DE2413463A1 - Verfahren und vorrichtung zur zerlegung eines aus kohlenwasserstoffen bestehenden gemisches - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur zerlegung eines aus kohlenwasserstoffen bestehenden gemisches

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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur Zerlegung eines aus Kohlenwasserstoffen bestehenden Gemisches Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zerlegen eines aus Kohlenwasserstoffen mit drei und mehr Kohlenwasserstoffatomen bestehenden Gemisches in eine Fraktion aus Kohlenwasserstoffen mit drei Kohlenstoffatomen und eine Fraktion aus Kohlenwasserstoffen mit vier und mehr Kohlenstoffatomen, wobei das Gemisch in eine erste Rektiftziersäuie entspannt und vorzerlegt und das anfallende Sumpfprodukt in einer zweiten Rekt:ifiziersSule weiterzerlegt wird.
  • Es ist bekannt, ein aus C3 und C4+ -Kohlenwasserstoffen bestehendes Gemisch, welches z.B. in 2 Olefin-Anlagen anfällt, in einer Rektifiziersäule in eine im Kopf der Säule anfallende C3 - Fraktion und eine im Sumpf der Säule anfallende C4+ - Fraktion zu zerlegen. Eine C3 - Fraktion ist eine Fraktion, die im wesentlichen aus Kohlenwasserstoffen mit drei Kohlenstoffatomen besteht, während sich eine C 4+ - Fraktion aus Kohlenwasserstoffen mit vier und mehr Kohlenstoffatomen zusammensetzt. Der Druck in der Säule ist in der gel so gewählt, daß der Kopfkondensator zur Erzeugung des erforderlichen Rilcklaufs mit Wasser gekühlt werden kann. Dies hat jedoch zur Folge, daß der Sumpf zur Austreibung gelöster C3 - Bestandteile stark aufgeheizt werden muß, und zwar auf eine Temperatur, die über 1000C liegt. Da bei dieser Temperatur höhere Kohlenwasserstoffe bereits zur Polymerisation neigen, mUssen insbesondere die unteren Rektifizierböden und die Heizflächen der Sumpfheizung oft einer mit unerwünschten Vtrzogerungen verbundenen und daher sehr nachteiligen Reinigung unterzonen werden.
  • Zur V'rmeidung dieser Schwierigkeiten ist es bereits bekannt geworden, den Sumpf der Rektifizierskule auf eine niedrigere Temperatur aufzuheizen, bei der noch keine wesentliche Polymerisation der höheren Kohlenwasserstoffe stattfindet, und das nunmehr im Sumpf der Säule anfallende Gmisch aus 0r und C4+ - Kohlenwasserstoffen in einer von zwei weiteren wechselbaren Rektifiziersäulen in eine C3-und 04+ - Fraktion zu zerlegen.
  • Innerhalb der weiteren Rektifiziersäule, die mit dem gleichen Druck wie die Hauptsäule betrieben und bei der der Sumpf auf eine Temperatur von etwa 1070C aufgeheizt wird, findet nunmehr die bei dieser Temperatur unvermeidbare Polymerisation von höheren Kohlenwasserstoffen statt, die nach einiger Zeit zu einer Verkrustung der unteren Rektifizierböden und der Heizflächen der Sumpfheizung führt. Sobald diese Verkrustung eine gewisse Stärke erreicht hat, wird auf die zweite der wechselbaren Rektifiziersäulen umgeschaltet, so daß jetzt die erste gereinigt werden kann. Auf diese Weise gelingt es zwar, die Zerlegung des anfallenden Gasgemisches kontinuierlich auszuführen, doch ist dieser Vorteil mit einem nachteilig hohen, durch die Installation von mindestens zwei wechselbaren Zusatzsäulen bedingten Investit ionsaufwand verbunden.
  • Es ist weiterhin bekannt, die Rektifikation in einer Kolonne unter einem niedrigeren Druck durchzufthren, um auf diese Weise die Sumpftemeratur und somit die Polymerisation zu reduzieren. Dann muß aber die Kopfkühlung der Säule mittels eines unter niedrigerer als Umgehungstemperatur verdampfenden Kältemittels erfolgen, wozu ein beträchtlicher zusätzlicher Energiebedarf erforderlich ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und energiesparendes Verfahren zum Zerlegen eines aus - und C4+ - Kohlenwasserstoffen bestehenden Gemisches in eine C3 - und eine C4+ - Fraktion zu entwickeln.
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die zweite Rektifiziersäule unter einem niedrigeren Druck betrieben wird als die erste, und daß das in der zweiten Rektifiziersäule anfallende Kopfprodukt verdichtet und erneut der ersten Rektifiziersäule zugeführt wird.
  • Durch die Erfindung wird die Bildung von unerwünschten Polymeren im Zuge der Zerlegung eines aus C3- und C4+ - Kohlenwasserstoffen bestehenden Gemisches fast vollständig unterdrückt, da in keiner der Verwendeten R?ktifiziersSulen eine Beheizung des Sumpfes auf eine Temperatur erforderlich ist, bei der bereits wesentliche Teile der höheren Kohlenwasserstoffe zur Polymerisation neigen. Dadurch, daß die zweite Säule unter einem niedrigeren-Druck betrieben wird, gelingt es, trotz wesentlich niedrigerer Sumpftemperaturen eine nahezu reine C4+ - Fraktion im Sumpf der Säule zu erzeugen.
  • Im Kopf der zweiten Säule fällt allerdings keine reine C) - Fraktion an, sondern eine Fraktion die neben C3 -Kohlenwasserstoffen auch noch C4+ - Kohlenwasserstoffe enthält. Dies erweist sich jedoch nicht als Nachteil, da nach einem weiteren Merkmal der Erfindung diese Kopffraktion erneut auf den Druck der ersten Säule verdichtet und in diese zurückgeführt wird.
  • Da somit gemäß der Erfindung die zu gewinnende 0 - Fraktion ausschließlich in der ersten Säule und die zu gewinnende C4+ - Fraktion ausschließlich in der zweiten Säule produziert wird, kann die zweite Säule unter einem niedrigeren Druck als die erste betrieben werden, mit der Folge, daß in keiner der Säulen der Sumpf auf eine Temperatur aufgeheizt zu werden braucht, die über der Polymerisationstemperatur von den in der C4+ - Fraktion enthaltenen höheren Kohlenwasserstoffen liegt. Eine weitere wechselbare Relctifiziersäule und/oder eine mit Energieaufwand verbundene Kopfkühlung der ersten Säule auf eine niedrigere T<:mperatur ist somit nicht erforderlich.
  • Das Verfahren wird besonders wirtschaftlich, wenn die Verdichtung des Kopfae der zweiten Rektifiziersäule mit einem Ejektor erfolgt, da die Herstellungskosten eines Ejektors sehr niedrig und die Betriebskosten praktisch gleich Null sind. In diesem 11 dient das zu zerlegende Gemisch, das mittels des Ejektors in die erste Rektifiziersäule entspannt wird, gleichzeitig als Treibmittel zur Verdichtung des Kopfgases der zweiten Rektlfiziersäule auf den Druck der ersten Säule.
  • Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die erste Säule unter einem Druck zwischen 12 und 17 ata und die zweite Säule unter einem Druck zwischen 9 und 14,5 ata zu betreiben.
  • Obwohl sich das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft zur Zerlegung eines Gemisches aus C3- und C4+-Kohlenwasserstoffen in eine C3- und eine C4+-Fraktion eignet, kann es auch zur Zerlegung anderer Gemische herangezogen werden. Es eignet sich z.B. auch zur Zerlegung der gewonnenen C4+-Fraktion in eine Fraktion aus C4+-Kohlenwasserstoffen und eine Fraktion aus Fraktion aus C4+-Kohlen stoffen und eine Fraktion aus C5+-Kohlenwasserstoffen.
  • Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens enthält eine erste und eine zweite Rektifiziersäule, eine Zuführleitung für das Gemisch zu der ersten und eine Verbindungsleitung vom nilmpr der ersten zu der zweiten Rektifiziersäule und ist gekennzeichnet durch ein Entspannungsventil in der Verbln dungsleitung und einen Ejektor in der Zuführleitung, wobei die Saugseite des Ejektors über eine weitere Verbindungs-# 'e ung mit dem Kopf der zweiten Rektifiziersäule in Verbindung steht.
  • Weitere Erläuterungen zu der Erfindung sind dem in der Figur schemat:sch dargestellten Ausfü.hrungsbeispiel zu entnenmen.
  • Gemäß der Figur werden 21 500 Nm)/h eines Gemisches aus C3 - und C4+-Kohlenwasserstoffen über eine Leitung 1 der Anlage zugeführt und mittels eines Ejektors 2 in eine unter etwa 17 ata stehende Rektifiziersäule 7 entspannt. Die Kopfkühlung -der Rektifiziersäule 3 zur Erzeugung eines geeigneten RUcklaufs erfolgt mittels eines Wasserkühlers 4 auf etwa 25°C, während der Sumpf der Säule 5 mittels einer Heizvorrichtung 5 auf etwa 88°C aufgeheizt wird. Im Kopf der Säule 5 fallen etwa 15 000 Nm5 pro Stunde einer reinen Fraktion an, die über Leitung 6 als Produkt aus der Anlage abgezogen werden. Das Sumpfprodukt der Säule 5 hingegen besteht aus einem Gemisch aus 0 - und 04+ Kohlenwasserstoffen, wobei die höheren Kohlenwasserstoffe aufgrund der relativ niedrigen Sumpftemperatur von etwa 880c gar nicht bzw. nur sehr wenig zur Polymerisation neigen Eine Menge von etwa 12 5000 Nm³ pro Stunde des Sumpfprodukts der Säule3 wird über eine Leitung 7 abgezogen, in einem Entspannungsventil 8 auf etwa 11b,5 ata entspannt und einer zweiten Rektifiziersäule 9 zugeführt. In dieser zweiten Rektifiziersäule, die zur Rücklauferzeugung ebenfalls einen wassergekühiten Kopfkondensator 10 aufweist, fällt im durch die Heizung 11 auf etwa 970C beheizten Sumpf eine im wesentlichen aus C4+-Kohlenwasserstoffen bestehende Fraktion an, die in einer Menge von etwa 9 500 Nm³ pro Stunde als Produkt über eine Leitung 12 aus der Anlage abgezogen wird. Aufgrund der relativ niedrigen Sumpftemperatur von etwa 970C fallen auch in der zweiten Säule nur unwesentliche Mengen an Polymeren an, so daß auch diese Säule über einen längeren Zeitraum hinweg kontinuierlich betrieben werden kann.
  • Im Kopf der Rektifiziersäule 9 fallt eine Fraktion an, die sich aus C- und C4+-Kohlenwasserstoffen zusammensetzt.
  • Diese Fraktion wird in einer Menge von etwa 4 000 Nm³/h über die Leitung 13 der Saugseite des Ejektors 2 zugeführt und in diesem erneut auf den Druck der ersten Rektifiziersäule 5 verdichtet.
  • Es hat sich gezeigt, daß die Rückverdichtung des Kopfprodukts der Rektifiziersäule 9 mittels eines Ejektors besonders wirtschaftlich ist, da sowohl die Investitions- als auch die Betriebskosten eines Ejektors sehr niedrig sind.
  • Für den Fall, daß zur Kopfkühlung der Säulen KUhlwasser oder ein sonst ges Kaltemittel mit einer niedrigeren Temperatur zur Verfügung steht, kann der Druck in der ersten Säule, z.B. auf etwa 14 ata, gesenkt werden. Mit der gleichen Anordnung kann dann die zweite Säule unter einem Druck von etwa 10 - 11 ata betrieben werden, da aufgrund des größeren Druckgefälles bei der EntspanmAng des zu zerlegenden Gemisches in die erste Säule ein höheres Verdichtungsverhältnis im Ejektor möglich ist. In diesem Falle können die Temperaturen in den unteren Abschnitten der Rektifiziersäulensoweit gesenkt werden, daß auch über eine längere Betriebszeit hinweg praktisch keine Verkrustung von Rektifizierböden und Heizflächen durch Polymerisation auftritt.

Claims (4)

Patentansprüche
1. Verfahren zum Zerlegen eines aus Kohlenwasserstoffen mit drei und mehr Kohlenstoffatomen bestehenden Gemisches in eine Fraktion aus Kohlenwasserstoffen mit drei Kohlenstoffatomen und eine Fraktion aus Kohlenwasserstoffen mit vier und mehr Kohlenstoffatomen, wobei das Gemisch in eine erste Rektifiziersa.ule entspannt und vorzerlegt und das anfallende Sumpfprodukt in einer zweiten Rektifiziersäule weiterzerlegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Rektifiziersäule unter einem niedrigeren Druck betrieben wird als die erste und daß das in der zweiten Rektifiziersäule anfallende Kopfprodukt verdichtet und erneut der ersten Rektifiziersäule zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtung des Kopfproduktes mittels eines Rjektors erfolgt, in dem das zu zerlegende und als Treibmittel dienende Gemisch entspannt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Rektifiziersäule unter einem Druck zwischen 12 und 17 ata und die zweite unter einem Druck zwischen 9 und 14,5 ata betrieben wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5 mit einer ersten und einer zweiten Rektifiziersäule, einer Zuführleitung fUr das Gemisch zu der ersten und einer Verbindun 5 leitung vom Sumpf der ersten zu der zweiten Rekti-fiziersäule, gekennzeichnet durch ein Entspannungsventil (8) in der Verbindungsleitung (7) und einen Ejektor (2) in der Zuführleitung (1), wobei die Saugseite des Ejektors (2) über eine weitere Verbindungsleitung ) mit dem Kopf der zweiten Rektifiziersäule (9) in Verbindung steht.
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