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BESCHREIBUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Abtrennung
von hochreinem Äthylen und hochreinem Propylen aus einem Gasgemisch, welches ein
getopptes, von Benzin befreites Produkt der Pyrolyse von Rohkohlenwasserstoffen
darstellt.
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Das erhaltene hochreine Äthylen und hochreine Propylen finden breite
Verwendung in der chemischen und erdölchemischen Industrie.
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Es sind Verfahren zur Abtrennung von hochreinem Äthylen und hochreinem
Propylen aus einem Gasgemisch, welches ein getopptes Produkt der Pyrolyse von Rohkohlenwasserstoffen
darstellt und aus Wasserstoff, Methan, Äthylen, Äthan, Acetylenkohlenwasserstoffen,
Propylen, Propan und Spuren gesättigter C4-Kohlenwasserstoffe besteht, bekannt,
Diese Verfahren
bestehen darin, daß man die Reinigung des genannten
Gasgemisches von den Acetylenkohlenwasserstoffen durch deren Hydrierung unter anschließender
Tieftemperaturkühlung des von den Acetylenkohlenwasserstoffen gereinigten GasSemisches
durchführt, wodurch man getrennt ein Kondensat und ein llasserstoff/TIethan-Gasgemisch
erhält, das genannte .iasserstoff/Methan-gemisch trennt, das genannte Kondensat
durc Rektifikation entmethaniert, indem man einen aus äthylen, Äthan, Propylen,
Propan und gesättigten C4-Kohlenwasserstoffen bestehenden Blasenrückstand erhält.
Aus dem genannten Blasenrückstand trennt man durch Rektifikation die Xthan-Äthylen-Fraktion
ab, die man dann in einer nachgeschalteten Rektifizierkolonne in tthan und hochreines
Athylen trennt.
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Den Blasenrückstand der Xthan-thylen-Kolonne (des Entäthanierapparates)
führt man einer nachgeschalteten Rektifizierkolonne zu, wo hochreines Propylen abgetrennt
wird (siehe Chemical Engineering Prozessing, 1971, Vol. 67, Nr. 2, Seiten 41-45;
japanische Patentschrift Nr. 11682, 1973).
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Ein Nachteil der bekannten Verfahren ist ihre kompiizierte technologische
und apparative Gestaltung, was einen hohen.Energieaufwand und hohe Betriebskosten
mit sich bringt Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, den genannten Nachteil
zu vermeiden.
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Der Erfindung wurde die Aufgabe zugrundegelegt, in dem Verfahren
zur Abtrennung von hochreinem Athylen und hochreinem Propylen aus einem Gasgemisch
die technologische und apparative Gestaltung des Prozesses derart abzuändern, daß
der
Energieaufwand und die Betriebskosten gesenkt werden.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Verfahren zur Abtrennung
von hochreinem ethylen und hochreinem Propylen aus einem Gasgemisch, welches ein
getopptes Produkt der Hydrolyse von-Rohkohlenwasserstoffen darstellt und aus Wasserstoff,
Methan, Äthylen, Äthan, Acetylenkohlenwasserstoffen, Propylen, Propan und Spuren
gesättigter C4-Rohlenwasserstoffe besteht, vorgeschlagen wird, welches die Reiniger
des genannten Gasgemisches von den A Acetylenkohlenwasserstoffen durch deren Hydrierung,
Tieftemperaturkühlung des von den Acethylenkohlenwasserstoffen gereinigten Gasgemisches,
wodurch man getrennt ein Kondensat und ein Wasserstoff/Methan-Gasgemisch erhält,
Trennung des genannten Wasserstoff/ Methan-Gemisches, Entmethanieren des genannten
Kondensates durch Rektifikation, wodurch man einen aus Äthylen, Äthan, Propylen,
Propan und gesättigten C4-Kohlenwasserstoffen bestehenden Blasenrückstand erhält,
vorsieht, wobei man erfindungsgemäß aus dem erhaltenen Blasenrückstand durch Rektifikation
hochreines Äthylen abtrennt, dann aus dem gebildeten Blasenrückstand durch Rektifikation
Äthan abtrennt, danach aus dem erhaltenen Blasenrückstand durch Retifikatior hochreines
Propylen abtrennt, wobei die Abtrennung von thylen, Äthan und Propylen jeweils in
gesonderten Rektifizierkolonnen durchgeführt wird.
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. Um einen billigeren Wärmeträger, Heißwasser, im Sieder der Rektifizierkolonne;
zum Abtrennen des Äthylens zu verwenden
und somit den Energieaufwand
herabzusetzen, führt man zweckmäßig die Abtrennung des Ethylens bei einer Temperatur
in der Blase der Rektifizierkolonne von 52 bis 60°C durch.
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Das erfindungsgemäße Verfahren macht es möglich, die Abtrennung des
Äthalens und Propylens bei Plustemperaturen durchzuführen, und erfordert keine Anwendung
von Wärmepumpen (Kntpressoren), wodurch das technologische Schema vereinfacht, der
Energieaufwand (Einsparung an Kälte für die Kühlung des Athylens beträgt 1,5 bis
2 Mill. kcal/h und für die Kühlung des Propylen 0,7 bis 1 Null. keal/h) und die
Betriebskosten gesenkt werden. Das Verfahren macht es möglich, Äthylen und Propylen
mit einem Reinheitsgrad bis zu 99,9 Volumprozent zu erhalten.
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Das erfindungsgemäße erfahren zur Abtrennung von hochreinem Äthylen
und hochreinem Propylen wird anhand einer Zeichnung erläutert, in der das technologische
Prinzipschema dargestellt ist.
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Gemäß den technologischen Schema führt man das Ausgangs gasgemisch,
welches ein getopptes Produkt der Pyrolyse von Rohkohlenwasserstoffen (beispielsweise
ein getopptes Produkt der Pyrolyse von Benzin oder der verflüssigten Gase Äthan,
Propan, Butan oder ihrer Gemische u.a.m.; Pyrolysetemperatur 790 bis 8500C) darstellt
und aus Wasserstoff, Methan, Äthylen, Äthan, Acetylenkohlenwasserstoffen, Propylen,
Propan und Spuren gesättigter C4-Sohlenwasserstoffe besteht, durch eine Rohrleitung
1 unter einem Druck von 34 bis
37 at einem Reaktor 2 vom Kolonnentyp
zu, der einen Hydrierungskatalysator (beispielsweise Platin auf Aluminiumoxyd aufgebracht)
enthält. In dem Reaktor 2 erfolgt die Reinigung des Gasemisches von den Acetylenkohlenwasserstoffen
(beispielsweise Acetylen, Methylacetylen, Allen) durch deren Hydrierung. Als Hydriermittel
verwendet man Wasserstoff, der in dem Gasgemisch enthalten ist. Das von den Acetylenkohlenwasserstoffen
Uercinigte Gastraisch führt man durch eine Rohrleitung 3 einem Block 4 für Tieftemperaturkühlung
zu, der ein System von alternierenden Kühlern und Separatoren (in der Zeichnung
nicht angedeutet) darstellt. In dem Block 4 wird das Gasgemisch in Kondensat und
Wasserstoif/ Methan-Gasgemisch getrennt. Das gennante Wasserstoff/Methan-Gemisch
führt man durch eine Rohrleitung 5 einem Block 6 zu, der ein System von alternierenden
Mehrstromwärmeaustauscherr und Separatoren darstellt. In dem Block 6 werden Wasserstoff
und Methan getrennt. Der Wasserstoff wird durch eine Rohrleitung 7 und das methan
durch eine Rohrleitung 8 aus der Anlage herausgeleitet. Das oben genannte Kondensat
wird durch eine Rohrleitung 9 einer Rektifizierkolonne (Entmetha nisierapparat)
10 zugeführt, wo am Kopf der Kolonne ethan herausgeleitet und durch eine Rohrleitung
11 zum Vermischen mit dem durch die Rohrleitung 8 transportierten Methan zugeführt
wird. Der nach der Abtrennung des Methans erhaltene Blasenrückstand,- der aus Äthylen,
Äthan, Propylen, Propan und gesättigten C4-Kohlenwasserstoffen besteht, wird durch
eine
Rohrleitung 12 einer Rektifizierkolonne 13 zugeführt, wobei man den'Druck von 34
bis 37 auf 18 bis 21 at senkt.
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Am Kopf der Kolonne 13 wird durch eine Rohrleitung 14 hochreines äthylen
hetausge.leitet und dem Verbraucher zugeführt.
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Die Rektifizierkolonne 13 ist mit einem Rückflußkühler 15 versehen,
dem man durch eine Rohrleitung 16 als Kühlmittel bei einer Temperatur von (-37)°C
verdampfendes flüssiges Propylen zuführt. Die Blase der Kolonne 13 ist mit einem
Sieder 17 versehen, dem man durch eine Rohrleitung 18 als Wärmeträger Heizwasser
mit einer Temperatur von 80 bis 100°C zuführt. Den Blasenrückstand der Kolonne 13
führt man durch eine Rohrleitung 19 einer Rektifizierkolonne 20 zu, wobei man den
Druck von 18 bis 21 auf 15 bis 18 at senkt. Am Kopf der Kolonne 20 wird durch eine
Rohrleitung 21 Äthan herausgeleitet. Die Rektifizierkolonne 2C ist mit einem Rückflußkühler
22 versehen, dem man durch eine Rohrleitung 23 als Kühlmittel bei einer Temperatur
von (-18) bis (-20)0C verdampfendes flüssiges Propylen zuführt. Die Blase der kolonne
20 ist mit einem Sieder 24 versehen, dem man durch eine Rohr leitung 25 als Wårmeträger
Wasserdampf unter einem Druck von 2 bis 3 at zuführt. Den Blasenrückstand der Kolonne
20 führt man durch eine Rohrleitung 26 einer Rektifizierkolonne 27 zu, indem man
den Druck von 15 bis 18 auf 12 bis 15 at senkt. Am Kopf der Kolonne 27 wird durch
eine Xohrleitung 2 hochreines Propylen herausgeleitet und dem Verbraucher zugeführt.
Die Rektifizierkolonne 27 ist mit einem Rückflußkühler
29 versehen,
dem man durch eine Rohrleitung 30 als Kühlmittel bei einer Temperatur von 6 bis
1000 verdampfendes flüssiges Propylen zuführt. Die Blase der Kolonne 27 ist mit;
einem Sieder 31 versehen, dem man durch eine Rohrleitung 32 als Wärmeträger in einem
Kompressor (in der Zeichnung nicht angedtutct) auf einen Druc' von 20 bis 22 at
komprimierte Propylendämpfe oder Wasserdampf unter einem Druck von 2 bis 3 at (im
letzteren Fall benötigt man keinen Kompressor) zuführt. Der Blasenrückstand der
Kolonne 27, der aus Propan mit Propylenbcimengung und den gesättigten C4-Kohlenwasser
stoffen besteht, wird durch eine Rohrleitung 33 zum Lager geleitet.
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Zum besseren Verstehen der vorliegenden Erfindung wird nachstehend
ein Bespiel für ihre konkrete Durchführung angeführt, welches dem oben beschriebenen
technologischen Seh ma entspricht.
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Beispiel. Für die Herstellung des Ausgangsgasgemisches unterwirft
man Destillationsbenzin mit einem Siedeende von 180°C einer Pyrolyse bei einer Temperatur
von 79000. Aus dem erhaltenen Pyrolyseprodukt destilliert man die C5-C11-Benzinfraktionen
und dann die C4-Eohlenrzasserstoffraktion ab. Das nach dem beschriebenen Verfahren
erhaltene Gasgemisch behandelt man nach dem oben beschriebenen technologischen Ptinzipschema.
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Die stoffliche Bilanz der durch entsprechende Rohrleitungen des genannten
technologischen Schemas transportierten
Ströme ist in der Tabelle
1 angeführt. Die Betriebsdaten der Rektifizierkolonnen sind in der Tabelle 1 angeführt.
Tabelle
1 Nr.der Rohr- 1 3 7 8 leitungen Kompo- Gew.-% Gew.-% Gew.-% Gew.-% nenten Wasserstoff
1,57 1,53 89,5 3,71 Methan 22,59 23,19 10,5 95,39 Äthylen 34,20 34,39 - 0,9 Acetylen
0,39 - - -Äthan 10,02 10,16 - -Propylen 29,38 29,26 - -Methylacetylen + Allen 0,13
- - -Propan 1,15 1,18 - -gesättigte C4-Kohlenwasserstoffe 0,29 0,29 - -Insgesamt:
100,00 100,00 100,00 100,00
Fortsetzung der Tabelle 1 12 12 19
21 26 28 33 Gew.-% Gew.-% Gew.-% Gew.-% Gew.-% Gew.-% Gew.-% - - - - - - -- - -
- - - -45,0 99,91 0,59 2,39 - - -- - - - - - -13,2 0,09 23,80 96,32 0,02 0,028 -40,0
- 72,35 1,29 95,64 99,1916 11,50 - - - - - - -1,42 - 2,56 - 3,41 0,056 69,25 0,38
- 0,70 - 0,93 - 19,25 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00
Tabelle
2
| Nr. der Rektifizier- |
| 10 13 20 27 |
| kolonnen Betriebs- |
| daten |
| Temperatur der Zufuhr, °C /-50/ - /-90/ /-31/ - /-5/ 35-40
50-55 |
| Temperatur des Kopfes, °C /-74/ - /-95/ /-29/ - /30/ /-14/
- /-16/ 32-36 |
| Temperatur der Blase, °C, 10-12 52-60 65-70 65-70 |
| Druck, at ................. 34-37 18-20 15-17 12-16 |
| minimales Rücklaufver- |
| hältnis, Rmin 0,3 2,87 2,22 7,13 |
| Arbeitsrücklaufver- |
| hältnis, RArb. 0,8 4,02 3,33 10,0 |
| minimale Bodenzahl 10,22 28,2 15,66 70,65 |
| Gesamtbodenzahl 14,86 49,5 27,6 124,8 |
| Bodenzahl im Kopf der Kolonne 3,1 25,45 8,31 57,0 |
L e e r s e i t e