive demethanization, however, a condensing to a much higher temperature absorption liquid is used, by means of which the compounds which are heavier than methane, are washed out. Methane does not need to be condensed here. In the absorptive demethanization can therefore be dispensed with C2 refrigerant and it can be used, for example, C3 refrigeration.

Die Verwendung einer absorptiven Demethanisierung erscheint allerdings zunächst aufgrund des hohen Methangehalts des Produktgemischs aus dem Verfahren zur oxidativen Kopplung von Methan problematisch. Erfindungsgemäß konnte jedoch, erkannt werden, dass bei einer entsprechenden Wahl der verwendeten Aufbereitungsschritte, darunter einer geeigneten Abreicherung des Produktgemischs an Methan mittels eines adsorptiven Verfahrens, sich die absorptive Demethanisierung mit besonderem Vorteil einsetzen lässt.However, the use of absorptive demethanization initially appears problematic due to the high methane content of the product mixture from the process for the oxidative coupling of methane. According to the invention, however, it could be recognized that with a suitable choice of the treatment steps used, including a suitable depletion of the product mixture of methane by means of an adsorptive process, the absorptive demethanization can be used with particular advantage.

Insgesamt sieht die vorliegende Erfindung einen Prozess zur Gewinnung von Ethylen aus Methan vor, bei dem unter Verwendung eines Verfahrens zur oxidativen Kopplung von Methan ein Produktgemisch bereitgestellt wird. Wie oben erläutert, kann die Bereitstellung "unter Verwendung" des Verfahrens zur oxidativen Kopplung von Methan auch weitere Verfahren oder Verfahrensschritte, darunter auch eine Aufbereitung eines entsprechenden Gasgemischs, umfassen. Das Produktgemisch enthält zumindest Ethylen, Ethan und Methan sowie niedriger als Methan und höher als Ethan siedende Verbindungen. Bei Verfahren zur oxidativen Kopplung von Methan üblicherweise erhaltene Produktgemische enthalten, wie erwähnt, typischerweise außerdem Wasser, Kohlendioxid und Kohlenmonoxid. Ferner können Wasserstoff und beispielsweise inerte Gase, die bei dem Verfahren zur oxidativen Kopplung von Methan nicht umgesetzt wurden, enthalten sein.Overall, the present invention provides a process for recovering ethylene from methane in which a product mixture is provided using a method for the oxidative coupling of methane. As discussed above, providing "using" the process for the oxidative coupling of methane may also include other processes or process steps, including a treatment of a corresponding gas mixture. The product mixture contains at least ethylene, ethane and methane and lower than methane and higher than ethane boiling compounds. As mentioned above, product mixtures usually obtained in processes for the oxidative coupling of methane typically also contain water, carbon dioxide and carbon monoxide. Further, hydrogen and, for example, inert gases unreacted in the process of oxidative coupling of methane may be contained.

Erfindungsgemäß werden aus dem Produktgemisch zunächst mittels eines adsorptiven Verfahrens, insbesondere mittels Druckwechseladsorption und/oder mittels Temperaturwechseladsorption, 60 bis 90 Molprozent, insbesondere 70 bis 85 Molprozent, des Methans und zumindest ein Teil der niedriger als Methan siedenden Komponenten entfernt. Hierbei handelt es sich um eine "unscharfe", trenntechnisch und energetisch aber besonders unaufwendige, Entfernung des Methans, bei der das Produktgemisch vorteilhafterweise auf einen Methangehalt von nur noch 45 bis 60 Molprozent abgereichert wird. Das enthaltene Methan wird also nicht vollständig aus dem Produktgemisch entfernt. Anschließend an die Druckwechseladsorption wird das Produktgemisch einem oder mehreren weiteren Aufbereitungsschritten unterworfen und danach unter Erhalt eines an Ethylen reichen Produkts trenntechnisch bearbeitet. Das an Ethylen reiche Produkt kann aus dem Prozess ausgeführt werden. Wie erwähnt, gestaltet sich die trenntechnische Bearbeitung durch die teilweise Entfernung des Methans deutlich einfacher.According to the invention, 60 to 90 mole percent, in particular 70 to 85 mole percent, of the methane and at least some of the components boiling lower than methane are first removed from the product mixture by means of an adsorptive process, in particular by means of pressure swing adsorption and / or by means of thermal swing adsorption. This is a "fuzzy", separation technology and energy but particularly inexpensive, removal of methane, in which the product mixture is advantageously depleted to a methane content of only 45 to 60 mol percent. The methane contained is therefore not completely removed from the product mixture. Subsequent to the pressure swing adsorption, the product mixture is subjected to one or more further treatment steps and then subjected to separation technology to obtain a product rich in ethylene. The ethylene-rich product can be made from the process. As mentioned, the separation processing is made much easier by the partial removal of methane.

Die trenntechnische Bearbeitung des Produktgemischs umfasst erfindungsgemäß eine Demethanisierung, der zumindest ein Teil des Produktgemischs als Trenneinsatz unterworfen wird, und in der zunächst ein Teil des Methans sowie der überwiegende Teil des Ethans und des Ethylens und der höher als Ethan siedenden Verbindungen mittels einer Absorptionsflüssigkeit aus dem Trenneinsatz ausgewaschen werden. Die Auswaschung des Teils des Methans sowie des überwiegenden Teils des Ethans und des Ethylens und der höher als Ethan siedenden Verbindungen mittels der Absorptionsflüssigkeit aus dem Produktgemisch wird nachfolgend auch als "absorptive Demethanisierung" bezeichnet.The separation technology processing of the product mixture according to the invention comprises a demethanization, which is subjected to at least a portion of the product mixture as a separation insert, and in the first part of the methane and the majority of the ethane and ethylene and the higher than ethane boiling compounds by means of an absorption liquid from the Separation insert to be washed out. The leaching of the part of the methane and the major part of ethane and ethylene and the higher than ethane boiling compounds by means of the absorption liquid from the product mixture is hereinafter also referred to as "absorptive demethanization".

Die verwendete Absorptionsflüssigkeit enthält dabei Kohlenwasserstoffe mit zumindest drei oder vier Kohlenstoffatomen, beispielsweise Kohlenwasserstoffe mit drei und/oder Kohlenwasserstoffe mit vier und/oder Kohlenwasserstoffe mit fünf und/oder Kohlenwasserstoffe mit sechs Kohlenstoffatomen. Insbesondere kann es sich um Butan handeln. Verfahren zur absorptiven Demethanisierung, die auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetzbar sind, sind grundsätzlich bekannt, beispielsweise aus der EP 0 675 094 A2 . Jedoch wurde ihr Einsatz bei der Bearbeitung von Produktgemischen aus der oxidativen Kopplung von Methan aus den oben erwähnten Gründen bisher nicht in Erwägung gezogen.The absorption liquid used contains hydrocarbons having at least three or four carbon atoms, for example hydrocarbons having three and / or hydrocarbons having four and / or hydrocarbons having five and / or hydrocarbons having six carbon atoms. In particular, it may be butane. Methods for absorptive demethanization, which can also be used in the context of the present invention, are known in principle, for example from the EP 0 675 094 A2 , However, their use in the processing of product mixtures from the oxidative coupling of methane for the reasons mentioned above has not hitherto been considered.

Insbesondere in Kombination mit der erfindungsgemäß vorgesehen Abreicherung an Methan durch das adsorptive Verfahren bietet der Einsatz eines absorptiven Verfahrens der Demethanisierung Vorteile. Bei einer absorptiven Demethanisierung wäre zur Bearbeitung des zu demethanisierenden Produktgemischs ohne eine Abreicherung an Methan mehr als das Zehnfache an Waschflüssigkeit, beispielsweise Butan, erforderlich. Würde ein mittels oxidativer Kopplung von Methan gewonnenes Produktgemisch daher unmittelbar mit in einem absorptiven Demethanizer behandelt, wären daher sehr große Mengen an Waschflüssigkeit erforderlich. Durch die Abreicherung mittels des adsorptiven Verfahrens im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann diese Menge deutlich verringert werden, beispielsweise auf das Drei- bis Vierfache des zu demethanisierenden Produktgemischs.Particularly in combination with the depletion of methane by the adsorptive process according to the invention, the use of an absorptive process of demethanization offers advantages. Absorptive demethanization would require more than ten times more wash liquid, such as butane, to process the product mixture to be demethanized without depletion of methane. Therefore, if a product mixture obtained by means of oxidative coupling of methane were treated directly with an absorptive demethanizer, then very large amounts of washing liquid would be required. By depletion by means of the adsorptive process in the context of the present invention, this amount can be significantly reduced, for example, three to four times the demethanizing product mixture.

Vorteilhafterweise werden bei der Demethanisierung im Rahmen des erfindungsgemäßen Prozesses eine erste Fraktion und eine zweite Fraktion gebildet, wobei die erste Fraktion zumindest den überwiegenden Teil des Methans und der niedriger als Methan siedenden Verbindungen aus dem der Demethanisierung unterworfenen Trenneinsatz enthält und die zweite Fraktion zumindest den überwiegenden Teil des Ethans und des Ethylens sowie der höher als Ethan siedenden Verbindungen aus dem der Demethanisierung unterworfenen Trenneinsatz enthält. Die Zusammensetzung der bei dieser Demethanisierung gebildeten Fraktionen (der ersten und der zweiten Fraktion) ergibt sich daraus, dass der Trenneinsatz die höher als Ethan siedenden Verbindungen enthält. Mit anderen Worten handelt es sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung also um ein "Demethanizer First"-Verfahren. In einem "Deethanizer First"-Verfahren könnte die zweite Fraktion zwar den überwiegenden Teil des Ethans und des Ethylens, aber nicht den überwiegenden Teil der höher als Ethan siedenden Verbindungen des Trenneinsatzes enthalten. Diese wären zuvor bereits abgetrennt worden.Advantageously, in the demethanization in the context of the process according to the invention, a first fraction and a second fraction are formed, wherein the first fraction contains at least the majority of the methane and lower than methane boiling compounds from the demethanization subject separation and the second fraction at least the predominant Part of the ethane and ethylene and the higher than ethane boiling compounds from the demethanization subject separation insert. The composition of the fractions formed in this demethanization (the first and the second fraction) results from the fact that the separation insert contains the higher than ethane-boiling compounds. In other words, in the context of the present invention, it is a "demethanizer first" method. Although in a "deethanizer first" process the second fraction might contain most of the ethane and ethylene, but not the majority of the higher than ethane boiling compounds of the separation insert. These would have been previously separated.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Prozesses kommt vorteilhafterweise eine angepasste absorptive Demethanisierung zum Einsatz, wie sie auch unter Bezugnahme auf die beigefügte 2 erläutert ist. Hierbei wird durch das Auswaschen mittels der Absorptionsflüssigkeit eine flüssige Fraktion gebildet, die das teilweise ausgewaschene Methan, das überwiegend ausgewaschene Ethan, das überwiegend ausgewaschene Ethylen, die überwiegend ausgewaschenen, höher als Ethan siedenden Verbindungen und zumindest den überwiegenden Teil der Kohlenwasserstoffe mit zumindest drei oder vier Kohlenstoffatomen aus der Absorptionsflüssigkeit enthält. Die erste Fraktion bleibt hierbei gasförmig zurück und kann anschließend weiter bearbeitet werden.In the context of the process according to the invention, an adapted absorptive demethanization is advantageously used, as also with reference to the attached 2 explained is. Here, by washing out by means of the absorption liquid, a liquid fraction is formed, which is the partially washed out methane, the predominantly washed out ethane, the predominantly washed out ethylene, the predominantly washed out, higher than ethane boiling compounds and at least the majority of the hydrocarbons with at least three or four Containing carbon atoms from the absorption liquid. The first fraction remains gaseous and can then be further processed.

Der nächste Schritt ist nun der, die Kohlenwasserstoffe mit zumindest drei oder vier Kohlenstoffatomen der Absorptionsflüssigkeit zurückzugewinnen, so dass die Absorptionsflüssigkeit auf diese Weise regeneriert werden kann. Daher werden aus der flüssigen Fraktion zunächst die Kohlenwasserstoffe mit zumindest drei oder vier Kohlenstoffatomen der Absorptionsflüssigkeit abgetrennt. Der verbleibende Rest, der im Wesentlichen noch die genannten ausgewaschenen Verbindungen enthält, wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung anschließend vorteilhafterweise in die zweite Fraktion (siehe oben) sowie eine weitere Fraktion, die das ausgewaschene Methan und einen weiteren, geringeren Teil des Ethans und des Ethylens aus dem Trenneinsatz enthält, aufgetrennt. Diese Auftrennung ist "unscharf" (ein Teil des Ethans und des Ethylens gehen nicht ausschließlich in die zweite, sondern auch in die weitere Fraktion über). Dies ermöglicht es jedoch, auf C2-Kältemittel zu verzichten. Die zweite Fraktion, also jene, die zumindest den überwiegenden Teil des Ethans und des Ethylens sowie der höher als Ethan siedenden Verbindungen aus dem Trenneinsatz enthält, ist jedoch frei oder nahezu frei von niedriger siedenden Verbindungen wie Methan und Wasserstoff. Sie kann daher in einen nachgeschalteten Trennschritt überführt werden. Die weitere Fraktion, die das ausgewaschene Methan und einen weiteren Teil des Ethans und des Ethylens aus dem Trenneinsatz enthält, kann hingegen zurückgeführt und zu dem Trenneinsatz zugegeben werden. Sie wird der Absorption mit der Absorptionsflüssigkeit erneut unterworfen. Auf diese Weise gehen hier enthaltene schwerere Verbindungen in dem Prozess nicht verloren.The next step is now to recover the hydrocarbons having at least three or four carbon atoms of the absorption liquid, so that the absorption liquid can be regenerated in this way. Therefore, the hydrocarbons having at least three or four carbon atoms of the absorption liquid are first separated from the liquid fraction. The remainder of the remainder, which essentially still contains the above-mentioned washed-out compounds, is then advantageously in the context of the present invention in the second fraction (see above) and another fraction, the washed methane and another, lower part of the ethane and ethylene from the separation insert contains, separated. This separation is "out of focus" (one part of ethane and ethylene does not go exclusively to the second, but also to the other). However, this makes it possible to dispense with C2 refrigerant. However, the second fraction, that is, those containing at least the majority of ethane and ethylene, as well as higher than ethane boiling compounds from the separation feed, is free or nearly free of lower boiling compounds such as methane and hydrogen. It can therefore be transferred to a downstream separation step. The further fraction which contains the washed out methane and a further part of the ethane and the ethylene from the separation insert, however, can be recycled and added to the separation insert. It is again subjected to the absorption with the absorption liquid. In this way, heavier compounds contained here are not lost in the process.

Vorteilhafterweise umfasst die trenntechnische Bearbeitung eine (kombinierte) Deethanisierung und Ethan-/Ethylentrennung, der zumindest ein Teil der zweiten Fraktion (siehe oben) unterworfen wird, und in der das an Ethylen reiche Produkt des Prozesses insgesamt, eine an Ethan reiche sowie eine an den höher als Ethan siedenden Verbindungen reiche Fraktion gebildet werden. Die kombinierte Deethanisierung und Ethan-/Ethylentrennung kann vorteilhafterweise in einem einzigen trenntechnischen Apparat vorgenommen werden, wie unter Bezugnahme auf die 2 gezeigt, insbesondere einer Trennwandkolonne. Dies ist möglich, weil die in einem Produktgemisch eines Verfahrens zur oxidativen Kopplung von Methan vergleichsweise geringe Mengen an höher als Ethan siedenden Verbindungen enthalten sind. Die in der kombinierten Deethanisierung und Ethan-/Ethylentrennung erhaltene, an Ethan reiche Fraktion kann insbesondere in das Verfahren zur oxidativen Kopplung von Methan zurückgeführt werden.Advantageously, the separation processing comprises a (combined) deethanization and ethane / ethylene separation which is subjected to at least part of the second fraction (see above) and in which the ethylene-rich product of the process as a whole, one rich in ethane and one to the higher than ethane boiling compounds rich fraction can be formed. The combined deethanization and ethane / ethylene separation may be advantageously carried out in a single separation apparatus as described with reference to U.S. Pat 2 shown, in particular a dividing wall column. This is possible because in a product mixture of a process for the oxidative coupling of methane comparatively small amounts of higher than ethane boiling compounds are included. The ethane-rich fraction obtained in the combined deethanization and ethane / ethylene separation can in particular be attributed to the process for the oxidative coupling of methane.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann insbesondere die absorptive Demethanisierung dazu führen, dass erste Fraktion zusätzlich zu dem (nicht ausgewaschenen) Methan und den niedriger als Methan siedenden Verbindungen noch einen geringen Teil der höher als Ethan siedenden Verbindungen aus dem Trenneinsatz und in die Gasphase übergegangene Verbindungen aus der verwendeten Absorptionsflüssigkeit enthält. In diesem Fall umfasst die trenntechnische Bearbeitung vorteilhafterweise eine weitere Druckwechseladsorption, der zumindest ein Teil der ersten Fraktion unterworfen wird, und in der die höher als Ethan siedenden Verbindungen (aus dem Trenneinsatz und der Absorptionsflüssigkeit) zumindest überwiegend abgetrennt werden. Hier rückgewonnene Verbindungen können jeweils an geeigneter Stelle dem Prozess erneut zugeführt werden.In the present invention, in particular, the absorptive demethanization may cause the first fraction in addition to the (not washed out) methane and lower than methane boiling compounds still a small portion of the higher than ethane boiling compounds from the separation and gas-phase transition compounds contains from the absorption liquid used. In this case, the separation processing advantageously comprises a further pressure swing adsorption, which is subjected to at least a portion of the first fraction, and in which the higher than ethane boiling compounds (from the separation insert and the absorption liquid) are at least predominantly separated. Here recovered compounds can each be fed to the process again at a suitable point.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass das Gasgemisch vor der Durchführung des adsorptiven Verfahrens zur teilweisen Entfernung von Methan einer ersten Verdichtung von einem ersten auf ein zweites Druckniveau und nach der der Durchführung des adsorptiven Verfahrens zur teilweisen Entfernung von Methan einer zweiten Verdichtung von einem dritten auf ein viertes Druckniveau unterworfen wird. Die zweite Verdichtung erfolgt vorteilhafterweise vor den weiteren Aufbereitungsschritten und insbesondere vor der trenntechnischen Bearbeitung. Durch die Verdichtung von dem ersten auf das zweite Druckniveau kann die Druckwechseladsorption effektiver durchgeführt werden, bzw. wird für denselben Abreicherungsgrad an Methan eine kleiner dimensionierte Druckwechseladsorptionsanlage benötigt.Advantageously, it is provided that the gas mixture before performing the adsorptive method for partially removing methane of a first compression from a first to a second pressure level and after performing the adsorptive method for partially removing methane of a second compression of a third to a fourth Pressure level is subjected. The second compression is advantageously carried out before the further processing steps and in particular before the separation processing. By compressing from the first to the second pressure level, the pressure swing adsorption can be performed more effectively, or is required for the same degree of depletion of methane, a smaller-sized pressure swing adsorption.

Die vorliegende Erfindung löst durch die vorgeschlagenen Maßnahmen das Problem, das sich aus der Tatsache ergibt, dass bei der oxidativen Kopplung von Methan vergleichsweise große Mengen an Methan in einem entsprechenden Produktgemisch verbleiben, die herkömmlicherweise nicht ohne weiteres einem Trennteil einer entsprechenden Anlage zugeführt werden können. Aufgrund der großen Methanmengen müssten zur direkten Bearbeitung eines entsprechenden Produktgemischs die Dimensionen der verwendeten Verdichter, Säulen und dergleichen gegenüber bekannten Prozessen deutlich erweitert werden.The present invention solves the problem by the proposed measures, which results from the fact that in the oxidative coupling of methane remain relatively large amounts of methane in a corresponding product mixture, which can not be readily supplied to a separation part of a conventional plant conventionally. Due to the large quantities of methane, the dimensions of the compressors, columns and the like used for direct processing of a corresponding product mixture would have to be significantly expanded compared to known processes.

Bei der Druckwechseladsorption werden, wie erwähnt, 60 bis 90 Molprozent, insbesondere 70 bis 85 Molprozent, des Methans, aber auch zumindest ein Teil der niedriger als Methan siedenden Komponenten entfernt. Diese niedriger als Methan siedenden Komponenten umfassen insbesondere Kohlenmonoxid und Wasserstoff. Dieses Gasgemisch kann daher vorteilhafterweise einer Methanisierung zugeführt werden, bei der Kohlenmonoxid mit Wasserstoff zu Methan umgesetzt werden kann. Dieses zusätzlich gebildete Methan kann mit dem abgetrennten Methan dem Verfahren zur oxidativen Kopplung von Methan erneut zugeführt werden. Auf diese Weise lässt sich die Gesamteffizienz des Verfahrens verbessern. Falls der Gehalt an Wasserstoff gegenüber Kohlenmonoxid überstöchiometrisch ist, kann der Methanisierung auch Kohlendioxid, das bei den weiteren Aufbereitungsschritten aus dem Produktgemisch abgetrennt wird, zugeführt werden. Die erste Verdichtung ist im Zusammenhang mit einer derartigen Methanisierung besonders vorteilhaft, weil durch diese die genannten, niedriger als Methan siedenden Komponenten direkt, d.h. ohne weitere Verdichtung, auf dem zweiten Druckniveau der Methanisierung zugeführt werden können. In the pressure swing adsorption, as mentioned, 60 to 90 mole percent, in particular 70 to 85 mole percent of the methane, but also at least a portion of the lower than methane boiling components are removed. These lower than methane boiling components include in particular carbon monoxide and hydrogen. This gas mixture can therefore be advantageously fed to a methanation in which carbon monoxide can be reacted with hydrogen to form methane. This additionally formed methane can be recycled with the separated methane to the process for the oxidative coupling of methane. In this way, the overall efficiency of the process can be improved. If the content of hydrogen over carbon monoxide is more than stoichiometric, the methanation can also carbon dioxide, which is separated in the further treatment steps from the product mixture, are supplied. The first compression is particularly advantageous in connection with such a methanation, because through them the mentioned, lower than methane boiling components directly, ie without further compression, can be supplied to the second pressure level of methanation.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegt vorteilhafterweise das erste Druckniveau bei 4 bis 10 bar, insbesondere bei 6 bis 8 bar, und/oder das zweite Druckniveau bei 13 bis 19 bar, insbesondere bei 15 bis 17 bar, und/oder das dritte Druckniveau bei 1 bis 3 bar, insbesondere bei 1,2 bis 2 bar und/oder das vierte Druckniveau bei 20 bis 40 bar, insbesondere bei 25 bis 35 bar. Bei einer Druckwechseladsorption wird bekanntermaßen ein Gasgemisch auf einem definierten Druckniveau, hier dem zweiten Druckniveau, in einen oder mehrere Behälter eingeleitet, der oder die ein geeignetes Adsorptionsmaterial aufweisen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung, wo die Abreicherung an Methan der Hauptzweck ist, wird als Adsorptionsmaterial vorteilhafterweise Molekularsieb verwendet. An dieses adsorbieren überwiegend schwerer als Methan siedende Verbindungen. Die übrigen Verbindungen passieren hingegen den oder die Behälter während der Adsorptionsphase auf dem zweiten Druckniveau. Zu Desorption der adsorbierten Komponenten erfolgt in einer Druckwechseladsorption eine Druckabsenkung, hier auf das dritte Druckniveau.In the context of the present invention, advantageously, the first pressure level is 4 to 10 bar, in particular 6 to 8 bar, and / or the second pressure level is 13 to 19 bar, in particular 15 to 17 bar, and / or the third pressure level is 1 up to 3 bar, in particular at 1.2 to 2 bar and / or the fourth pressure level at 20 to 40 bar, in particular at 25 to 35 bar. In the case of pressure swing adsorption, it is known to introduce a gas mixture at a defined pressure level, in this case the second pressure level, into one or more vessels which have a suitable adsorption material. In the context of the present invention, where the depletion of methane is the main purpose, molecular sieve is advantageously used as the adsorption material. At this predominantly heavier than methane boiling compounds adsorb. By contrast, the remaining compounds pass through the container or containers during the adsorption phase at the second pressure level. For desorption of the adsorbed components, a pressure reduction takes place in a pressure swing adsorption, here to the third pressure level.

In dem erfindungsgemäßen Prozess kann das Produktgemisch insbesondere Kohlendioxid enthalten. Der oder die weiteren Aufbereitungsschritte umfassen daher insbesondere eine Sauergasentfernung. Vorteilhafterweise wird das Gasgemisch dabei im Zuge der zweiten Verdichtung der Sauergasentfernung unterworfen. Sauergasentfernungsschritte, die insbesondere zur Abtrennung von Kohlendioxid und ggf. anderer Verbindungen wie Schwefelwasserstoff dienen, sind beispielsweise aus dem Bereich der Dampfspaltverfahren bekannt. Eine Sauergasentfernung kann dabei deswegen "im Zuge" der zweiten Verdichtung vorgenommen werden, weil hierbei typischerweise ein entsprechendes Gasgemisch einem Verdichter zugeführt, auf einer Zwischenstufe entnommen, anschließend in ein Gaswäscheverfahren eingeleitet und schließlich der Verdichtung auf der Zwischenstufe erneut zugeführt wird. Die Sauergasentfernung erfolgt im Rahmen der vorliegenden Erfindung also im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise auf einem Zwischendruckniveau zwischen dem dritten und den vierten Druckniveau.In the process according to the invention, the product mixture may in particular contain carbon dioxide. The or the further treatment steps therefore include, in particular, an acid gas removal. Advantageously, the gas mixture is subjected in the course of the second compression of the sour gas removal. Sauergasentfernungsschritte, which serve in particular for the separation of carbon dioxide and optionally other compounds such as hydrogen sulfide, are known for example from the field of steam cracking process. An acid gas removal can therefore be carried out "in the course" of the second compression, because typically a corresponding gas mixture fed to a compressor, taken on an intermediate stage, then introduced into a gas scrubbing process and finally the compression on the intermediate stage is fed again. Within the scope of the present invention, sour gas removal therefore takes place within the scope of the present invention advantageously at an intermediate pressure level between the third and the fourth pressure level.

Eine Sauergasentfernung, wie sie auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen kann, kann insbesondere eine Aminwäsche und eine Laugenwäsche umfassen. Bei einer derartigen Aminwäsche wird ein entsprechendes Gasgemisch mit einer aminhaltigen Waschlösung (Waschlauge) in Kontakt gebracht, mittels derer insbesondere Kohlendioxid und andere Sauergase aus dem Gasgemisch ausgewaschen werden. Eine Sauergasentfernung stromab der zweiten Verdichtung und damit auch stromab der Druckwechseladsorption ist besonders vorteilhaft, weil im Rahmen der Abreicherung an Methan das Volumen des Gasgemischs beträchtlich reduziert wurde und daher die benötigten Vorrichtungen kleiner dimensioniert werden können. Bei der Sauergasentfernung abgetrenntes Kohlendioxid kann, wie oben erwähnt, teilweise oder vollständig bei einer Methanisierung eingesetzt werden.An acid gas removal, as can also be used in the context of the present invention, may in particular comprise an amine wash and a caustic wash. In such an amine scrubbing, a corresponding gas mixture is brought into contact with an amine-containing scrubbing solution (wash liquor), by means of which, in particular, carbon dioxide and other acid gases are scrubbed out of the gas mixture. An acid gas removal downstream of the second compression and thus also downstream of the pressure swing adsorption is particularly advantageous because in the context of depletion of methane, the volume of the gas mixture has been considerably reduced and therefore the required devices can be made smaller. As mentioned above, carbon dioxide separated off during acid gas removal can be used partially or completely in the case of methanation.

In dem erfindungsgemäßen Prozess kann, wie erwähnt, das Produktgemisch insbesondere Wasser enthalten. In diesem Fall umfassen der oder die weiteren Aufbereitungsschritte insbesondere eine Trocknung des Produktgemischs. Vorteilhafterweise wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung das Produktgemisch nach der zweiten Verdichtung und insbesondere nach der Sauergasentfernung einer derartigen Trocknung unterworfen.In the process according to the invention, as mentioned, the product mixture may in particular contain water. In this case, the or the further treatment steps include in particular a drying of the product mixture. Advantageously, in the context of the present invention, the product mixture after the second compression and in particular after the removal of acid gas is subjected to such drying.

In dem erfindungsgemäßen Prozess können die die höher als Ethan siedenden Verbindungen in dem Produktgemisch Acetylene und/oder Diolefine umfassen. Daher ist es von besonderem Vorteil, wenn der oder die weiteren Aufbereitungsschritte eine Hydrierung der Acetylene und/oder der Diolefine zu den entsprechenden (Mono-)Olefinen umfassen. Eine derartige Hydrierung ist von besonderem Vorteil, weil entsprechende Verbindungen in nachgeschalteten Schritten wie der erläuterten Demethanisierung keine negativen Effekte mehr haben können. Beispielsweise neigt das Diolefin Butadien bei den in der nachgeschalteten trenntechnischen Bearbeitung verwendeten Trennbedingungen, insbesondere Destillationssäulen, die bei höheren Temperaturen betrieben werden, zur Polymerisierung und trägt damit zum sogenannten Fouling bei. Dies wird durch die Hydrierung verhindert.In the process according to the invention, the compounds which boil higher than ethane in the product mixture may comprise acetylenes and / or diolefins. Therefore, it is of particular advantage if the or the further treatment steps include hydrogenation of the acetylenes and / or the diolefins to the corresponding (mono) olefins. Such hydrogenation is of particular advantage because corresponding compounds in downstream steps such as the described demethanization can no longer have any negative effects. For example, the diolefin butadiene tends to polymerize and contribute to the separation conditions used in downstream separation processing, particularly distillation columns operated at higher temperatures to so-called fouling. This is prevented by the hydrogenation.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vorteilhafterweise vor, stromauf der Druckwechseladsorption und stromauf der oben erwähnten ersten Verdichtung eine Wasserwäsche vorzunehmen. Die Bereitstellung des Produktgemischs umfasst daher vorteilhafterweise eine derartige Wasserwäsche. Eine derartige Wasserwäsche dient insbesondere zur Entfernung schwerer Kohlenwasserstoffe bzw. ölartiger Komponenten, wie sie auch der oxidativen Kopplung von Methan als Nebenprodukte gebildet werden können. Entsprechende Wasserwäscheverfahren sind aus dem Bereich der Dampfspaltverfahren bekannt. Eine Wasserwäsche wird im Englischen auch als "Scrubbing" bezeichnet. Eine Wasserwäsche stromauf der ersten Verdichtung und der Druckwechseladsorption ist besonders vorteilhaft, weil auf diese Weise entsprechende Komponenten in der Druckwechseladsorption nicht stören können.The method according to the invention advantageously provides for water washing upstream of the pressure swing adsorption and upstream of the above-mentioned first compression. The provision of the product mixture therefore advantageously comprises such a water wash. Such water washing is used in particular for the removal of heavy hydrocarbons or oil-like components, as they can be formed as by-products of the oxidative coupling of methane. Corresponding water-washing processes are known in the field of steam-cracking processes. A water wash is also known in English as "scrubbing". A water wash upstream of the first compression and the pressure swing adsorption is particularly advantageous, because in this way corresponding components in the pressure swing adsorption can not interfere.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Anlage, die zur Durchführung eines Prozesses eingerichtet ist, wie er zuvor erläutert wurde. Eine derartige Anlage weist sämtliche Mittel auf, die sie zur Durchführung eines solchen Prozesses befähigen. Auf die entsprechenden Erläuterungen und Vorteile sei daher ausdrücklich verwiesen.The present invention also relates to a plant adapted to carry out a process as previously explained. Such a plant has all the means to enable it to carry out such a process. The corresponding explanations and advantages are therefore expressly referred to.

Die Erfindung wird in bevorzugten Ausgestaltungen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.The invention will be explained in more detail in preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

1 veranschaulicht einen Prozess gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in Form eines schematischen Ablaufplans. 1 illustrates a process according to an embodiment of the invention in the form of a schematic flowchart.

2 veranschaulicht eine Demethanisierung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in Form eines schematischen Ablaufplans. 2 Figure 4 illustrates a demethanization according to an embodiment of the invention in the form of a schematic flow chart.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

In 1 ist ein Prozess gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Form eines schematischen Ablaufplans veranschaulicht und insgesamt mit 100 bezeichnet.In 1 a process according to a particularly preferred embodiment of the invention is illustrated in the form of a schematic flow chart and in total with 100 designated.

Der Prozess 100 umfasst ein Verfahren zur oxidativen Kopplung von Methan, das hier insgesamt mit 1 bezeichnet ist. Wie erwähnt, kann ein entsprechendes Verfahren in einem geeigneten Reaktor durchgeführt werden, der insbesondere auch zusätzlich zum postkatalytischen Dampfspalten ("Post Bed Cracking") eingerichtet sein kann. Zu Details sei auf einschlägige Fachliteratur verwiesen.The process 100 includes a process for the oxidative coupling of methane, which is here in total with 1 is designated. As mentioned, a corresponding method can be carried out in a suitable reactor, which in particular can also be set up in addition to post-catalytic steam splitting ("post-bed cracking"). For details refer to relevant literature.

Dem Verfahren zur oxidativen Kopplung von Methan 1 werden ein sauerstoffreicher Strom a und ein methanreicher Strom b zugeführt. Der methanreiche Strom b kann unter Verwendung eines extern bereitgestellten Methanstroms c und eines oder mehrerer rückgeführter Methanströme d gebildet werden. Der extern bereitgestellte Methanstrom c kann insbesondere auch bestimmte Mengen anderer Komponenten außer Methan, die beispielsweise in Erdgas oder aufgereinigten Erdgasfraktionen üblich sind enthalten Die Rückführung eines Methanstroms wird unten erläutert. Ein ebenfalls rückgeführter, ethanreicher Strom f kann beispielsweise in einen postkatalytischen Dampfspaltschritt geführt werden.The process for the oxidative coupling of methane 1 an oxygen-rich stream a and a methane-rich stream b are supplied. The methane-rich stream b may be formed using an externally supplied methane stream c and one or more recirculated methane streams d. The externally provided methane stream c may in particular also contain certain amounts of other components besides methane, which are customary in natural gas or purified natural gas fractions, for example. The recirculation of a methane stream is explained below. For example, a recycle, high-ethane stream f may be fed into a post-catalytic steam cracking step.

Unter Verwendung des Verfahrens zur oxidativen Kopplung von Methan 1 wird ein Gasgemisch ("Produktgemisch") gebildet, das zumindest Methan, Ethan und Ethylen, niedriger als Methan und höher als Ethan siedende Verbindungen enthält, insbesondere auch Wasser und Kohlendioxid. Dieses Produktgemisch kann als Strom g einer Wasserwäsche 2 zugeführt werden. In der Wasserwäsche 2 können unter Einsatz von Waschwasser schwere Komponenten aus dem Produktgemisch des Stroms g ausgewaschen und in Form eines Stroms h abgezogen werden. Ein hierbei ebenfalls anfallender Wasserstrom ist mit i bezeichnet.Using the process for the oxidative coupling of methane 1 a gas mixture ("product mixture") is formed, which contains at least methane, ethane and ethylene, lower than methane and higher than ethane boiling compounds, especially water and carbon dioxide. This product mixture can be used as stream g of a water wash 2 be supplied. In the water wash 2 can wash out using the use of wash water heavy components from the product mixture of the current g and withdrawn in the form of a stream h. A water flow which also accumulates here is denoted by i.

Das entsprechend von schweren Komponenten befreite Produktgemisch kann in Form eines Stroms k einer ersten Verdichtung 3 zugeführt werden, wo es im Rahmen einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von einem ersten Druckniveau auf ein zweites Druckniveau verdichtet wird. Das verdichtete Produktgemisch kann, wie hier in Form eines Stroms l veranschaulicht, anschließend einer Druckwechseladsorption 4 zugeführt werden. In der Druckwechseladsorption 4 kann das Produktgemisch des Stroms l an Methan und an niedriger als Methan siedenden Verbindungen abgereichert werden. Ein hierbei erhaltenes Gasgemisch, das beispielsweise Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Inertgase enthalten kann, kann in Form eines Stroms y einer Aufbereitung geeigneter Art, im dargestellten Beispiel einer Methanisierung 13, unterworfen werden. Bei Bedarf kann ein entsprechendes Gasgemisch dabei in geeigneter Weise, beispielsweise durch Entfernung oder Zugabe von Komponenten, konditioniert werden, so dass es sich für die Rückführung in das Verfahren zur oxidativen Kopplung von Methan 1 und/oder die Methanisierung 13 eignet. Im dargestellten Beispiel wird der Strom y mit einem unten erläuterten Strom w vereinigt. Der Strom y und der Strom w können getrennt oder gemeinsam aufbereitet werden. Auch nur einer der Ströme y und w kann einer Methanisierung 13 zugeführt werden. In der Methanisierung 13 oder einem anderen und/oder weiteren Aufbereitungsschritt kann der erwähnte methanreiche Strom d erhalten werden, der in das Verfahren zur oxidativen Kopplung von Methan zurückgeführt werden kann.The product mixture correspondingly freed of heavy components can be in the form of a stream k of a first compression 3 where it is compressed in the context of an embodiment of the present invention from a first pressure level to a second pressure level. The compressed product mixture, as illustrated here in the form of a stream 1, can subsequently undergo pressure swing adsorption 4 be supplied. In pressure swing adsorption 4 For example, the product mixture of stream I can be depleted in methane and in compounds which boil lower than methane. A gas mixture obtained in this case, which may contain, for example, carbon monoxide, hydrogen and inert gases, may be in the form of a stream y of a preparation of suitable type, in the example shown a methanation 13 to be subjected. If necessary, a corresponding gas mixture can be suitably conditioned, for example by removal or addition of components, so that it can be used for the return to the process for the oxidative coupling of methane 1 and / or methanation 13 suitable. In the example shown, the current y is combined with a current w explained below. The stream y and the stream w can be separated or treated together. Even only one of the streams y and w can undergo methanation 13 be supplied. In the methanation 13 or another and / or further treatment step, the mentioned methane-rich stream d can be obtained, which can be used in the process can be attributed to the oxidative coupling of methane.

In der Methanisierung 13 kann Kohlenmonoxid in den Strömen y und w mit ebenfalls enthaltenem Wasserstoff zu Methan umgesetzt werden kann. Dieses zusätzlich gebildete Methan kann mit dem ursprünglich mittels der Druckwechseladsorption abgetrennten Methan dem Verfahren zur oxidativen Kopplung von Methan in Form des Stroms d erneut zugeführt werden. Auf diese Weise lässt sich die Gesamteffizienz des Verfahrens verbessern. Falls der Gehalt an Wasserstoff gegenüber Kohlenmonoxid in den Strömen y und/oder w überstöchiometrisch ist und daher bei der Methanisierung 13 nicht vollständig verbraucht würde, kann der Methanisierung 13 auch Kohlendioxid, das bei weiteren Aufbereitungsschritten aus dem Produktgemisch abgetrennt wird, zugeführt werden (siehe unten zu Strom x). Die erste Verdichtung 3 ist im Zusammenhang mit einer derartigen Methanisierung 13 besonders vorteilhaft, weil durch diese die genannten, niedriger als Methan siedenden Komponenten direkt, d.h. ohne weitere Verdichtung des abgetrennten Gasgemischs des Stroms y, der Methanisierung 13 zugeführt werden können. Auf diese Weise spart man sich einen zusätzlichen Verdichtungsschritt bzw. Verdichter.In the methanation 13 Carbon monoxide can be converted in the streams y and w with hydrogen also contained to methane. This additionally formed methane can be supplied to the method for the oxidative coupling of methane in the form of the current d again with the originally separated by means of pressure swing adsorption methane. In this way, the overall efficiency of the process can be improved. If the content of hydrogen over carbon monoxide in the streams y and / or w is more than stoichiometric and therefore in the methanation 13 not completely consumed, can methanation 13 Also, carbon dioxide, which is separated from the product mixture in further treatment steps supplied (see below to stream x). The first compression 3 is associated with such methanation 13 particularly advantageous, because through them, the above, lower than methane boiling components directly, ie without further compression of the separated gas mixture of the stream y, the methanation 13 can be supplied. In this way, you save yourself an additional compression step or compressor.

Ein auf diese Weise an Methan abgereichertes Produktgemisch kann in Form eines Stroms m einer zweiten Verdichtung 5 unterworfen werden. Im Zuge oder nach dieser zweiten Verdichtung kann eine Sauergasentfernung 6 erfolgen, indem ein entsprechendes Produktgemisch auf einer Zwischenstufe der Verdichtung 5 entzogen, einem Waschschritt in der Sauergasentfernung 6 unterworfen, und anschließend der zweiten Verdichtung 5 auf der Zwischenstufe erneut zugeführt wird. Wie erwähnt, können zur Sauergasentfernung bekannte Gaswäscheverfahren, insbesondere Aminwäschen und Laugenwäschen, zum Einsatz kommen. In der Sauergasentfernung gebildetes Kohlendioxid kann in Form eines Stroms n abgezogen und beispielsweise in Form des oben erwähnten Stroms x teilweise einer Methanisierung 13 zugegeben werden, wie eingangs erläutert.A product mixture depleted of methane in this way can take the form of a stream m of a second compression 5 be subjected. In the course or after this second compression can be an acid gas removal 6 take place by adding a corresponding product mixture at an intermediate stage of compaction 5 withdrawn, a washing step in the sour gas removal 6 subjected, and then the second compression 5 is fed again on the intermediate stage. As mentioned, gas scrubbing processes known for acid gas removal, in particular amine scrubbing and alkaline scrubbing, can be used. Carbon dioxide formed in the sour gas removal can be withdrawn in the form of a stream n and, for example, in the form of the above-mentioned stream x, partly for methanation 13 be added, as explained above.

Das verdichtete und an Sauergasen befreite Produktgemisch kann in Form eines Stroms o einer Trocknung und Vorkühlung 7 unterworfen werden, in der Wasser, beispielsweise adsorptiv, aus dem Produktgemisch des Stroms o abgetrennt werden kann. Auf diese Weise kann das Produktgemisch anschließend in Form eines Stroms p in im Wesentlichen wasserfreiem Zustand einem kalten Trennteil zugeführt werden, ohne dass Wasser ausfrieren kann.The compressed product mixture, which has been freed of acid gases, can be in the form of a stream of drying and precooling 7 be subjected to, in the water, for example adsorptive, can be separated from the product mixture of the current o. In this way, the product mixture can then be supplied in the form of a stream p in a substantially anhydrous state of a cold separation part, without that water can freeze.

Ein Hydrierungsschritt 8 kann vorgesehen sein, in dem in dem Produktgemisch des Stroms p enthaltene Acetylene und/oder Diolefine zu den entsprechenden Olefinen hydriert werden können. Stromab der Hydrierung kann das Produktgemisch in Form eines Stroms q einer Demethanisierung 9 zugeführt werden, in der eine erste (leichte) Fraktion und eine zweite (schwere) Fraktion gebildet werden. Die Demethanisierung 9 wird im Rahmen einer Ausführungsform der Erfindung absorptiv durchgeführt, d.h. Kohlenwasserstoffe, die höher sieden als Methan, werden unter Verwendung einer Absorptionsflüssigkeit, die hier in Form eines Stroms r bereitgestellt wird, überwiegend aus dem Produktgemisch des Stroms q ausgewaschen. Ein Teil des in dem Produktgemisch des Stroms q enthaltenen Methans und ggf. andere, niedriger als Methan siedende Verbindungen werden dabei aus dem Produktgemisch ebenfalls zum Teil ausgewaschen. Die beim Auswaschen verbleibende gasförmige erste (leichte) Fraktion enthält daher Methan und niedriger als Methan siedende Verbindungen, aber auch einen Rest an höher siedenden Verbindungen (u.a. Kohlenwasserstoffe mit mindestens drei Kohlenstoffatomen). Sie wird im dargestellten Beispiel in Form eines Stroms e abgezogen und wie unten erläutert behandelt.A hydrogenation step 8th can be provided, in which in the product mixture of the stream p acetylenes and / or diolefins can be hydrogenated to the corresponding olefins. Downstream of the hydrogenation, the product mixture can be in the form of a stream q of a demethanization 9 are fed, in which a first (light) fraction and a second (heavy) fraction are formed. Demethanization 9 is carried out in an embodiment of the invention absorptive, ie hydrocarbons boiling higher than methane, are washed out using an absorption liquid, which is provided here in the form of a stream r, predominantly from the product mixture of the stream q. A portion of the methane contained in the product mixture of the stream q and possibly other, lower than methane boiling compounds are also partially washed out of the product mixture. The gaseous first (light) fraction remaining on washing therefore contains methane and lower than methane-boiling compounds, but also a residue of higher-boiling compounds (inter alia hydrocarbons having at least three carbon atoms). It is subtracted in the example shown in the form of a current e and treated as explained below.

Die Auswaschung in der absorptiven Demethanisierung 9 wird ausführlich unter Bezugnahme auf 2 erläutert. Wie dort gezeigt, enthält die zweite (schwere) Fraktion der absorptiven Demethanisierung 9 die Kohlenwasserstoffe, die höher als Methan sieden. Weil eine Hydrierung 8 stattgefunden hat, handelt es sich hierbei um Paraffine und Monoolefine, darunter Ethan, Ethylen und Kohlenwasserstoffe mit mindestens drei Kohlenstoffatomen. Diese zweite (schwere) Fraktion wird in Form des Stroms s einer kombinierten Deethanisierung und Ethan-/Ethylentrennung 10 zugeführt, die ebenfalls in 2 im Detail veranschaulicht ist. Leaching in absorptive demethanization 9 is discussed in detail with reference to 2 explained. As shown there, the second (heavy) fraction contains absorptive demethanization 9 the hydrocarbons that boil higher than methane. Because a hydrogenation 8th These are paraffins and monoolefins, including ethane, ethylene and hydrocarbons having at least three carbon atoms. This second (heavy) fraction is in the form of the stream s of a combined deethanization and ethane / ethylene separation 10 fed, which also in 2 is illustrated in detail.

In der kombinierten Deethanisierung und Ethan-/Ethylentrennung 10 wird eine Fraktion gebildet, die reich an Kohlenwasserstoffen mit drei und ggf. mehr Kohlenstoffatomen ist. Diese wird in Form eines Strom t ausgeführt. Ihre Behandlung ist nicht näher veranschaulicht und erfolgt in bekannter Weise. In der kombinierten Deethanisierung und Ethan-/Ethylentrennung 10 werden ferner eine Ethanfraktion, die in Form des erwähnten Stroms f zur oxidativen Kopplung von Methan zurückgeführt wird, und ein ethylenreiches Produkt in Form des Stroms u gebildet.In the combined deethanization and ethane / ethylene separation 10 a fraction is formed which is rich in hydrocarbons with three and possibly more carbon atoms. This is carried out in the form of a stream t. Their treatment is not illustrated in detail and takes place in a known manner. In the combined deethanization and ethane / ethylene separation 10 Furthermore, an ethane fraction, which is attributed to the mentioned stream f for the oxidative coupling of methane, and an ethylene-rich product in the form of the current u formed.

Die erste (leichte) Fraktion aus der (absorptiven) Demethanisierung 9 wird in Form des Stroms e im dargestellten Beispiel einer weiteren Druckwechseladsorption 11 zugeführt. In der weiteren Druckwechseladsorption 11 werden insbesondere in der ersten (leichten) Fraktion noch enthaltene, höher Methan siedende Verbindungen abgetrennt. Diese können in Form des Stroms v in den Prozess zurückgeführt werden, beispielsweise stromauf der zweiten Verdichtung 5. In der weiteren Druckwechseladsorption 11 nicht adsorbierte Verbindungen (Methan und niedriger siedende Verbindungen) können in Form des Stroms w mit dem Strom y vereinigt und wie bereits oben zu diesem Strom y erläutert behandelt werden.The first (light) fraction from the (absorptive) demethanization 9 is in the form of the current e in the illustrated example of another pressure swing adsorption 11 fed. In the further pressure swing adsorption 11 in particular in the first (light) fraction still contained, higher methane boiling compounds are separated. These can be recycled in the form of the stream v in the process, for example, upstream of the second compression 5 , In the further Pressure Swing Adsorption 11 Unadsorbed compounds (methane and lower boiling compounds) can be combined in the form of stream w with stream y and treated as already explained above for stream y.

Aufgrund der Verwendung der absorptiven Demethanisierung 9 ist zur Deckung des Kältebedarfs des in 1 gezeigten Verfahrens 100 bzw. einer entsprechenden Anlage lediglich ein C3-Kältemittelkreislauf erforderlich. Ein derartiger C3-Kältemittelkreislauf ist stark vereinfacht als Block 12 gezeigt.Due to the use of absorptive demethanization 9 is to cover the refrigeration needs of in 1 shown method 100 or a corresponding system only a C3 refrigerant circuit required. Such a C3 refrigerant circuit is greatly simplified as a block 12 shown.

In 2 ist eine Demethanisierung 9 und eine kombinierte Deethanisierung und Ethan-/Ethylentrennung 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in Form eines vereinfachten Prozessflussdiagramms veranschaulicht. Diese kann beispielsweise in 1 gezeigten Prozess 100 zum Einsatz kommen. Zur Verdeutlichung der Einbindung in einen derartigen Prozess 100 sei auf die auch in 1 gezeigten Ströme e, f sowie q bis w verwiesen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren zur Demethanisierung ist gemäß der in 2 veranschaulichten Ausführungsform durch Verwendung einer Absorptionsflüssigkeit in Form eines Stroms G, wie erläutert, ein Verzicht auf sehr tiefe Temperaturen, wie sie nur mittels C2-Kältemitteln bereitgestellt werden können, möglich. In 2 ist ferner die weitere Druckwechseladsorption 11 gezeigt, die auch in 1 dargestellt ist.In 2 is a demethanization 9 and a combined deethanation and ethane / ethylene separation 10 according to an embodiment of the invention in the form of a simplified process flow diagram illustrated. This can, for example, in 1 shown process 100 be used. To clarify the involvement in such a process 100 be on the synonymous in 1 shown currents e, f and q to w referenced. In contrast to conventional demethanization processes, according to the in 2 illustrated embodiment by using an absorption liquid in the form of a current G, as explained, a waiver of very low temperatures, as they can be provided only by means of C2 refrigerants possible. In 2 is also the further pressure swing adsorption 11 shown also in 1 is shown.

In der in 2 gezeigten Demethanisierung 9 wird das Gasgemisch des Stroms q, das, insbesondere durch die zweite Verdichtung 5, auf einem Druckniveau von beispielsweise ca. 25 bis 30 bar vorliegt, in einem Wärmetauscher 101 abgekühlt und anschließend in den unteren Teil einer Absorptionskolonne 102 überführt. Der Wärmetauscher 101 kann dabei beispielsweise mit einem Kältemittel bei ca. –38 °C betrieben werden und kühlt dabei den Strom q auf ca. –35 °C ab. In den unteren Teil der Absorptionskolonne 102 wird ferner ein Strom A eingespeist, dessen Bereitstellung und Zusammensetzung unten erläutert wird.In the in 2 demethanization shown 9 is the gas mixture of the stream q, in particular by the second compression 5 , is present at a pressure level of, for example, about 25 to 30 bar, in a heat exchanger 101 cooled and then in the lower part of an absorption column 102 transferred. The heat exchanger 101 For example, it can be operated with a refrigerant at approx. -38 ° C, cooling the flow q down to approx. -35 ° C. In the lower part of the absorption column 102 Furthermore, a stream A is fed, the provision and composition of which is explained below.

Am Kopf des oberen Teils der zweiteiligen Absorptionskolonne 102 wird die Absorptionsflüssigkeit in Form eines Stroms G über ein nicht separat gekennzeichnetes Ventil aufgegeben. Durch diese Absorptionsflüssigkeit werden Kohlenwasserstoffe, die höher sieden als Methan, überwiegend ausgewaschen. Es verbleibt jedoch ein nicht ausgewaschener Rest. Ferner wird auch ein Teil des Methans und niedriger als Methan siedender Verbindungen aus dem eingespeisten Fluid der Ströme q und A ausgewaschen. Auf einem Zwischenboden 103 der Absorptionskolonne 102 fällt daher eine flüssige Fraktion an, die neben den Kohlenwasserstoffen der Absorptionsflüssigkeit des Stroms G auch den überwiegenden Teil der höher als Methan siedenden Kohlenwasserstoffe aus den Strömen q und A, aber auch einen Teil des ausgewaschenen Methans und niedriger als Methan siedender Verbindungen aus den Strömen q und A enthalten kann.At the top of the upper part of the two-part absorption column 102 the absorption liquid is given up in the form of a stream G via a valve which is not separately marked. Hydrocarbons, which boil higher than methane, are predominantly washed out by this absorption liquid. However, there remains a non-washed out remainder. Further, a portion of the methane and lower than methane boiling compounds from the injected fluid of the streams q and A is washed out. On a shelf 103 the absorption column 102 Therefore falls to a liquid fraction, in addition to the hydrocarbons of the absorption liquid of the current G and the majority of higher than methane boiling hydrocarbons from the streams q and A, but also a portion of the washed methane and lower than methane boiling compounds from the streams q and A can contain.

Aufgrund der Lösungswärme bei der Aufnahme der ausgewaschenen Verbindungen liegt die erläuterte flüssige Fraktion bei einer deutlich höheren Temperatur vor als die in die Absorptionskolonne eingespeisten Ströme, beispielsweise bei ca. –10 bis –5 °C. Daher ist es vorteilhaft, die flüssige Fraktion zu kühlen, um die Umlaufmenge der Absorptionsflüssigkeit zu minimieren. Hierzu kann die flüssige Fraktion in Form eines Stroms B abgezogen und in einem Wärmetauscher 104 abgekühlt werden, beispielsweise mittels Niederdruck-C3-Kältemittel. Anschließend wird der Strom B in den unteren Teil der Absorptionskolonne 102 eingespeist.Due to the heat of solution in the absorption of the leached compounds, the liquid fraction described is at a significantly higher temperature than the currents fed into the absorption column, for example at about -10 to -5 ° C. Therefore, it is advantageous to cool the liquid fraction to minimize the circulating amount of the absorbing liquid. For this purpose, the liquid fraction can be withdrawn in the form of a stream B and in a heat exchanger 104 be cooled, for example by means of low-pressure C3 refrigerant. Subsequently, the stream B is in the lower part of the absorption column 102 fed.

Am Kopf des oberen Teils der Absorptionskolonne 102 kann eine überwiegend Methan und niedriger als Methan siedende Verbindungen enthaltende "erste" Fraktion in Form des Stroms e abgezogen werden, der bereits in 1 gezeigt ist. Diese kann in der weiteren Druckwechseladsorption 11 bearbeitet werden, wie bereits zuvor erläutert.At the top of the upper part of the absorption column 102 For example, a "first" fraction containing predominantly methane and lower than methane-boiling compounds can be taken off in the form of the stream e, which is already present in 1 is shown. This can in the further pressure swing adsorption 11 be edited as previously explained.

Aus dem unteren Teil der Absorptionskolonne 102 kann eine flüssige Fraktion in Form eines Stroms E abgezogen werden, die neben den Kohlenwasserstoffen der Absorptionsflüssigkeit des Stroms G auch die Kohlenwasserstoffe, die schwerer als Methan sind, aus den Strömen q und A sowie das aus den Strömen q und A ausgewaschene Methan enthält. Der Strom E wird in einer Pumpe 107 druckerhöht, durch einen Wärmetauscher 108 geführt, und über ein nicht bezeichnetes Ventil in eine Destillationssäule 109 eingespeist. In der Destillationssäule 109 können die Kohlenwasserstoffe des Stroms G, also der Absorptionsflüssigkeit, bei denen es sich hier beispielsweise um Kohlenwasserstoffe mit vier Kohlenstoffatomen (Butan) handelt, zurückgewonnen werden. From the lower part of the absorption column 102 For example, a liquid fraction can be withdrawn in the form of a stream E which, in addition to the hydrocarbons of the absorption liquid of stream G, also contains the hydrocarbons heavier than methane from streams q and A and the methane leached from streams q and A. The current E is in a pump 107 pressure increased, through a heat exchanger 108 passed, and an unspecified valve in a distillation column 109 fed. In the distillation column 109 For example, the hydrocarbons of stream G, ie the absorption liquid, which are for example hydrocarbons with four carbon atoms (butane), can be recovered here.

Die Destillationssäule 109 weist hierzu einen Sumpfverdampfer auf, der mit Mitteldruckdampf betrieben werden kann. Vom Kopf der Destillationssäule 109 abgezogenes Gas kann in einem Wärmetauscher 111 mit Niederdruck-C3-Kältemittel gekühlt werden. In einem Kondensatbehälter 112 abgeschiedene Flüssigkeit kann mittels einer Pumpe 113 über ein nicht gesondert gekennzeichnetes Ventil auf die Destillationssäule 109 zurückbefördert werden. Ein gasförmig bleibender Anteil kann hingegen in Form eines Stroms F über ein nicht gesondert gekennzeichnetes Ventil in eine weitere Destillationssäule 116 geführt werden. Der Strom F enthält im Wesentlichen die Kohlenwasserstoffe, die schwerer als Methan sind, aus den Strömen q und A sowie das ausgewaschene Methan aus den Strömen q und A, wie bereits in dem Strom E enthalten. The distillation column 109 has for this purpose a bottom evaporator, which can be operated with medium pressure steam. From the top of the distillation column 109 withdrawn gas can in a heat exchanger 111 be cooled with low pressure C3 refrigerant. In a condensate container 112 separated liquid can by means of a pump 113 via a not separately marked valve on the distillation column 109 be transported back. By contrast, a portion which remains in gaseous form can flow in the form of a stream F via a valve, not separately identified, into a further distillation column 116 be guided. The stream F contains essentially the hydrocarbons, which are heavier than methane, from the streams q and A and the washed methane from the streams q and A, as already contained in the stream E.

In dem Strom F sind jedoch kaum oder keine Kohlenwasserstoffe der Absorptionsflüssigkeit des Stroms G mehr enthalten. Letztere Kohlenwasserstoffe werden aus dem Sumpf der Destillationssäule abgezogen und anschließend in einem Wasserkühler 114 und dem Wärmetauscher 108 gekühlt. Nach Vereinigung mit frischer Absorptionsflüssigkeit aus dem Strom r und weiterer Kühlung in einem weiteren, mit Mitteldruck-C3-Kältemittel gekühlten Wärmetauscher 115 steht die Absorptionsflüssigkeit in regenerierter Form erneut zur Aufgabe auf die Absorptionskolonne 102 zur Verfügung.In the stream F, however, little or no hydrocarbons of the absorption liquid of the stream G are more contained. The latter hydrocarbons are withdrawn from the bottom of the distillation column and then in a water cooler 114 and the heat exchanger 108 cooled. After combining with fresh absorption liquid from the stream r and further cooling in another, cooled with medium-pressure C3 refrigerant heat exchanger 115 is the absorption liquid in regenerated form again to the task on the absorption column 102 to disposal.

In der weiteren Destillationssäule 116 kann das Fluid des Stroms F "unscharf", jedoch auf dem Druckniveau der Absorptionskolonne 102 und lediglich unter Verwendung von C3-Kälte, in eine gasförmige Kopffraktion und eine flüssige Sumpffraktion getrennt werden. Unscharf ist die Trennung hier deshalb, weil im Wesentlichen sämtliches Methan und die niedriger als Methan siedenden Verbindungen, aber auch ein Teil der Kohlenwasserstoffe mit zwei Kohlenstoffatomen des Stroms F in die Kopffraktion übergehen. Die Kopffraktion wird in Form des erwähnten Stroms A erneut in die Absorptionskolonne 102 eingespeist. Die Kohlenwasserstoffe mit zwei Kohlenstoffatomen gehen daher hier nicht verloren.In the further distillation column 116 For example, the fluid of stream F may be "out of focus", but at the pressure level of the absorption column 102 and only using C3 refrigeration, into a gaseous overhead fraction and a liquid bottoms fraction. The separation here is fuzzy because essentially all of the methane and the compounds boiling lower than methane, but also part of the hydrocarbons having two carbon atoms of the stream F are converted into the top fraction. The top fraction is returned to the absorption column in the form of the stream A mentioned 102 fed. The hydrocarbons with two carbon atoms are therefore not lost here.

Die Sumpffraktion der weiteren Destillationssäule 116, abgezogen in Form eines Stroms s (siehe auch 1), enthält hingegen überwiegend oder ausschließlich Ethan und Ethylen sowie die noch enthaltenen Kohlenwasserstoffe mit drei Kohlenstoffatomen. Der Strom s wird, wie bereits in 1 gezeigt, in die Deethanisierung 10 mit integrierter Ethan-/Ethylentrennung überführt, die hier unter Verwendung einer Trennwandkolonne 119 durchgeführt wird. Die weitere Destillationssäule 116 wird im dargestellten Beispiel mit Hochdruck-C3-Kältemittel im Sumpf beheizt. Hierzu ist ein Wärmetauscher 117 bereitgestellt. Am Kopf wird die weitere Destillationssäule 116 mit Niederdruck-C3-Kältemittel gekühlt. Der Strom s kann mittels eines Wärmetauschers 115 angewärmt werden, ehe er in die Trennwandkolonne 119 eingespeist wird.The bottom fraction of the further distillation column 116 subtracted in the form of a stream s (see also 1 ), however, contains predominantly or exclusively ethane and ethylene and the still contained hydrocarbons having three carbon atoms. The current s will, as already in 1 shown in the deethanization 10 with integrated ethane / ethylene separation, here using a dividing wall column 119 is carried out. The further distillation column 116 is heated in the example shown with high-pressure C3 refrigerant in the sump. For this purpose, a heat exchanger 117 provided. At the top is the further distillation column 116 cooled with low-pressure C3 refrigerant. The stream s can by means of a heat exchanger 115 be warmed up, before he enters the dividing wall column 119 is fed.

Die Trennwandkolonne 119 weist im hier links dargestellten Teil einen ersten Sumpfverdampfer 120 auf, der mit Prozesswasser betrieben wird. Im hier rechts dargestellten Teil ist ein Sumpfverdampfer 121 vorgesehen, der mit Hochdruck-C3-Kältemittel betrieben werden kann. Ein Wärmetauscher 122 am Kopf kann mit Niederdruck-C3-Kältemittel betrieben werden. In einem oberen Teil ist die die Trennwandkolonne 119 einteilig ausgebildet; hier scheidet sich auf einem Zwischenboden eine flüssige Fraktion ab, die über nicht gesondert gekennzeichnete Ventile auf den unteren Teil bzw. deren Hälften zurückgeführt werden kann.The dividing wall column 119 has in the part shown on the left a first bottom evaporator 120 on, which is operated with process water. In the part shown here on the right is a sump evaporator 121 which can be operated with high-pressure C3 refrigerant. A heat exchanger 122 at the top can be operated with low pressure C3 refrigerant. In an upper part is the dividing wall column 119 formed in one piece; Here, a liquid fraction separates on an intermediate bottom, which can be returned to the lower part or its halves via valves which are not separately marked.

Am Kopf des oberen Teils der Trennwandkolonne 119 kann eine Fraktion, die überwiegend oder ausschließlich Ethylen enthält, abgezogen werden. Diese kann in dem erwähnten Wärmetauscher 122 total kondensiert werden, so dass sich in einem Rücklaufbehälter 123 eine flüssige, ethylenreiche Fraktion abscheidet. Diese kann über eine Pumpe 124 über ein nicht gesondert gekennzeichnetes Ventil zum Teil auf den oberen Teil der Trennwandkolonne 119 zurückgeführt und zum Teil als der bereits erwähnte Strom u (siehe 2) als ethylenreiches Produkt ausgeführt werden. Aus den Sümpfen der beiden Teile der Trennwandkolonne können der an Kohlenwasserstoffen mit drei Kohlenstoffatomen reiche Strom t und der an Ethan reiche Strom f abgezogen werden. Die Ströme f und u können in dem bereits erwähnten Wärmetauscher 115 gekühlt werden.At the top of the upper part of the dividing wall column 119 For example, a fraction containing predominantly or exclusively ethylene may be withdrawn. This can in the mentioned heat exchanger 122 be totally condensed, leaving in a return tank 123 a liquid, ethylene-rich fraction separates. This can be done via a pump 124 via a not separately marked valve partly on the upper part of the dividing wall column 119 attributed and partly as the already mentioned current u (see 2 ) as an ethylene-rich product. From the bottoms of the two parts of the dividing wall column, the stream t of hydrocarbons having three carbon atoms and the stream rich of ethane f can be withdrawn. The currents f and u can be in the already mentioned heat exchanger 115 be cooled.

Der Druck in der Absorptionskolonne 102 beträgt beispielsweise ca. 25 bis 30 bar und der Druck in der Destillationssäule 109 beispielsweise ca. 28 bis 30 bar, Der Druck in der weiteren Destillationssäule 116 liegt bei oder geringfügig über dem Druck in der Absorptionskolonne 102. Daher ist für die Überführung des Stroms A aus der weiteren Destillationssäule 116 in die Absorptionskolonne 102 keine Druckerhöhung nötig.The pressure in the absorption column 102 is for example about 25 to 30 bar and the pressure in the distillation column 109 for example, about 28 to 30 bar, the pressure in the further distillation column 116 is at or slightly above the pressure in the absorption column 102 , Therefore, for the transfer of the stream A from the further distillation column 116 in the absorption column 102 no pressure increase necessary.

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Claims (14)

Prozess (100) zur Gewinnung von Ethylen aus Methan, bei dem unter Verwendung eines Verfahrens zur oxidativen Kopplung von Methan (1) ein Produktgemisch bereitgestellt wird, das zumindest Ethylen, Ethan und Methan sowie niedriger als Methan und höher als Ethan siedende Verbindungen enthält, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Produktgemisch zunächst mittels eines adsorptiven Verfahrens (4) 60 bis 90 Molprozent des Methans und zumindest ein Teil der niedriger als Methan siedenden Komponenten entfernt werden und das Produktgemisch danach einem oder mehreren weiteren Aufbereitungsschritten unterworfen und anschließend unter Erhalt eines an Ethylen reichen Produkts trenntechnisch bearbeitet wird, wobei die trenntechnische Bearbeitung eine Demethanisierung (9) umfasst, der zumindest ein Teil des Produktgemischs als Trenneinsatz unterworfen wird, und in der zunächst ein Teil des Methans sowie der überwiegende Teil des Ethans und des Ethylens und der höher als Ethan siedenden Verbindungen mittels einer Absorptionsflüssigkeit aus dem Trenneinsatz ausgewaschen werden.Process ( 100 for the recovery of ethylene from methane using a process for the oxidative coupling of methane ( 1 ) a product mixture is provided which comprises at least ethylene, ethane and methane and lower than methane and higher than ethane boiling compounds, characterized in that from the product mixture first by means of an adsorptive process ( 4 ) 60 to 90 mole percent of the methane and at least a portion of the lower than methane boiling components are removed and the product mixture is then subjected to one or more further treatment steps and then subjected to separation to obtain an ethylene-rich product, wherein the separation processing is a demethanization ( 9 ), which is subjected to at least a portion of the product mixture as a separation insert, and in the first part of the methane and the majority of ethane and ethylene and the higher ethane boiling compounds are washed out by means of an absorption liquid from the separation insert. Prozess (100) nach Anspruch 1, bei dem die Absorptionsflüssigkeit Kohlenwasserstoffe mit zumindest drei oder vier Kohlenstoffatomen enthält.Process ( 100 ) according to claim 1, wherein the absorption liquid contains hydrocarbons having at least three or four carbon atoms. Prozess (100) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das adsorptive Verfahren (4) eine Druck- und/oder eine Temperaturwechseladsorption umfasst.Process ( 100 ) according to claim 1 or 2, wherein the adsorptive process ( 4 ) comprises a pressure and / or a temperature swing adsorption. Prozess (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem bei der Demethanisierung (9) eine erste Fraktion und eine zweite Fraktion gebildet werden, wobei die erste Fraktion zumindest den überwiegenden Teil des Methans und der niedriger als Methan siedenden Verbindungen und die zweite Fraktion zumindest den überwiegenden Teil des Ethans und des Ethylens sowie der höher als Ethan siedenden Verbindungen aus dem Trenneinsatz enthält. Process ( 100 ) according to any one of the preceding claims, wherein in demethanization ( 9 a first fraction and a second fraction are formed, wherein the first fraction at least the majority of the methane and lower than methane boiling compounds and the second fraction at least the majority of the ethane and ethylene and the higher than ethane boiling compounds from the Separation insert contains. Prozess (100), nach Anspruch 4, bei dem durch das Auswaschen mittels der Absorptionsflüssigkeit die erste Fraktion gasförmig zurückbleibt sowie eine flüssige Fraktion anfällt, die das ausgewaschene Methan, das ausgewaschene Ethan, das ausgewaschene Ethylen, die ausgewaschenen, höher als Ethan siedenden Verbindungen und zumindest den überwiegenden Teil der Kohlenwasserstoffe mit zumindest drei oder vier Kohlenstoffatomen aus der Absorptionsflüssigkeit enthält.Process ( 100 ), according to claim 4, wherein the leaching by means of the absorption liquid, the first fraction remains gaseous and a liquid fraction is obtained, the washed out methane, the washed out ethane, the washed out ethylene, the leached, higher than ethane boiling compounds and at least the predominant Part of hydrocarbons containing at least three or four carbon atoms from the absorption liquid. Prozess (100) nach Anspruch 5, bei dem aus der flüssigen Fraktion zunächst die Kohlenwasserstoffe mit zumindest drei oder vier Kohlenstoffatomen der Absorptionsflüssigkeit abgetrennt werden und der verbleibende Rest anschließend in die zweite Fraktion sowie eine weitere Fraktion, die das ausgewaschene Methan und einen weiteren Teil des Ethans und des Ethylens aus dem Trenneinsatz enthält, aufgetrennt wird, wobei die weitere Fraktion zu dem Trenneinsatz zugegeben und erneut der Absorption unterworfen wird.Process ( 100 ) according to claim 5, wherein first of all the hydrocarbons having at least three or four carbon atoms of the absorption liquid are separated from the liquid fraction and the remainder is subsequently separated into the second fraction and another fraction comprising the leached methane and a further part of the ethane and the Separated ethylene is added, wherein the further fraction is added to the separation insert and again subjected to absorption. Prozess (100) einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem die trenntechnische Bearbeitung eine Deethanisierung und Ethan-/Ethylentrennung (10) umfasst, der zumindest ein Teil der zweiten Fraktion unterworfen wird, und in der das an Ethylen reiche Produkt, eine an Ethan sowie eine an den höher als Ethan siedenden Verbindungen reiche Fraktion gebildet werden.Process ( 100 ) one of claims 4 to 6, wherein the separation processing a deethanization and ethane / ethylene separation ( 10 ), which is subjected to at least a portion of the second fraction, and in which the ethylene-rich product, a rich in ethane and a higher than ethane boiling compounds fraction are formed. Prozess (100) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, bei dem die erste Fraktion einen Teil der höher als Ethan siedenden Verbindungen aus dem Trenneinsatz enthält, wobei die trenntechnische Bearbeitung eine weitere Druckwechseladsorption (11) umfasst, der zumindest ein Teil der ersten Fraktion unterworfen wird, und in der die höher als Ethan siedenden Verbindungen abgetrennt werden.Process ( 100 ) according to one of claims 4 to 7, wherein the first fraction contains a portion of the higher than ethane boiling compounds from the separation insert, wherein the separation processing a further pressure swing adsorption ( 11 ), which is subjected to at least a portion of the first fraction, and in which the higher than ethane boiling compounds are separated. Prozess (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem mittels des adsorptiven Verfahrens 70 bis 85 Molprozent des Methans entfernt werden, wodurch das Produktgemisch insbesondere auf einen Methangehalt von 45 bis 60 Molprozent abgereichert wird.Process ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein 70 to 85 mole percent of the methane are removed by means of the adsorptive process, whereby the product mixture is depleted in particular to a methane content of 45 to 60 mole percent. Prozess (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Produktgemisch vor dem adsorptiven Verfahren (4) einer ersten Verdichtung (3) von einem ersten auf ein zweites und nach dem adsorptiven Verfahren (4) und vor dem oder den weiteren Aufbereitungsschritten einer zweiten Verdichtung (5) von einem dritten auf ein viertes Druckniveau unterworfen wird. Process ( 100 ) according to any one of the preceding claims, wherein the product mixture before the adsorptive process ( 4 ) of a first compression ( 3 ) from a first to a second and after the adsorptive process ( 4 ) and before or after the further processing steps of a second compression ( 5 ) is subjected from a third to a fourth pressure level. Prozess (100) nach Anspruch 10, bei dem das erste Druckniveau bei 4 bis 10 bar, das zweite Druckniveau bei 13 bis 19 bar, das dritte Druckniveau bei 1 bis 2 bar und/oder das vierte Druckniveau bei 20 bis 40 bar liegt.Process ( 100 ) according to claim 10, wherein the first pressure level at 4 to 10 bar, the second pressure level at 13 to 19 bar, the third pressure level at 1 to 2 bar and / or the fourth pressure level at 20 to 40 bar. Prozess (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Produktgemisch Kohlendioxid enthält, wobei der oder die weiteren Aufbereitungsschritte eine Sauergasentfernung (6) umfassen.Process ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which the product mixture contains carbon dioxide, the further preparation step or steps comprising an acid gas removal ( 6 ). Prozess (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Produktgemisch Wasser enthält, wobei der oder die weiteren Aufbereitungsschritte eine Trocknung (7) des Produktgemischs umfassen.Process ( 100 ) according to any one of the preceding claims, in which the product mixture contains water, wherein the or the further treatment steps a drying ( 7 ) of the product mixture. Prozess (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die höher als Ethan siedenden Verbindungen Acetylene und/oder Diolefine umfassen, wobei der oder die weiteren Aufbereitungsschritte eine Hydrierung (8) der Acetylene und/oder der Diolefine zu den entsprechenden Olefinen umfassen.Process ( 100 ) according to any one of the preceding claims, wherein the higher than ethane boiling compounds acetylenes and / or diolefins in which the further treatment step (s) comprises hydrogenation ( 8th ) of the acetylenes and / or the diolefins to the corresponding olefins.
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