DE2713359A1 - Verfahren zur fraktionierung von crackgasen mit hilfe der kaeltetechnik - Google Patents

Verfahren zur fraktionierung von crackgasen mit hilfe der kaeltetechnik

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DE2713359A1 DE19772713359 DE2713359A DE2713359A1 DE 2713359 A1 DE2713359 A1 DE 2713359A1 DE 19772713359 DE19772713359 DE 19772713359 DE 2713359 A DE2713359 A DE 2713359A DE 2713359 A1 DE2713359 A1 DE 2713359A1
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Description

Verfahren zur Fraktionierung von Crackgasen mit Hilfe der Kältetechnik
Die Erfindung "bezieht sich auf ein Verfahren zum Fraktionieren der in den Betrieben zur Athylenproduktion anfallenden Grackgase mit Hilfe der Kältetechnik.
Es ist bekannt, daß die Fraktionierung der Crackgase in Einrichtungen zur Äthylenproduktion die Erzeugung von sehr niedrigen Temperaturen notwendig macht, wobei die untere Temperaturgrenze im Gebiet von etwa minus 100 bis minus 15O0C liegt.
Um derartige Temperaturen zu erreichen wurden bisher bis zu drei Kaskadenkühlzyklen angewandt, wobei für den Zyklus bei der höchsten Temperatur als Kühlflüssigkeit Propylen, für den bei mittlerer Temperatur verlaufenden Zyklus Äthylen und für den niedrigsten Temperaturzyklus Methan verwendet wurden.
Neuerdings neigt die Praxis dazu, die durch den Methanzyklus erreichte Kühlwirkung zu ersetzen durch die Kühlwirkungr
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die erreicht wird durch die Expansion und Verdampfung einiger weniger Arbeitsströme, die in flüssigem Zustand erzeugt werden und einen hohen Methangehalt aufweisen.
Die Ausschaltung des Methan-Kühlzyklus als unabhängige Einzelstufe hat eine beträchtliche Vereinfachung der Kühlverfahren mit sich gebracht, so daß die moderneren Einrichtungen, die auf der Anwendung von zwei Kühlzyklen mit Propylen und Äthylen beruhen, im Betrieb einfacher und wirtschtftlicher sind.
Entgegen der bisherigen Auffassung in Fachkreisen wurde nun gefunden, daß die Möglichkeit besteht, die Anzahl der Kühlzyklen noch weiter zu reduzieren, wenn man als Kühlmittel Äthan verwendet.
Praktisch kann man tatsächlich mit Äthan sehr niedrige Temperaturen von etwa minus 800C erreichen, wobei man gleichzeitig die Kondensation mit Wasser bewirken kann, soweit dieses Wasser zu einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur, etwa zwischen 0 und +250C zur Verfügung steht.
Der Äthanzyklus umfaßt demnach einen Temperaturbereich von minus 880C bis +250C, der enger ist als derjenige, der gewöhnlich durch die beiden Propylen- und Äthylen-Kaskadenzyklen bereitgestellt wird, die sich über einen Bereich von minus 100 bis +400C erstrecken.
Es wurde jedoch gefunden, daß die durch Arbeitsströme bereitgestellte und bisher im Temperaturbereich von unter minus 1000C angewandte Kühlwirkung soweit ausgedehnt werden kann, daß sie den Anforderungen der Fraktionierung der Crackgase bei Temperaturen von minus 880C und weniger genügt.
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Unter den Systemen, die zur Erzeugung einer derartigen zusätzlichen Kühlwirkung angewandt werden können, seien beispielsweise diejenigen erwähnt, bei denen Gebrauch gemacht wird von der Expansion der Wasserstoffraktion in einer Turbine, von der Expansion der über Kopf aus einer Endniethanisierungseinheit abgenommenen Methanfraktion in einer Turbine, von der Expansion sowohl der Wasserstoff- wie der Methanfraktion, ebenfalls in einer Turbine, oder%on der Produktion von flüssigen Arbeitsströmen mit einem hohen Methananteil Gebrauch gemacht wird, wobei im letzteren Fall die Flüssigkeitsströme über ein Vontil expandiert und bei niedrigem Druck verdampft werden.
In Zonen mit verhältnismäßig kühlem Klima steht Kühlwasser von niedriger Temperatur zur Verfügung. Dies trifft beispielsweise zu für das Seewasser an den Küsten von Nordeuropa oder an den Küsten der südlicheren Teile von Südamerika, gilt aber ebenso für das Grundwasser in den kühleren Zonen, soweit es in Kühlsystemen mit kondinuierlichem Durchfluß und nicht nur für Kühltürme verwendet wird.
Steht Kühlwasser von niedriger Temperatur nicht zur Verfügung, so kann man die Kondensation von Äthan in einem System bewirken, das mit Energie von niedrigem Niveau betrieben wird, die auf andere Weise nicht ausgebeutet werden kann.
Bei Einrichtungen zur Äthylenproduktion stellen die Abgase der Cracköfen eine derartige Energiequelle dar; sie treten mit einer Temperatur von +130 bis + 25O°C in die Atmosphäre aus.
Es wurde gefunden, daß die fühlbare Wärme der Abgase auf zweierlei Weise ausgenützt werden kann, nämlich:
Zur Erzeugung von Niederdruckdampf, der als Antriebsmittel in Einspdtz- oder Dampfturbinen von Kompressoren verwendet werden kann; in beiden Fällen wird unter Vakuum gekühltes Wasser
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erzeugt, das eine Temperatur zwischen O und +20 C hat) oder
(b) zur Erzeugung von entweder Niederdruckdampf oder heißem V/asser, die beide in Kühleinrichtungen vom Absorptionstyp, die mit Ammoniak oder Lithiumsalzen arbeiten, verwendet werden können. Die durch derartige Einrichtungen bewirkte Kühlung kann zur Kondensation von Äthan ausgenutzt werden.
Die Erfindung sei nun anhand einer Einrichtung zur Erzeugung von Äthylen beschrieben, wobei das erfindungsgemäße Verfahren auf der folgenden "Kühlkette" beruht: Kaltes Wasser mit 80C;
Kühlzyklus mit Äthanj
Expansion der Wasserstoffraktion in einer Turbine.
Erwähnt werden dabei nur diejenigen Teile der Vorrichtung, die durch die Erfindung modifiziert sind; die anderen Teile sind weggelassen, da sie dem Fachmann ohnehin bekannt sind.
Als Ausgangsmaterial zur Erzeugung von Äthylen dient z.B. Äthan (jedoch kommen auch andere Rohstoffe in Betracht), das in ansich bekannter V/eise eine Wärmezersetzung erfährt.
Die Abgase aus den Ofen werden nach Entzug des Wassers gekühlt und auf den üblichen Druck, z.B. 35 Atmosphären abs., verdichtet.
Während des Verdichtungsvorgangs wird das Abgas aus den Öfen, d.h. das Rohgas^durch Abstreifen von den saueren Gasen befreit. Nach Verdichtung wird ihm das Acetylen entzogen und es wird dehydratisiert bzw. dehydriert.
In diesem Zustand tritt es in den in Fig.1 dargestellten Fraktionierten der Einrichtung ein.
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-5-
— JfS —
Λ.
Das über die?Rohrleitung 1 eingeführte Gas wird in dem Äthankühler 2 auf minus 300C gekühlt ( die üblichen Rückkühlungsstufen, bei denen als Kühlmittel die Arbeitsströme dienen, wurden der Einfachheii|halber im Kühlgebiet des Äthanzyklus vermieden). Im Äthankühler 2 wird eine Flüssigkeit erzeugt, die in 3 abgetrennt und über Leitung 4 der Endraethanisierungseinheit 7 zugeführt wird.
Das von oben aus dem Separator 3 über Leitung 6 abgezogene Gas wird in der Äthan-Kühleinrichtung 5 auf minus 590G abgekühlt und dann ebenfalls der Endmethanisierungseinheit 7 zugeführt.
Der Kondensator 9 der Endmethanisierungseinheit 7 wird mit Äthan als Kühlmittel auf minus 820C heruntergekühlt.
Das aus dem Lagertank 8 über Kopf abgezogene Produkt enthält Wasserstoff, Methan und beträchtliche Anteile an Äthylen und Äthan; es wird in der Kühleinrichtung 11 weitergekühlt und dabei teilweise verflüchtigt, worauf es über Leitung 10 in den Separator eingeleitet wird.
Aus dem Separator 12 wird der Gasanteil über Leitung 13 der ersten Turbine 14- zugeleitet, worin sich das Gas expandieren kann, während die flüssigen Anteile über Leitung 15 zur Expansion dem Ventil 16 zugeführt werden. Das Gas und die Flüssigkeit werden, nachdem sie beide einer Expansion unterzogen wurden, dem Separator zugeleitet.
Die erwähnten Expansionsvorgänge werden wiederholt ( im dargestellten Beispiel drei mal) bis im Separator 27 der Enddruck erreicht ist, der einer Sättigungstemperatur von etwa minus 1460C entspricht.
Aus 27 wird das Gas, das Wasserstoff und Methan enthält, über Leitung 28 einer Anzahl von Wärmeaustauscheinheiten (frigorie-recovering units) 11, von denen nur die erste dargestellt
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ist, zugeleitet, worauf es dann auf Umgebungstemperatur erwärmt wird.
Die Flüssigkeit wird mittels der Pumpe 29 über die Leitung 30 ebenfalls in den Wärmeaustauscher 11 eingeleitet, dort erwärmt und in die Endmethanisierungseinheit 7 von oben eingeleitet.
Das Bodenprodukt der Endmethanisierungseinheit 7 ,die mit einem Aufwärmer 35 ausgerüstet ist, v/ird über leitung 31 der Endäthanisierungseinheit 33 zugeleitet, nach dem es im Ventil expandiert wurde.
Die Einheit 33, in der das Äthan entzogen wird, ist eine übliche mit einem Kondensator 36, dem Rückfluß-Lagertank 37» der Rückflußpumpe 33 und der Aufwärmeinrichtung 39 ausgerüstete Kolonne. Über Kopf werden daraus Äthylen plus Äthan erhalten und als Bodenprodukte die C,- und schwereren Komponenten, die dann entweder verbrannt oder einer weiteren Fraktionierung unterworfen werden.
Das Destillat der Endäthanisierungseinheit 33 wird über Leitung 40 nach Expandieren im Ventil 41 der Einheit 42 zugeleitet, wo es in Äthylen und Äthan aufgespalten wird.
Die Aufspaltkolonne 42 kann von üblichem Bau sein und ist ausgerüstet mit einem Kondensator, der mit siedendem Äthan bei minus 410G gekühlt ist, und außerdem mit einer Aufwärmeinrichtuni die mit bei etwa O0C kondensiertem Athan erwärmt wird.
Außerdem, und dies ist ein kennzeichnendes Merkmal der Erfindung, kann die Aufspaltkolonne 42 mit dem Kühlzyklus für Äthan zusammenarbeiten, wobei dann die Aufwärmvorrichtung wegfällt und die Äthandämpfe aus dem Kühlzyklus unter einem Druck von etwa 17»8 Atm.abs. , entspre«
abgenommen werden.
Atm.abs. , entsprechend einer Sättigungstemperatur von minusj12°0,
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1. Stufe : 1.06 . A tu
2. Il : 5.00 Il
3. Il : 7.52 It
4. Il : 17.8 Il
Abgabe : 38.00 U
Diese Anordnung· ermöglicht Ersparnisse an Energie und Einrichtungskosten· ·-
Der Kühlzyklus für Äthan, der sich an die oben beschriebene Einrichtung anschließt und mit ihr zusammen arbeitet, ist in Pig.2 dargestellt. Er besteht aus vier Verdichtungsstufen, die vier Temperaturniveaus entsprechen, nämlich:
bs. - 880C -650C -410C -120C + 180C Kondensation
Die Anzahl der Stufen richtet sich lediglich nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten, jedoch kann in der Regel angenommen werden, daß drei bis 6 Stufen vorhanden sind.
Der Kühlzyklus ist ein ganz konventioneller Teil der Einrichtung außer seiner Verbindung mit der Spaltkolonne 42, wie dies deutlicher aus Pig.3 ersichtlich ist.
Wie in den Figuren 2 und 3, für die die gleichen Bezugs— zeichen verwendet wurden wir Figur 1, hervorgeht, wird aus dem Kühlzyklus, genauer aus dem unteren Teil des Separators 77, flüssiges Äthan bei minus 410C abgezogen, das im Kondensator 43 der Auf— Spalteinheit verdampft wird, so daß ein Rückflußstrom erhalten wird, der für die Arbeit der Spaltkolonne als solcher benötigt wird. Die so erzeugten Dämpfe werden über die Leitung 49 in den Kühlzyklus bzw. in den Separator 78 und dann in den Kompressor 92 zurückgeleitet
Äthandämpfe
Zusätzlich werden/in der dritten Stufe des Kühlkompressors 92,
zusammen mit anderen Dämpfen aus dem Zyklus, verdichtet. Eine Fraktion dieses Stroms wird abgezogen und im Separator 77 geästtigt, worauf sie über Leitung 47 der Spaltkolonne 42 zugeleitet werden;
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die Dämpfe haben in'diesem Fall Punktion von Aufwärmdämpfen.
Aus der Spaltkolonne 42 wird von unten ein Strom von flussigetnÄthan abgezogen, der die Summe darstellt aus erzeugtem Athan plus kondensierten Dämpfen, die über Leitung 48 in den Kühlzyklus, und zwar in den Separator 78» zurückgeleitet wurden.
Das erzeugte Äthan wird über die Leitung 81 aus dem Kühlzyklus in Dampfform und unter einem Druck von 7,6 Atm.abs. abgezogen.
Als weitere mögliche Durchführungsform für eine Kühlung unter minus 880C sei auf Figur 4 hingewiesen, wobei eine Turbo-Expandiereinrichtung verwendet wird, die, anders wie die Tubine nach Fig. 1, im Gebiet des überhitzten Gases arbeitet.
Das aus dem Rück£uß-Lagertank 8 kommende Destillatgemisch aus der Endmethanxsierungseinhext 7 wird im Wärmeaustauscher (frigori recovery unit) 101 vorgekühlt und dann dem Separator 102 zugeführt. Aus 102 wird die Flüssigkeit, die im wesentlichen aus Methan besteht und höchstens Reste von Äthylen und Äthan enthält; über Leitung 103 mit Hilfe der Pumpe 104 der Endmethanisierungseinheit zugeführt, so daß im Austauscher 101 Kühleinheiten gewonnen werden. Das im wesentlichen aus Wasserstoff bestehende Gas wird im Wärmeaustauscher 101 überhitzt, worauf es sich in der ersten Stufe der Turbine 113 entspannen kann.
Man wiederholt den Arbeitsgang mehrmals ( gemäß Figur 4 drei_mal, jedoch ist die Anzahl der Expansionsstufen lediglich beispielhaft und kann aufgrund von mechanischen und wirtschaftlichen Überlegungen geändert werden) bis der Enddruck der
Wasserstoffraktion, die über Leitung 120 abgezogen wird, erreicht ist.
Soll die Wasserstoffraktion unter hohem Druck erzeugt werden, so kann die Kühlung nicht mehr durch die Expansion des
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Wasserstoffs in der Turbine erfolgen. In diesem Fall, der in Fig.5 dargestellt ist, wird das Rohgas über Leitung 1 zugeführt und in der Kühleinrichtung 2 mit Methan auf minus 590C gekühlt, worauf die kondensierte Flüssigkeit im Separator 3 abgetrennt und über Leitung 4 der Endmethanisiserungseinheit 7 zugeleitet wird.
Das im Separator zurückbleibende Gas wird in der Kühleinrichtung 5 mit Methan gekühlt. Das dort erhaltene Kondensat wird im Separator 101 aufgeteilt und über Leitung 202 der Endmethanisierungseinrichtung 7 zugeführt. Die Einrichtung 7 ist ausgerüstet mit einem Kondensator 204, der unter Atmosphärendruck mit siedendem Äthan gekühlt wird.
Eine Fraktion der im Rückfluß-Lagertank 205 kondensierten Flüssigkeit wird mittels der Pumpe 206 als Rückflußstrora in die Methanisierungseinheit 7 eingepumpt. Ein zweiter Flüssigkeitsstrom wird über 207 in den Austauscher 210 geleitet, wo er unterkühlt wird; man läßt ihn dann im Ventil 211 expandieren und schickt ihn zu zwei Wärmeaustauschereinheiten, nämlich dem Austauscher und dem Dephlegmator 215, die extrem niedrige Temperaturen aufweisen.
Nach Verdampfungen in diesen beiden Einheiten wird der Strom in verschiedenen, in Fig. 5 nicht dargestellten Kühleinheiten gekühlt und in den Rohgaskompressor zurückgeführt.
Das Gas, das im Rückflußtank 205 abgetrennt wurde, wird in der Packung 214 unter dem Einfluß des im Dephlegmator 215 erzeugten Rückflusses von dem restlichen Äthylen und Äthan befreit. Nach dieser Reinigung wird das Destillat aus der Endmethanisierungseinrichtung, d.h. die Methanfraktion, nach—dem es vorher im Ventil expandiert wurde, in dem Austauscher 210 und mehreren anderen in Fig. 5 nicht dargestellten Austauschereinheiten erwärmt und über Leitung 216 nach außen abgeleitet.
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Das im Separator 201 abgetrennte Gas, das Wasserstoff, Methan, Äthylen und Athan enthält, wird über 220 der Austauschereinheit 210 zugeführt, wo es eine flüssige Fraktion bildet, die im Separator 230 abgeschieden wird.
Die letzterwähnte flüssige Fraktion, die Methan und Athan enthält, wird über 232 mit Hilfe der Pumpe 231 der Endmethanisierungseinheit 7 zugeführt, nachdem sie im Austauscher erwärmt worden ist.
Das die Wasserstoffraktion darstellende Gas wird, nachdem es im Austauscher 210 und anderen nicht dargestellten Einrichtungen erwärmt wurde, über Leitung 233 abgeführt.
Aus Fig. 6 ist eine weitere Möglichkeit zur Erreichung von Temperaturen unter minus 880C ersichtlich, die dann verwirklicht werden kann, wenn das Rohgas bedeutende Mengen an Methan enthält, d.h. wenn die zu crackenden Rohstoffe schwerer sind als Äthan, wie z.B. Propan, Naphta oder Heizöl.
Gemäß dieser Darstellung wird die Turboexpansion der am oberen Ende der Endmethanisierungseinheit erzeugten Methanfraktion ausgenützt.
Das Destillat aus der Endmethanisierungseinheit, das vom Lagertank 8 abgenommen wird, wird in der Austauschereinheit gekühlt und in den Separator 305 weitergeleitet. Die Flüssigkeit, welche die Restfraktionen an Äthylen und Athan enthält, wird über 306 und Pumpe 307 in die Endmethanisierungseinheit 7 zurückgeleitet, wobei sie unterwegs in der Austauschereinheit 301 erwärmt wird.
Das aus dem Separator 305 entweichende Gas, das die Methanfraktion enthält, wird zu der Turbo-Expansionseinheit 310 geleitet
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und dann in den Austauschereinheiten 302 und 301 und in anderen, nicht dargestellten Einheiten erwärmt, worauf es über Leitung 314 nach außen abgeleitet und gewonnen wird. Das restliche Gas im Separator 201, das Wasserstoff, Methan, Äthylen und Athan enthält, wird in den Austauschereinheiten 301 und 302 gekühlt und dann dem Separator 320 zugeleitet, worin daraus eine Flüssigkeit abgetrennt wird, die über Leitung 520 in die Endraethanisierung3einheit 7 zurückgeleitet wird.
Das Gas aus dem Separator 320, das die V/asserstoffraktion darstellt, wird ebenfalls in den Austauschereinheiten 302 und 301 und anderen ähnlichen Einheiten erwärmt und dann über Leitung 323 abgeführt.
Gegebenenfalls kann ein Teil des so erzeugten Wasserstoffes über Leitung 312 mit der Methanfraktion kombiniert werden um die Anzahl an verfügbaren Kälteeinheiten zu erhöhen.
Das Beispiel dient zur näheren Erläuterung des Verfahrens.
Beispiel
Wie in Pig. 1 dargestellt, wird die Vorrichtung über Leitung mit stündlich 32,169 Kilogramm Gasgemisch unter einem Druck von 32,2 Atm.abs. beschickt, das eine Temperatur von 150C aufweist und folgende Zusammensetzung hat:
CO
CH.
°2H4
C2H6 C3H4
°3H6 C3H8 C4H8
C4H10
263 " 709839/1089
1133 kg/h
163 tt
1311 It
15375 Il
12989 Il
7 It
571 Il
66 It
195 It
"H Ί
263 Il
Durch Kühlen in' der Kühleinrichtung 2 für Äthan wird die Temperatur des Gemisches auf minus 340C gebracht, v/orauf im Separator 3 die flüssige Phase von der gasförmigen abgetrennt wird. Die von oben aus dem "Separator 5 unter einem Druck von 32,0 Atm.abs. abgeleitete Gasphase hat folgende Zusammensetzung:
H2
CO GH4
C2H4 C2H6
C3H6 C4H8
G4H10 5+ -| ti ti
Diese Gasphase v/ird über Leitung 6 der Äthan-Kühleinheit jitet, dort auf minui einrichtung 7 eingeführt.
1100 kg/h Il
155 Il I!
1131 Il Il
3975 I! η
5909 Il Il
2 Il Il
129 Il Il
6 It Il
5 Il
zugeleitet, dort auf minus 590C gekühlt und in die Endmethanisierung
Die von unten aus dem Separator 3 abgezogenen Flüssigkeit hat folgende Zusammensetzung:
-13-
23 kg/h
8 Il
180 If
6400 U
7080 Il
5 Il
442 Il
58 Il
189 Il
91 Il
262 Il
7098 39/1089
Diese Flüssigkeit wird über leitung 4· der Endmethanisierungs· einrichtung 7 zugeführt, die mit 60 Böden und einem Rückflußverhältnis von 0,6 arbeitet. Der daraus über Kopf abgezogene Gasstrom wird im Kondensator 9 mit flüssigem Äthan auf eine Temperatur von minus 820C gekühlt.
Aus dem Lagertank 8 wird ferner einer Gasstrom erhalten, der folgende Zusammensetzung hat:
1133 kg/h
165 If
1533 11
1763 ti
285 It
°2H4 C2U6
Dieser Strom wird im Wärmeaustauscher 11 unter Kühlung teilweise verflüssigt und über Leitung 10 dem Separator 12 zugeführt.
Das Gas wird der ersten Stufe, 14, der Turbine zugeführt, worin es expandiert wird, während man die Flüssigkeit sicn im Ventil 16 expandieren läßt. Nach ihrer Expansion werden beide, das Gas und die Flüssigkeit, dem Separator 17 zugeführt.
Dieser Expansionsvorgang wird insgesamt dreimal wiederholt worauf dann die Flüssigkeits- und Gasströtne aus den Separatoren 12, 17» 22 und 27 folgende Zusammensetzung haben;
Separator
C2H6 Temperatur: minus 11O0C
Gas 1, Flüssigkeit kg/h
1 ,151 kg/h 2 It
162 " Atm 3 Il
1 ,361 » 172 It
644 " 119 Il
54 " 251 .abs.
Druck: 30.5"'
709839/1089 ""u"
-K-
Separator 17
H2 CO
°Λ
Gas
1,132 kg/h
162 »
1,350 "
495 "
23 "
Flüssigkeit kg/h
1 H
3 Il
183 Il
1,268 Il
262
Temperatur: minus 120 C Druck: 17.6 Atm. abs.
Separator 22 Gas kg/h Flüssigkeit abs.
H2 1,133 11 O kg/h Flüssigkeit
CO 163 Il 2 " 0 kg/h
CH+ 1,334 It 199 " 2 "
C2H4 360 11 1,373 " 226 »
C2H6 15 : 10.0 Atm. 270 " 1,670 «
Temperatur: minus 1350C Druck 277 "
Separator 27 Gas kg/h
H2 1,133 Il
CO 163 It
CH4 1,307 It
C2H4 93 Il
C2H6 8
Temperatur: minus 146 C Druck: 5.6 Atm.abs.
Der aus dem Separator 27 kommende Gasstrom wird, nachdem von seiner Kühlwirkung Gebrauch gemacht worden ist, abgezogen, während die Flüssiglreitsströrae in die Endmethanisierungseinrichtung 7 zurückgepumpt werden.
Die sich am Boden der Endmethanisierungseinrichtung ansammelnde Flüssigkeit hat eine Temperatur von minus 10C
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und einen Druck von 31,5 Atm. abs. und ist wie folgt zusammengesetzt
H2 0 kg/h
CO 0 "
CH4 4 "
C3H4 15,282 »
C3H6 12,981 "
C3H4 7 "
C3H6 571 "
C3H8 66 "
C4H8 195 »
C4II10 96 ··
C5+ 263 "
Diese Bodenflüssigkeit wird nach Expandieren "bis zu einem Druck von 29 Atm.abs. der Endäthanisierungseinrichtung 33 zugeführt, die mit 40 Böden und einem Rückflußverhältnis von 0,3 betrieben wird.
hat eine Temperatur von minus 70C und einen Druck von 28,5 Atm.abs,
Das Destillat aus der Endäthanisierungseinrichtung e Temperatur von minus 70C und ist wie folgt zusammengesetzt:
H2
CO
CH4
c4Ho - "
Nach dem Expandieren im Ventil 41 auf ainen Druck von 17,7 Atm.abs. wird dieses Destillat der Kolonne 41 zugeführt, wo es
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0 kg/h ir
0 " η
4 n It
15 ,272
12 ,831 η
0
70
2
•to-
in Äthylen und Äthan 'aufgespalten wird.
Vom Boden der Endäthanisierungskolonne 33 wird ein Strom folgender Zusammensetzung abgezogen:
H2 O kg/h
CO O »
CII4 O "
C2H4 10 "
C2H6 150 »
C5H4 7 "
°3H6 501 »
C3H8 64 "
C4H8 195 "
C4H1O 96 '»
C5+ 263 "
Druck 29 Atm.abs. und Temperatur 720C.
Aus der Spaltkolonne 42, die mit 100 Böden und einem
*von ' Rückflußverhältnis/4,0 arbeitet erhält man ein Kopfprodukt, das bei einem Druck von 16,9 Atm.abs. und einer Temperatur von minus 42,50C wie folgt zusammengesetzt ist:
H2 0 kg/h
CO 0 "
CH4 4 "
C2H4 15,000 " C0H6 15 '·
C5+ " -17-
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-VT-
von 17,8 Atm.abs. und einer Temperatur von minus 13,9°C wie
Das Bodenprodukt ist eine Flüssigkeit, die bei einem Druck ,8 Atm.abs. und eine folgt zusammengesetzt ist:
C2II4 272 kg/h
C2H6 12,816 "
C5H4 0 "
CxIi. 70 «
Diese Flüssigkeit wird in den Kühlungskreislauf zurückgeleitet.
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Claims (8)

  1. Patentansprüche
    (Iy Verfahren zum Fraktionieren der Crackga3e aus Einrichtungen zur Äthylenerzeugung mit Hilfe der Kältetechnik, dadurch gekennzeichnet, daß die notwendige Kühlung bewirkt wird durch:
    a) einen mehrstufigen, im allgemeinen 3 bis 6-stufigen Kühlzyklus mit Äthan als Kühlmittel, das mit bei einer Temperatur unter 250C verfügbarem Kühlwasser kondensiert ist und eine Abkühlung auf eine Temperatur von minus 880G bewirkt, welche die normale Siedetemperatur ist;
    b) durch eine zusätzliche Kühlstufe, bei der die Temperatur unter die durch den Äthanzyklus erzeugte Temperatur gesenkt wird auf die Temperatur, die notwendig ist um die letzten Anteile an Äthylen und Äthan aus dem restlichen Gas in der Einrichtung zu gewinnen (d.h., je nach der der Einrichtung zugeführten Charge, auf minus 120 bis minus 15O0C), wobei diese zusätzliche Kühlung darin beseht, daß man das im Lagertank für den Rückfluß aus der Endmethanisierungsstufe bei einem Druck von im allgemeinen 20 bis 35 Atmosphären abs. zur Verfügung stehende Restgas in einem Wärmeaustauscher kühlt, die Flüssigkeit von den Dämpfen trennt und die Dämpfe in einer Turbine und die Flüssigkeit in einem Ventil entspannt, worauf man wiederum die Flüssigkeit von den Dämpfen trennt und die Entspannung, im allgemeinen ein bis viermal,wiederholt, bis ein Enäruck von im allgemeiner^ bis 7 Atm. abs. erreicht ist, worauf man die Flüssigkeit über einen Wärmeaustauscher in die Endmethanisierungseinheit zurückführt und den Strom aus Restgas ebenfalls über den Wärmeaustauscher leitet um seine Kühlwirkung zurückzugewinnen.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man im Äthankühlzyklus mit unter Vakuum
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    ORlGlNAL INSPECTED
    ' .!'.■'.,
    gekühltem Wasser kondensiert, wobei das Vakuum mit Hilfe eines durch eine Dampfturbine oder einen Dampfinjektor angetriebenen Kompressors erzeugt wird, wofür der notwendige Dampf bereitgestellt wird durch weiteres Kühlen der Abgase aus den Cracköfen von deren Ausgangstemperatur von 130 bis 25O0C, mit der sie sonst an die Atmosphäre abgegeben werden, auf niedrigere Temperaturen.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die im Äthankühlzyklus für die Kondensation nötige Kühlung erzeugt durch einen Kühlzyklus, der mit Ammoniak oder Lithiumsalzen arbeitet und die restliche Wärme der Abgase aus den Cracköfen ausnutzt.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlstufe b) darin besteht, daß man das aus dem Rückflußlagertank der Endmethanisierungseinrichtung abgezogene Restgas, das im allgemeinen urter einem Druck von 20 bis 35 Atm.abs. zur Verfügung steht, in einem Wärmeaustauscher abkühlt, das Kondensat von den Dämpfen trennt und es in die Endmethanisierungseinrichtung zurück pumpt, während man das restliche Gas in einer ein- oder mehrstufigen Turbine bis zum endgültigen Druck von im allgemeinen 2 bis 7 Atm.abs. expandieren läßt, wobei man das Restgas vor jeder Expansion jeweils in der Trenneinrichtung überhitzt.
  5. 5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Kühlstufe b) in einer Kombination folgender Unterstufen besteht:
    1.) Bei dem Äthankühlzyklus wird das im allgemeinen bei einem Druck von 20 bis 35 Atm.abs. verfügbare Rohgas in zwei oder mehreren Stufen gekühlt, wobei die letzte Stufe unter Atmosphärendruck durchgeführt wird, worauf das aus dem der Endmethanisierungseinheit
    -3-
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    zugeführten Flüssigkeitsstrom abgetrennte Gas in einem Wärmeaustauscher weiter auf minus 120 bis minus 1500O gekühlt wird, wobei sich ein Kondensat abscheidet, das abgetrennt und über den erwähnten Wärmeaustauscher der Endmethanisierungseinheit zugeführt wird, während der sich beim Erwärmen des Kondensates abscheidende Dampf die Wasserstoffraktion darstellt, die ebenfalls im Wärmeaustauscher erwärmt wird;
    2.) Kühlen des Rückflußkondensators der Endraethanisierungseinrichtung mit der atmosphärischen Stufe des Äthanzyklus"7 und Erzeugen einer methanreichen Flüssigkeit, von der ein Teil als Rückfluß in die Endmethanisierungseinrichtung zurückgeleitet wird, während der Rest in einem Wärmeaustauscher unterkühlt, in einem Ventil auf etwa 2 bis 3 Atm.abs. expandiert und dann als Kühlflüssigkeit im erwähnten Wärmeaustauscher verwendet wird,und die im Rückflußlagertank der Endmethanisierungseinheit erhaltenen Dämpfe einer Pabkung und danach einerajöephlegmator zugeführt werden, welch letzterer dadurch gekühlt wird, daß man den methanreichen Flüssigkeitsstrom verdampft und weiter erwärmt, der nach weiterem stufenweisem Erwärmen auf Umgebungstemperatur in den Crackgaskompressor zurückgeleitet wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die zusätzliche Kühlstufe b) durch Kombination folgender Unterstufen durchführt: 1.) Kühlen des im allgemeinen bei 20 bis }5 Atm.abs. verfügbaren Rohgases aus dem Äthankühlzyklus in zwei oder mehreren Stufen, wobei die letzte Stufe mit der Stufe des Athanzyklus gekühlt wird, Trennen der flüssigen und der gasförmigen Fraktion in einem Separator, überführen der flüssigen Fraktion in die Endmethanisierungseinrichtung, während die in zwei aufeinanderfolgenden Wärmeaustauschereinheiten weiter abgekühlte gasförmige Fraktion von dem dabei gebildeten Kondensat in einem Separator abgetrennt wirdf welch letzteresnach Erwärmen im Wärmeaustauscher zur Endmethanisierungseinrichtung zurückgeführt wird, während das aus dem Separator
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    entweichende Gas, daß diö Wasserstoffraktion darstellt, ebenfalls in dem erwähnten Wärmeaustauscher erwärmt wird;
    2.) Kühlen des Destillates aus dem Rückflußlagertank der Endmethanisierungseinrichtung in der ersten Wärmeaustauschereinheit, Abtrennen des Kondensates in einem Separator, berfuhren des Kondensats nach. Rückgewinnung der Kühleinheiten in der ersten Wärmeaustauschereinheit in die Endmethanisierungseinrichtung, während man den die Methanfraktion darstellenden Gasstrom, der gegebenenfalls mit einem Teil des vorher in der zweiten Wärmeaustauschereinheit erwärmten Wasserstoffstromes verunreinigt ist, in einer Turbine ein- oder mehrstufig Expandiert, wobei er unter Abgabe seiner Kühlwirkung, die in den beiden Wärmeaustauschern ausgenützt wird, gekühlt wird.
  7. 7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator der Einheit, in der Äthylen und Äthan getrennt v/erden, mit Äthan gekühlt wird, das aus einer geeigneten Stufe des Athankühlzyklus abgezogen wird.
  8. 8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfe aus dem Absaugabschnitt der Einrichtung zur Trennung von Äthylen und Äthan bereitgestellt werden durch Äthan, das aus einer entsprechenden Stufe des Äthankühlzyklu3 abgezogen ist und das die Bodenflüssigkeit der Spalteinrichtung, die durch das so erzeugte Äthan und das Kondensat aus den pbigen Dämpfen gebildet ist, unmittelbar einer entsprechenden Stufe des Äthankühlzyklus zugeleitet wird.
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DE2713359A 1976-03-26 1977-03-25 Verfahren zur Gewinnung von Äthylen aus Crackgasen durch Tieftemperaturtechnik Withdrawn DE2713359B2 (de)

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IT21580/76A IT1058546B (it) 1976-03-26 1976-03-26 Processo per il frazoonamento mediante refrigerazione dei gas di cracking negli impianti per la produzione di etilene

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DE2713359A1 true DE2713359A1 (de) 1977-09-29
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