DE60108835T2

DE60108835T2 - Verfahren und Anlage zur Rückgewinnung und Reinigung von Äthylen hergestellt durch Pyrolyse von Kohlenwasserstoff

Info

Publication number: DE60108835T2
Application number: DE60108835T
Authority: DE
Inventors: Victor Kaiser; Jean-Paul Laugier; Yvon Simon
Original assignee: Technip France SAS
Current assignee: Technip Energies France SAS
Priority date: 2000-12-07
Filing date: 2001-11-29
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2021-11-30
Also published as: TR200403358T3; EA200101185A1; CA2364354C; EA003348B1; US6578378B2; PT1215459E; MXPA01012525A; USRE40124E1; EP1215459A3; US20020198430A1; DK1215459T3; CA2364354A1; ES2234792T3; DE60108835D1; FR2817767A1; EP1215459A2; FR2817767B1; ATE289048T1; EP1215459B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen und gemäß einer ihrer Ausführungsformen die chemische Industrie, und insbesondere ein Verfahren zum Rückgewinnen mit hohem Leistungsgrad und zum Reinigen von Ethylen sowie von weiteren Produkten, die aus einem durch Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen erzeugten Gas stammen. Diese Erfindung betrifft ebenfalls eine Anlage und Ausrüstungen, die zur Durchführung dieses Verfahrens in einem großtechnischen Rahmen vorgesehen sind.
Eine große Anzahl von Erzeugnissen und Patenten, die die Herstellung, die Rückgewinnung und die Reinigung von Olefinen behandeln, zeigt deren industrielle Bedeutung und die im Verlauf der Durchführung von verschiedenen Verfahren auftretenden Probleme.
Vor Kurzem hat die Produktionskapazität von Ethyleneinheiten den Betrag von 1 Million Tonnen pro Jahr für eine einzige Linie erreicht und sogar überschritten, was eine neue Annäherung an die Konzeption des Verfahrens, der Ausrüstungen und der Steuerbarkeit der Einheit erfordert.
In einem Rückgewinnungs- und Reinigungssystem, besonders für Ethylen, bildet die Eliminierung von Acetylen ein Schlüsselelement der Reinigung. Auf Grund seiner relativen Flüchtigkeit in Bezug auf Ethylen und Ethan kann es nicht durch Destillation abgetrennt werden. In der industriellen Praxis gibt es nur zwei angewandte Verfahren: die Absorption des Acetylens durch ein Lösungsmittel und die Hydrierung zu Ethylen und Ethan.
Das erste Verfahren bringt ein Lösungsmittel ins Spiel, welches üblicherweise von der Art N,N-Dimethylformamid (DMF) oder von der Art N-Methylpyrolidon (NMP) ist, welches es ermöglicht, das Acetylen vorzugsweise in gelöster Form zurückzugewinnen.
Das zweite Verfahren, welches zu einer katalytischen Hydrierung korrespondiert, wird im Allgemeinen sowohl durch eine Behandlung der Gesamtheit des vom Cracken stammenden Gases vor Abtrennung des in diesem enthaltenen Wasserstoffs, als auch durch eine getrennte Behandlung von C₂-Kohlenwasserstoffe enthaltenden Fraktionen nach einem Zusatz von ausreichend reinem Wasserstoff ausgeführt, um das ganze Acetylen in Ethylen und Ethan umzuwandeln. Diese beiden Ausführungen von Hydrierung verwenden Katalysatoren auf Grundlage von Palladium mit unterschiedlichen Rezepturen.
Der Verfahrensschritt der Hydrierung von Acetylen war ebenfalls der Gegenstand von sehr zahlreichen Werken und Erfindungen, die das System des Katalysators und die Rezepturen bzw. Formeln des Katalysators behandeln und die speziellen Nachteile aufzeigen, die mit einer jeden der Hydriertechnologien verbunden sind:
So kann sich im Fall der Behandlung der Gesamtheit des Crackgases, das von der Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen in einem Hydrierreaktor stammt, eine Hochlaufreaktion ergeben, welche zu einer Beschleunigung der Kinetik der Umwandlungsreaktion von Acetylen in Ethylen (und auch von unerwünschten sekundären Reaktionen) auf Grund einer bedeutenden Zunahme der Katalysatortemperatur zusammen mit dem Vorhandensein eines großen Wasserstoffüberschusses (50 bis 100 mal mehr als die von der Stöchiometrie erforderliche Menge) korrespondiert. Das Ethylen kann sich dann in Ethan umwandeln und auf diese Weise eine starke Temperaturerhöhung hervorrufen, welche dazu zwingt, den Reaktor sofort auf normalen Luftdruck zu bringen, um eine Explosion zu verhindern.
Im dem Fall der Behandlung der einzelnen C₂-Fraktion kann sich eine Polymerisation des Acetylens und eine progressive Deaktivierung des Katalysators auf Grund der großen Konzentration an ungesättigten Kohlenwasserstoffen der zu behandelnden Fraktion ergeben, was die Durchführung einer Regeneration oder eines periodischen Austausches der Katalysatorladung erfordert. Im Allgemeinen installiert man einen Reservereaktor, damit die Produktion nicht unterbrochen wird. Außerdem ist es nötig, einen gereinigten Wasserstoffstrom für die Reaktion zu verwenden, und diese beiden Aspekte neigen dazu, die Investitionen für die Reserveausrüstungen oder die Ausrüstungen zu erhöhen, die einzig dem beschriebenen Zweck dienen.
Die vorliegende Erfindung beseitigt die jeweiligen Nachteile der vorbekannten Techniken durch die Reinigung der Fraktion reich an Ethylen in einem Zwischenschritt des Verfahrens.
So betrifft die Erfindung gemäß einer ihrer Ausführungsformen ein Verfahren zum Fraktionieren eines von der Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen abgeleiteten im Wesentlichen wasserfreien Gases, welches Wasserstoff und Kohlenwasserstoffe enthält, insbesondere Kohlenwasserstoffe von C₁ bis C₃ einschließlich Ethylen, Propylen und Acetylen, in mindestens einen mit Wasserstoff und/oder Methan angereicherten Strom, in mindestens einen mit Ethylen angereicherten und an Acetylen verarmten Strom und in mindestens einen mit Propylen angereicherten Strom, welches folgende Verfahrensschritte aufweist:

a) fortschreitendes Abkühlen und Verflüssigen des von der Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen abgeleiteten Gases unter Druck durch Durchlaufen einer Reihe von immer kälteren Wärmetauscherbereichen, Abtrennen von mindestens einem Kondensat nach Durchlaufen jedes Wärmetauscherbereiches von dem besagten Gas der Pyrolyse, wobei mindestens eines der Kondensate mit Propylen angereichert ist und mindestens ein weiteres Kondensat mit Ethylen und mit Ethan angereichert ist und in Lösung einen geringen Anteil an Wasserstoff, Methan und Acetylen enthält, und Auffangen bzw. Sammeln des mit Wasserstoff angereicherten Restgases;
b) unter Absenken des Drucks zumindest teilweises Verdampfen des mit Ethylen und Ethan angereicherten Kondensats und des mit Propylen angereicherten Kondensats, und Erwärmen dieser, unabhängig oder nicht, in mindestens einem der besagten Wärmetauscherbereiche zum Austauschen von Wärme mit den abzukühlenden Fluiden, welche mindestens das von der Pyrolyse abgeleitete Gas aufweisen, um jeweils eine Fraktion zu liefern, die zumindest zum Teil durch die Druckabsenkung und die Erwärmung der mit Ethylen und mit Ethan angereicherten Fraktion verdampft ist; und eine Fraktion, die zumindest zum Teil durch die Druckabsenkung und die Erwärmung der mit Propylen angereicherten Fraktion verdampft ist, um so mindestens einen Teil der notwendigen Kälte zum fortschreitenden Abkühlen und Verflüssigen mindestens des von der Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen abgeleiteten Gases bei seinem Durchlaufen der aufeinanderfolgenden Wärmetauscherbereiche zu liefern;
c) Einleiten der zumindest zum Teil verdampften und sich aus Schritt (b) ergebenden Fraktionen in einen Abschnitt einer Destillationskolonne, der als Entethaner bezeichnet wird, wobei das zumindest zum Teil verdampfte mit Ethylen und mit Ethan angereicherte Kondensat in einem höher liegenden Punkt des Abschnitts der als Entethaner bezeichneten Destillationskolonne zugeführt wird als das zumindest zum Teil verdampfte mit Propylen angereicherte Kondensat, wobei der Abschnitt der als Entethaner bezeichneten Destillationskolonne unter Temperatur- und Druckbedingungen arbeitet, wobei ermöglicht wird, dass in einem oben liegenden Abschnitt ein erster gashaltiger Kopf-Strom abgetrennt wird, der mit Ethylen und Ethan angereichert ist, der in geringem Anteil Acetylen, Wasserstoff und Methan enthält, und dass in einem tiefer liegenden Abschnitt ein erster Strom von flüssigem Sumpf abgetrennt wird, der mit Propylen angereichert ist und der gesammelt wird;
d) Einleiten des ersten gashaltigen Kopf-Stroms, der mit Ethylen und Ethan angereichert ist und aus dem Verfahrensschritt (c) hervorgeht, in einen Bereich zur Entfernung von Acetylen durch Extrahieren mit Lösungsmittel und/oder durch selektives Hydrieren des Acetylens mittels des in dem ersten gashaltigen Kopf-Strom enthaltenen Wasserstoffs, um einen Strom zu liefern, der im Wesentlichen frei von Acetylen ist; und
e) Abkühlen und Fraktionieren des gashaltigen Stroms, der im Wesentlichen frei von Acetylen ist und aus dem Verfahrensschritt (d) hervorgeht, in einem Abschnitt einer Destillationskolonne, der als Entmethaner bezeichnet wird, in eine zweite gashaltige Fraktion von Vorlauf, die mit Wasserstoff und/oder Methan angereichert ist, und die gesammelt wird, und in eine zweite flüssige Bodenfraktion, die mit Ethylen und mit Ethan angereichert und im Wesentlichen frei von Acetylen ist, und die ebenfalls gesammelt wird.

Das Chargengas ist im Allgemeinen im Wesentlichen frei von Wasser, um Eisablagerungen in den Tieftemperaturkreisen zu verhindern. Somit ist ein Wassergehalt von unter 10 ppm im Volumen, vorzugsweise von unter 1 ppm, wünschenswert.
Gemäß einer seiner Ausführungsformen kann das erfindungsgemäße Verfahren den von der Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen abgeleiteten Gasstrom unter einem Druck von 15 bis 50 bar, vorzugsweise 28 bis 38 bar, benutzen, und der Bereich bzw. die Zone der Destillation, die als Entethaner bezeichnet wird, kann unter einem Druck von 10 bis 30 bar, vorzugsweise 14 bis 24 bar, stehen, niedriger als der Druck des Gases der Pyrolyse.
Gemäß einer seiner Ausführungsformen kann das Verfahren gemäß der Erfindung die in den Abschnitt der Destillationskolonne, der als Entethaner bezeichnet wird, eingeleiteten, verdampften Kondensate einsetzen, die Wasserstoff enthalten, welcher zu einem solchen Anteil gelöst ist, dass der erste gashaltige Kopf-Strom von 2 bis 10 Mol-%, vorzugsweise von 4 bis 5 Mol-%, Wasserstoff enthält, und der Verfahrensschritt (d) kann durch selektives Hydrieren des in dem ersten gashaltigen Kopf-Strom enthaltenen Acetylens im Wesentlichen zu Ethylen mittels des in dem ersten gashaltigen Kopf-Strom aus dem Verfahrensschritt (c) enthaltenen Wasserstoffs durchgeführt werden, wobei die Temperatur des Hydrierbereiches zwischen 0 und 160°C einschließlich liegt.
Gemäß einer seiner Ausführungsformen kann das erfindungsgemäße Verfahren den Wasserstoff, der in den als Entethaner bezeichneten Abschnitt der Destillationskolonne eingeleiteten, verdampften Kondensaten gelöst ist, so verwenden, dass er der einzige verwendete Wasserstoff für das im Verfahrensschritt (d) ausgeführte Hydrieren ist.
Gemäß einer seiner Ausführungsformen kann das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden, indem im Verfahrensschritt (c) in den oberen Abschnitt des Entethaners zwei oder drei Kondensate eingeleitet werden, welche nach aufeinander folgendem Durchlaufen des Gases der Pyrolyse jeweils in zwei oder drei letzten Wärmetauscherbereichen im Verfahrensschritts (a) erhalten wurden, indem der erste Wärmetauscherbereich als der erste betrachtet wird, der mit dem Gas der Pyrolyse in Kontakt kommt.
Das Pyrolysegas kann zum Beispiel ein Gas der Pyrolyse von Naphta oder ein Gas der Pyrolyse von Ethan sein.
Gemäß einer der Ausführungsformen des Verfahrens in Übereinstimmung mit der Erfindung kann die zweite gashaltige Fraktion des aus dem Entmethaner abgeleiteten Vorlaufs bzw. Kopfes durch Destillieren gereinigt wird, um Ethylen und Ethan zurückzugewinnen.
Gemäß einer der Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Gas der Pyrolyse ein Gas der Pyrolyse von Ethan oder von einer Mischung aus Ethan/Propan ist, und die zweite gashaltige Fraktion des aus dem Entmethaner abgeleiteten Vorlaufs bzw. Kopfes kann mit dem Gas der Pyrolyse ohne Rückgewinnung von Ethylen für eine neue Behandlung in Mischung mit dem Gas der Pyrolyse im Verfahrensschritt (a) vermischt werden.
Gemäß einer der Ausführungsformen des Verfahrens in Übereinstimmung mit der Erfindung kann der Gehalt an Wasserstoff des vom Entethaner abgeleiteten ersten gashaltigen Kopf-Stroms durch Hinzufügen von Wasserstoff vergrößert werden, der aus dem Vorlauf bzw. Kopf eines Separators bzw. Abscheiders hervorgeht, wobei das Fluid aus der Kühlung in einem Wärmetauscherbereich des restlichen gashaltigen Fluids stammt, das aus der Kühlung in den aufeinanderfolgenden Wärmetauscherbereichen des Gases der Pyrolyse hervorgeht.
Gemäß einer der Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein Anteil der aus dem Entmethaner hervorgehenden zweiten flüssigen Bodenfraktion zum Entethaner zurückgeführt werden, um so die Konzentration von Acetylen des aus dem Entethaner abgeleiteten ersten gashaltigen Kopf-Stroms zu reduzieren.
Gemäß einer der Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Verfahrensschritt (d) durch Extrahieren von Acetylen mittels eines Lösungsmittels ausgeführt werden.
Gemäß einer der Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Konzentration von Kohlenmonoxid, die in dem ersten gashaltigen Kopf-Strom enthalten ist, eine Moderatorwirkung auf die Geschwindigkeit der katalysierten Reaktion in dem Bereich zur Entfernung von Acetylen aufweisen.
Gemäß einer weiteren seiner Ausführungsformen betrifft die vorliegende Erfindung eine Anlage zur Fraktionierung eines von der Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen abgeleiteten Gases, welches Wasserstoff und Kohlenwasserstoffe einschließt, insbesondere Kohlenwasserstoffe von C₁ bis C₃ einschließlich Ethylen, Propylen und Acetylen, in mindestens einen mit Wasserstoff und/oder Methan angereicherten Strom, in mindestens einen mit Ethylen angereicherten und an Acetylen verarmten Strom und in mindestens einen mit Propylen angereicherten Strom, mit:

a) Einrichtungen zur fortschreitenden Abkühlung und Verflüssigung des von der Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen abgeleiteten Gases unter Druck durch Durchlauf einer Reihe von immer kälteren Wärmetauscherbereichen, Einrichtungen zur Abtrennung von mindestens einem Kondensat nach Durchlauf jedes Wärmetauscherbereiches von dem Gas der Pyrolyse, wobei mindestens eines der Kondensate mit Propylen angereichert ist und mindestens ein weiteres Kondensat mit Ethylen und mit Ethan angereichert ist und in Lösung einen geringen Anteil an Wasserstoff, Methan und Acetylen enthält, und Einrichtungen zur Sammelung des mit Wasserstoff angereicherten Restgases;
b) Einrichtungen zur zumindest teilweisen Verdampfung unter Absenkung des Drucks des mit Ethylen und Ethan angereicherten Kondensats und des mit Propylen angereicherten Kondensats, und Einrichtungen zur Erwärmung dieser in mindestens einem der Wärmetauscherbereiche zum Austausch von Wärme mit abzukühlenden Fluiden, welche mindestens das von der Pyrolyse abgeleitete Gas aufweisen, um jeweils eine Fraktion zu liefern, die zumindest zum Teil durch die Druckabsenkung und die Erwärmung der mit Ethylen und mit Ethan angereicherten Fraktion verdampft ist; und eine Fraktion, die zumindest zum Teil durch die Druckabsenkung und die Erwärmung der mit Propylen angereicherten Fraktion verdampft ist, um so mindestens einen Teil der notwendigen Kälte zum fortschreitenden Abkühlen und Verflüssigen mindestens des von der Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen abgeleiteten Gases bei seinem Durchlaufen der besagten aufeinanderfolgenden Wärmetauscherbereiche zu liefern;
c) Einrichtungen zur Einleitung der zumindest zum Teil verdampften und sich in Schritt (b) ergebenden Fraktionen in einen Abschnitt einer Destillationskolonne, der als Entethaner bezeichnet wird, wobei das zumindest zum Teil verdampfte mit Ethylen und mit Ethan angereicherte Kondensat in einem höher liegenden Punkt des Abschnitts der Destillationskolonne zugeführt wird als das zumindest zum Teil verdampfte mit Propylen angereicherte Kondensat, wobei der Abschnitt der Destillationskolonne unter Temperatur- und Druckbedingungen arbeitet, wobei ermöglicht ist, dass in einem oben liegenden Abschnitt ein erster gashaltigen Kopf-Strom abgetrennt ist, der mit Ethylen und Ethan angereichert ist, wobei er in geringem Anteil Acetylen, Wasserstoff und Methan enthält, und dass in einem tiefer liegenden Abschnitt ein erster Strom von flüssigem Sumpf abgetrennt ist, der mit Propylen angereichert ist und der gesammelt wird;
d) Einrichtungen zur Einleitung des ersten gashaltigen Kopf-Stroms, der mit Ethylen und Ethan angereichert ist und aus der Stufe (c) hervorgeht, in einen Bereich zur Entfernung von Acetylen durch Extraktion mit Lösungsmittel und/oder durch selektive Hydrierung des Acetylens mittels des in dem besagten ersten gashaltigen Kopf-Stroms enthaltenen Wasserstoffs, um einen Strom zu liefern, der im Wesentlichen frei von Acetylen ist; und
e) Einrichtungen zur Abkühlung und Fraktionierung des gashaltigen Stroms, der im Wesentlichen frei von Acetylen ist und aus der Stufe (d) hervorgeht, in einem Abschnitt einer Destillationskolonne, der als Entmethaner bezeichnet wird, in eine zweite gashaltige Fraktion von Vorlauf, die mit Wasserstoff und/oder Methan angereichert ist, und die gesammelt wird, und in eine zweite flüssige Bodenfraktion, die mit Ethylen und mit Ethan angereichert und im Wesentlichen frei von Acetylen ist, und die ebenfalls gesammelt wird.

Die Erfindung wird mit Bezugnahme auf die beigefügten Diagramme beschrieben und mit zwei Ausführungsformen der Erfindung in einer nicht einschränkenden Weise dargestellt. Hierbei zeigt in den Diagrammen:
1 das Prinzipschema der Behandlung eines von der Pyrolyse von Ethan/Propan stammenden Gases und/oder des verflüssigten Petroleumgases (GPL);
2 die gleiche Behandlung, angewendet auf das von der Pyrolyse von Naphta und sehr schweren Kohlenwasserstoffen stammenden Gases.
In der 1 bezeichnet die Zahl 1 die Versorgungslinie des ausreichend trockenen Pyrolysegases (zum Beispiel weniger als 10 ppm an Wasser) unter einem ausgewählten Druck gemäß dem erforderlichen Wasserstoffdruck (zum Beispiel 15 bis 50 bar, vorzugsweise zwischen 28 und 38 bar).
Die typische Zusammensetzung eines aus dem Crackvorgang von Ethan erhaltenen Gases wird in der untenstehenden Tabelle (in Mol-%) aufgezeigt:
Das Gas wird jeweils in dem Mehrstrom-Wärmetauscher 2 und in dem Wärmetauscher 3 durch Wärmeaustausch mit den kalten Gasen gekühlt, welche durch Verdampfung der hiernach aufgeführten Kondensate und durch Verdampfung von in einer klassischen Kühlschleife in geschlossenem Kreislauf umlaufenden Propylen erzeugt werden.
Das zum Teil kondensierte Gas speist den Separator 4 bei einer Temperatur, die vorzugsweise zwischen minus 30 und minus 40°C liegt.
Das im Kopf bzw. Vorlauf des Separators 4 gesammelte Gas 5 wird in dem Mehrstrom-Wärmetauscher 6 durch die kalten Gase, die durch Verdampfung von später erwähnten Kondensaten erzeugt werden, und außerdem durch das Erzeugnis 43 weiter gekühlt, welches die Fraktion C₂ ist, die von dem Boden des Entmethaners C2 hervorgeht.
Das in dem Austauscher 6 zum Teil kondensierte Gas speist dann den Separator 7 bei einer Temperatur, die vorzugsweise zwischen minus 45 und minus 55°C liegt. Das im Kopf des Separators 7 gesammelte Gas 8 wird noch jeweils in den Wärmetauschern 9 und 10 durch die kalten Gase wie vorstehend und durch Verdampfung von Ethylen gekühlt, welches in einem geschlossenem Kühlkreislauf umläuft.
Das zum Teil kondensierte Gas speist den Separator 11 bei einer Temperatur, die vorzugsweise zwischen minus 65 und minus 75°C liegt.
Die den Separator 11 verlassende Flüssigkeit ist vorzugsweise in zwei Partien aufgeteilt, in das Erzeugnis 12 und das Erzeugnis 13, die vorher jeweils in den Ventilen 12A und 13A entspannt wurden.
Das Erzeugnis 12 fließt im Gegenstrom zum Speisegas durch die Wärmetauscher 9, 6 und 2 und speist den oberen Abschnitt der Destillationskolonne C1. Das Erzeugnis 12 wird zum Teil verdampft, bevor es die als Entethaner bezeichnete Kolonne C1 speist, denn seine Rolle besteht im Wesentlichen darin, das Ethan, Ethylen und die leichteren Kohlenwasserstoffe im Kopf und das Propylen und die schwereren Fraktionen am Boden der Kolonne zu trennen.
Das flüssige Erzeugnis 14, das aus dem Separator 7 hervorgeht, wird in dem Ventil 14A entspannt und fließt im Gegenstrom zum Speisegas in den Wärmetauscher 6, vermischt sich mit dem Erzeugnis 15, das in dem Ventil 15A entspannt wird und aus dem Boden des Separators 4 stammt, sodann fließt es im Gegenstrom zum Pyrolysegas in den Wärmetauscher 2. Es wird dann beim Kreislauf in dem Mehrstrom-Wärmetauscher 6 verdampft. Das Erzeugnis, welches den Austauscher erwärmt, kann Propylen, das aus einem Umlauf im geschlossenen Kreislauf stammt, oder jedes andere geeignete warme Fluid sein. Das herauskommende Erzeugnis 17 enthält im Wesentlichen die C₃-Kohlenwasserstoffe und die schwereren Kohlenwasserstoffe, die in dem Speisegas 1 enthalten sind, mit Ausnahme derer, die in den Erzeugnissen 12 und 13 enthalten sind, und speist die Kolonne C1 auf Höhe ihres mittleren Abschnitts. In einer Variante werden die Erzeugnisse 14 und 15 der Kolonne C1 separat zugeführt.
Die Destillationskolonne C1 ist mit einem durch ein warmes Fluid in einem Wärmetauscher REB1 erwärmten Verdampfer versehen, wobei das Fluid zum Beispiel sowohl warmes Wasser des Verfahrens als auch der Dampf mit niedrigem Druck in Abhängigkeit von der Temperatur ist, die vorzugsweise zwischen 60 und 80°C liegt, ihrerseits mit der Zusammensetzung des Bodens der Kolonne verbunden. Der Betriebsdruck der Kolonne C1 liegt vorzugsweise zwischen 14 und 24 bar.
Das dem Boden der Kolonne C1 entnommene Erzeugnis 18 kann auf klassische Weise zur Rückgewinnung des Propylens in einer nicht dargestellten Einheit behandelt werden, die in Strömungsrichtung hinter dem Verfahren angeordnet ist.
Der aus dem Separator 11 hervorgehende gashaltige Strom 19 wird in einem Wärmetauscher 20 durch Gase mit tiefer Temperatur wie erläutert und in dem Wärmetauscher 21 durch Verdampfung von Ethylen weiter gekühlt, welches aus einem geschlossenen Kühlkreislauf stammt. Das zum Teil kondensierte Gas 22B wird bei einer Temperatur erhalten, die zwischen –90 und –100°C liegt, und speist den Separator 22 für Ethylen in einem unteren Abschnitt 22C.
Das am Fuß des Ethylenseparators 22 gesammelte flüssige Erzeugnis 23 wird in dem Ventil 23A entspannt, durch das Speisegas in dem Wärmetauscher 20 erwärmt, vermischt sich schließlich mit dem Erzeugnis 13, das aus dem Separator 11 hervorgeht und in dem Ventil 13A entspannt wird, und wird in den Wärmetauschern 9 und 6 erneut erwärmt und zum Teil verdampft. Das resultierende Erzeugnis bzw. Produkt 25 ist der Rückstrom der Kolonne C1.
Das Verfahren und die beschriebenen Ausrüstungen stellen die ersten bedeutenden Merkmale der Erfindung dar, in welcher:
die Kolonne C1, die ein Entethaner ist, kein Kondensationssystem am Kopf und mit ihr verbundene Ausrüstungen benötigt;
das Erzeugnis des Vorlaufs bzw. Kopfes der Kolonne C1 eine Fraktion C₂ ist, die eine bestimmte Menge an Methan und Wasserstoff enthält, die in den Kondensaten gelöst sind, die aus den Separatoren 4, 7, 11 und 22 hervorgehen, wobei diese Menge geringer ist als in den äquivalenten Kolonnen aus vorbekannten Verfahren und einen zusätzlichen Kostenvorteil festlegt;
der Druck der Kolonne C1 in einem Bereich gewählt werden kann, der es ermöglicht, eine niedrige Temperatur des Bodens zu erhalten und die bekannten Phänomene der temperaturempfindlichen Verschmutzungen zu vermeiden.
Nun zurückkommend auf den Separator 22, wird das von dem Kopf des unteren Abschnitts 22C des Separators 22 abgeleitete Gas 24 noch in dem Wärmetauscher 26 auf eine Temperatur gekühlt, die im Allgemeinen unter minus 120°C liegt.
Das gekühlte und zum Teil kondensierte Gas 24 wird als Erzeugnis 24C wieder in den Separator 22 in seinen oberen Abschnitt 22D geleitet, wobei es den unteren Abschnitt 22C übersteigt. Die in dem oberen Abschnitt 22D des Separators 22 kondensierte abgetrennte Fraktion wird in ein Rohrsystem 24A mit einem hydraulischen Verschluss geleitet, dann wird es in den Kopf des unteren Abschnitts 22C eingeleitet.
Die aus dem Kopf des oberen Abschnitts 22D des Separators 22 abgeleitete gashaltige Fraktion 27 ist aus einer Mischung aus Wasserstoff, Methan, Kohlenoxid und Spuren von Ethylen zusammengesetzt. Das Erzeugnis 27 wird in den Wärmetauschern 26 und 20 vor dem Entspannen in der Turbine 28 erwärmt.
Das Erzeugnis 30, welches die Turbine 28 verlässt, wird durch das Speisegas in der vollständigen Reihe der Austauscher 26, 20, 9, 6, 2 und 16 erwärmt, bevor es in der Maschine 29 komprimiert wird, die an die Turbine 28 gekoppelt ist. Das Erzeugnis 30A wird aus dem Verfahren entnommen.
Das Destillat des Kopfs der Kolonne C1, das Erzeugnis 31, wird in dem Wärmetauscher Charge/Ausfluss 32 und in dem Vorwärmer 33 erwärmt, bevor es in den katalytischen Reaktor R1 hineingeht. Die Aufgabe dieses Reaktors besteht darin, die kleine Menge von Acetylen, im Allgemeinen weniger als 1 Mol-%, selektiv zu hydrieren und sie in Ethylen und Ethan umzuwandeln. Dieses Katalysatorsystem basiert auf einer bekannten Ausführung, zum Beispiel auf Grundlage von Palladium, und erfordert keine ergänzende Beschreibung. Die Temperatur ist zum Beispiel 0 bis 160°C.
Das zweite beachtenswerte Merkmal der Erfindung ist, verglichen mit einer bekannten äquivalenten Technik, die Tatsache, dass die Hydrierung auf eine Mischung aus Gas angewendet wird, das schon ausreichend Wasserstoff und außerdem drei Kohlenwasserstoffkomponenten der Fraktion C₂, Ethylen, Ethan und Acetylen, enthält, um die Reaktion unter mäßigen und sicheren Bedingungen zu beenden. Es ist nicht notwendig, reinen Wasserstoff hinzuzufügen.
Die typische Zusammensetzung des Erzeugnisses 31 ist in der untenstehenden Tabelle aufgeführt:
Die Vorteile in Bezug auf die Praxis des Standes der Technik sind die folgenden:
Eine im Gesamtvolumen wenig erhöhter Durchsatz, wovon ein Katalysatorvolumen auf Grund des Vorhandenseins von nur einem geringfügigen Ausmaß an Wasserstoff verkleinert ist, zum Beispiel von 4 bis 5 Wasserstoffmol-% (im Allgemeinen 2 bis 10%) verglichen mit 30 bis 40% in den herkömmlichen Systemen.
Ein Betrieb mit mehr Sicherheit auf Grund der Verringerung des Risikos der Hochlaufreaktion in dem Fall einer unkontrollierten Hydrierung des Ethylens mit exothermischer Eigenschaft.
Es ist nicht notwendig, einen ergänzenden Zusatz von gereinigtem Wasserstoff zur Speisung des Reaktors zu verwenden.
Die Giftstoffe des Katalysators werden teilweise durch die Kondensation und das Fraktionieren der Fraktion C2 im Entethaner eliminiert. Die geringfügige Menge an Kohlenmonoxid, die in der zu hydrierenden Mischung vorhanden ist, weist eine günstige Moderatorwirkung auf die Durchführung der Hydrierung auf, da dieses ermöglicht, die Häufigkeit und die Schnelligkeit eventueller Hochlaufreaktionen zu begrenzen.
Der Ausfluss des Reaktors R1 enthält praktisch kein Acetylen mehr und wird in dem Wärmetauscher 34 gekühlt, dann durchläuft er den Wärmetauscher Charge/Ausfluss 32 und den Schutztrockner 35, der ein Trocknungsmittel enthält, zum Beispiel ein Molekularsieb (Zeolith) oder ähnliches, um ein getrocknetes Gas 36 zu liefern.
Das Erzeugnis 36 enthält restlichen Wasserstoff und Methan, darüber hinaus Ethylen und Ethan, und wird in dem Verdampfer REB2 der Kolonne C2 und dem Unterkühler 37 gekühlt, indem Propylen verwendet wird, das aus einem geschlossenen Kältekreislauf stammt. Das zum Teil kondensierte Erzeugnis 38 speist den Separator 39. Das im Kopf des Separators 39 gesammelte Gas 40 wird noch in den Wärmetauschern 6 und 41 gekühlt, bzw. mit kalten Gasen in dem Mehrstrom-Wärmetauscher 6 und mit verdampftem Ethylen, das aus einem geschlossenen Kühl- bzw. Kältekreislauf stammt, in dem Kühler 41, und wird oben in die Kolonne C2 eingespeist. Die Flüssigkeit 42, die aus dem Boden des Separators 39 hervorgeht, speist die mittlere Zone der Kolonne C2. Die als Entmethaner bezeichnete Kolonne C2 wird unter einem Druck von 10 bis 16 bar betrieben und trennt die leichteren Bestandteile wie Ethylen im Kopf bzw. oben, und belässt die gereinigten C₂ Kohlenwasserstoffe in dem Bodenerzeugnis 43.
Das aus dem Kopf der Kolonne C2 hervorgehende Destillat 44 wird zu den Wärmetauschern 9, 6, 2 und 16 zur Erwärmung geleitet und kann schließlich dem Gaskompressionssystem außerhalb des Feldes der Anwendung dieser Erfindung wieder zugeführt werden.
Das an Ethylen reiche Bodenerzeugnis 43 wird in dem Ventil 43A entspannt, in dem Austauscher 6, erwärmt und zum Teil verdampft, und kann eine Reinigungskolonne für Ethylen klassischer Ausführung speisen, die nicht dargestellt ist.
Nach dieser Beschreibung ist die bevorzugte Technologie zur Eliminierung des Acetylens die auf das Erzeugnis 31 angewandte Hydrierung, denn das Acetylen wird in Ethylen und Ethan umgewandelt, welches besser verwertbare Erzeugnisse sind. Aber wenn es gewünscht ist, das Acetylen zu konservieren, kann ein Extraktionssystem mit Lösungsmittel auf das Erzeugnis 31 angewandt werden, das den gesamten Kreis des Hydrierreaktors mit den Ausrüstungsteilen R1, 32, 33, 34 und 35 ersetzt. Dieses bildet einen anderen Vorteil verglichen mit den Verfahren, die zur Hydrierung von Acetylen auf das ganze Crackgas benutzt werden, was eine Modifikation erfordert, um dort ein Extraktionssystem mit Lösungsmittel anzupassen.
In der 2 bezeichnet die Zahl 1 die Versorgungslinie des ausreichend trockenen Crackgases mit einer typischen Zusammensetzung, die unten in Mol-% angegeben ist, wobei ein solches Gas durch Pyrolyse von Naphta oder einer ähnlichen Charge erzeugt wird.
Die Beschreibung ist sehr ähnlich zu der der 1, und es genügt daher, die Angaben zu definieren, die in Bezug auf die vorherigen unterschiedlich sind.
Das Gas mit dem Bezugszeichen 1 wird in den Wärmetauschern 2 und 3 gekühlt und speist den Separator 4 bei einer Temperatur, die im Allgemeinen zwischen minus 15°C und minus 30°C liegt.
Das Gas 5 wird in dem Mehrstrom-Wärmetauscher 6 weiter auf eine Temperatur gekühlt, die zwischen minus 20 und minus 35°C liegt. Das Gas zirkuliert in einer begrenzten Anzahl von Kontaktzonen im Gegenstrom zu der kondensierten Flüssigkeit in dem Wärmetauscher 54, welcher einen integrierten Abschnitt der Absorptionskolonne 7 bildet, und wird durch das verdampfte Ethylen gekühlt, welches aus einem geschlossenen Kühlkreislauf stammt. Eine in der 2 nicht aufgezeigte, aber leicht vom Fachmann nachvollziehbare Variante, besteht darin, einen Teil der von dem an anderer Stelle erläuterten Separator 11 stammenden Flüssigkeit in den Scheitel der Absorptionskolonne 7 zu pumpen, um in dieser Kolonne ein Flüssigprodukt im Gegenstrom zu erzeugen, wobei dieses im Anwendungsfeld dieser Erfindung bleibt.
Das im Kopf der Absorptionskolonne 7 gesammelte Gas 8 enthält nur kleine Mengen an C₃-Kohlenwasserstoffen und schwereren Kohlenwasserstoffen und wird dann in den Wärmetauschern 9 und 10 gekühlt, bevor es in den Separator 11 eingespeist wird. Das Flüssigprodukt ist in zwei Abschnitte bzw. Partien aufgeteilt: das Erzeugnis 12 wird zum Teil in den Wärmetauschern 9, 6 und 2 verdampft und speist dann die Kolonne C1 auf einer Zwischenhöhe. Das Erzeugnis 13 ist mit dem kalten Erzeugnis verbunden, das aus dem Austauscher 20 stammt, und wird in den Wärmetauschern 9 und 6 erwärmt, bevor es oben in die Kolonne C1 eingespeist wird.
Das Flüssigprodukt 14, das aus der Absorptionskolonne 7 hervorgeht, wird ebenfalls in den Wärmetauschern 6, 2 und 16 gekühlt und speist die Kolonne C1 in einer Zwischenposition.
Die Destillationskolonne C1 wird von einem warmen Fluid erwärmt, das in einem Verdampfer REB1 zirkuliert, ein Fluid, welches warmes Prozesswasser oder der Dampf bei niedrigem Druck sein kann, oder eine Kombination von beiden, indem auch ein zweiter Verdampfer (nicht gezeigt, aber einem Fachmann geläufig) benutzt wird.
Der Rückstand 18, der im Fuß der Destillationskolonne C1 gesammelt ist, wird behandelt, um daraus das Ethylen und weitere Produkt von Wert zurückzugewinnen, die in den Einheiten im weiteren Verlauf nicht dargestellt werden.
Das aus dem Separator 11 hervorgehende gashaltige Erzeugnis 19 wird in dem Wärmetauscher 20 durch Gas mit niedriger Temperatur und in dem Austauscher 21 durch verdampftes Ethylen gekühlt, das aus einem geschlossenen Kühlkreislauf stammt. Das zum Teil kondensierte Gas 22B speist den Separator 22 bei einer Temperatur von –90° bis –100°C.
Das aus dem Separator 22 hervorgehende Flüssigprodukt 23 wird in dem Ventil 23A entspannt, durch das Speisegas in dem Wärmetauscher 20 erwärmt, und es vermischt sich mit dem Erzeugnis 13, das aus dem Separator 11 stammt und vorher in dem Ventil 13A entspannt wurde.
Nun zurückkehrend auf den Separator 22, wird das Gas 24 aus dem Kopf in dem Austauscher 26 auf eine Temperatur gekühlt, die im Allgemeinen zwischen minus 110 und minus 120°C liegt, um eine Fraktion 24C zu liefern, die den Separator 22A speist. Der obere Abschnitt des Separators 22A erhält die zurückgeführte Flüssigkeit 50 nach Entspannung in dem Ventil 50A, und die aus der Aufteilung aus zwei gepumpten Flüssigkeitsströmen des Separators 48 stammt. Der Separator 48 wird selbst von dem Destillat 46 des Methanrektifizierers 45 gespeist, welches vorher in dem Wärmetauscher 47 auf eine Temperatur gekühlt wird, die im Allgemeinen zwischen minus 115 und minus 130°C liegt.
Die aus dem Separator 48 abgeleitete bzw. hervorgehende gashaltige Kopffraktion 52 wird aufeinander folgend in den Austauschern 47, 26, 20, 9, 6, 2 und 16 erwärmt und dann gesammelt. Die aus dem Separator 48 hervorgehende flüssige Fußfraktion wird durch eine Pumpe 49 gepumpt. Eine Partie der aus der Pumpe 49 hervorgehenden Flüssigkeit wird in eine Leitung 51 mit einem Ventil oben in den Separator 45 gespeist.
Das aus dem Separator 22A hervorgehende Kopfgas 27 ist eine Mischung aus Wasserstoff, Methan, Kohlenoxid und Spuren von Ethylen. Dieses Erzeugnis wird in der vollständigen Reihe von oben beschriebenen Mehrstrom-Wärmetauschern erwärmt und verlässt den Kreis in Form von rohem Wasserstoff. Wenn nötig, kann das Produkt 27 in einem System der Ausführung Joule-Thompson gereinigt werden, um 95%igen Wasserstoff zu erhalten, bevor es die Grenze dieses Prozessabschnitts verlässt. Außerdem kann eine Partie des Erzeugnisses 27 mit der Fraktion 31 vor dem Durchlauf in den Vorwärmer 33 so gemischt werden, dass, wenn dieses notwendig ist, die Wasserstoffkonzentration im Hinblick auf die Hydrierung des Acetylens in dem Reaktor R1 erhöht wird.
Das in dem Ventil 24B entspannte Flüssigprodukt 24A wird in dem Wärmetauscher 26 erwärmt, und vermischt sich dann mit dem Erzeugnis 23, das aus dem Separator 22 nach Entspannung im Ventil 23A hervorgeht. Das sich ergebende Erzeugnis 53 wird in dem Austauscher 20 durch das Speisegas erwärmt, vermischt sich dann mit dem Erzeugnis 13, bevor es in den Wärmetauschern 9 und 6 erwärmt und zum Teil verdampft wird. Das sich ergebende Erzeugnis 25 ist der Rückfluss für die Kolonne C1.
Wie oben beschrieben ist, bildet die Kolonne C1 das erste bedeutende Merkmal der Erfindung.
Die Beschreibung der Behandlung des Erzeugnisses 31 aus dem Destillat des Kopfs der Kolonne C1 ist in allen Punkten ähnlich bzw. gleichartig zu der von 1, und wird somit hier nicht wiederholt. Trotzdem muss hier aufgezeigt werden, dass diese Behandlung das zweite bedeutende Merkmal der Erfindung bildet.
Die typische Zusammensetzung des Erzeugnisses 31 ist in der untenstehenden Tabelle in Mol-% aufgeführt:
Die Vorteile in Bezug auf die vergangene Praxis sind gleichartig zu denen, die weiter oben beschrieben sind.
Das restlichen Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Methan enthaltende Erzeugnis 36 enthält darüber hinaus Ethylen und Ethan und wird in einer zur Beschreibung von 1 gleichartigen Weise behandelt und ist in 2 detailliert gezeigt. Auf Grund der größten Menge an Methan, die in dem Destillat des Kopfs 44 der Kolonne C2 vorhanden ist, wird dieses Erzeugnis in einer Kolonne zur Methanrektifizierung 45 behandelt, deren Prinzip einem Fachmann bekannt ist. Auf diese Weise wird das aus dem Kopf der Kolonne C2 der Entmethanisierung abgeleitete gashaltige Erzeugnis 44 in den Rektifizierer 45 eingeleitet, nachdem es in einem Austauscher 63 durch Verdampfung von Ethylen, das aus einem geschlossenen Kühlkreislauf stammt, abgekühlt und zum Teil kondensiert worden ist.
Die im Fuß des Rektifizierers 45 gesammelte flüssige Fraktion wird von der Pumpe 55 zur Lieferung einer Flüssigkeit 56 gepumpt. Diese letztere wird in einen ersten Fluss 58, der in dem Austauscher 26 zur Lieferung des Flusses 59 abgekühlt wird, und in einen zweiten Fluss separiert, der in einem Ventil 57 entspannt wird, um darauf mit der Fraktion 40 nach Abkühlung in den thermischen Austauschern 6 und 41 vermischt zu werden.
Die Behandlung des Bodenerzeugnisses der Kolonne C1 ist gleichartig zu der der detaillierten Beschreibung der 1.
Der Fluss 59 wird in dem thermischen Austauscher tiefgekühlt und dann aufgeteilt in:

– ein erstes Fluid 60A, welches ein Ventil 60 durchläuft, um darauf in dem Austauscher 47 zur Lieferung eines Fluids 62 erwärmt zu werden,
– und/oder ein zweites Fluid, welches ein Ventil 61 durchläuft und dann mit dem Fluid 60A nach Erwärmung dieses letzteren in dem Austauscher 47 vermischt wird, um das Fluid 62 zu liefern.

Dieses letztere Fluid 62 wird dann in der Reihenfolge der thermischen Austauscher 26, 20, 9, 6, 2 und 16 erwärmt und wird dann in der bevorzugten Ausführungsform schließlich in das Gaskompressionssystem zurückgeleitet, das sich außerhalb des Anwendungsbereiches dieser Erfindung befindet.
Die Elimination des Acetylens aus dem Erzeugnis 31 kann durch Absorption und Extraktion mit Lösungsmittel anstelle von Hydrierung realisiert werden, ohne den Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die vorliegenden Erfindung ist gemäß den bevorzugten Ausführungsformen dargestellt und beschrieben, aber es ist selbstverständlich, dass Änderungen und Modifikationen durch den Fachmann ausgeführt werden können, ohne den Anwendungsbereich zu verlassen, der in den Patentansprüchen festgelegt ist.

Claims

Verfahren zum Fraktionieren eines von der Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen (1) abgeleiteten im Wesentlichen wasserfreien Gases, welches Wasserstoff und Kohlenwasserstoffe enthält, insbesondere Kohlenwasserstoffe von C₁ bis C₃ einschließlich Ethylen, Propylen und Acetylen, in mindestens einen mit Wasserstoff und/oder Methan angereicherten Strom, in mindestens einen mit Ethylen angereicherten und an Acetylen verarmten Strom und in mindestens einen mit Propylen angereicherten Strom, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) fortschreitendes Abkühlen und Verflüssigen des von der Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen (1) abgeleiteten Gases unter Druck durch Durchlaufen einer Reihe von immer kälteren Wärmetauscherbereichen (2, 6, 9, 20), Abtrennen von mindestens einem Kondensat nach Durchlaufen jedes Wärmetauscherbereiches von dem besagten Gas der Pyrolyse (1), wobei mindestens eines der Kondensate (15) mit Propylen angereichert ist und mindestens ein weiteres Kondensat (23) mit Ethylen und mit Ethan angereichert ist und in Lösung einen geringen Anteil an Wasserstoff, Methan und Acetylen enthält, und Auffangen bzw. Sammeln des mit Wasserstoff angereicherten Restgases (27); b) unter Absenken des Drucks zumindest teilweises Verdampfen des mit Ethylen und Ethan angereicherten Kondensats (23) und des mit Propylen angereicherten Kondensats (15), und Erwärmen dieser, unabhängig oder nicht, in mindestens einem der besagten Wärmetauscherbereiche (2, 6, 9, 20) zum Austauschen von Wärme mit den abzukühlenden Fluiden, welche mindestens das von der Pyrolyse (1) abgeleitete Gas aufweisen, um jeweils eine Fraktion (25) zu liefern, die zumindest zum Teil durch die Druckabsenkung und die Erwärmung der mit Ethylen und mit Ethan angereicherten Fraktion (23) verdampft ist; und eine Fraktion (17), die zumindest zum Teil durch die Druckabsenkung und die Erwärmung der mit Propylen angereicherten Fraktion (15) verdampft ist, um so mindestens einen Teil der notwendigen Kälte zum fortschreitenden Abkühlen und Verflüssigen mindestens des von der Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen (1) abgeleiteten Gases bei seinem Durchlaufen der aufeinanderfolgenden Wärmetauscherbereiche (2, 6, 9, 20) zu liefern; c) Einleiten der zumindest zum Teil verdampften und sich aus Schritt b) ergebenden Fraktionen (17, 25) in einen Abschnitt einer Destillationskolonne (C1), der als Entethaner bezeichnet wird, wobei das zumindest zum Teil verdampfte mit Ethylen und mit Ethan angereicherte Kondensat (25) in einem höher liegenden Punkt des Abschnitts der Destillationskolonne (C1) zugeführt wird als das zumindest zum Teil verdampfte mit Propylen angereicherte Kondensat (17), wobei der Abschnitt der Destillationskolonne (C1) unter Temperatur- und Druckbedingungen arbeitet, wobei ermöglicht wird, dass in einem oben liegenden Abschnitt ein erster gashaltiger Kopf-Strom (31) abgetrennt wird, der mit Ethylen und Ethan angereichert ist, der in geringem Anteil Acetylen, Wasserstoff und Methan enthält, und dass in einem tiefer liegenden Abschnitt ein erster Strom von flüssigem Sumpf (18) abgetrennt wird, der mit Propylen angereichert ist und der gesammelt wird; d) Einleiten des ersten gashaltigen Kopf-Stroms (31), der mit Ethylen und Ethan angereichert ist und aus dem Verfahrensschritt (c) hervorgeht, in einen Bereich zur Entfernung von Acetylen (R1) durch Extrahieren mit Lösungsmittel und/oder durch selektives Hydrieren des Acetylens mittels des in dem ersten gashaltigen Kopf-Strom (31) enthaltenen Wasserstoffs, um einen Strom (36) zu liefern, der im Wesentlichen frei von Acetylen ist; und e) Abkühlen und Fraktionieren des gashaltigen Stroms (36), der im Wesentlichen frei von Acetylen ist und aus dem Verfahrensschritt (d) hervorgeht, in einem Abschnitt einer Destillationskolonne, der als Entmethaner (C2) bezeichnet wird, in eine zweite gashaltige Fraktion von Vorlauf (44), die mit Wasserstoff und/oder Methan angereichert ist, und die gesammelt wird, und in eine zweite flüssige Bodenfraktion (43), die mit Ethylen und mit Ethan angereichert und im Wesentlichen frei von Acetylen ist, und die ebenfalls gesammelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen (1) abgeleitete Gasstrom unter einem Druck von 15 bis 50 bar, vorzugsweise 28 bis 38 bar, steht, und dass der Bereich bzw. die Zone der Destillation (C1) unter einem Druck von 10 bis 30 bar, vorzugsweise 14 bis 24 bar, steht, niedriger als der Druck des Gases der Pyrolyse.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Abschnitt der Destillationskolonne (C1), der als Entethaner bezeichnet wird, eingeleiteten, verdampften Kondensate Wasserstoff enthalten, welcher zu einem solchen Anteil gelöst ist, dass der erste gashaltige Kopf-Strom (31) von 2 bis 10 Mol-%, vorzugsweise von 4 bis 5 Mol-%, Wasserstoff enthält, und dass der Verfahrensschritt (d) durch selektives Hydrieren im Wesentlichen zu Ethylen des in dem ersten gashaltigen Kopf-Strom (31) enthaltenen Acetylens mittels des in dem ersten gashaltigen Kopf-Strom aus dem Verfahrensschritt (c) enthaltenen Wasserstoffs durchgeführt wird, wobei die Temperatur des Hydrierbereiches zwischen 0 und 160°C einschließlich liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoff, der in den als Entethaner bezeichneten Abschnitt der Destillationskolonne (C1) eingeleiteten, verdampften Kondensate gelöst ist, der einzige verwendete Wasserstoff für das im Verfahrensschritt (d) ausgeführte Hydrieren ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt (c) in den oberen Abschnitt des Entethaners (C1) zwei oder drei Kondensate eingeleitet werden, welche nach aufeinander folgendem Durchlaufen des Gases der Pyrolyse jeweils in zwei oder drei Wärmetauscherbereichen im Verfahrensschritts (a) erhalten wurden, indem der erste Wärmetauscherbereich als der erste betrachtet wird, der mit dem Gas der Pyrolyse (1) in Kontakt kommt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite gashaltige Fraktion des aus dem Entmethaner abgeleiteten Vorlaufs (44) durch Destillieren gereinigt wird, um Ethylen und Ethan zurückzugewinnen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas der Pyrolyse (1) ein Gas der Pyrolyse von Ethan oder von einer Mischung aus Ethan/Propan ist, und dass die zweite gashaltige Fraktion des aus dem Entmethaner abgeleiteten Vorlaufs (44) mit dem Gas der Pyrolyse (1) ohne Rückgewinnung von Ethylen für eine neue Behandlung in Mischung mit dem Gas der Pyrolyse (1) im Verfahrensschritt (a) vermischt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an Wasserstoff des vom Entethaner abgeleiteten ersten gashaltigen Kopf-Stroms (31) durch Hinzufügen von Wasserstoff (27) vergrößert wird, der aus dem Vorlauf eines Separators bzw. Abscheiders (22 oder 22A) eines zum Teil kondensierten Fluids (24C) hervorgeht, wobei das Fluid (24C) aus der Kühlung in einem Wärmetauscherbereich (26) des restlichen gashaltigen Fluids (24) stammt, das aus der Kühlung in den aufeinanderfolgenden Wärmetauscherbereichen (2, 6, 9, 20) des Gases der Pyrolyse (1) hervorgeht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil der aus dem Entmethaner hervorgehenden zweiten flüssigen Bodenfraktion (43) zum Entethaner zurückgeführt wird, um so die Konzentration von Acetylen des aus dem Entethaner abgeleiteten ersten gashaltigen Kopf-Stroms (31) zu reduzieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt (d) durch Extrahieren von Acetylen mittels eines Lösungsmittels ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration von Kohlenmonoxid, die in dem ersten gashaltigen Kopf-Strom (31) enthalten ist, eine Moderatorwirkung auf die Geschwindigkeit der katalysierten Reaktion in dem Bereich zur Entfernung von Acetylen (R1) aufweist.
Anlage zur Fraktionierung eines von der Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen (1) abgeleiteten Gases, welches Wasserstoff und Kohlenwasserstoffe einschließt, insbesondere Kohlenwasserstoffe von C₁ bis C₃ einschließlich Ethylen, Propylen und Acetylen, in mindestens einen mit Wasserstoff und/oder Methan angereicherten Strom, in mindestens einen mit Ethylen angereicherten und an Acetylen verarmten Strom und in mindestens einen mit Propylen angereicherten Strom, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage Folgendes aufweist: a) Einrichtungen zur fortschreitenden Abkühlung und Verflüssigung des von der Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen (1) abgeleiteten Gases unter Druck durch Durchlauf einer Reihe von immer kälteren Wärmetauscherbereichen (2, 6, 9, 20), Einrichtungen zur Abtrennung von mindestens einem Kondensat nach Durchlauf jedes Wärmetauscherbereiches von dem Gas der Pyrolyse (1), wobei mindestens eines der Kondensate (15) mit Propylen angereichert ist und mindestens ein weiteres Kondensat (23) mit Ethylen und mit Ethan angereichert ist und in Lösung einen geringen Anteil an Wasserstoff, Methan und Acetylen enthält, und Einrichtungen zur Sammelung des mit Wasserstoff angereicherten Restgases (27); b) Einrichtungen zur zumindest teilweisen Verdampfung unter Absenkung des Drucks des mit Ethylen und Ethan angereicherten Kondensats (23) und des mit Propylen angereicherten Kondensats (15), und Einrichtungen zur Erwärmung dieser in mindestens einem der Wärmetauscherbereiche (2, 6, 9, 20) zum Austausch von Wärme mit abzukühlenden Fluiden, welche mindestens das von der Pyrolyse (1) abgeleitete Gas aufweisen, um jeweils eine Fraktion (25) zu liefern, die zumindest zum Teil durch die Druckabsenkung und die Erwärmung der mit Ethylen und mit Ethan angereicherten Fraktion (23) verdampft ist; und eine Fraktion (17), die zumindest zum Teil durch die Druckabsenkung und die Erwärmung der mit Propylen angereicherten Fraktion (15) verdampft ist, um so mindestens einen Teil der notwendigen Kälte zum fortschreitenden Abkühlen und Verflüssigen mindestens des von der Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen (1) abgeleiteten Gases bei seinem Durchlaufen der besagten aufeinanderfolgenden Wärmetauscherbereiche (2, 6, 9, 20) zu liefern; c) Einrichtungen zur Einleitung der zumindest zum Teil verdampften und sich in Schritt b) ergebenden Fraktionen (17, 25) in einen Abschnitt einer Destillationskolonne (C1), der als Entethaner bezeichnet wird, wobei das zumindest zum Teil verdampfte mit Ethylen und mit Ethan angereicherte Kondensat (25) in einem höher liegenden Punkt des Abschnitts der Destillationskolonne (C1) zugeführt wird als das zumindest zum Teil verdampfte mit Propylen angereicherte Kondensat (17), wobei der Abschnitt der Destillationskolonne (C1) unter Temperatur- und Druckbedingungen arbeitet, wobei ermöglicht ist, dass in einem oben liegenden Abschnitt ein erster gashaltigen Kopf-Strom (31) abgetrennt ist, der mit Ethylen und Ethan angereichert ist, wobei er in geringem Anteil Acetylen, Wasserstoff und Methan enthält, und dass in einem tiefer liegenden Abschnitt ein erster Strom von flüssigem Sumpf (18) abgetrennt ist, der mit Propylen angereichert ist und der gesammelt wird; d) Einrichtungen zur Einleitung des ersten gashaltigen Kopf-Stroms (31), der mit Ethylen und Ethan angereichert ist und aus der Stufe (c) hervorgeht, in einen Bereich zur Entfernung von Acetylen (R1) durch Extraktion mit Lösungsmittel und/oder durch selektive Hydrierung des Acetylens mittels des in dem besagten ersten gashaltigen Kopf-Stroms (31) enthaltenen Wasserstoffs, um einen Strom (36) zu liefern, der im Wesentlichen frei von Acetylen ist; und e) Einrichtungen zur Abkühlung und Fraktionierung des gashaltigen Stroms (36), der im Wesentlichen frei von Acetylen ist und aus der Stufe (d) hervorgeht, in einem Abschnitt einer Destillationskolonne, der als Entmethaner (C2) bezeichnet wird, in eine zweite gashaltige Fraktion von Vorlauf (44), die mit Wasserstoff und/oder Methan angereichert ist, und die gesammelt wird, und in eine zweite flüssige Bodenfraktion (43), die mit Ethylen und mit Ethan angereichert und im Wesentlichen frei von Acetylen ist, und die ebenfalls gesammelt wird.