DE1904744A1

DE1904744A1 - Verfahren zur Abtrennung und Gewinnung von Acetylen aus Rohaethylen

Info

Publication number: DE1904744A1
Application number: DE19691904744
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing K-H Eisenlohr; Dipl-Ing Helmut Klein
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1969-01-31
Filing date: 1969-01-31
Publication date: 1970-08-20
Also published as: NL7001410A; GB1227108A; FR2031000A5; DE1904744C3; DE1904744B2; CA921494A; BE742249A; US3594988A

Description

METALLGESELLSCHAFT Frankfurt/Main, 29. Jan. 1969

Aktiengesellschaft Dr Wer/E V

Patent - Abteilung

Prov. Nr. 6109 LÖ

Verfahren zur Abtrennung und Gewinnung von Acetylen aus Rohäthylen

Bei der Erzeugung von Äthylen durch thermische Spaltung von Kohlenwasserstoffen fällt in der Aufarbeitung des Spaltgases ein Rohäthylen an, das etwa 10 bis 20 Vol.% Äthan und O₄ 5 bis 2 Vol.% Acetylen enthält. Dieses Rohäthylen kann durch Destillation nicht gereinigt werden, weil Acetylen sowohl mit Äthylen als auch mit Äthan Aceotrope bildet.

Es ist bekannt, das im Rohäthylen enthaltene Acetylen an geeigneten Katalysatoren selektiv zu hydrieren oder durch Absorption in einem selektiven Lösungsmittel auszuwaschen. Das in beiden Fällen verbleibende Gemisch von Äthylen und Äthan ist ohne Schwierigkeit destillativ zerlegbar. Beide Methoden der Reinigung von Rohäthylen sind mit Äthylenverlusten verbunden, die in großen Äthylenanlagen merklich sind und nicht vernachlässigt werden können.

Das aus dem Rohäthylen durch Absorption in einem selektiven Lösungsmittel ausgewaschene und durch Regeneration gewonnene rohe Acetylen ist nur angereichert und besteht zu einem Drittel bis zur Hälfte aus Äthylen. Dieses Gemisch ist für eine praktische Verwertung ungeeignet. Es wurde gefunden, daß das Acetylen mit Hilfe selektiver Lösungs-

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mittel aus dem Rohäthylen ohne Äthylenverluste abgetrennt werden kann, wenn es einer zweistufigen Anreicherung unterzogen wird, Wobei ein äthylenfreies Gemisch von Acetylen und Äthan gewonnen wird, das zu reinem Acetylen aufgearbeitet werden kann oder auch für chemische Synthesen geeignet ist.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von Acetylen aus rohem, durch thermische Spaltung von Kohlenwasserstoffen erzeugtem Äthylen durch Absorption in selektiven Lösungsmitteln unter Druck und Regeneration derselben.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Rohäthylen das darin enthaltene Acetylen mit einem selektiven Lösungsmittel vollständig ausgewaschen wird, daß aus dem beladenen Lösungsmittel das Acetylen und mitabsorbierte Teile von Äthylen und Äthan durch Entspannen auf Umgebungsdruck und Strippen mit reinem Äthan ausgetrieben werden, daß das Abgas dieser Regeneration verdichtet und mit einem für Acetylen selektiven Lösungsmittel acetylenfrei gewaschen wird, daß das dabei beladene Lösungsmittel in einen Reabsorber mit beheiztem Sumpf entspannt wird, dem am Kopf reines Lösungsmittel aufgegeben wird, und daß aus dem Sumpfprodukt des Reabsorbers das Acetylen ausgetrieben wird.

Die Austreibung des Acetylene aus dem Sumpfprodukt des Reabsorbers kann durch Erwärmen geschehen. Dabei wird ein Acetylen recht hoher Konzentration gewonnen.

Die Austreibung des Acetylene kann aber auch durch Strippen mit reinem Äthan erfolgen. Dabei wird ein Acetylen-Äthan-Gemisch gewonnen, das als Ausgangsstoff für Synthesen mit Acetylen dienen kann, in

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dem sich das Äthan wie eine Inertgaskomponente verhält. Ein Beispiel für eine solche Synthese ist die Anlagerung von Chlorwasserstoff an Acetylen unter Bildung von Vinylchlorid. Das dabei als Restgas verbleibende Äthan kann in die erfindungsgemäße Acetylengewin-

nung zurückgeführt werden.
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In den beiden Absorptionsprozessen, die getrennte Lösungsmittelkreisläufe haben, können verschiedene Lösungsmittel .verwendet werden. Vorzugsweise wird jedoch in beiden mit dem gleichen Lösungsmittel gearbeitet. Geeignete Lösungsmittel sind beispielsweise Acetonitril, Dimethylformamid, N-Methylpyrrolidon und andere.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden die im Rohäthylen enthaltenen geringen Acetylenkonzentrationen, die in Großanlagen zur Äthylenerzeugung eine wirtschaftlich durchaus interessante Menge darstellen mit einfachen Mitteln in einer wirtschaftlich verwertbaren Qualität gewonnen. Dabei hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorzug, daß bezüglich Druck und Temperatur an keiner Stelle Betriebs, bedingungen herrschen, die im oder nahe beim Zerfallsbereich des Acetylene liegen. Wesentlich erhöhte Temperaturen und Vakuum werden vermieden, insbesondere auch dann, wenn mit hochsiedenden Lösungsmitteln gearbeitet wird.

Die Erfindung sei anhand des Fließschemas einer Anlage zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und eines Beispiels eingehender erläutert.

Die Anlage besteht aus einer ersten Absorptionsstufe mit dem Absorptionsturm 1 und dem Regenerationsturm 2 und aus einer zweiten Ab-

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s ο rpt ions stufe mit dem Absorptionsturm 3, dem. Reabsorber 4 und dem Regenerationsturm 5. Der Reabsorber ist eine Kolonne mit heizbarem Sumpf, der am Kopf reines Lösungsmittel aufgegeben wird, und in die das beladene Lösungsmittel aus dem Absorptionsturm der zweiten Stufe nach Entspannen in einer mittleren Höhe aufgegeben wird.

Das zu reinigende Rohäthylen wird durch die Leitung 6 am Sumpf des Absorptionsturmes 1 eingeführt. Dieser Absorptionsturm soll bei möglichst hohem Druck betrieben werden, damit die Lösungsmittel-" menge klein gehalten werden kann. Die Temperatur soll möglichst

niedrig sein aber in genügendem Abstand über dem Kondensationspunkt der Rohgaskomponenten liegen.

Druck, Tempei-atur, Lösungsmittelmenge und Bodenzahl der Kolonne werden so eingestellt, daß in der ersten Absorptions stufe eine vollständige Auswaschung des Acetylene erreicht wird. Dabei werden Druck und Temperatur sich vorzugsweise nach den im herangeführten Rohäthylen gegebenen Werten richten.

Am Kopf des Absorptionsturmes 1 wird durch die Leitung 7 ein acety- ' lenfreies Gemisch von Äthylen und Äthan abgeleitet. Aus dem Sumpf

des Absorptionsturmes 1 wird das beladene Lösungsmittel^, das aus dem Rohgas das gesamte Acetylen, aber auch beträchtliche Mengen Äthylen aufgenommen hat, in der Leitung 8 durch ein Entspannungsyent.il 9 auf den Kopf des Regenerationsturmes 2 geleitet. Der Absorptionsturm 2 ist eine Abstreifkolonue, in der das beladene Lösungsmittel bei Atmosphärendruck und ohne Wärmezufuhr durch Strippen mit !■einem Äthan, das durch die Leitung 10 in den Sumpf eingeleitet wird, regeneriert wird.,. Da« regenerierte Lösungsmittel wird in der Leitung4

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mittels einer Pumpe 12 auf den Kopf des Absorptionsturmes 1 zurückgeführt,

Das Abgas der Regeneration ist ein Gemisch von Äthan, Äthylen und Acetylen, in dem das Verhältnis Acetylen zu Äthylen gegenüber dem Rohäthylen um etwa eine Zehnerpotenz angestiegen ist. Es wird in der Leitung 13 zu einem Verdichter 14 geführt, von diesem etwa auf den Druck des Rohäthylens gebracht und dann in der Leitung 15 zum Sumpf des zweiten Absorptionsturmes 3 geleitet. Dieser Absorptionsturm ist nach den gleichen Erwägungen ausgelegt wie der Absorptionsturm 1. Bodenzahl und Lösungsmittelmenge sind auf Temperatur und Druck des eintretenden Gases so abgestimmt, daß eine vollständige Auswaschung des Acetylene erfolgt. Am Kopf des Absorptioristurm.es 3 wird ein Äthylen-Äthan-Gemisch durch die Leitung 16 abgeleitet und mit dem Kopfgas des Absorptionsturmes 1 aus Leitung 7 vereinigt.

Aus dem Sumpf des Absorptions tür me s 3 wird beladenes Lösungsmittel in der Leitung 17 zum Entspannungsventil 18 geleitet und tritt aus diesem mit Umgebungsdruck auf einen Boden in mittlerer Höhe des Reabsorbers 4 ein.

Beim Abwärtsströmen zum beheizten Sumpf wird das Lösungsmittel im unteren Turmabschnitt entgast. Die dabei ausgetriebenen Gase und die durch die Entspannung freigewordenen Gase werden im oberen Turmabschnitt mit reinem Lösungsmittel, das durch die Leitung 19 am Kopf des Reabsorbers 4 aufgegeben wird, gewaschen. Das Abgas des Reabsorbers 4 ist eine äthylenreiche Fraktion, die in der Leitung 20 zu einem Verdichter 21 geführt und in diesem auf den Druck der Kopfgase der Absorptions türme 1 und 3 gebracht und mit diesen in der Leitung 16 vereinigt wird. Aus dem Sumpf des Reabsorbers, der

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mittels eines Heizkörpers 22 auf erhöhter Temperatur gehalten wird, fällt ein nur mit Acetylen beladenes Lösungsmittel an. Es wird durch die Leitung 23 auf den Kopf des Regenerationsturmes 5 gefördert. Das Acetylen kann darin mit reinem Äthan, das aus der Leitung 24 in den Sumpf eingeleitet wird, ausgetrieben werden. Als Kopfprodukt des Regenerationsturmes 5 fällt dann aus der Leitung 25 ein durch Äthan verdünntes Acetylen an, das für Synthesen, beispielsweise für die Herstellung von Vinylchlorid gut brauchbar ist.

Die Austreibung des Acetylens aus dem beladenen Lösungsmittel kann jedoch auch allein durch Erwärmen bewirkt werden. Dann wird der Regenerationsturm 5 in bekannter Weise im Sumpf mit einem nicht dargestellten Heizkörper ausgestattet. Zwischen den kälteren Lösungsmittelströmen in den Leitungen 23 und 17 einerseits und dem warmen, regenerierten, reinen Lösungsmittel, das durch die Leitungen 26 und 19 auf den Absorptionsturm 3 und den Reabsorber 4 zurückgeführt wird, erfolgt dann in bekannter Weise ein Wärmeaustausch und gegebenenfalls eine zusätzliche Kühlung.

Über die Betriebsbedingungen des erfindungsgemäßen Verfahrens möge das nachfolgende Beispiel unterrichten:

Es wird ein Rohäthylen, bestehend aus

C₂H₄ 83, 8 Gew. %

C_oH_fl 15, 2 Gew. %

C₂H₂ 1,0 Gew.%

in der beschriebenen Weise durch selektive Absorption mittels Aceto nitril gereinigt und zerlegt.

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47 240 kg Rohäthylen je Stunde werden im Absorptionsturm I₁ der 20 Böden hat, mit 133 m³ Acetonitril je Stunde unter einem Druck von 15 ata bei einer mittleren Temperatur von 0⁰C gewaschen. Das Kopf gas in Leitung 7 enthält

/ C₂H₄ 84,2 Gew.% = 35 635 kg

C₂H₆ 15,8 Gew.% = 6 678 kg

^C2^H2 * ^{l0 p}P^m

Das Absorptionsmittel, das 470 kg Acetylen, 3 950 kg Äthylen und 512 kg Äthan aufgenommen hat, wird im Regenerationsturm 2 mit 25 Böden bei einem Druck von 1,2 ata und einer mittleren Temperatur von 0⁰C durch Abstreifen mit 8100 kg/h Äthan regeneriert und kehrt danach auf den Absorptionsturm 1 zurück. Das Kopfgas des Regenerationsturmes 2 besteht aus

C₂H₄ 31,5 Gew.% = 3 950 kg

C₂H₆ 64,75 " = 8100 kg

C₂H₂ 3,75 " = 470 kg

Es wird wieder auf 15 ata verdichtet, gekühlt und im Absorptionsturm 3, der 21 Böden enthält, bei 0⁰C mit 31 m /h Acetonitril gewaschen. Am Kopf des Absorbers 3 entweicht eine Gasfraktion, die folgende Zusammensetzung hat:

^C2^H4	32,	3	Gew.	% =	3	740	kg/h
^C2^H6	67,	7	Gew.	% =	7	850	kg/h
^C2^H2	<1	O	ppm

Dieses Gas wird in der Leitung 16 abgeführt und mit dem Kopfgas des Absorptionsturmes 1 in Leitung 7 vereinigt.

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Das im Absorptionsturm 3 beladene Lösungsmittel wird im Reabsorber 4 aufgearbeitet. Dieser hat im oberen Teil 20 im unteren TeillO Böden und wird unter einem Druck von 1,2 ata, mit einer Sumpf temperatur von 40⁰C und mit einer Kopf temperatur von 0⁰C betrieben. Am Kopf werden stündlich 13 m Acetonitril mit 0⁰C aufgegeben.

Das Kopfgas des Reabsorbers besteht aus

C₂H₄ 21,2 Gew.% = 205 kg/h

C₂H₆ 78, 8 Gew. % = 762 kg/h

Aus dem Sumpf des Reabsorbers werden stündlich 13 m Lösungsmit tel mit 470 kg Acetylen abgeleitet.

Dieser Ace ty lengehalt kann im Regenerationsturm 5 bei einem Druck von 1,2 ata und einer mittleren Temperatur von 30⁰C mit 1 HO kg Äthan ausgetrieben werden oder durch Erwärmen im Sumpf auf 75°C als konzentriertes Acetylen gewonnen werden. In beiden Fällen beträgt die Verunreinigung des Acetylene mit Äthylen weniger als 50 ppm.

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Pateniansprüche

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Claims

1) Verfahren zur Abtrennung von Acetylen aus rohem, durch ther- ^_^y mische Spaltung von Kohlenwasserstoffen erzeugtem Äthylen durch Absorption in selektiven Lösungsmitteln unter Druck und Regeneration derselben, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Rohäthylen das darin enthaltene Acetylen mit einem selektiven Lösungsmittel vollständig ausgewaschen wird, daß aus dem beladenen Lösungsmittel das Acetylen und mitabsorbierte Teile von Äthylen durch Entspannen auf Umgebungsdruck und Strippen mit reinem Äthan ausgetrieben werden, daß das Abgas dieser Regeneration verdichtet und mit einem für Acetylen selektiven Lösungsmittel acetylenfrei gewaschen wird, daß das dabei beladene Lösungsmittel in einen Reabsorber mit beheiztem Sumpf entspannt wird, dem am Kopf reines Lösungsmittel aufgegeben wird, und daß aus dem Sumpfprodukt des Reabsorbers das Acetylen ausgetrieben wird.

j Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Acetylen aus dem Sumpfprodukt des Reabsorbers durch Abstreifen mit reinem Äthan ausgetrieben wird,

3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Acetylen aus dem Sumpfprodukt des Reabsorbers durch Erwärmen ausgetrieben wird.

4) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorption des Acetylene aus dem Rohäthylen und aus dem Abgas der ersten Regeneration mit dem gleichen Lösungsmittel erfolgt.

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5) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorption des Acetylene aus dem Rohäthylen und aus dem Abgas der ersten Regeneration unter dem gleichen erhöhten Druck erfolgen.

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