DE2805103A1 - Verfahren zur erzeugung von aethylen - Google Patents
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Description
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STONE & TvEBSTER ENGINEERING CORPORATION
Boston, Massachusetts (V.St.A.)
Verfahren zur Erzeugung von Äthylen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Äthylen.
Im Rahmen der Erfindung wird während der Erzeugung von Äthylen auf niedriger Temperatur anfallende
Abwärme in einer Absorptionskältemaschine zum Erzeugen von Ammoniak als Kältemittel verwertet, insbesondere
zum Erzeugen von Kältemittel, das bei der Äthylenerzeugung zum Kühlen von Fluiden verwendet wird.
In bekannten Verfahren zur Erzeugung von Äthylen wird in verschiedenen Stadien zum Kühlen von Geräten und
strömenden Medien Kühlwasser verwendet, das im allgemeinen bei einer Temperatur von etwa 27 C zur Verfügung steht.
Kühlwasser wird in der Vorfraktionier- und Kühlstufe zum Kühlen des erwärmten Abschreckwassers, in der Verdichtungsstufe zum Kondensieren des Dampfes, mit dem die Dampfturbinen
für den Antrieb der Krackgasverdichter beaufschlagt werden, und zum Kühlen der Krackgase, in der Aufarbeitungsstufe zum Kühlen von Kopfdampf in den Fraktioniertürmen
zugeordneten Kondensatoren und in der zu der Aufarbeitungsstufe gehörenden, mit Propylen arbeitenden Kältemaschine
zur Kondensation des verdichteten Propylendampfes und des
¥asserdampfes verwendet, mit dem die Turbinen zum Antrieb
der Propylenverdichter beaufschlagt werden.
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In einigen der vorstehend beschriebenen Anlagenteilen fällt Niedrigtemperaturwärroe an, die
in Kühlwasser oder in die Atmosphäre abgeführt wird. Beispielsweise wird der auf niedriger Temperatur befindliche
¥ärmeinhalt des Abdampfes der einen Gasverdichter antreibenden Dampfturbine gewöhnlich an das
Kühlwasser oder in die Atmosphäre abgeführt. Dieses Abführen von Niedrigtemperaturwärme, die in den verschiedenen
Anlagenteilen anfällt, war bisher wirtschaftlich nicht unbedingt zu beanstanden, weil Brennstoff
relativ billig und leicht erhältlich war. Angesichts der hohen Brennstoffkosten und der Notwendigkeit der
Snergieeinsparung besteht aber jetzt ein Bedürfnis nach einem Verfahren zur Erzeugung von Äthylen mit möglichst
geringem Brennstoffaufwand, wobei auch der Energiegehalt
von auf niedriger Temperatur anfallender Abwärme für die Äthylenerzeugung verwertet werden soll.
Die bisherigen Versuche zur Verwertung von Nxedrigtemperaturwärme in der Äthylenerzeugung waren
nicht vollkommen befriedigend, vor allem deswegen, weil die ¥ärme nur in einer solchen Menge und auf einer
solchen Temperatur anfiel, daß sie nicht zum Beheizen von Anlagenteilen verwendet werden konnte, in denen
durch diese Beheizung Wasser in Dampf verwandelt werden muß. Es wurde schon erwähnt, daß in der Äthylenerzeugung
zum Kühlen von Anlagenteilen und von Fluiden vor allem Kühlwasser verwendet wurden. Es ist auch schon vorgeschlagen
worden, zum Kühlen von bestimmten Anlagenteilen, beispielsweise von Ölraffinerien, eine mit Ammoniak
arbeitende Absorptionskältemaschine zu verwenden (Refiner & Natural Gasoline Manufacture, Band 20, Nr. 5j
May 19.41, S. (i46) 56; US-PS 3 817 050, ausgegeben
18. Juni 1974). Ss ist aber bisher noch kein befriedigendes
System zum Erzeugen der Energie vorgeschlagen
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worden, die zum Gewinnen des als Kältemittel verwendeten Ammoniaks erforderlich ist.
Es hat sich nun gezeigt, daß die "bei der Äthylenerzeugung auf niedriger Temperatur anfallende
Abwärme in einer Absorptionskältemaschine zum Erzeugen von Ammoniak verwertet werden kann, das als Kältemittel
zum Kühlen von Fluiden verwendet werden kann. Dabei kann das Ammoniak-Kältemittel vorteilhafterweise ohne
Verwendung von anderen Wärmequellen erzeugt werden. Da mit Hilfe dieses Kältemittels Fluide auf viel
niedrigere Temperaturen abgekühlt werden können als mit Kühlwasser, können aufwendige Anlagenteile entweder
entfallen oder durch kleinere ersetzt werden und können die Gesamtkosten der Erzeugung des Äthylens beträchtlich
herabgesetzt werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Herabsetzung des Energieverbrauchs bei der Erzeugung
von Äthylen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, für die Äthylenerzeugung ein Kühlverfahren zu
schaffen, das es ermöglicht, in der Aufarbeitungsstufe
mit niedrigeren Temperaturen und niedrigeren Drücken zu arbeiten.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht ferner in der Schaffung einer Kältemaschine, die zum Erhöhen
der Wirtschaftlichkeit der Äthylenerzeugung in einem Verfahren zum Erzeugen von Äthylen verwendet werden
kann.
In einem Verfahren zur Erzeugung von Olefinen, in dem Kohlenwasserstoffe thermisch gekrackt werden,
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wobei Abwärme anfällt und Fluide gekühlt werden, werden diese Aufgaben gemäß der Erfindung gelöst,
indem ein von einer Absorptionskältemaschine kommender, ammoniakreicher Strom mit Abwärme erwärmt
wird, die in dem Verfahren zur Erzeugung von Olefinen anfällt, daß in der Absorptionskältemaschine aus dem
erwärmten ammoniakreichen Strom Ammoniak-Kältemittel
erzeugt wird, und daß dieses Kältemittel in dem Verfahren zur Erzeugung von Olefinen zum Kühlen von
Fluiden verwendet wird.
Insbesondere wird in einem Verfahren zur Erzeugung von Äthylen auf niedriger Temperatur angefallene
Abwärme, beispielsweise die ¥ärme von heißem Tiasser oder von Niederdruckdampf, in einer Absorptionskältemaschine
zum Erzeugen von Ammoniak verwertet, das in dem Verfahren zur Erzeugung von Äthylen als
Kältemittel zum Kühlen von Fluiden verwendet wird.
Im Rahmen der Erfindung kann die Abwärme verwertet werden, die von dem Abschreckwasser abgegeben
wird, das in einem Direktkühler erwärmt worden ist, sowie die Abwärme von Dampfturbinen für den Antrieb
von Verdichtern zum Verdichten von Gasströmen. Allgemein kann man im Rahmen der Erfindung das erzeugte Ammoniak
an verschiedenen Stellen als Kältemittel zum Kühlen von Fluiden verwenden. Beispielsweise kann man Gas
vor seinem Eintritt in Verdichter kühlen, in denen die Gase verdichtet werden.
Eine Weiterentwicklung der Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Erzeugung von Äthylen, in dem durch Kracken eines Kohlenwasserstoffes ein Krackgas erzeugt
und dieses in einer Abschreckstufe schnell abgekühlt und dann in eine Vorfraktionier- und Kühlstufe einge-
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leitet wird., in der das Gas weiter abgekühlt wird
und schwere Kohlenwasserstoffe abgetrennt werden, worauf das Krackgas in einer Verdichtungsstufe verdichtet
und das verdichtete Krackgas in einer Aufbereitungsstufe aufbereitet wird, in der Kopfdampf
anfällt und Äthylen aus dem Krackgas gewonnen wird. Erfindungsgemäß wird nun in der Vorfraktionier- und
Kühlstufe und in der Verdichtungsstufe anfallende,
auf niedriger Temperatur befindliche Abwärme zum Erzeugen von Ammoniak verwertet und dieses zum
Abkühlen des Krackgases in der Verdichtungsstufe
und des Kopfdampfes in der Aufbereitungsstufe verwendet,
wobei
(a) ein ammoniakreicher Strom mit in der Vorfraktionier-
und Kühlstufe und in der Verdichtungsstufe auf niedriger Temperatur angefallener
Abwärme erhitzt,
(b) der erhitzte ammoniakreiche Strom in im wesentlichen reinen Ammoniakdampf und einen
ammoniakarmen Strom getrennt,
(c) der im wesentlichen reine Ammoniakdampf zu Flüssigammoniak kondensiert,
(d) das Flüssigammoniak zum Erzeugen des von Ammoniak-Kältemittel durch eine Entspannungseinrichtung
geführt,
(e) das Ammoniak-Kältemittel zum Kühlen des Krackgases in der Verdichtungsstufe und des Kopfdampfes
in der Aufarbeitungsstufe vex-wendet,
(f) danach das Ammoniak-Kältemittel mit dem aramoniakarmen Strom zu einem ammoniakreichen
Strom vereinigt und
(g) dieser ammoniakreiche Strom erneut dem Schritt (a) unterworfen wird.
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Im Rahmen der Erfindung kann das Ammoniak-Kältemittel
ferner in der Aufarbeitungsstufe einer
Kältemaschine zum Erzeugen von Kältemittel durch
Kondensieren von Propylendampf verwendet werden.
Kondensieren von Propylendampf verwendet werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der beigefügten Zeichnungen
erläutert. In diesen zeigt
erläutert. In diesen zeigt
Fig. 1 schematisch die verschiedenen Stufen einer Anlage zur Erzeugung von Äthylen und ihre
Zuordnung zu der mit Ammoniak arbeitenden
Absorptionskältemaschine,
Zuordnung zu der mit Ammoniak arbeitenden
Absorptionskältemaschine,
Fig. 2 die Anordnung einiger Anlagenteile zur Darstellung
von Strömungsbedingungen in der
Vorfraktionier- und Kühlzone gemäß Fig. 1,
Vorfraktionier- und Kühlzone gemäß Fig. 1,
Fig. 3 eine der Verdichtungs-Teilstufen
der Verdichtungsstufe gemäß Fig. 1 mit
Anlagenteilen und Strömungsbedingungen und
Anlagenteilen und Strömungsbedingungen und
Fig.' k eine bevorzugte Anordnung von einigen Teilen
der in der Aufarbeitungsstufe gemäß Fig. 1
angeordneten Propan-Propylen-Fraktionierkolonne mit in dieser herrschenden Strömungsbedingung.
Die in Fig. 1 gezeigte Folge von Stufen
einer Anlage zur Erzeugung von Äthylen umfaßt eine Krackstufe 2, eine Abschreckstufe 4, eine Vorfraktionier- und Kühlstufe 6, eine Verdichtungsstufe 8 und eine Aufarbeitungsstufe 10. Zum Kühlen von Fluiden in dieser Anlage dient eine mit Ammoniak arbeitende Absorptionskältemaschine 12. Über die Leitung 1*l· wird der Krack-
einer Anlage zur Erzeugung von Äthylen umfaßt eine Krackstufe 2, eine Abschreckstufe 4, eine Vorfraktionier- und Kühlstufe 6, eine Verdichtungsstufe 8 und eine Aufarbeitungsstufe 10. Zum Kühlen von Fluiden in dieser Anlage dient eine mit Ammoniak arbeitende Absorptionskältemaschine 12. Über die Leitung 1*l· wird der Krack-
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stufe 2 ein Einsatzlcohlenwasserstoff zugeführt, der aus Äthan, Propan, Butan, Pentan, Naphtha, Gasöl
oder einem Gemisch dieser Kohlenwasserstoffe bestehen, und zunächst in Form einer Flüssigkeit, eines Dampfes
oder eines Flüssigkeits-Dampfgemisches vorliegen kann.
In der Krackstufe 2 wird der Einsatzkohlenwasserstoff einem nicht gezeigten Krackofen zugeführt
und in diesem mit überhitztem Dampf, Strahlungswärme, Konvektionswärme oder einer Kombination dieser Mittel
auf eine sehr hohe Temperatur erhitzt und dadurch in der gewünschten ¥eise gekrackt. Die Bedingungen für das
Kracken der vorgenannten Kohlenwasserstoffe sind dem
Fachmann bekannt.
Die die Krackstufe verlassenden Kohlenwasserstoffgase befinden sich auf einer hohen Temperatur
und werden sofort gekühlt, damit die Pyrolysereaktion
beendet und die Erzeugung eines Krackgases mit hohem Äthylengehalt gewährleistet wird. Zum Kühlen kann man
die aus der Krackstufe 2 austretenden Gase über die Leitung 16 in die Abschreckstufe 4 einleiten.
Xn der Abschreckstufe 4 werden übliche Einrichtungen
zum schnellen Kühlen von heißen Fluiden verwendet. Beispielsweise kann man in der Abschreckstufe
4 die Kühleinrichtung und das Kühlverfahren gemäß der US-PS 3 403 722 vom 1. Oktober 1968 anwenden.
Von der Abschreckstufe 4 werden die gewöhnlich auf eine Temperatur von etwa 538 - J6O C abgekühlten
Kohlenwasserstoffgase über die Leitung 18 in einen in Fig. 2 gezeigten Fraktionierturm 20 eingeleitet,
der zu der Vorfraktionier- und Kühlstufe 6 gehört und in dem die Kohlenwasserstoffgase weiter abgekühlt
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und derart vorfraktioniert werden, daß aus dem Krackgas eine Heizölfraktion abgetrennt wird. In
der Fig. 2 ist gezeigt, daß die abgekühlten Wasserstoff
gase über die Leitung 18 in einen üblichen Vörfraktionierturm 20 der Vorfraktionier- und Kühlstufe
6 eingeleitet werden. Diesem Fraktionierturm 20 ist ein Direktkühler 22 zugeordnet. Der Vorfraktionierturm
20 ist ein Niederdruck-Fraktionierturm üblicher Art zum Abtrennen einer Heizölfraktion von dem Krackgas.
Die abgetrennte Heizölfraktion mit einem Molekulargewicht von etwa 170 bis 200 wird über die
Leitung 24 von dem Vörfraktionierturm 20 abgezogen
und kann in geeigneter Weise verwendet werden.
Die H und C- bis C .^-Kohlenwasserstoff e
enthaltenden Krackgase werden nach dem Abtrennen der Heizölfraktion in einen Direktkühler 22 eingeleitet
und in diesem im Gegenstrom zu Kühlwasser geführt und dadurch weiter abgekühlt, wobei die schwereren Kohlenwasserstoffe
kondensieren. Der Direktkühler 22 besitzt einen oberen Teil 23 und einen unteren Teil 25. Das
Kühlwasser wird von dem Direktkühler 22 über die Leitung 26 bei einer Temperatur von etwa 82 - 99 C
abgezogen und enthält schwerere Kohlenwasserstoffe, die als Rohbenzin verwendet werden können. Zum Abbrennen
dieser Kohlenwasserstoffe leitet man dieses Kühlwasser in eine Trenntrommel 28 ein, von der die abgetrennten
Kohlenwasserstoffe über eine Leitung 30 abgezogen werden, worauf sie in geeigneter ¥eise aufgearbeitet
und verwendet werden können. Das von den Kohlenwasserstoffen
befreite Kühlwasser wird bei etwa 82 - 99 C von derTrenntrommel 28 über die Leitung 32 abgezogen
und auf etwa 68,30C abgekühlt. Zu diesem Zweck wird d
von der Trenntrommel abgezogene Kühlwasser in dem
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Wärmeaustauscher 34 einem indirekten Wärmeaustausch mit einem ammoniakreichen Strom 36 unterworfen, der
von einer Absorptionskältemaschine 12 kommt und in dem Wärmeaustauscher 34 auf etwa 54 - 93°C erhitzt und
dadurch, teilweise verdampft wird. Bs hat sich gezeigt, daß eine Temperatur von etwa 5h - 93°C im allgemeinen
für die Erzeugung des Ammoniaks genügt, das als Kältemittel zum Kühlen der verschiedenen Fluide verwendet
werden soll. In dieser Stufe wird auf niedriger Temperatur befindliche Abwärme zum Erzeugen von
Ammoniak-Kältemittel durch Erhitzen eines ammoniakreichen Stroms verwendet. Zu diesem Zweck wird in den
Wärmetauscher 3'+ über die Leitung 36 ein von der
Absorptionskältemaschine 12 kommender, ammoniakreicher Strom eingeleitet, der in Wasser absorbiertes Ammoniak
in einer Konzentration von etwa 70 Gew.Jb enthält und
sich auf einer Temperatur von etwa 35 C befindet. Das erwärmte Kühlmittel tritt vorteilhafterweise mit einer
Temperatur von etwa 82 - 99 & in den Wärmeaustauscher
3^ ein. Durch den indirekten Wärmeaustausch zwischen
dem ammoniakreichen Strom und dem erwärmten Kühlwasser in dem Wärmetauscher 34 wird somit der ammoniakreiche
Strom auf eine Temperatur von 5^ - 93°C erhitzt und
dadurch teilweise verdampft und wird das erwärmte Kühlwasser vor seiner Rückführung zu dem Direktkühler 22
gekühlt.
Der auf etwa 5^- - 93 C erhitzte, ammoniakreiche
Strom enthält Wasser und Ammoniakdampf und wird über die Leitung 38 von dem Wärmeaustauscher 34 abgezogen
und über die Leitung 38 und die Leitung 127 in die
Absorptionskältemaschine 12 zurückgeführt. Mit der
Leitung 127 sind die Leitungen 38 und 76 an derselben
Stelle verbunden.
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AST
Vor dem Wiedereinloiten in den Direktkühler
wird das Kühlwasser vorzugsweise weiter abgekühlt. Zu diesem Zifeck wird das von dem Wärmeaustauscher 3k
über die Leitung kO mit etwa 6S0C abgezogene Kühlwasser
in einen Wärmeaustauscher h2 eingeleitet und in diesem
weiter auf etwa 5k - 57°C abgekühlt.
¥ie nachstehend ausführlich besprochen wird, kann man das in dem Wärmeaustauscher k2 erwärmte Wasser
vorteilhafterweise in dem Aufkocher für die Propan-Propylen-Fraktionierkolonne
verwenden, die zur Aufarbeitungsstufe 10 der Äthylenerzeugungsanlage gehört. Das
von dem Wärmeaustauscher k-2. über die Leitung k-h mit
etwa ^k - 57 C abgezogene Kühlwasser wird in den unteren
Teil 25 des Direktkühlers 22 zurückgeführt. Ein Teil
des Kühlwassers wird von der Leitung kk über die Leitung
k6 zu dem Indirektwärmeaustauscher 48 abgezweigt und
in diesem weiter auf etwa 38 C abgekühlt und dann über
die Leitung k9 in den oberen Teil 23 des Direktkühlers
22 eingeleitet.
Es ist bekannt, daß man durch fraktionierte Hochdruckdestillation des von der Vorfraktionier- und
Kühlstufe 6 abgezogenen, äthylenhaltigen Krackgases im wesentlichen reines Äthylen erhalten kann. Wie in den
Figuren 1 und 3 dargestellt ist, wird das von der Vorfraktionier- und Kühlzone 6 unter Drücken von etwa
1,3 bar abgezogene Krackgas auf einen Druck von etwa jl.\. - 38 bar verdichtet und dadurch verflüssigt, damit
in den Fraktioniertürmen der Aufarbeitungsstufe 10 das
gewünschte Produkt erhalten werden kann. Das von dem Direktkühler 22 über die Leitung 5° abgezogene,
nichtkondensierte Krackgas enthält Äthylen, Propylen, Äthan, Butan usw. und wird zu seiner Verdichtung der
in Fig. 1 gezeigten Verdichtungsstufe 8 zugeführt und
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Ah
in dieser in mehreren Teilstufen auf den sehr hohen Druck verdichtet, der für die Destillation in der
Aufarbeitungsstufe 10 erforderlich ist. Diese Verdichtung bewirkt ferner eine Kondensation
zur Bildung zusätzlicher längerkettiger Kohlenwasserstoffe.
Die Verdichtung erfolgt vorzugsweise in mindestens zwei und insbesondere in vier Teilstufen.
Durch, die Verdichtung wird auch die Temperatur des Krackgases erhöht. Bisher wurden diese Krackgase
mit Kühlwasser auf etwa 35 - 41°C abgekühlt. Erfindungsgemäß
wird nun Abwärme, die in der Verdichtungsstufe
auf niedriger Temperatur anfällt, in der Absorptionskältemaschine 12 zum Erzeugen von Ammoniak verwertet,
das zum Kühlen der Krackgase zwischen den einzelnen Verdichtungs—Teilstufen herangezogen wird. Dadurch,
kann man vorteilhafter die Temperatur der Krackgase viel stärker abkühlen, und zwar auf 27 — 29 C, so daß
in der Verdichtungsstufe 8 nur eine geringere Verdichtung
erforderlich ist und daher kleinere Verdichter genügen und vor dem Eintritt der Krackgase in die Aufarbeitungsstufe 10 beträchtlich größere Mengen der schwereren
Kohlenwasserstoffe abgetrennt werden können. Man kann auch für die fraktionierte Destillation der Krackgase
in der Aufarbeitungsstufe 10 eine viel kleinere Einrichtung
verwenden als in Anlagen, in denen in der Verdichtungsstufe 8 Kühlwasser als Kühlmittel verwendet
wird. Es wurde schon erwähnt, daß in jeder Verdichtungs-Teilstufe das Krackgas auf einen höheren Druck verdichtet
wird. So wird das Krackgas in dem Verdichter der ersten Teilstufe von etwa 1,32 auf 3i1 bar in dem Verdichter
der zweiten Teilstufe von etwa 2,7 auf 7,2 bar, in dem Verdichter der dritten Teilstufe von etwa 7 auf 17 bar
und in dem Verdichter der vierten Teilstufe auf den gewünschten Einddruck von etwa 37 bar oder mehr verdichtet,
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In Fig. 3 ist eine einstufige Verdichtungsanordnung
gezeigt. Diese Darstellung dient jedoch nur zur Erläuterung. In der Praxis verwendet man in der
Verdichtungsstufe mindestens zwei und vorzugsweise vier
derartige Anordnungen als Verdichtungs-Teilstufen*
Gemäß Fig. 3 ist in der Verdichtungsstufe 8
ein Wärmeaustauscher 52 angeordnet, der von der Vorfraktionier- und Kühlstufe 6 über die Leitung 50 mit
Krackgäs gespeist wird. Dieses wird in dem Wärmeaustauscher
52 mit Kühlwasser auf etwa 35 C abgekühlt und dann über
die Leitung 5k von dem Wärmeaustauscher 52 abgezogen
und in den Wärmeaustauscher 56 eingeleitet, in dem das
Krackgas durch indirekten Wärmeaustausch auf etwa 27 — 29°C abgekühlt wird. Zu diesem Zweck wird ein
Ammoniak-Kältemittel verwendet, das in der nachstehend
ausführlich beschriebenen Weise in der Absorptionskältemaschine 12 erzeugt worden ist. Der Wärmeaustauscher
56ist von üblicher Art und kann ein bekannter Rohrbündel-Wärmeaustauscher
sein, in den das Ammoniak-Kältemittel über die Leitung 58 bei etwa 21 C und
etwa 9 bar eintritt und in dem das Krackgas auf die gewünschte Temperatur von etwa 27 "- 29 C abgekühlt
wird« Das Ammoniak-Kältemittel wird von dem Wärmeaustauscher 56 über die Leitung 6O mit einer Temperatur
von etwa 21 °C abgezogen, bei der es dampfförmig ist,
und wird zu der nachstehend beschriebenen Absorptionskältemaschine
12 zurückgeführte
Das gekühlte Krackgas wird über die Leitung 62 bei etwa 27 - 29 °C und etwa 1,3 bar von dem Wärmeaustauscher
56 abgezogen und einem Verdichter 6k zugeführt, der die erste Verdichtungs-Teilstufe bildet. Der Verdichter
6k ist ein üblicher Verdichter, beispielsweise ein Kreiselverdichter, und wird von einer Dampfturbine
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66 angetrieben, die über die Leitung 68 mit Hochdruckdampf von etwa 480 °C und etwa 97 bar beaufschlagt
wird. In der üblichen Arbeitsweise befand sich der Abdampf der Turbine auf einer möglichst niedrigen
Temperatur und auf einem möglichst niedrigen Druck, da sich die in diesem Abdampf enthaltende Wärme auf
einer so niedrigen Temperatur befindet, daß eine wirtschaftliche Verwertung dieser ¥ärme nicht für
möglich gehalten wurde. Erfindungsgemäß wird die an dieser Stelle bei niedriger Temperatur anfallende
Abwärme dagegen für die Erzeugung von Ammoniak verwertet, das in dem Verfahren zum Erzeugen von Äthylen
als Kältemittel zum Kühlen von Fluiden verwendet wird.
Der aus der Turbine 66 mit einem Druck von etwa 0,3^ bar und einer Temperatur von etwa 71 C
austretende Dampf wird über die Leitung 70 einem
Wärmeaustausch mit einem ammoniakreichen Strom unterworfen, der über die Leitung 7Jk in den Wärmeaustauscher
72 eintritt. Die dem ammoniakreichen Strom durch diesen
indirekten Wärmeaustausch zugeführte Wärme genügt zur Erzeugung von im wesentlichen reinem Ammoniak in der
Absorptionskältemaschine 12. Der ammoniakreiche Strom tritt in den Wärmeaustauscher 72 über die Leitung 1Jk
bei einer Temperatur von etwa 35 C ein, bei der der ammoniakreiche Strom teilweise dampfförmig ist«
Der von dem Wärmeaustauscher 72 über die
Leitung 76 bei einer Temperatur von etwa 5^-57 C
abgezogene, ammoniakreiche Strom, der Wasser und Ammoniakdampf enthält, wird zu der Absorptionskältemaschine
12 über die Leitung f6 zurückgeführt, die
gemäß Figur 1 mit der Leitung 38 vereinigt ist, die
von der Vorfraktionier- und Kühlstufe 6 kommt»
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Der in dem Wärmeaustauscher 72 als Heizmittel verwendete Dampf wird über die Leitung 75 abgezogen.
Das Krackgas wird von dem Verdichter 6k über die Leitung 78 bei etwa 3,1 - 3,k bar und etwa 82 93
C abgezogen und in Wärmeaustauscher 80 und 8k eingeleitet, in denen die durch die Verdichtung erzeugte
Wärme abgeführt wird. In dem Wärmeaustauscher 80 wird das über die Leitung 78 zugeführte Krackgas einer
ersten indirekten Kühlung mit Wasser als Kühlmittel unterworfen. Das Kraclcgas wird von dem Wärmeaustauscher
80 über die Leitung 82 bei etwa 35 - ^-1 °C abgezogen
und dann in dem zweiten Wärmeaustauscher 8k zur Abkühlung auf etwa 27-29 C einem indirekten Wärmeaustausch mit
Ammoniak-Kältemittel unterworfen, das von der Absorptionskältemaschine 12 zugeführt wird. Dieses Ammoniak-Kältemittel
tritt in den zweiten Wärmeaustauscher 8k über die Leitung 86 bei etwa 21 C und etwa 9»0 bar ein.
Verdampftes Ammoniak-Kältemittel wird von dem Wärmeaustauscher Sk über die Leitung 88 gewöhnlich bei einer
Temperatur über 21 C und einem Druck von etwa 9»0 bar abgezogen und zu der Absorptionskältemaschine 12
surückgeführt.
Das über die Leitung 90 von dem Wärmeaustauscher 8^ abgezogene, gekühlte Kraclcgas wird in eine Trenntrommel
92 eingeleitet, in der sich die bei der Verdichtung und Abkühlung durch Kondensation gebildeten, schwereren
Kohlenwasserstoffe am Boden absetzen und dadurch von dein Kraclcgas abgetrennt werden. Vom Boden der Trenntrommel
92 werden die schwereren Kohlenwasserstoffe über die Leitung $k kontinuierlich abgezogen und können
dann in das Verfahren zur Erzeugung von Äthylen zurückgeführt
oder aufgearbeitet werden. Der sich im oberen Teil der Trenntrommel 92 sammelnde, das Kraclcgas ent-
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haltende Dampf wird über die Leitung 96 abgezogen und
in die zweite Verdichtungs-Teilstufe der Verdicherungsstufe
eingeleitet.
Die vorstehend ausführlich beschriebenen Vorgänge
in einer Verdichtungs-Teilstufe -werden auch in
jeder anderen Versicherungs-Teilstufe der vorzugsweise
aus vier Teilstufen bestehenden Verdichtungsstufe 8 durchgeführt, in der schließlich ein Krackgas unter
einem Druck von etwa 3k - 38 bar erhalten wird« Die
Drücke, auf denen das Gas in den einzelnen Verdichtungs-Teilstufen
verdichtet wird, wurden vorstehend angegeben. Es wird ferner in jeder Verdichtungs-Teilstufe ¥ärme
erzeugt und in der für die erste Verdichtungs-Teilstufe
beschriebenen Weise durch Kühlung abgeführt.
Das in der letzten Verdichtungs-Teilstufe auf den gewünschten Druck von etwa 3^ ~ 38 bar verdichtete
Krackgas wird dann gemäß Fig. 1 und 4 über die Leitung der Aufarbeitungsstufe 10 zugeführt.
In der Aufarbeitungsstufe 10 werden Äthylen,
Wasserstoff, Methan, Propan, Propylen, sowie die C.-Kohlenwasserstoffe, wie Butylen, usw. im allgemeinen
mit Hilfe der für diese Zwecke üblichen Einrichtungen und Verfahren gewonnen.
Zu der Aufarbeitungsstufe gehört eine
Demethanierungs-Teilstufe, in der die Äthylenfraktion des Krackgases durch übliche Fraktionierverfahren von
Methan und Wasserstoff in einem dem Fachmann bekannten Verfahren getrennt wird. Beispielsweise kann man im
Rahmen der Erfindung in der Demethanierungs-Teilstufe
nach dem Verfahren der US-PS 3 kkk 696 vom 2o. Mai 1969
arbeiten«,
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■■.,;■■ ■■.■■■■. ■ ti
Nachdem in der Demethanierungs-Teilstufe der Wasserstoff und das Methan von dem äthylenhaltigen Strom
abgetrennt worden sind, muß das Äthylen von den übrigen
Kohlenwasserstoffen abgetrennt werden, was in üblicher
Weise in einer Reihe von Hochdruck-Fraktioniertürmen geschieht. In jedem dieser Türme werden Bestandteile
des äthylenhaltigen Stroms, beispielsweise das Äthan, Propan usw., abgetrennt, bis schließlich im wesentlichen
reines Äthylen erhalten wird.
Gemäß Fig. 1 wird das erzeugte Äthylen von der
Aufarbeitungsstufe 10 über die Leitung 98 abgezogen.
Die übrigen Kohlenwasserstoffe, d, h. das Butan, Butylen,
Äthan usw., sind wertvolle Nebenprodukte der Äthylenerzeugung
und werden von der Aufarbeitungsstufe über die
Leitung 100 abgezogen.
Eine beträchtliche Fraktion der im Zuge der
Gewinnung des Äthylens in der Aufarbeitungsstufe 10
abgetrennten Kohlenwasserstoffe sind die C -Kohlenwasserstoffe, zu denen das Propan und das Propylen gehören.
Da jeder dieser Kohlenwasserstoffe, insbesondere das
Propylen, von wirtschaftlicher Bedeutung ist, wird diese
Fraktion zweckmäßig in ihre beiden Hauptbestandteile
aufgearbeitet.
Daher wird gemäß Fig. k in der Aufarbeitungsstufe
10 die das Propan und das Propylen enthaltende Fraktion über die Leitung 102 einer üblichen Fraktionierkolonne
104 zugeführt und in dieser nach einem üblichen Fraktionierverfahren bei einer solchen Temperatur und
einem solchen Druck behandelt, daß das Propan von dem Propylen getrennt wird. Das Propan fällt als Hauptbestandteil
der Rackstandsfraktxon an, die von der Fraktionierkolonne
\0k über die Leitung 106 bei etwa 35 C abgezogen
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- 2805'1Oi
as
wird. Der vorwiegend aus Propylen bestehende Kopfdampf
wird von der Fraktionierkolonne 104 über die Leitung
1Ο8 bei etwa 2h - 29 °C und etwa 11*7 - 13,1 bar abgezogen
und in dem aus einem üblichen Wärmeaustauscher bestehenden Kondensator 110 einem indirekten Färmeaustausch
mit von der Absorptionskältemaschine 12 kommendem Ammoniak-Kältemittel unterworfen und dadurch kondensiert«
Das Ammoniak-Kältemittel wird dem Kondensator 110 von
der Absorptionskältemaschine 12 über die Leitung 112 bei etwa 21 C und etwa 9,0 bar zugeführt und von dem
Kondensator 110 über die Leitung 114 als Dampf bei etwa
21 C und etwa 9»0 bar abgezogen und zu der Absorptionskältemaschine
12 zurückgeführt.
Das kondensierte Propylen wird von dem Kondensator 110 bei etwa Z6 C über die Leitung 116
abgezogen. Ein Teil des über die Leitung 116 abgezogenen
Propylens wird über die Leitung 118 aus der Anlage abgeführt.
Ein weiterer Teil wird über die Leitung 120 als Rückfluß wieder der Fraktionierkolonne 10^ zugeführt.
Der zur Trennung von Propan und Propylen in der Fraktionierkolonne 10k erforderliche Druck ist von der
Betriebstemperatur des Kopfdampfkondensators 110 abhängig. Da die Kühlung mittels des Ammoniak-Kältemittels einen
Betrieb des Kopfdampfkondensators 110 bei relativ
niedriger Temperatur ermöglicht, kann man in der Fraktionierkolonne 10^ bei niedrigeren Drücken arbeiten
und kommt man mit einer kleineren Fraktionierkolonne 10^ aus. ¥enn Ammoniak-Kältemittel von 21 °C zur Verfügung
steht, kann man in der Fraktionierkolonne 104 bei 11,7 - 13,1 bar und etwa 26 - 29 °C arbeiten.
Es wurde schon erwähnt, daß Wärme zum Heizen des Aufkochers für die Fraktionierkolonne lOk dem Kühl-
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wasser entnommen wird, das nach dem Verlassen des Direktkühlers 22 zunächst gemäß Pig. 2 durch den Wärmeaustauscher
34 geführt worden ist. Infolgedessen wird
von der Fraktionierkolonne 104 über die Leitung 122 ein flüssiges Propan-Propylen-Gemisch von etwa 35 °C
abgezogen und in den Wärmeaustauscher 42 eingeleitet, der als Aufkocher für die Fraktionierkolonne 104 dient.
Das in Propan-Propylen-Gemisch wird in dem als Aufkocher bzw. Wärmeaustauscher 42 im wesentlichen verdampft und
dann über die Leitung 124 wieder in die Fraktionierkolonne
104 eingeleitet.
Die im Rahmen der Erfindung verwendete Absorptionskältemaschine 12 ist von üblicher Art. Sie besitzt einen
Austreibeturm 126, einen Kondensator 13Oj einen Vorratsbehälter
13'+, eine Entspannungseinrichtung 142 und
Absorber 148, 150 und 152. Man erkennt in Fig. 1, daß
in dem Austreibeturm 126 der Absorptionskältemaschine
aus einem ammoniakreichen Strom im wesentlichen reines Ammoniak gewonnen wird. Die ammoniakreichen Ströme, die
in den Wärmeaustauschern 34 (Fig. Z) und 72 (Fig. 3)
sowie den vorstehend beschriebenen, aber nicht dargestellten Wärmeaustauschern der anderen Verdichtungs-Teilstufen
zum Kühlen von verschiedenen Fluiden verwendet und dabei auf eine Temperatur von etwa 54-93 C
erwärmt und daher teilweise verdampft worden sind, werden von den Wärmeaustauschern 34 und 72 über die
Leitungen 38 bzw. 76 abgezogen und nach Vereinigung
in der Leitung 127 in den unteren Teil des Austreibeturm
126 eingeleitet. Die für die Destillation in dem Austreibeturm 126 erforderliche Wärme wird daher als
Wärmeinhalt der ammoniakreichen Ströme zugeführt, mit denen der Austreibeturm 126 über die Leitungen -38 und
76 gespeist wird. In Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlwassers, das für den Kopfdampfkondensator I30
zur Verfügung steht, wird der Betriebsdruck in dem
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-*r-
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Austreibeturm 126 so gewählt, daß im wesentlichen reines Ammoniak kondensiert. Beispielsweise wird
bei einer Kühlwassereintrittstemperatur von etwa 27 °C
der Austreibeturm 126 unter einem Druck von etwa 14 bar
betrieben.
Die in dem Austreibeturm 126 ausgetriebenen,
im wesentlichen reinen Ammoniakdämpfe werden von dem Austreibeturm 126 über die Leitung als Kopfdampf bei
etwa 35 °C und etwa 13,8 bar abgezogen und in dem Kondensator I30 durch indirekten Wärmeaustausch mit
Kühlwasser kondensiert. Das kondensierte Ammoniak wird von dem Kondensator I3O über die Leitung 132 bei etwa
35 C und etwa 13»8 bar abgezogen und über die Leitung
132 in den Vorratsbehälter 13^ eingeleitet. Ein Teil
des kondensierten Ammoniaks wird von der Leitung 132
über die Leitung 138 abgezweigt und als Rückfluß in den
oberen Teil des Austreibeturm 126 eingeleitet.
In dem Vorratsbehälter 13^ wird das Ammoniak
bei etwa 35 °C und etwa 13f8 bar gelagert. Vor der
Zuführung des Ammoniaks zu den verschiedenen Kühleinrichtungen, d. h. den Wärmeaustauschern 56 und 84 und dem
Kondensator 110, muß durch Entspannen des Ammoniaks dessen Temperatur auf etwa 21 C herabgesetzt werden.
In Fig. 1 ist zwar nur eine einzige Entspannungseinrichtung 142 gezeigt, doch können auch mehrere Entspannungseinrichtungen verwendet werden, die in der Nähe je einer
zu beschickenden Kühleinrichtung angeordnet sind.
Flüssigammoniak wird von dem Vorratsbehälter
134 über die Leitung 14O bei etwa 35 °C etwa 13,8 bar abgezogen
und durch ein Entspannungsventil 1^2 geführt, das
eine Entspannung auf etwa 9»O bar bewirkt, so daß Flüssigammonialc
von etwa 21 °C erhalten wird. Das Ammoniak-Kältemittel wird von dem Entspannungsventil 142 über die
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Leitung 144 abgezogen und über die Leitungen 58, 86,
112 den ¥ärraeaustausehern 56 und 84 und dem Kondensator
110 zugeführt. Nachdem das Ammoniak in diesen Wärmeaustauschern
und diesem Kondensator in der vorstehend erläuterten Weise zum Kühlen verwendet worden ist, wird
es von den Wärmeaustauschern 56 und 84 und dem Kondensator
110 über die Leitungen 60, 88 bzw. 114 in Dampfform
bei etwa 21 C und etwa 9,0 bar abgezogen. Diese
Ammoniakdämpfe werden in der Leitung 146 vereinigt
und von dieser über die Leitungen 154, 156 und 158 den
Absorbern 148, I50 bzw. 152 zugeführt.
In dem Austreibeturm 126 wird im wesentlichen
reiner Ammoniakdampf von dem ammoniakreichen Strom getrennt, so daß ein ammoniakarmer Strom anfällt, der
etwa 66 Gew.°/o Ammoniak enthält und von dem Abtreibeturm
126 über die Leitung 160 abgezogen und bei etwa 54 C
in den ersten der drei Absorber 148, I50 und 152 eingeleitet wird. Xn diesen Absorbern wird der ammoniakarme
Strom mit Ammoniak auf eine Endkonzentration von etwa
70 Gew.fo Ammoniak angereichert und zu diesem Zweck mit
im wesentlichen reinem Ammoniakdampf in Berührung gebracht,
der über die Leitungen 154, I56 und 158 in die Absorber
eintritt. Diese sind mit nicht gezeigten Kühleinrichtungen
zum Abführen der durch die Absorption erzeugten Wärme versehen. Die ammoniakarme Lösung tritt über die Leitung
TOO in den Absorber 148 ein und wird von ihm über die
Leitung 162 bei etwa 38 C und einer Konzentration von etwa 67 Gew.% Ammoniak abgezogen und dem Absorber I50
zugeführt. Diese Behandlung wird wiederholt, bis schließlich ein ammoniakreicher Strom mit einer Konzentration
von etwa 70 Gew.^ Ammoniak und einer Temperatur von
etwa 35 °C erhalten wird.
Der auf diese Weise erhaltene ammoniakreiche Strom wird von dem Absorber 152 über die Leitung 164
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Sb
abgezogen und über die Leitungen 36 und Jk dem Wärmeaustauscher
3*l· (Fig. 2) in der Vorfraktionier- und
Kühlstufe bzw. dem Wärmeaustauscher 72 (Fig. 3) in der
Verdichtungsstufe zugeführt und in diesen Wärmeaustauschern
durch Aufnahme von auf niedriger Temperatur befindlicher Abwärme in der vorstehend beschriebenen
Weise erwärmt.
Die Erfindung schafft somit ein System, in dem
auf niedriger Temperatur vorhandene Abwärme zum Erzeugen von Ammoniak verwertet wird, das seinerseits vorteilhafterweise
bei der Erzeugung von Äthylen als Kältemittel zum Kühlen von Pluiden und Anlagenteilen verwendet wird.
Natürlich kann die Erfindung im Rahmen der Erzeugung von Olefinen auch für andere als die hier beschriebenen
Zwecke angewendet werden. Beispielsweise kann man in der Äthylenerzeugung eine Kältemaschine verwenden, die
mit Propylen arbeitet, das in der Aufarbeitungsstufe als Kühlmittel zum Kondensieren von vorwiegend aus"
Äthylen bestehendem Kopfdampf in einem Kondensator verwendet
wird, der einer Äthylen-Fraktionierkolonne zugeordnet ist. Dabei ist die Verwendung von Propylen als
Kühlmittel vorteilhaft, weil das zur Verfügung stehende Kühlwasser zum Kondensieren des äthylenhaltigen Kopfdampfes
nicht genügend kalt ist.
Es ist bekannt, in einer mit Propylen arbeitenden Kältemaschine Verdichter und Turbinen, die den in der
Verdichtungsstufe 8 verwendeten ähneln, zum Verdichten
von Propylengas auf den gewünschten Betriebsdruck zu verwenden. Bei dieser Verdichtung fällt auf niedriger
Temperatur befindliche Abwärme an, die ebenfalls in der mit Ammoniak arbeitenden Absorptionskältemaschine 12 zum
Abtreiben des Kältemittels verwendet werden kann. Man kann das in der Absorptionskältemaschine abgetriebene
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-se-
Ammoniak auch als Kühlmittel in Wärmetauschern verwenden, die in der mit Propylen arbeitenden Kältemaschine
zum Kondensieren des Propylens dienen.
Xn den nachstehenden Tabellen sind für ein Ausführungsbeispiel die Drücke, Temperaturen und
Strömungsmengen der verschiedenen Fluide und die Betriebsbedingungen der verschiedenen Anlagenteile
angegeben. In diesem Ausführungsbeispiel wurden 49,9 t/h
Äthylen erzeugt und 279,2 t/h Ammoniak über die Kopfleitung 14O des Arnmoniak-Abtreibeturms umgewälzt und
in dem Verfahren verwendet.
Verdichter
64 64 64 64
1.St. 2.St. 3.St. 4.St.
Leistung, kW | °C | 5710 | 5610 | 35-26 | 5770 | 6150 |
Krackgas | °C | |||||
Menge, t/h | 6,76 | 6,4 | 6,62 | 7,17 | ||
Eintritts temperatur, druck, bar |
28 1,32 |
28 2,93 |
28 6,94 |
28 14,98 |
||
Austritts temperatur, druck, bar |
86 3,28 |
88 7,30 |
90 17,24 |
94 37,16 |
||
Propan-Propylen-Fraktionierkolonne 1O4 | ||||||
Temperatur, C | ||||||
Druck, bar 11,73
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Kondensatoren
110
130
Wärmeaustauschleistung, MMkj/h
128
325
Ammoniak-Kältemittel | 809832/0930 | 115 | 285 | 13,8 |
Menge, t/h | ||||
Eintritts- | 21 | 35 | ||
tempgratur, C | 8,97 | 14,00 | ||
druck, bar | ||||
Austritts | 21 | 35 | ||
temperatur , C | 8,93 | 13,8 | ||
druck, bar | ||||
Kopfdampf | 377 | |||
Menge, t/h. | ||||
Eintritts- | 27 | |||
temperatur, C | 12,00 | |||
druck, bar | ||||
Austritts- | 26 | |||
t emp eratür t C | 11,73 | |||
druck, bar | ||||
Austreibeturm 126 | 56 - 35 | |||
Temperatur, C | 14,15 - | |||
Druck, bar | ||||
Vorratsbehälter 134 | 35 | |||
Temperatur, C | 13,8 | |||
Druck, bar | ||||
Entspannunpsventil 143 | ||||
Ammoniak | 279 | |||
Menge, t/h | ||||
Eintritts- | 35 | |||
tonperatur, 0C | 13,8 | |||
druck, bar | ||||
Austritts | 21 | |||
temperatur, C | 8,97 | |||
druck, bar | ||||
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-Zk—
Absorber
148
150
2605103
152
Ammonxakdampf | °C | 93 | 93 | 93 |
Menge, t/h | bar | 21 | 21 | 21 |
Eintrittstemp., | 8,97 | 8,97 | 8,97 | |
Eint r i 11 s drück, | ||||
ammoniakarmer Strom Menge, t/h 2090
Ammoniak-Konz entrat ion,
Gev,c/>
66
Austrittstemp., C 40
Austrittsdruck, bar 9,07 217O
227O
67 | 68 |
38 | 37 |
9,04 | 9,00 |
809832/0930 - 25 -
Wärmeaustauschleistung bei Vollast, MMkj/h
¥ärmeaus taus eher
42
128
52
16,4
Ammoniakrexclie Lösung Menge, t/h
Eintrxttst emp er at ur, C druck, bar
Austritts— temperatur, C druck, bar
Ammoniak-Kältemittel
temperatur,
Eintrittstemper druck, bar
Austrittstemperatur, C druck, bar
Abschreckwasser Menge, t/h
Eintrittstemperatur, C druck, bar
Austrittstemperatur, C druck, bar
Kühlwasser Menge, t/h Eintrittstemp., C
Austrittstemp., C
,28
-15
2440
67 57
1,38 1,3 1,27
1,38 1,3 1,27
57 38
1,31 1,24 1,17
1,31 1,24 1,17
308
27 38
14,8
35 8,97
35 8,94
8üaö32/093Ö
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721' 80 80 80 80 84 84
1.St. 2.St. 3.St. 4.St. 1.St. 2.St. 3.St.
Wärmeaustauschleistung bei Vollast, MMkj/h 219 24,2 22,5 24,9 39,6 5,3 4,4 3,5
Ammoniakreiche Lösung
Menge, t/h 4,8 4,0 3,1
Eintrittstemperatur, C druck, bar 14,28
Austrittstemperatur, C "druck, bar 14,15
Ammoniak-Kältemittel Eintrittstemperatur, °C 21 21
druck, bar 8,97 8,97 8,97
Austritts-
temperatur, C 21 21
druck, bar 8,93 8,93 8,93
2)
Dampf ;
Eintrittstemperatur, C druck, bar 0,32
Austrittstemperatur, C druck, bar 0,31
Menge, t/h 26O 240 270
Eintrittstempex-atur, C ' '
Austrittstemperatur, C 49 49 49
1) Eine Turbine treibt alle vier Teilstufen
2) Abwärme auf niedriger Temperatur
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In dem vorstehend beschriebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiel -wird m±t einem Amffloniak-Verdampfungsdruck
von 9,27 bar gearbeitet, der einer Temperatur des durch die verschiedenen Wärmeaustauscher tretenden
Ammoniaks von etwa 21 °C entspricht. Man kann im Rahmen des vorstehend beschriebenen VerfahrensSchemas
aber auch kälteres Ammoniak-Kältemittel erhalten. Beispielsweise kann in dem vorstehend beschriebenen
Verfahrensschema das in der Leitung 14O strömende
Ammoniak-Kältemittel in dem Ventil 1k2 auf einen Druck
von nur etwa 6,9 bar entspannt werden, so daß das über die Leitung Ikk den verschiedenen Wärmeaustauschern
als Kältemittel zugeführte Ammoniak eine Temperatur von etwa 13 C hat.
Wenn in dem Verfahren gemäß der Erfindung Ammoniak
als Kältemittel von etwa 13 C erhalten wird, hat auch das über die Leitung 112 dem Kondensator 110 zugeführte
Ammoniak—Kältemittel eine Temperatur von etwa 13 C, so
daß die. Propan-Propylen-Fraktionierkolonne 10k unter einem Druck von nur etwa 9»7 bar betrieben werden kann.
Bei diesem Druck befindet sich der propylenreiche Kopfdampf, der von der Fraktionierkolonne 104 über die
Leitung 108 dem Kondensator 110 zugeführt wird, auf einer Temperatur von etwa 17 C0 Ein niedriger Betriebsdruck in der Propan-Propylen-Praktionierkolonne 104 ist
erwünschtι weil dann das Propylen und Propan leichter
voreinander getrennt werden können. Wenn man im Rahmen der Erfindung Ammoniak-Kältemittel von 13-21 C verwendet,
kann man in der Fraktionierkolonne 104 mit einem
niedrigeren Druck arbeiten, so daß die Trennung zwischen dem Propylen und dem Propan leichter voneinander getrennt
werden können und man in der Kolonne 1Ok mit weniger
Fraktionierböden auskommt«
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Es versteht sich ferner, daß mit einem Ammoniak-Kältemittel bei einer Temperatur unter 21 °C, beispielsweise
zwischen 13 und 21 °C das durch die Wärmeaustauscher 56 und die Wärmeaustauscher 8k der ersten,
zweiten und dritten Verdichtungs-Teilstufe tretende
Krackgas auf Temperaturen unter 27 - 29 0C abgekühlt
werden kann« Mit einem Ammoniak-Kältemittel von 130C
kann das durch die Wärmeaustauscher 56 und 8k tretende
Krackgas ohne weiteres auf etwa 18 0C abgekühlt werden.
Die niedrigere Temperatur des in die Verdichtungs-Teils tuf en I bis IV eintretenden Krackgases setzt den
Leistungsbedarf für die Verdichtung in jeder Teilstufe
herab«
Vorstehend wurde eine Ausführungsform mit einem
einzigen Austreibeturm und hintereinandergeschalteten
Absorbern beschrieben. Man kann aber natürlich auch
mehrere parallelgeschaltete und von je einer eigenen Wärmequelle geheizten Abtreibetürme und mehrere
zusätzliche, parallelgeschaltete Absorber verwenden.
Die Erfindung ist auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel nicht eingeschränkt, sondern es
sind im Rahmen der Erfindung in der Erzeugung von
Olefin zahlreiche Abänderungen möglich.
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e er s ei\e
Claims (1)
- - 99 -Patentansprüche:(1V Verfahren zur Erzeugung- von Olefinen, in dem Kohlenwasserstoffe thermisch gekrackt werden, wobei Abwärme anfällt und strömende Fluide gekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein von einer Absorptionskältemaschine kommender, ammoniakreicher Strom mit Abwärme erwärmt wird, die in dem Verfahren zur Erzeugung von Olefinen anfällt, daß in dor Absorptionskältemaschine aus dem erwärmten ammoniakreichen Strom Ammoniak-Kältemittel erzeugt wird und daß dieses Kältemittel in dem Verfahren zur Erzeugung von Olefinen zum Kühlen von Fluiden verwendet wird.(2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ammoniakreiche Lösung mit Abwärme erwärmt wird, die in dem aus: einem Direktkühler austretenden Abschreckwasser enthalten ist.(3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ammoniakreiche Lösung mit Abwärme von Dampfturbinen erwärmt wird, die Verdichter zum Verdichten von in dem Verfahren zur Erzeugung von Olefinen anfallenden Gasen antreiben.(k) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ammoniak-Kältemittel zum Kühlen von Gasen verwendet wird, bevor diese zu ihrer Verdichtung in Verdichter eingeleitet werden,(5) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ammoniak-Kältemittel zum Kühlen von Kopfdampf aus einer Propan-Propylen-Fraktionierkolonne verwendet wird.- 30 -2SQ5103- 30 -'SL(6) Verfahren zur Erzeugung von Äthylen, in dem durch. Kracken eines Kohlenwasserstoffes ein Krackgas erzeugt und dieses in einer Absehreckstufe schnell abgekühlt und dann in eine Vorfralttionier- und Kühlstufe eingeleitet wird, in der das Gas veiter abgekühlt wird und schwere Kohlenwasserstoffe abgetrennt werden, worauf das Krackgas in einer Verdichtungsstufe verdichtet und das verdichtete Krackgas in einer Aufbereitungsstufe aufbereitet wird, in der Kopfdampf anfällt und Äthylen aus dem Krackgas gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorfraktionier- und Kühlstufe und in der Verdichtungsstufe anfallende, auf niedriger Temperatur befindliche Abwärme zum Erzeugen von Ammoniak verxvertet und dieses zum Abkühlen des Krackgases in der Verdichtungsstufe und des Kopfdampfes in der Aufbereitungsstufe verwendet wird, wobei(a) ein ammoniakreicher Strom mit in der Vorfralctionier- und Eühlstufe und in der Verdichtungsstufe auf niedriger Temperatur angefallener Abwärme erhitzt,(b) der erhitzte ammoniakreiche Strom in im wesentlichen reinen Ammoniakdampf und einen ammoniakarmen Strom getrennt,(c) der im wesentlichen reine Ammoniakdampf zu Flüssigammoniak kondensiert,(d) das Flüssigammoniak zum Erzeugen des von Ammoniak-Kältemittel durch eine Entspannungseinrichtung geführt,(e) das Ammoniak-Kältemittel zum Kühlen des Krackgases in der Verdichtungsstufe und des Kopfdampfes in der Aufarbeitungsstufe verwendet,(f) danach das Ammoniak-Kältemittel mit dem ammonialcarmen Strom zu einem ammoniakreichen809832/0330Strom vereinigt und(g) dieser ammoniakreiche Strom erneut dem Schritt (a) unterworfen wird.(?) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dein Schritt (a) der ammoniakreiehe Strom mit in der Aufarbeitungsstufe angefallener, auf niedriger Temperatur befindlicher Abwärme erwärmt wird.(8) Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die auf niedriger Temperatur befindliche Abwärme in der Aufarbeitungszone in einer mit Propylen arbeitenden Kältemaschine anfällt.(9) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, da£3 der ammoniaicrciche Strom in dem Schritt (a) auf eine Temperatur von etwa 5^-93 C erwärmt wird.(ίο) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schritt (d) Ammoniak-Kältemittel von etwa 13-21 C erzeugt wird.(11) Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schritt (d) erzeugtes Ammoniak-Kältemittel in der mit Propylen arbeitenden Kältemaschine als Kühlmittel verwendet wird.(12) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schritt (a) der ammoniakreiehe Strom bei einer Temperatur von etwa 35 C in die Vorfraktionier- und Kühlstufe und in die Verdichtungssone eingeleitet wird.- 32 -09832/0930-.-.--103 H(i3) Verfahren nach. Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schritt (d) das Flüssigammoniak in die Entspannungseinrichtung mit einem Druck von etwa 13»8 bar eintritt und aus der die Entspannungseinrichtung mit einem Druck von etwa 6,9 - 9,0 bar austritt.(1^) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ammoniak-Kältemittel in d m Schritt (e) das Krackgas in der Verdichtungsstufe auf etwa 18 - 29 °C abkühlt.(15) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ammoniak—Kältemittel in dem Schritt (e) den Kopfdampf in der Aufbereitungsstufe auf etwa 17 - 29 0C abkühlt.(16) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der ammoniakreichen Lösung in dem Schritt (f) etwa fO Gew.?6 Ammoniak beträgt.(17) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein in dem Schritt (a) die ammoniakreiche Lösung mit Abschreckwasser erwärmt wird, das von einem Direktkühler der Vorfraktionier- und Kühlstufe kommt.(18) Verfahren nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß einer Propan-Propylen-Fraktionierkolonne der Aufbereitungsstufe Aufkocherwärme durch das von dem Direktkühler kommende Abschreckwasser zugeführt wird.(19) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ammoniakreiche Lösung in dem Schritt (a) mit Abdampf von Dampfturbinen der Verdichtungsstufe erwärmt wird.809832/0930ST(20) Verfahren nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß der Abdampf* der Dampfturbinen unter einem Druck von etwa 0,3^ bar steht.809832/0910
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