DE69219365T2

DE69219365T2 - Absorptionsverfahren zur gewinnung von äthylen und wasserstoff

Info

Publication number: DE69219365T2
Application number: DE69219365T
Authority: DE
Inventors: Wilfred Lam; Yuv Mehra; Don Mullins
Original assignee: KINETICS TECHNOLOGY; Advanced Extraction Technologies Inc
Current assignee: KINETICS TECHNOLOGY; Advanced Extraction Technologies Inc
Priority date: 1992-02-19
Filing date: 1992-10-02
Publication date: 1997-08-07
Anticipated expiration: 2012-10-03
Also published as: JPH07507078A; KR950700380A; WO1993017081A1; DE69219365D1; RU2105036C1; BR9207086A; MY109033A; AU671086B2; EP0626989A1; TW279855B; CA2130567A1; AU2795792A; US5326929A; EP0626989B1; KR100230672B1; CN1034165C; RU94039537A; CN1075707A; JP3242109B2

Description

Die Erfindung betrifft die Behandlung von Kohlenwasserstoffgasen, wie gecrackten Gasen und Raffineneabgasen, zur Gewinnung von einer oder mehreren erwünschten Komponenten.
Das thermische Cracken von Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterialien in Pyrolyseäfen zur Bildung von Ethylen stellte seit den 40er Jahren eine eingeführte Technik dar. Die Pyrolyseofen-Gase wurden gekühlt, komprimiert, entschwefelt, getrocknet und in den Gewinnungsabschnitt einer Ethylenanlage geleitet, wobei es sich bei der ersten Fraktionierungssäule um eine bei etwa -150ºC betriebene vorgeschaltete Entmethanisierungsvorrichtung handelte. Das Bodenprodukt der Entmethanisierungsvorrichtung wurde in eine Entethanisierungsvorrichtung geleitet, während das an Wasserstoff reiche Kopfprodukt der Entmethanisierungsvorrichtung in eine Kryogeneinheit geleitet wurde, die weiteres Ethylen aus dem Brenngasstrom gewann. Ein nachgeschaltetes Acetylen-Gewinnungssystem, wie eine Reihe von zwei Acetylen-Reaktoren, befand sich typischerweise zwischen der Entethanisierungsvorrichtung und dem C2-Splitter. Ein Methylacetylen- und Propadien-Reaktor befand sich zwischen der Entpropanisierungsvorrichtung und dem C3-Splitter. Diese Anordnung führte zur Bildung großer Mengen an Anthracenäl (green oil), einem aus Olefinen und Diolefinen gebildeten Polymeren, bei dem die Wahrscheinlichkeit zum Einfrieren im C2-Splitter oder zur Anreicherung im Ethanverdampfer bestand. Durch Verarbeitung der Kopfproduktgase aus einer Wärmepumpen-Entethanisierungsvorrichtung oder -Entpropanoisierungsvorrichtung, die mit einem katalytischen Vorlauf-Acetylen-Hydrierungsreaktor gekoppelt ist, wird das Anthracenäl-Problem beseitigt.
Auf dem Gebiet der Losemittelabsorption zur Isolierung und Gewinnung von Olefinen aus gecrackten Raffinerie- und Synthesegasen mit einem Gehalt an diesen ungesättigten Verbindungen sind zahlreiche Verfahren bekannt. Einige Verfahren bedienen sich spezieller Paraffinverbindungen als Absorptionsöl, während andere ein aromatisches Absorptionsäl als Lösemittel innerhalb einer Absorbersäule oder einer Absorber-Abstreifersäule mit einem Reboiler verwenden.
US-4 743 282 (Y. R. Mehra) beschreibt ein Verfahren zur Behandlung von gecrackten Gasen, die komprimiert, abgekühlt, entschwefelt und unter Bildung eines C&sub2;=+-Kohlenwasserstoffprodukts, eines an Methan reichen Gasprodukts und eines an H&sub2; reichen Gasprodukts durch aufeinanderfolgende Gegenstromextraktion mit zwei mageren Lösemitteln in getrennten Schleifen getrocknet worden sind.
US-4 832 718 (Y. R. Mehra) lehrt ein Verfahren zur Wasserstoffreinigung durch im Gegenstrom und nacheinander ablaufende Extraktion eines Olefine enthaltenden Gasstroms bei einem Druck von nicht mehr als 3448 kPa in einer Ethylen-Extraktorsäule mit einem Lösemittel-Seitenstrom aus mindestens einer Flash-Stufe und anschließend mit einem mageren Lösemittel in einer Methan-Extraktorsäule.
US-5 019 143 (Y. R. Mehra) beschreibt ein kontinuierliches Verfahren zum Kontaktieren eines Wasserstoff-Abgasstroms bei einem beliebigen Druck in einer mindestens einen Reboiler aufweisenden Entmethanisierungs-Absorbersäule mit einem Hauptstrom eines abgestreiften physikalischen Lösemittels und anschließend mit einem Reinigungsstrom eines mageren Lösemittels.
Wasserstoff ist in thermisch oder katalytisch gecrackten Gasströmen oder in Raffineneabgasen in großen Mengen vorhanden und liegt im allgemeinen zusammen mit Olefinen, wie Ethylen und Propylen, vor. Neben Wasserstoff enthalten diese Gase im allgemeinen Methan, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Ethylen, Ethan, Acetylen, Methylacetylen, Propadien, Propylen, Propan, Butadiene, Butene, Butane, C&sub5;-Produkte, C&sub6;-C&sub8;-Nichtaromaten, Benzol, Toluol, Xylole, Ethylbenzol, Styrol, C&sub9;-204ºC-Benzin, 204+ºC-Brennöl und Wasser.
Bei dem am 3. Oktober 1991 abgehaltenen KTI-Symposium in den Niederlanden beschrieben die Erfinder als Merkmale des erfindungsgemäßen KTI/AET-Ethylengewinnungsverfahrens die Eingliederung einer Vorlauf-Wärmepumpen-Entpropanisierungsvorrichtung, gefolgt von einem vierstufigen Kompressor, einem selektiven katalytischen vorgeschalteten Acetylen-Hydrierungsreaktorsystem und einer Trocknungsstufe vor der Zufuhr in eine Absorber-Abstreifkolonne, die die C&sub2;- und die C&sub3;-Produkte absorbiert und ein Kopfprodukt bildet, das in eine kleine, selbstgekühlte (mit Hilfe einer Entspannungsvorrichtung) Entmethanisierungsvorrichtung eingespeist wird, wo im wesentlichen die gesamten C&sub2;-Produkte gewonnen werden. Das angereicherte Lösemittel wird in einen Lösemittelregenerator eingespeist, wo die entmethanisierten C&sub2;- und C&sub3;-Produkte als Kopfprodukt gewonnen und das magere Lösemittel gebildet und nach Wärmerückgewinnung in die Absorber-Abstreifvorrichtung zurückgeleitet wird. Dabei ist keine Ethylenkühlung erforderlich. Die C&sub2;- und C&sub3;-Produkte werden ferner in einer herkömmlichen Entethanisierungsvorrichtung abgetrennt, wobei eine C&sub2;-Fraktion und eine C&sub3;-Fraktion entsteht, die sodann in den entsprechenden Unterfraktionierungsvorrichtungen zur Bildung von Ethylen- und Propylen- Produkten von Polymerqualität verarbeitet werden. Ethan und Propan, die die jeweiligen Unterfraktionierungsvorrichtungen als Bodenprodukte verlassen, werden zurückgeleitet und in den Pyrolyseöfen bis zum Verschwinden gecrackt.
Über dieses Symposium wurde in European Chemical News, 14. Oktober 1991, S. 26 berichtet, jedoch lieferte dieser Artikel nur sehr geringe Informationen über den Absorptionsbereich des Verfahrens, ausgenommen ein ungefähres Blockfließschema.
Jedoch bietet das beim KTI-Symposium beschriebene Verfahren keine Maßnahmen, mit denen wenigstens Teilmengen der großen Mengen an Wasserstoff, die typischerweise in thermisch oder katalytisch gecrackten Gasen und in Raffineneabgasen enthalten sind, isoliert und gewonnen werden können. Der gesamte Wasserstoff in derartigen Gasen wird als ein Teil des Brenngasprodukts abgegeben. Demgemäß besteht weiterhin das Bedürfnis nach einem Verfahren und nach einer Einrichtung zur Gewinnung dieses Wasserstoffs.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Gewinnung von Ethylen aus einem Kohlenwasserstoffgasstrom gemäß der Definition in Anspruch 1 bereit.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann im Hinblick auf die Ethylengewinnung beginnen, indem man einen gekühlten, entschwefelten und komprimierten Kohlenwasserstoffgasstrom, der Wasserstoff, Methan, Kohlenmonoxid, Ethylen, Ethan, Acetylen und die für einen Ethylenanlagen-Crackgasstrom und/oder einen Raffineneabgasstrom charakteristischen C&sub3;- und schwereren Kohlenwasserstoffe enthält, behandelt, indem man ihn durch eine Wärmepumpen-Entpropanisierungskolonne leitet, die mit einem selektiven katalytischen vorgeschalteten Acetylen-Hydrierungsreaktorsystem gekoppelt ist, wodurch ein C&sub3;- und leichterer Kopfstrom entsteht, der als Einsatzmaterial-Gasstrom in die Entmethanisierungs-Absorberkolonne eingespeist wird.
Alternativ kann die Behandlung beginnen, indem man den gekühlten, entschwefelten und komprimierten Kohlenwasserstoffgasstrom durch eine Wärmepumpen-Entethanisierungskolonne leitet, die mit einem selektiven katalytischen vorgeschalteten Acetylen-Hydrierungsreaktorsystem gekoppelt ist, wodurch ein C&sub2;- und leichterer Kopfstrom entsteht, der als Einsatzmaterial-Gasstrom in die Entmethanisierungs-Absorberkolonne eingespeist wird.
Durch Verarbeitung von Kopfgasen aus einer Wärmepumpen-Entethanisierungsvorrichtung- oder Entpropanisierungsvorrichtung, die mit einem katalytischen vorgeschalteten Acetylen-Hydrierungsreaktor gekoppelt ist, in einer Entmethanisierungs-Absorberkolonne, die zur Gewinnung von 75 bis 95% des enthaltenen Ethylens aus den Reaktor-Ausflußgasen befähigt ist, und durch anschließende Verarbeitung der Kopfgase aus der Entmethanisierungs-Absorberkolonne zur Gewinnung des vereinigten Lösemittels und der restlichen 5 bis 25% Ethylen in einer selbstgekühlten Gewinnungseinheit werden sämtliche erfindungsgemäßen Aufgaben in bezug auf die Ethylengewinnung gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf alle Einsatzmaterialien für beliebige herkömmliche Ethylenanlagen mit einer vorgeschalteten Entethanisierungsvorrichtung oder einer vorgeschalteten Entpropanisierungsvorrichtung angewandt werden, wird aber, wie nachstehend beschrieben, beispielhaft durch Verwendung eines Vollbereich-Naphthaeinsatzmaterials für eine Anlage mit einer vorgeschalteten Entpropanisierungsvorrichtung erläutert.
Das Naphthaeinsatzmaterial wird verdampft und den Pyrolyseöfen zugeführt. Das aus dem Ofen ausströmende Produkt wird indirekt vor einer direkten Abkühlung im Ölabkühlturm in Transferleitungs-Austauschern abgekühlt. Aus dem Abkühlsystem werden Brennölfraktionen gebildet. Die Wärmegewinnung aus dem heißen Ofenausfluß wird im Ölabkühlsystem durch Wärmeaustausch mit anderen Prozeßbeschickungen und Erzeugung von Verdünnungsdampf erreicht.
Das Kopfprodukt des Ölabkühlturms wird im Wasserkühlsystem weiter gekühlt, wo der Verdünnungsdampf kondensiert wird. Wärme wird aus dem im Kreislauf geführten Kühlwasser durch Wärmetausch mit anderen Prozeßbeschickungen, insbesondere der Beschickung des Regenerationskolonnen- Reboilers gewonnen, so daß im Gesamtsystem ein Energiesynergismus besteht.
Das Kopfprodukt des Kühlwasser-Abkühlturms wird in drei Stufen auf einen optimalen Druck, der vorwiegend durch den Betriebsdruck der vorgeschalteten Entpropanisierungsvorrichtung festgelegt wird, komprimiert. An der dritten Abgabestufe des Crackgas-Kompressors werden saure Gase durch eine Kombination aus Amin- und kaustischen Systemen entfernt. Das von saurem Gas befreite gecrackte Gas wird sodann getrocknet, bevor es in den Fraktionierungsabschnitt der Anlage gelangt.
Eine Niederdruck-Entbutanisierungsabstreifkolonne befindet sich in der Kompressionskette zur Entfernung von C5 und schwereren Fraktionen aus dem gecrackten Gas. In der Kompressionskette ist keine Hochdruck-Abstreifkolonne erforderlich.
Das erfindungsgemäße Verfahren bedient sich eines vorgeschalteten Wärmepumpen-Entpropanisierungssystems, das mit einem selektiven katalytischen vorgeschalteten Acetylen-Hydrierungsreaktorsystem gekoppelt ist. Die vorgeschalteten Wärmepumpen-Entpropanisierungsvorrichtung ermöglicht eine Fraktionierung bei niederem Druck und eine Kondensation bei hohem Druck. Ein Fouling wird auf einem Minimum gehalten, wenn die Entpropanisierungsvorrichtung bei geringem Druck betrieben wird.
Die Energie für den Wärmepumpvorgang der Entpropanisierungsvorrichtung wird durch die vierte Stufe des Crackgaskompressors bereitgestellt. Am Kompressoraustritt wird Acetylen selektiv im vorgeschalteten Reaktorsystem zu Ethylen hydriert. Ferner werden schwerere C&sub3;- und C&sub4;-Acetylene und Diolefine, die im Kopfprodukt der Entpropanisierungsvorrichtung enthalten sind, selektiv zu ihren jeweiligen Olefinen hydriert, was insgesamt im Reaktorsystem eine Olefinzunahme ergibt. Im Reaktorsystem wird keine Anthracenfraktion (green oil) gebildet.
Der an Acetylen freie C3- und leichtere Teil des gecrackten Gases verläßt den Reaktor und wird in einer Entwässerungsvorrichtung zur Entfernung von Spurenmengen an Feuchtigkeit getrocknet. Diese C3- und leichtere Fraktion verläßt die Rückflußtrommel der Entpropanisierungsvorrichtung und gelangt in das Lösemittelextraktionssystem zur Gewinnung von C2+-Kohlenwasserstoffen.
Die C3- und leichtere Fraktion wird in die Entmethanisierungs-Absorberkolonne eingespeist. Die C2- und C3-Produkte werden vom Lösemittel absorbiert, während Methan und leichtere Komponenten zusammen mit einem gewissen Ethylenanteil den Kopf der Entmethanisierungs-Absorberkolonne verlassen. Dieser Kopfstrom wird in eine kleine, selbstgekühlte Gewinnungseinheit eingespeist, wo im wesentlichen sämtliche C2-Produkte gewonnen werden. Ferner wird etwaiges Lösemittel, das in der Entmethanisierungs- Absorberkolonne vorhanden ist, durch eine in den Figg. 1, 2 und 3 nicht gezeigte Einrichtung gewonnen und in die Entmethanisierungs-Absorberkolonne zurückgeleitet. Das Expansionsgewinnungssystem ist durch verschiedene Kreuzaustauschströme und unter Verwendung von Turboexpandern und/oder Druckabsenkventilen selbstgekühlt, wodurch keine Kühlung von außen und -55ºC erforderlich wird.
Das fette Lösemittel am Boden der Entmethanisierungs-Absorberkolonne wird in eine Lösemittel-Regeneratorkolonne eingespeist, wo die entmethanisierten C2- und C3-Produkte als Kopfprodukt gewonnen werden. Das magere Lösemittel wird nach Wärmerückgewinnung in die Entmethanisierungs-Absorberkolonne zurückgeleitet.
Die C2- und C3-Produkte werden ferner in einer herkömmlichen Entethanisierungskolonne zur Bildung einer C2- und einer C3-Fraktion aufgetrennt. Diese beiden Fraktionen werden sodann in ihren jeweiligen Unterfraktionierungsvorrichtungen zur Bildung von Ethylen- und Propylenprodukten von Polymerqualität verarbeitet. Ethan und Propan, die die jeweiligen Unterfraktionierungsvorrichtungen (d. h. C2- und C&sub3;-Splitterkolonnen) als Bodenprodukte verlassen, werden zurückgeführt und bis zum Verschwinden in den Pyrolyseöfen gecrackt. Nachgeschaltete Acetylen-Hydrierungsreaktoren entfallen.
Die den Boden der Wärmepumpen-Entethanisierungskolonne oder Wärmepumpen-Entpropanisierungskolonne verlassende C4+-Fraktion wird in eine herkömmliche Entbutanisierungskolonne eingespeist, um ein C4-Gemisch als Überkopfprodukt zu bilden. Das Bodenprodukt der Entbutanisierungskolonne wird mit den Bodenprodukten der Niederdruck-Stripperkolonne in der Kompressionskette vereinigt und der Pyrolyse-Benzin-Hydrotreatingvorrichtung zugeführt.
Eine externe Kühlung für das erfindungsgemäße Ethylengewinnungsverfahren wird nur durch einen Propylen-Kühlkompressor gewährleistet. Eine Ethylenkühlung wird beim erfindungsgemäßen Ehylengewinnungsverfahren nicht benötigt. Es ist darauf hinzuweisen, daß für das erfindungsgemäße Verfahren beliebige Kühlmittel, die zur Gewährleistung einer externen Kühlung von nicht unter -55ºC befähigt sind, geeignet sind.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß man das Kohlenwasserstoff-Lösemittel aus folgender Gruppe auswählt: paraffinische Kohlenwasserstoffe mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen, naphthenische Kohlenwasserstoffe mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen, aromatische Kohlenwasserstoffe aus der Gruppe Benzol, Toluol, C&sub8;-C&sub1;&sub0;-aromatische Verbindungen mit den aliphatischen Gruppen Methyl, Ethyl oder Propyl, insbesondere o-Xylol, m-Xylol, p-Xylol, Hemimellitol, Pseudocumol, Mesitylen, Cumol, o-Ethyltoluol, m-Ethyltoluol, p-Ethyltoluol, n-Propylbenzol, Isopropylbenzol, Indan, Durol, Isodurol, Prehnitol, rohe Xylole, ausströmende Produkte der Toluol- Transalkylierungsreaktion, extrahierte C&sub9;-Naphthareformate, C&sub9;-Mittelfraktionen der Reformate, die an C&sub9;-Alkylbenzolen, C&sub7;-C&sub9;-Alkylaromaten und Gemischen davon angereichert sind, sowie Gemische der paraffinischen Kohlenwasserstoffe, der naphthenischen Kohlenwasserstoffe und/oder der aromatischen Kohlenwasserstoffe.
Die Erfindung ist ferner gekennzeichnet durch Zwischenkühlen und Aufkochen einer Entmethanisierungs-Absorberkolonne, in die ein Einsatzmaterialstrom der Kohlenwasserstoffgase eingespeist wird, und durch Einstellen der Rückführrate des mageren Lösemittels zur Bildung eines Kopfgasstroms und zur Absorption von 75 bis 99% des im Kohlenwasserstoffgasstrom vorhandenen Ethylens in einen fetten Boden-Lösemittelstrom, der in eine Lösemittel-Regeneratorkolonne eingespeist wird, die einen Kopfkohlenwasserstoffstrom aus Ethylen und schwereren Kohlenwasserstoffen und einen mageren Lösemittelstrom bildet.
Die Erfindung ist ferner gekennzeichnet durch Einspeisen des Kopfgasstroms in eine selbstgekühlte Gewinnungseinheit, wobei ein Brenngasstrom, der nur 0,1% des im Kohlenwasserstoffgasstrom vorhandenen Ethylens enthält, gebildet wird, wodurch 1 bis 25% des im Einsatzmaterial-Gasstroms vorhandenen Ethylens als eine Komponente eines C&sub2;+-Stroms gebildet werden und im Kopfgasstrom enthaltenes überschüssiges Lösemittel gewonnen wird, und durch anschließendes Rückführen des überschüssigen Lösemittels zur Entmethanisierungs-Absorberkolonne.
Der Kopfkohlenwasserstoffstrom aus Ethylen und schwereren Kohlenwasserstoffen wird mit dem C&sub2;+-Strom zur Bildung eines vereinigten, an Ethylen reichen Stroms vereinigt, der in eine Entethanisierungskolonne eingespeist wird, um einen Bodenstrom von Propylen und schwereren Kohlenwasserstoffen und einen Kopfstrom von Ethylen und Ethan zu bilden.
Der Kopfstrom aus Ethylen und Ethan wird in eine C&sub2;-Splitterkolonne eingespeist, um einen Bodenstrom aus Ethan und einem Kopfstrom aus Ethylen, das mindestens 99% des Ethylens im Kohlenwasserstoffgasstrom ausmacht, zu bilden.
Dieses Verfahren zur Gewinnung von Ethylen eignet sich gleichermaßen zur Behandlung von Raffineneabgasen sowie zur Behandlung von gecrackten Gasen, da es aufgrund seiner Vielseitigkeit leicht auf eine Vielzahl von derartigen Raffinerieeinsatzmaterialien angepaßt werden kann.
In der Praxis enthalten gecrackte Gase und Raffineneabgase in unveränderlicher Weise Wasserstoff, so daß der in die Entmethanisierungs- Absorberkolonne eingespeiste Einsatzmaterial-Gasstrom und der Kopfgasstrom aus der Entmethanisierungs-Absorberkolonne Wasserstoff neben Ethylen und schwereren Kohlenwasserstoffen enthalten.
Wenn eine Gewinnung bis zu 50% des Wasserstoffs im Einsatzmaterial- Gasstrom erwünscht ist, wird der Kopfgasstrom selektiv in einen Wasserstoffteilstrom und einen Brennstoffteilstrom aufgeteilt, wobei der Wasserstoffteilstrom in eine Methanabsorberkolonne und der Brennstoffteilstrom in die selbstgekühlte Gewinnungseinheit eingespeist werden.
Die Methanabsorberkolonne bildet einen Kopfwasserstoffstrom, der bis zu 50% des Wasserstoffs im Einsatzmaterial-Gasstrom enthielt, und einen Bodenstrom mit fettem Lösemittel, der in die Entmethanisierungs-Absorberkolonne eingespeist wird.
Bei der selektiven Gewinnung bis zu 50% des Wasserstoffs im eintretenden Einsatzmaterial-Gasstrom zirkuliert das Lösemittel in einer einzigen Lösemittelschleife, wobei die Kreislaufrate durch den C&sub2;+-Gehalt des Einsatzmaterial-Gasstroms festgelegt wird.
Wenn eine Gewinnung von 20 bis 100% des Wasserstoffs im Einsatzmaterial-Gasstrom erwünscht ist, wird der Kopfgasstrom der Entmethanisierungs-Absorberkolonne in eine Methanabsorberkolonne eingespeist, die einen Wasserstoffstrom, der 20 bis 100% des Wasserstoffs im Einsatzmaterial-Gasstrom enthält, und einen Bodenstrom mit fettem Lösemittel bildet.
Der Bodenstrom mit fettem Lösemittel aus der Methanabsorberkolonne wird selektiv in einen Absorberteilstrom und einem Stripperteilstrom aufgeteilt, wobei der Absorberteilstrom in die Entmethanisierungs-Absorberkolonne und der Stripperteilstrom in eine Methanstripperkolonne eingespeist werden.
Die Methanstripperkolonne bildet einen Bodenlösemittelstrom, der in die Methanabsorberkolonne zurückgeleitet wird, und einen Kopfstrom, der in die selbstgekühlte Gewinnungseinheit eingespeist wird.
Bei einer selektiven Gewinnung von 20 bis 100% des Wasserstoffs im eintretenden Kohlenwasserstoffgasstrom zirkuliert Lösemittel in Form von zwei Lösemittelschleifen, das eine Nebenlösemittelschleife unter Zirkulation durch die Methanabsorberkolonne, die Entmethanisierungs-Absorberkolonne und die Lösemittelregeneratorkolonne und eine Hauptlösemittelschleife unter Zirkulation durch die Methanstripperkolonne und die Methanabsorberkolonne umfassen, wobei die Kreislaufrate der Neben-Lösemittelzirkulationsschleife durch den Anteil an C2- und schwereren Produkten des Einsatzmaterial-Gasstroms und die Zirkulationsrate der Lösemittel Hauptzirkulationsschleife festgelegt wird, indem man die Fließrate des durch die Lösemittelregeneratorkolonne gebildeten Bodenstroms von magerem Lösemittel von der Gesamtzirkulationsrate subtrahiert, die erforderlich ist, um das enthaltene Methan im durch die Entmethanisierungs-Absorberkolonne gebildeten Kopfgasstrom zu absorbieren.
In der Seitenstrom-Ausführungsform wird der Bodenstrom mit magerem Lösemittel aus der Methanabsorptionskolonne selektiv in einen Methanteilstrom und einen Ethylenteilstrom aufgeteilt, wobei der Ethylenteilstrom in die Entmethanisierungs-Absorberkolonne und der Methanteilstrom in die Methanstripperkolonne eingespeist werden.
Diese beiden selektiven Seitenströme stellen eine Maßnahme zur Verschiebung einer gesamten Anlage in Richtung zur Gewinnung des erwünschten prozentualen Anteils an Wasserstoff dar, wobei nur die Zusammensetzung des Brenngasstroms verändert wird, ohne daß die Bildung und die Zusammensetzung des vereinigten, an Ethylen reichen Stroms beeinflußt werden.
Wenn es sich beim gekühlten, entschwefelten und komprimierten Einsatzmaterial-Gasstrom um einen gecrackten Gasstrom handelt, wird die Selbstkühlung durch Verwendung von Turboexpandern gewährleistet, die wiederum eine Kühlung für die Entmethanisierung und Gewinnung von bis zu 25% des im Kohlenwasserstoffgasstrom, der dem Entmethanisierungsabsorber als C&sub2;+-Strom zugeführt wird, vorhandenen Ethylens gewährleisten.
Wenn es sich beim gekühlten, entschwefelten und komprimierten Kohlenwasserstoffgasstrom um einen FCC-Raffinerieabgasstrom handelt, der zusätzlich Stickstoff und Stickoxide enthält, wird eine Selbstkühlung durch Verwendung von Druckabsenkventilen erreicht, die eine Abkühlung aufgrund des Joule-Thompson-Effekts ergeben, wobei diese Abkühlung auf eine Temperatur von nicht unter -110ºC begrenzt ist, wodurch eine Kondensation von Stickoxiden verhindert wird.
Wenn der gekühlte, entschwefelte und komprimierte Einsatzmaterial- Gasstrom Wasserstoff, Methan, Kohlenmonoxid, Ethylen, Ethan und die C&sub3;- und schwereren Kohlenwasserstoffe enthält, die charakteristisch für einen Raffineneabgasstrom sind, aber im wesentlichen kein Acetylen enthält, kann er durch eine Wärmepumpen-Entethanisierungskolonne oder eine Wärmepumpen-Entpropanisierungskolonne ohne katalytische Hydrierung unter Bildung eines Kopfstroms mit C&sub2;- und leichteren Produkten bzw. eines Kopfstroms mit C&sub3; und leichteren Produkten behandelt werden, die der Entmethanisierungsabsorberkolonne als Einsatzmaterial-Gasstrom zugeführt werden.
Beliebige Lösemittel, die sich zur Absorption von Kohlenwasserstoffen eignen, können als Absorptionsmittel in den erfindungsgemäßen zwischengekühlten und aufgekochten Entmethanisierungs-Absorberkolonnen und Methanabsorberkolonnen verwendet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich gleichermaßen zur Behandlung von Raffineneabgasen sowie zur Behandlung von gecrackten Gasen, da es aufgrund seiner Vielseitigkeit leicht auf eine Vielzahl von derartigen Raffinerieeinsatzmaterialien angepaßt werden kann. Einige Raffineneabgase enthalten beispielsweise kein Acetylen und können den Acetylenreaktor, die Dehydratisierungsvorrichtung und die Kühl- und Phasentrennungseinheit umgehen.
Bezüglich der Figg. 1, 2 und 3 ist darauf hinzuweisen, daß Leitungen gemeint sind, wenn nachstehend Ströme angegeben werden, und daß, sofern nichts anderes angegeben ist, Ströme gemeint sind, wenn Materialien erwähnt werden. Außerdem gelten Strömungssteuerventile, Temperaturregelvorrichtungen, Pumpen und dergl. als installiert, wobei sie in üblicher funktioneller Beziehung zu den Hauptbestandteilen der Einrichtung stehen, die in den Zeichnungen abgebildet und nachstehend unter Bezugnahme auf das erfindungsgemäße kontinuierlich arbeitende Verfahren beschrieben sind. Alle diese Ventile, Vorrichtungen und Pumpen, sowie Wärmetauscher, Sammler, Kühler und dergl. sind unter dem Ausdruck "Hilfsausrüstung" zusammengefaßt. Der Ausdruck "Absorber" wird herkömmlicherweise für eine Gas/Lösemittel-Absorptionsanlage verwendet, ist aber bei Anwendung im erfindungsgemäßen Verfahren im Zusammenhang mit einem bevorzugten physikalischen Lösemittel als ein "Extraktor" anzusehen. Ein Absorber ist auch als eine Absorptionskolonne zu verstehen und ein Stripper als eine Destillationskolonne.
Ferner ist darauf hinzuweisen, daß die Ausdrücke "Absorber-Stripper" und "Entmethanisierungsabsorber" sich auf die gleiche Einrichtung und die Ausdrücke "Expansionsgewinnung" und "selbstgekühlte Gewinnungseinheit" auf die gleiche Einrichtung beziehen.
Fig. 1 ist ein schematisches Fließdiagramm, bei dem eine Entmethanisierungs-Absorbervorrichtung Gasströme aus einer Wärmepumpen-Entpropanisierungsvorrichtung oder einer Wärmepumpen-Entethanisierungsvorrichtung aufnimmt und ihr Kopfprodukt in eine kleine selbstgekühlte Gewinnungseinheit schickt, was im wesentlichen sämtliche Verluste an Olefinen und Lösemittel vermeidet.
Fig. 2 ist ein schematisches Fließdiagramm der Seitenstromausführungsform zur Gewinnung von bis zu 50% des Wasserstoffs im Kopfgasstrom von einer vorgeschalteten Wärmepumpen-Entethanisierungskolonne oder -Entpropanisierungskolonne oder von einem Raffineneabgasstrom.
Fig. 3 ist ein schematisches Fließdiagramm der Gesamtstromausführungsform zur Gewinnung von 20 bis 100% des Wasserstoffs im gleichen Gasstrom.
Das schematisch im Fließdiagramm von Fig. 1 dargestellte Verfahren umfaßt die Wärmepumpen-Entethanisierungsvorrichtung oder -Entpropanisierungsvorrichtung 13, den Acetylenreaktor 18, die Entwässerungsvorrichtung 21, das Kühl- und Phasentrennsystem 25, die zwischengekühlte und aufgekochte Entmethanisierungs-Absorberkolonne 29, die selbstgekühlte Gewinnungseinheit 35, die Lösemittel-Regeneratorkolonne 53, die Entethanisierungskolonne 41 und die C&sub2;-Splitterkolonne 47.
Ein gecrackter Zufuhrgasstrom 11, der trocken und frei von CO&sub2; und schwefelhaltigen Gasen ist, wird gekühlt und der Entpropanisierungskolonne 13 zugeführt, die einen Aufkocher aufweist und C&sub4;+ -Kohlenwasserstoffe als Strom 17 entfernt. Bei Verwendung einer Entethanisierungskolonne 13 enthält der Strom 17 C&sub3;+-Kohlenwasserstoffe. Ihr Kopfstrom 15 wird einem Acetylenreaktor 18 zugeführt. Der umgesetzte Kopfstrom 19 wird einer Entwässerungsvorrichtung 21 zugeführt, die einen getrockneten Strom 23 erzeugt, der in das Kühl- und Phasentrennsystem 25 eingespeist wird. Ein flüssiger Strom 26 wird aus dem System 25 in die Entpropanisierungskolonne 13 zurückgeführt. Ein Gasstrom 27 wird in die Entmethanisierungsabsorberkolonne 29 eingespeist.
Die Entmethanisierungsabsorberkolonne 29 bildet einen Kopfstrom 31, der in eine selbstgekühlte Gewinnungseinheit 35 eingespeist wird, und einen Bodenstrom 33, der in eine Lösemittel-Regeneratorkolonne 53 eingespeist wird. Die selbstgekühlte Gewinnungseinheit 35 bildet einen Lösemittelstrom 32, der in die Entmethanisierungsabsorberkolonne 29 zurückgeführt wird, einen Brenngasstrom 37 und einen entmethanisierten C&sub2;+-Strom 39.
Die Regeneratorkolonne 53 bildet einen Bodenstrom 57 mit magerem Lösemittel, der in den Kopf der Entmethanisierungsabsorberkolonne 29 eingespeist wird, und einen Kopfstrom 55, der mit dem C&sub2;+-Strom 39 vereinigt und als Strom 42 in die Entethanisierungskolonne 41 eingespeist wird. Der Bodenstrom 45 aus der Entethanisierungskolonne 41 wird in eine C&sub3;-Splitterkolonne geleitet. Der Überkopfstrom 43 aus der Entethanisierungskolonne 41 wird in eine C&sub2;-Splitterkolonne 47 geleitet, die einen Ethylenproduktstrom 49 als Kopfprodukt und einen Ethan-Rückleitungsstrom 51 als Bodenprodukt bildet. Bei Verwendung einer Wärmepumpen-Entethanisierungskolonne 13 im erfindungsgemäßen Schema umgeht der Strom 42 die Entethanisierungskolonne 41 unter Eintritt in die C&sub2;-Splitterkolonne 47.
Erfindungsgemäß wird ein neues Verfahren bereitgestellt, mit dem die Lösemittelverluste gering gehalten werden können, da die Entmethanisierungsabsorberkolonne 29 den Einsatzmaterialstrom minus C&sub4;+-Produkte abfängt, daraus die C&sub2;- und C&sub3;-Produkte entfernt und im wesentlichen nur Wasserstoff und Methan in ihre selbstgekühlte Gewinnungseinheit 35 leitet, wobei eine kryogene Kühlung dieser Gase aber keine Kondensation von irgendwelchen Verbindungen mit Ausnahme eines untergeordneten Anteils (z. B. 11%) Ethylen und eines winzigen Anteils (z. B. 1%) des Propylens erforderlich ist. Ferner gewinnt die selbstgekühlte Gewinnungseinheit 35, die als nachgeschaltete Entmethanisierungsvorrichtung wirkt und eine Entmethanisierungskolonne und entweder Turboexpander oder Joule-Thompson- Ventile umfaßt, das gesamte Lösemittel, so daß nur eine vernachlässigbare Menge (z. B. 0,008%) das Verfahren mit dem Propanstrom zur Rückführung in den Crackbetrieb verlassen. Es ist keine weitere Lösemittelergänzung erforderlich.
Die Verwendung der selbstgekühlten Gewinnungseinheit 35 als Expansionsgewinnungssystem macht es möglich, daß beim erfindungsgemäßen Verfahren hohe Kosten für eine Optimierung der Lösemittelgewinnung und eine Minimierung der Ethylenverluste, mit denen herkömmliche Absorptionsverfahren typischerweise behaftet sind, vermieden werden, da beim erfindungsgemäßen Verfahren die entmethanisierende Absorberkolonne 29 die Möglichkeit hat, nur einen Hauptteil des Ethylens (75 bis 99%) zu gewinnen, und sodann in Abhängigkeit von dem Expansionsgewinnungssystem als Fänger für das restliche Ethylen (25 bis 1%) und etwaiges begleitendes Lösemittel wirken kann. Dieser Hauptteil der Ethylengewinnung durch die Entmethanisierungsabsorberkolonne 29 hängt von der speziellen wirtschaftlichen Situation der Anlage, von der Zusammensetzung und den Kosten des Einsatzmaterials, von Kapital- und Betriebskosten-Faktoren und dergl. ab.

Beispiel 1

Die nachstehenden Tabellen IA, IB, IC und ID liefern Materialbilanzen in kg-Mol pro Stunde für 24 Komponenten von 19 Strömen (wie in Fig. 1 angegeben) der vorgeschalteten Entpropanisierung, der katalytischen vorgeschalteten Hydrierung und des Entmethanisierungs-Absorptionsvorgangs der Erfindung für die Ethylengewinnung aus einem Crackgasstrom, der frei von CO&sub2; und Schwefelverbindungen ist und durch Cracken eines Vollbereich- Naphtha-Einsatzmaterials hergestellt worden ist. Diese 19 Prozeßströme stehen in Verbindung mit der Entpropanisierungsvorrichtung 13, dem Acetylenreaktor 19, der Entwässerungsvorrichtung 21, der Kühlung und Phasentrennung 25, der Entmethanisierungs-Absorberkolonne 29, der selbstgekühlten Gewinnungseinheit 35, der Entethanisierungskolonne 41, der C&sub2;-Splitterkolonne 47 und der Lösemittel-Regeneratorkolonne 53.
Eine Betrachtung der Tabellen IA bis ID ergibt&sub1; daß die Entpropanisierungsvorrichtung 13 im Strom 17 den Großteil der C&sub4;+-Verbindungen aus den Strömen 11 und 26 entfernt. Der Acetylenreaktor 18 entfernt das gesamte Acetylen, vermindert die Menge an Propadien, entfernt das gesamte Butadien und erhöht die Mengen an Ethylen, Ethan, Propen und 1-Buten. Aufgrund dieser Ethylenbildung und der sehr geringen Verluste an Ethylen im Brenngasstrom, die durch das erfindungsgemäße Verfahren erreicht werden, ist die Menge an Ethylenprodukt größer als die Ethylenmenge im eintretenden Einsatzmaterialstrom 11.
Die Reaktivität des Reaktors 18 ist sehr erheblich, da Propadien und insbesondere Butadien dazu neigen, innerhalb der Absorberkolonne 29 zu polymerisieren und diese zu verstopfen. Wie in Tabelle IA gezeigt ist, verringert der Reaktor 18 die Menge an 1,3-Butadien von 9,34 kg-Mol pro Stunde im Strom 15 auf 0,39 kg-Mol pro Stunde im Strom 19, eine Verringerung, die durch die sequentielle Anordnung des Reaktors 18 und der Entmethanisierungs-Absorberkolonne 29 erreicht wird, wodurch eine Hauptaufgabe der Erfindung gelöst wird.
Es wird nochmals auf die Merkmale der Erfindung Bezug genommen, die für das Beispiel in den Tabellen IA bis ID dargelegt sind. Die Entwässerungsvorrichtung 21 entfernt etwaige Wasserspuren im Strom 19 und wirkt im wesentlichen als Sicherheitsvorrichtung gegen die Anwesenheit von Feuchtigkeit im Strom 23. Im Rückführstrom 26 entfernt das Kühl- und Phasentrennsystem 25 14% des Ethylens, 57% des M-Acetylens, 50% des Propadiens, 42% des Propens, 72% des Vinylacetylens, 35% des 1,3-Butadiens, 71% des i-Butens und 72% des 1-Butens, die im entwässerten Strom 23 ankommen. Tabelle IA Vorgeschaltetes Hydrierungs- und Absorptionsverfahren zur Ethylengewinnung Tabelle IB Vorgeschaltetes Hydrierungs- und Absorptionsverfahren zur Ethylengewinnung Tabelle IC Vorgeschaltetes Hydrierungs- und Absorptionsverfahren zur Ethylengewinnung Tabelle ID Vorgeschaltetes Hydrierungs- und Absorptionsverfahren zur Ethylengewinnung
Im fetten Lösemittelstrom 33 entfernt die Entmethanisierungs-Absorbervorrichtung 29 89% des Ethylens, 99% des M-Acetylens, 99% des Propens, 99% des 1,3-Butadiens, 99% des i-Butens und 99% des 1-Butens, die in den Strömen 27, 32 und 57 ankommen.
Derartige Absorptionsergebnisse werden gemäß dem Stand der Technik seit langer Zeit erreicht, jedoch waren die Ergebnisse des Gesamtverfahrens aufgrund der Verluste an den Brenngasstrom vom wirtschaftlichen Standpunkt aus nicht hinnehmbar. Durch Durchleiten dieses Stroms durch die selbstgekühlte Gewinnungseinheit 35 gehen beim erfindungsgemäßen Verfahren im Brenngasstrom 37, wie in den Tabellen IA bis ID gezeigt ist, 1,76% des eintretenden Ethylens im Strom 31 und 0,20% des eintretenden Ethylens im Strom 11 und keine der übrigen Komponenten mit Ausnahme der Brenngase Wasserstoff, Methan und Kohlenmonoxid verloren, während der erforderliche Kreislauf des Lösemittels n-Hexan auf gewichtsrnolarer Basis zu 42% des gesamten eintretenden Einsatzmaterialgases erhalten bleibt. Im Strom 39 entfernt die selbstgekühlte Gewinnungseinheit 35 98,0% des Ethylens, 99,6% des Ethans und 99,2% des im Strom 31 ankommenden Propens, wobei die restlichen Materialien im Strom 32 in die Entmethanisierungs-Absorberkolonne 29 zurückgeleitet werden.
Die Entmethanisierungs-Absorberkolonne 29 wird hierbei in relativ entspannter Weise betrieben, anstelle einer Beanspruchung bis zu ihrer Leistungsgrenze. Infolgedessen benötigt man hierfür eine relativ geringe Kapitalinvestition und niedere Betriebsausgaben. Die selbstgekühlte Gewinnungseinheit 35, die gemäß Beispiel 1, Tabellen IA bis ID, 48,5% des ankommenden Einsatzmaterialstroms auf gewichtsmolarer Basis und 26,9% auf Gewichtsbasis aufnimmt und keine externe kryogene Kühlung zur Kondensation von Verbindungen in ihrem Bodenstrom (etwa 4% auf gewichtsmolarer Basis des ankommenden Kohlenwasserstoffgasstroms in diesem Beispiel) benötigt, erfordert infolgedessen ebenfalls eine relativ geringe Kapitalinvestition und überraschend niedere Betriebsausgaben.
Wenn es zusätzlich erwünscht ist, Wasserstoff zu gewinnen, kann der Kopfgasstrom aus der Entmethanisierungs-Absorberkolonne selektiv in einen Wasserstoffzufuhr-Teilstrom und einen Brenngas-Teilstrom aufgeteilt werden, um daraus einen Teil des enthaltenen Wasserstoffs als Produkt zu gewinnen. Aufgrund der Aufteilung des Gasstroms ist die prozentuale Ausbeute an Wasserstoff demzufolge begrenzt. Um eine funktionelle Unterscheidung zwischen den Ausführungsformen des Verfahrens mit dem Seitenstrom und mit dem Vollstrom, von denen beide Wasserstoff in selektiver Weise bilden können, vorzunehmen, wird die Seitenstrom-Ausführungsform bei einer Gewinnung bis zu 50% des Wasserstoffs beschrieben. Es ist jedoch ersichtlich, daß dies eine zweckmäßige Wahl und keine Verfahrensbeschränkung darstellt.
Ferner ist ersichtlich, daß die Wasserstoffreinheit mit steigendem Lösemittelkreislauf für den gleichen Grad an Wasserstoffgewinnung zunimmt. Demzufolge kann bei gegebener Reinheit die Wasserstoffgewinnung durch Verstärkung des Lösemittelkreislaufs erhöht werden.
Für die Ausführungsform mit Seitenstrom-Wasserstoff kann der Überkopfstrom der Entmethanisierungs-Absorberkolonne selektiv in einen Wasserstoffzufuhr-Teilstrom und in einen Brenngas-Teilstrom aufgeteilt werden, um bis zu 50% des enthaltenen Wasserstoffs als Produkt zu bilden. Insbesondere wird der Wasserstoff-Teilstrom in die Methanabsorberkolonne eingespeist, wobei Wasserstoff als Kopfproduktstrom gebildet wird und ein an Methan reicher Boden-Lösemittelstrom gebildet wird, der dem Kopf der Entmethanisierungs-Absorberkolonne zugeführt wird. Der Rest des aufgeteilten Kopfstroms aus der Entmethanisierungs-Absorberkolonne wird direkt in eine selbstgekühlte Gewinnungseinheit eingespeist, in der Brenngasstrom, der Methan und Kohlenmonooxid enthält, von einem Boden-C&sub2;/C&sub3;-Strom und von einem kleinen fetten Lösemittel-Seitenstrom, der in die Entmethanisierungs-Absorberkolonne zurückgeleitet wird, abgetrennt wird.
Der fette Boden-Lösemittelstrom aus der Entmethanisierungs-Absorberkolonne wird in eine Lösemittel-Regeneratorkolonne eingespeist, die einen Kopfstrom mit einem Gehalt an sämtlichen C&sub2;+-Kohlenwasserstoffkomponenten und einen mageren Boden-Lösemittelstrom, der in den Kopf der Methan-Absorberkolonne eingespeist wird, bildet. Dieser Kopf-C&sub2;+-Strom wird mit dem Boden-C&sub2;/C&sub3;-Strom aus der selbstgekühlten Gewinnungseinheit vereinigt, wodurch ein Ethylen/Propylen-Produktstrom zur Einspeisung in eine Entethanisierungskolonne und eine C&sub2;-Splitterkolonne gebildet werden.
Die Ausführungsform mit dem vollständigen Seitenstrom arbeitet mit einer Lösemittelschleife, wobei der Kreislaufrate durch den C&sub2;+-Gehalt des Einlaßgases in die Entmethanisierungs-Absorberkolonne festgelegt wird, wobei mit dem Eintritt von magerem Lösemittel am Kopf der Methanabsorberkolonne begonnen wird, das sodann in die Entmethanisierungs-Absorberkolonne und schließlich in die Lösemittel-Regeneratorkolonne, die das magere Lösemittel bildet, gelangt.
Es wurde ferner festgestellt, daß bei einer Vollstrom-Wasserstoff- Ausführungsform durch anfängliche Verarbeitung des gesamten Kopfstroms der Entmethanisierungs-Absorberkolonne in der Methanabsorberkolonne der Kopfstrom in wirksamer Weise als Wasserstoff-Produktstrom gebildet werden kann. Ein an Wasserstoff armer, fetter Lösemitteistrom, der als Bodenstrom aus der Methanabsorberkolonne anfällt, wird selektiv in einen untergeordneten Teilstrom und einen Hauptteilstrom aufgeteilt. Der untergeordnete Lösemittel-Teustrom wird in die Entmethanisierungs-Absorberkolonne eingespeist. Der Hauptteilstrom wird in die Methanstripperkolonne eingespeist. Der Bodenstrom der Methanstripperkolonne wird als Hauptlösemittel in die Methanabsorberkolonne zurückgeleitet. Der an Methan reiche und an Wasserstoff arme Kopfstrom der Methanstripperkolonne wird in die selbstgekühlte Gewinnungseinheit eingespeist, deren Funktion die gleiche wie bei der Seitenstrom-Ausführungsform ist. Im Gegensatz zur Seitenstrom-Ausführungsform, bei der der Kopfstrom aus der Entmethanisierungs- Absorberkolonne zwischen der Methanabsorberkolonne und der selbstgekühlten Gewinnungseinheit aufgeteilt wird, wird in der Vollstrom-Ausführungsform der fette Lösemittel-Bodenstrom aus der Methanabsorberkolonne zwischen der Entmethanisierungs-Absorberkolonne und der Methanstripperkolonne aufgeteilt.
Eine Reinigung des fetten Lösemittels aus der Entmethanisierungs-Absorberkolonne in der Lösemittel-Regeneratorkolonne wird auf die gleiche Weise wie bei der Seitenstrom-Ausführungsform vorgenommen, wobei das gesamte magere Lösemittel in den Kopf der Methanabsorberkolonne zurückgeführt wird und der Bodenstrom aus dem Expansionsgewinnungssystem und der Kopfstrom aus der Lösemittel-Regeneratorkolonne ebenfalls auf die gleiche Weise vereinigt werden. Die Vollstrom-Ausführungsform arbeitet mit zwei Lösemittelschleifen, wobei die untergeordnete Schleife durch die Methanabsorberkolonne, die Entmethanisierungs-Absorberkolonne und die Lösemittel-Regeneratorkolonne zirkuliert und die Hauptschleife durch die Methanstripperkolonne und die Methanabsorberkolonne zirkuliert.
Die Fließrate für die untergeordnete Lösemittel-Kreislaufschleife wird durch den C&sub2;+-Gehalt des in die Entmethanisierungs-Absorberkolonne gelangenden Einlaßgases festgelegt. Die Fließrate der Lösemittel-Hauptzirkulationsschleife wird durch Subtrahieren des durch die Lösemittel-Regeneratorkolonne gebildeten untergeordneten mageren Lösemittelstroms von der Absorption des im Kopfprodukt der Entmethanisierungs-Absorberkolonne enthaltenen Methans erforderlichen Gesamtzirkulation bestimmt.
Die Seitenstrom-Ausführungsform kann zur selektiven Bildung bis zu 50% des ankommenden Wasserstoffs verwendet werden. Die Vollstrom-Ausführungsform kann zur selektiven Bildung von 20 bis 100% des ankommenden Wasserstoffs eingesetzt werden. Bei Einsatz der Methanabsorberkolonne und von Leitungen, die zur Zufuhr beliebiger gewünschter Mengen des Kopfprodukts der Entmethanisierungs-Absorberkolonne zur Methanabsorberkolonne oder zur selbstgekühlten Gewinnungseinheit und/oder zur teilweisen oder vollständigen Zufuhr des Bodenprodukts der Methanabsorberkolonne zur Entmethanisierungs-Absorberkolonne oder teilweise zur Methanstripperkolonne und/oder zur teilweisen oder vollständigen Zufuhr des Bodenprodukts der Lösemittel-Regeneratorkolonne zur Methanabsorberkolonne oder teilweise zur Entmethanisierungs-Absorberkolonne konstruiert sind, ist es möglich, die gesamte Anlage, die beispielsweise Wasserstoff als Produkt in einer Menge von 5% bildet, zu einer Bildung von 100% des ankommenden Wasserstoffs zu verschieben, was jeweils von der Marktnachfrage nach Wasserstoffgas oder vorn Bedarf an Reformatwasserstoff, Hydrocrackingwasserstoff und dergl. in einer nahegelegenen Raffinerie oder petrochemischen Anlage abhängt, wobei lediglich die Zusammensetzung des Brenngasproduktstroms verändert wird, ohne den C&sub2;/C&sub3;-Produktstrom zu beeinträchtigen.
Die Maßnahmen zur Durchführung dieser Verschiebung der Wasserstoffbildung je nach der Marktnachfrage und ohne Beeinträchtigung der Bildung an Olefinen umfaßt folgendes: (1) Selektives Aufteilen des Kopfgasstroms aus der Entmethanisierungs-Absorberkolonne zwischen der Methanabsorberkolonne und der selbstgekühlten Gewinnungseinheit und (2) selektives Aufteilen des mageren Boden-Lösemittelstroms aus der Lösemittel-Regeneratorkolonne zwischen der Entmethanisierungs-Absorberkolonne und der Methanabsorberkolonne.
Wenn die Wasserstoffgewinnung gegen Null geht, nähert sich die erste (Gas) -Aufteilung einem Strom von 100% in die selbstgekühlte Gewinnungseinheit, wobei die zweite Aufteilung (mageres Lösemittel) ebenfalls sich einem Strom von 100% in die Entmethanisierungs-Absorberkolonne nähert. Wenn die Wasserstoffgewinnung gegen 100% geht, nähert sich die erste Aufteilung einem Strom von 100% in die Methanabsorberkolonne, wobei die zweite Aufteilung sich einem Strom von 100% in die Methanabsorberkolonne nähert.
Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung die erfindungsgemäße Seitenstrom-Ausführungsform zur Bildung von ausgewählten prozentualen Anteilen (bis zu 50%) des Wasserstoffs im Einsatzmaterialstrom 27, wobei die volle Gewinnung an C&sub2;- und C&sub3;-Olefinen aufrechterhalten wird. Dieses Ergebnis wird erzielt durch Verwendung der zwischengekühlten und aufgekochten Entmethanisierungs-Absorberkolonne 29, der Methanabsorberkolonne 30, der Lösemittel-Regeneratorkolonne 53 und der selbstgekühlten Gewinnungseinheit 35. Das Verfahren umfaßt speziell die Zufuhr des Kopfdampfes der vorgeschalteten Entethanisierungs- oder Entpropanisierungsvorrichtung oder von Raffineneabgas, wie aus einer FCC-Anlage, als Strom 27, der aus entschwefelten, komprimierten und getrockneten gesättigten und ungesättigten Kohlenwasserstoffgasen besteht, in die Entmethanisierungs-Absorberkolonne 29, die auch die Ströme 32 und 38 aufnimmt. Ihr Bodenstrom 33 wird in die Lösemittel-Regeneratorkolonne 53 eingespeist, die einen Kopfstrom 55 und einen Bodenstrom 57 aus magerem Lösemittel bildet.
Bei Wasserstoffgewinnungsmengen bis zu 50% wird der Kopfstrom 31 aus der Entmethanisierungs-Absorberkolonne 29 selektiv in einen Wasserstoff- Teilstrom 34 und einen Brenngas-Teilstrom 36 je nach den Marktbedürfnissen aufgeteilt. Die Methanabsorberkolonne 30 nimmt mindestens einen Teil des Bodenstroms 57 als Strom 59 aus der Lösemittel-Regeneratorkolonne 53 auf. Der restliche Teil wird als Strom 58 direkt in die Entmethanisierungs-Absorberkolonne 29 eingespeist, insbesondere wenn bei niederen Wasserstoffgewinnungsmengen gearbeitet wird.
Die Methanabsorberkolonne 30 bildet einen Kopfstrom 40 als Wasserstoff-Produktstrom des Verfahrens und einen Bodenstrom 38 aus fettem Lösemittel, das direkt in den Kopf der Entmethanisierungs-Absorberkolonne 29 eingespeist wird, wenn bei relativ niedrigen Wasserstoffgewinnungsmengen, die hier bis zu 50% definiert sind, gearbeitet wird.
Der Strom 36 wird in die selbstgekühlte Gewinnungseinheit 35 eingespeist, die den Strom 37 als Brenngas-Produktstrom, den Strom 32 aus zurückgewonnenem Lösemittel, das in die Entmethanisierungs-Absorberkolonne 29 zurückgeführt wird, und den Strom 39 aus entmethanisierten Ethylen-+- Kohlenwasserstoffen bildet, wobei der letztgenannte Strom mit dem Kopfstrom 55 aus dem Lösemittelregenerator 53 zur Bildung eines Produktstroms 42 von entmethanisierten ungesättigten und gesättigten C&sub2;- und C&sub3;-Kohlenwasserstoffen zur Einspeisung in die Entmethanisierungskolonne 41 und anschließend in die C&sub2;-Splitterkolonne 47 vereinigt wird.
Fig. 3 zeigt schematisch die erfindungsgemäße Vollstrom-Ausführungsform zur Bildung von ausgewählten prozentualen Anteilen zwischen 20 und 100% des Wasserstoffs im ankommenden Strom 27, wobei die vollständige Gewinnung von C&sub2;- und C&sub3;-Olefinen aufrechterhalten wird. Dieses Ergebnis wird erreicht, indem man sich einer Methanstripperkolonne 60 in Verbindung mit der Entmethanisierungs-Absorberkolonne 29, der Methanabsorberkolonne 30, der Lösemittel-Regeneratorkolonne 53 und der selbstgekühlten Gewinnungseinheit 35 wie bei der in Fig. 2 dargestellten Seitenstrom-Ausführungsform bedient.
Die Vollstrom-Ausführungsform umfaßt speziell die Zufuhr des Kopfdampfes der vorgeschalteten Entethanisierungs- oder Entpropanisierungsvorrichtung oder von Raffineneabgas, z. B. aus einer FCC-Anlage, als Strom 27 in die entmethanisierende Absorbervorrichtung 29, die auch die Ströme 32 und 48 aufnimmt. Der Bodenstrom 33 wird in einen Lösemittelregenerator 53 eingespeist, der einen Kopfstrom 55 und einen Bodenstrom 57 aus magerem Lösemittel bildet.
Der Kopfstrom 31 wird nicht aufgeteilt, sondern direkt in den Methanabsorber 30 eingespeist, der auch den Bodenstrom 57 aus magerem Lösemittel aus dem Lösemittelregenerator 53 und den Strom 62 aus regeneriertem Lösemittel vom Boden des Methanstrippers 60 aufnimmt. Der Kopfstrom 40 aus dem Methanabsorber 30 verläßt die Anlage als Wasserstoffprodukt.
Der Bodenstrom 38 aus fettem Lösemittel wird in zwei Teile aufgeteilt: den Absorberteilstrom 48, der in den Entmethanisierungsabsorber 29 zurückgeleitet wird, und den Stripperteilstrom 46, der in den Methanstripper 60 eingespeist wird, wobei die relative Menge des Stroms 46 gemäß den Absorptionsanforderungen im Methanabsorber 30 festgelegt wird und die Menge des Stroms 48 entsprechend den Absorptionsanforderungen im Entmethanisierungsabsorber 29 festgelegt wird.
Der Kopfstrom 61 aus dem Methanstripper 60 wird in die selbstgekühlte Gewinnungseinheit 35 eingespeist, die den Strom 37 als Brenngasprodukt, den Strom 32 aus zurückgewonnenem Lösemittel, das in den Entmethanisierungsabsorber 29 zurückgeführt wird, und den Strom 39 aus entmethanisierten Ethylen-+-Kohlenwasserstoffen bildet, der mit dem Überkopfstrom 55 aus der Lösemittel-Regeneratorkolonne 53 vereinigt wird, wodurch der Produktstrom 42 aus entmethanisierten ungesättigten oder gesättigten C&sub2;- und C&sub3;-Kohlenwasserstoffen zur Einspeisung in die Entethanisierungskolonne 41 und anschließend in die C&sub2;-Splitterkolonne 47 gebildet wird.
Erfindungsgemäß wird ein neues Verfahren bereitgestellt, mit dem der Lösemittelkreislauf gering gehalten werden kann, da der Entmethanisierungsabsorber 29 etwa 75-99% des enthaltenen Ethylens aus dem Einsatzmaterialstrom 27, der im wesentlichen frei von C&sub4;+-Kohlenwasserstoffen ist, gewinnt, daraus nur die C&sub2;- und C&sub3;-Produkte entfernt und im wesentlichen den Wasserstoff und Methan in den Methanabsorber 30 leitet, wobei eine interne kryogene Kühlung nur der restlichen, in die selbstgekühlte Gewinnungseinheit 35 eingespeisten Gase erforderlich ist, um zunächst überschüssiges Lösemittel als Strom 32 und sodann auch restliches Ethylen, das 1-25% des Ethylens in den ankommenden Einsatzmaterialgasen ausmacht, als entmethanisierten Strom 39 zu gewinnen.
Ferner gewinnt die Entmethanisierungskolonne innerhalb der selbstgekühlten Gewinnungseinheit 35 etwaiges restliches Lösemittel, das den Prozeß im Strom 42 verläßt und schließlich mit dem Ethanstrom bei Verwendung einer Wärmepumpen-Entethanisierungsvorrichtung oder mit dem Propanstrom bei Verwendung einer Wärmepumpen-Entpropanisierungsvorrichtung in den Crackbetrieb zurückgeleitet wird. Da im Verfahren eingesetzte paraffinische und naphthenische Lösemittel ebenfalls als Einsatzmaterialien für eine Ethylenanlage angesehen werden, bildet etwaiges, in den rückgeführten Ethan- oder Propanströmen enthaltenes Lösemittel im wesentlichen zusätzliches Ethylen zusätzlich zu dem Produkt aus dem Crackbetrieb.
Dieser Hauptteil der Ethylengewinnung durch den Entmethanisierungsabsorber 29 hängt von der speziellen wirtschaftlichen Situation der Anlage, der Zusammensetzung der Einsatzmaterialien und von den Kosten, d. h. den Investitions- und Betriebskosten, und dergl. ab.
Der Strom 38 bildet mit dem Strom 46 und dem Strom 62 eine große Lösemittelschleife, wobei das Lösemittel darin den Entmethanisierungsabsorber 29 und den Regenerator 53 umgeht. Der Methanstripper 60 kann aus einer Fraktionierungskolonne oder aus mehrfachen Flash-Stufen oder beliebigen Kombinationen daraus bestehen. Das Lösemittel in dieser zusätzlichen Schleife wird in ausreichendem Umfang im Methanstripper 60 für die Zwecke der Methanabsorption regeneriert und muß nicht in den Lösemittelregenerator 53 geleitet werden. Obgleich das gesamte, wirklich magere Lösemittel aus dem Lösemittelregenerator 53 in den Methanabsorber 30 eingespeist wird, um die stark erhöhte Menge an Methan im Strom 31 zu absorbieren, wie in Fig. 3 dargestellt ist und wie es sich im Vergleich zu der Menge im Strom 34 von Fig. 2 für die Seitenstrom-Ausführungsform ergibt, leistet die große Menge an ausreichend magerem Lösemittel im Bodenstrom 62 einen erheblichen Beitrag zur Erfüllung dieses zusätzlichen Absorptionsbedürfnisses.
Ein weiteres Verständnis der Erfindung ergibt sich aus dem folgenden Beispiel 2, das sich auf Fig. 2 und die Tabellen IIA, IIB und IIC bezieht, sowie aus dem folgenden Beispiel 3, das sich auf Fig. 3 und die Tabellen IIIA, IIIB und IIIC bezieht. Sämtliche Verhältnis- und Prozentangaben beziehen sich, sofern anwendbar, auf kg/Mol-Basis.
In diesen Beispielen wird n-Pentan als Beispiel für das Lösemittel verwendet; es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß beliebige physikalische Kohlenwasserstoff-Lösemittel mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen zum Einsatz im erfindungsgemäßen Verfahren geeignet sind. Außerdem können beliebige paraffinische, naphthenische und leichtere aromatische Lösemittel ohne Beschränkungen im Hinblick auf Molekulargewichte und/oder UOP-Charakterisierungsfaktoren in zufriedenstellender Weise bei der Durchführung der Erfindung eingesetzt werden.

Beispiel 2

Der Kopfstrom 31 wird so aufgeteilt, daß 21,24% in den Methanabsorber 30 als Strom 34 eingespeist werden und der Rest direkt in die selbstgekühlte Gewinnungseinheit 35 als Strom 36 eingespeist wird. Ferner wird der gesamte fette Lösemittelstrom 38 in den Kopf des Entmethanisierungsabsorbers 29 eingespeist. Bei dieser Seitenstrom-Ausführungsform werden im Strom 40 19,89% des im Strom 27 ankommenden Wasserstoffs und 92,2% des in den Methanabsorber 30 im Strom 34 gelangenden Wasserstoffs gewonnen. Die Reinheit des Wasserstoffs im Strom 40 beträgt etwa 98 Mol-%. Von den 2106,10 kg-Mol/h Wasserstoff, der in den Absorber 29 gelangt, geht nichts an den fetten Lösemittelstrom 33 verloren.
Eine Betrachtung der Tabellen IIA bis IIC ergibt, daß das gewählte Aufteilverhältnis für den Strom 31 in Strom 36 und Strom 34 3,7:1,0 beträgt. Es ist auch bemerkenswert, daß der Absorber 29 bei 46ºC am Boden und bei -33ºC am Kopf betrieben wird, wobei 5781,85 kg-Mol/h Einsatzmaterial bearbeitet werden und über 91% des im Einsatzmaterialstrom 27 zusammen mit 2563,64 kg-Mol/h reines n-Pentan, das hier als Beispiel für eines von mehreren geeigneten Lösemitteln verwendet wird, gewonnen werden.
Was die weiteren Merkmale der Erfindung in bezug auf den Brenngas- Produktstrom 37, wie sie in den Tabellen IIA bis IIC für dieses Seitenstrom-Beispiel erläutert sind, betrifft, gewinnt die selbstgekühlte Gewinnungseinheit 35 95,63% des im Strom 36 vorhandenen Ethylens als Strom 39, der auf einen Methangehalt von 0,08 Mol-% entmethanisiert wird. Der gesamte Lösemittelverlust für das Verfahren dieses Beispiels beträgt 0,52 kg-Mol/h und erfolgt in den Strömen 40 und 42. Kein Lösemittel geht im Strom 37 an das Brenngassystem verloren. Es ist von wirtschaftlicher Bedeutung, daß der Produktstrom 42 von den C&sub2;- und C&sub3;-Kohlenwasserstoffen nur 231 ppm Molvolumen Methan im Ethylen enthält.
Bei dem im Kreislauf geführten Lösemittelstrom 57 handelt es sich zu 97,00 Mol-% um n-Pentan. Das Verhältnis von Pentan im Lösemittelstrom 57 zum Einlaßgas-Einsatzmaterialstrom 27 beträgt zur Erzielung einer Gesamtethylengewinnung von 99,84% auf molarer Basis 0,44. Bei diesem Beispiel ist der Lösemittelfluß von Strom 59 identisch mit dem Strom 57 und der Lösemittelfluß im Strom 58 beträgt Null. Tabelle IIA Seitenstrom-Wasserstoffbildung Tabelle IIB Seitenstrom-Wasserstoffbildung Tabelle IID Seitenstrom-Wasserstoffbildung

Beispiel 3

Dieses Beispiel erläutert die selektive Vollstromgewinnung von Wasserstoff auf einem Niveau von 100%. Bei Einspeisung des gesamten Kopfstroms 31 in die Methanabsorberkolonne 30 und bei Aufteilung des fetten Lösemittelstroms 38 in den Strom 48, der in die Entmethanisierungs-Absorberkolonne 29 eingespeist wird, und den Strom 46, der in die Methanstripperkolonne 60 eingespeist wird, werden bei dieser Vollstrom-Ausführungsform im Strom 40 94,65% des im Strom 27 eintretenden Wasserstoffs und 93,12% des in die Methanabsorberkolonne 30 im Strom 31 eintretenden Wasserstoffs gewonnen. Die Wasserstoffgewinnung in der Methanabsorberkolonne 30 ist geringer, da der Strom 48 zusätzlichen Wasserstoff in die Entmethanisierungs-Absorberkolonne 29 einführt. Die Reinheit des Wasserstoffs im Strom 40 beträgt 80,15%.
Eine Betrachtung der Tabellen IIIA bis IIIC ergibt, daß das gewählte Aufteilverhältnis für den Strom 38 in Strom 46 und Strom 48 3,5:1,0 beträgt. Es ist auch bemerkenswert, daß die Entmethanisierungs-Absorberkolonne 29 am Kopf bei -33ºC und am Boden bei 53ºC betrieben wird, wobei 5696,89 kg-Mol/h Einsatzrnaterial behandelt und 3167,96 kg-Mol/h n-Pentan in der Entmethanisierungs-Absorberkolonne 29 gewonnen werden, wobei man 97,4% des Ethylens im Strom 27 als Komponente des Stroms 33 gewinnt. Das Verhältnis von n-Pentan im Strom 62 zu n-Pentan im Strom 57 beträgt 3,5:1,0. Dieses Aufteilungsverhältnis ist identisch mit dem Aufteilungsverhältnis des fetten Lösemittelstroms 38 in die Ströme 48 und 46.
Was die weiteren Merkmale der Erfindung in bezug auf den Brenngas- Produktstrom 37 betrifft, wie sie in den Tabellen IIIA bis IIIC dieses Vollstrom-Beispiels erläutert sind, ermöglicht die selbstgekühlte Gewinnungseinheit nur einen Eintritt von 0,22% des Ethylens im Einsatzmaterialstrom 27 in das Brenngassystem über den Strom 37.
Bei dem im Kreislauf geführten Lösemittelstrom 57 handelt es sich um 97,00% reines Lösemittel. Auf molarer Basis macht das Lösemittel im Strom 57 55,61% der im Strom 27 ankommenden Materialien aus. Das Gesamtverfahren gewinnt etwa 99,7% des ankommenden Ethylens im Strom 42. Tabelle IIIA Vollstrom-Wasserstoffbindung Tabelle IIIB Vollstrom-Wasserstoffbindung Tabelle IIIC Vollstrom-Wasserstoffbindung
Die selbstgekühlte Gewinnungseinheit 35, die zur Kondensation und Entmethanisierung von Ethylen plus Kohlenwasserstoffen in ihrem Bodenstrom 39 keine externe Kühlung benötigt, erfordert dementsprechend aufgrund ihrer erheblich verringerten Größe auch einen relativ geringen Kapitaleinsatz. Beispielsweise beträgt die Fließrate des Einsatzmaterials (auf Molbasis) in die selbstgekühlte Gewinnungseinheit 35 48% der Fließrate in die Entmethanisierungs-Absorberkolonne 29 in Beispiel 2 und 31% in Beispiel 3. Jedoch kann ein Kühlmittel von nicht unter -55ºC in der selbstgekühlten Gewinnungseinheit 35 eingesetzt werden. Sofern dies geschieht, verringert sich die Gesamtkreislaufrate des Lösemittels, das zur Absorption von Ethylen plus Kohlenwasserstoffen durch die Entmethanisierungs-Absorbereinheit 29 erforderlich ist.
Für gecrackte Gase wird eine Selbstkühlung durch die Verwendung von Turboexpandern erreicht, die ihrerseits die Kühlung für die Entmethanisierung und eine Gewinnung von 1-25% des nicht-gewonnenen Ethylens durch den Entmethanisierungsabsorber 29 gewährleisten. Wenn FCC-Raffinerieabgase in die Entmethanisierungs-Absorberkolonne 29 eingespeist werden, werden die Turboexpander in der selbstgekühlten Gewinnungseinheit 35 durch Druckentspannungsventile ersetzt, um den Joule-Thompson-Effekt herbeizuführen, während die Kühlung auf eine Temperatur nicht unter -110ºC begrenzt ist. Diese Begrenzung trägt den Sicherheitsaspekten des Verfahrens Rechnung, indem insbesondere die Kondensation von Stickoxiden unter Bildung von NOx innerhalb des Systems verhindert wird.
Die meisten Raffineneabgase enthalten Stickstoff, der im allgemeinen in einem gecrackten Gasstrom nicht vorhanden ist. Ist Stickstoff im Einsatzmaterial für die Entmethanisierungs-Absorberkolonne 29 vorhanden, so wird die Wasserstoffreinheit des Stroms 40 durch den Stickstoffgehalt des Einsatzmaterials beschränkt, da das erfindungsgemäße Verfahren nicht für eine Abtrennung von Stickstoff von Wasserstoff sorgt.
Da die meisten Raffineneabgase als Brennstoff innerhalb der Raffinerie verwendet werden, liegen diese Gase im allgemeinen bei geringeren Drücken, die mit dem Druck innerhalb des Brenngassystems übereinstimmen, vor. Je nach der gewünschten Gewinnung von Wasserstoff zusätzlich zur Gewinnung von Olefinen und je nach dem erforderlichen Wasserstoffdruck kann es erforderlich sein, die FCC-Gase zu komprimieren. Demgemäß kann eine einfache Entethanisierungsvorrichtung oder Depropanisierungsvorrichtung ohne ein Wärmepumpen-Kopfsystem verwendet werden. Wenn diese Gase kein Acetylen enthalten, können die Kopfgase direkt in die Entmethanisierungs- Absorberkolonne 29 fließen.

Claims

1. Verfahren zur Gewinnung von Ethylen aus einem Kohlenwasserstoffgasstrom 27, der aus Wasserstoff, Methan, Ethylen und Ethan besteht und im wesentlichen frei von C&sub4;+-Kohlenwasserstoffen, Acetylenen, Diolefinen und Wasser ist und in eine Entmethanisierungs-Absorberkolonne 29 unter Verwendung eines Kohlenwasserstofflösemittels unter Bildung eines Kopfgasstroms 31 mit einem Gehalt an Methan und untergeordneten Mengen an Ethylen und eines Boden-Lösemittelstroms 33, der reich an Ethylen und schwereren Kohlenwasserstoffen ist, eingespeist wird, wobei der Überkopfgasstrom 31 durch eine selbstgekühlte Gewinnungseinheit 35, in der eine Selbstkühlung durch Verwendung von Turboexpandern oder Druckentspannungsventilen erreicht wird, getrennt und anschließend unter Verwendung einer Entmethanisierungskolonne entmethanisiert wird, wodurch ein C&sub2;+-Strom 39, ein rückgewonnener Lösemittelstrom 32 und ein Brenngasstrom 37 gebildet werden, und wobei der fette Lösemittel-Bodenstrom durch eine Lösemittel Regeneratorkolonne 53 unter Bildung eines entmethanisierten Kopfstroms 55 aus Ethylen und schwereren Produkten und eines mageren Lösemittelstroms 57 zur Rückführung in die Entmethanisierungs-Absorberkolonne 29 getrennt werden, wobei das Verfahren keine externe Kühlung auf eine Temperatur unter -55ºC erfordert, wobei das Verfahren folgendes umfaßt:

A. Auswählen des Kohlenwasserstofflösemittels aus folgender Gruppe:

(1) paraffinische Kohlenwasserstoffe mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen,

(2) naphthenische Kohlenwasserstoffe mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen,

(3) aromatische Kohlenwasserstoffe aus der Gruppe Benzol, Toluol, C&sub8;-C&sub1;&sub0;-aromatische Verbindungen mit den aliphatischen Gruppen Methyl, Ethyl oder Propyl, insbesondere o-Xylol, m-Xylol, p-Xylol, Hemimellitol, Pseudocumol, Mesitylen, Cumol, o-Ethyltoluol, m-Ethyltoluol, p-Ethyltoluol, n-Propylbenzol, Isopropylbenzol, Indan, Durol, Isodurol, Prehnitol, rohe Xylole, ausströmende Produkte der Toluol-Transalkylierungsreaktion, extrahierte C&sub9;-Naphthareformate, C&sub9;-Mittelfraktionen der Reformate, die an C&sub9;-Alkylbenzolen, C&sub7;-C&sub9;-Alkylaromaten und Gemischen davon angereichert sind,

(4) sowie Gemische der paraffinischen Kohlenwasserstoffe, der naphthenischen Kohlenwasserstoffe und/oder der aromatischen Kohlenwasserstoffe.

B. Zwischenkühlen und Zwischenaufkochen der Entmethanisierungs-Absorberkolonne 29 und Einstellen der Kreislaufrate des mageren Lösemitteis zur Gewährleistung einer Absorption von 75 bis 99% des im Kohlenwasserstoffgasstrom 27 enthaltenen Ethylens unter Bildung des fetten Lösemittelstroms 33; und

C. Einsetzen der Entmethanisierungskolonne innerhalb der selbstgekühlten Gewinnungseinheit 35 zur:

(1) Gewinnung von 1 bis 25% des im Kohlenwasserstoffgasstroms 27 vorhandenen Ethylens als eine Komponente des C&sub2;+-Stroms 39 und

(2) Bildung des Brenngasstroms 37, der nur 0,1% des im Kohlenwasserstoffgasstrom 27 enthaltenen Ethylens enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das im Kopfgasstrom 31 vorhandene überschüssige Lösemittel in der selbstgekühlten Gewinnungseinheit 35 gewonnen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der entmethanisierte Kopfgasstrom 55 aus Ethylen und schwereren Produkten mit dem C&sub2;+-Strom 39 unter Bildung eines vereinigten, an Ethylen reichen Stroms 42 vereinigt wird, der dann in eine Entethanisierungskolonne 41 zur Bildung eines Bodenstroms 45 aus Propylen und schwereren Kohlenwasserstoffen und eines Kopfstroms 43 aus Ethylen und Ethan eingespeist wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Kopfstrom 43 aus Ethylen und Ethan in eine C&sub2;-Splitterkolonne 47 unter Bildung eines Bodenstroms 51 aus Ethan und eines Kopfstroms 49 aus Ethylen, das mindestens 99% des Ethylens im Kohlenwasserstoffgasstrom 27 ausmacht, eingespeist wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Kohlenwasserstoffgasstrom 27 und der Kopfgasstrom 31 aus der Entmethanisierungs-Absorberkolonne 29 zusätzlich Wasserstoff enthalten.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei dann, wenn eine Gewinnung bis zu 50% des Wasserstoffs im Kohlenwasserstoffgasstrom 27 erwünscht ist, der Kopfgasstrom 31 selektiv in einen Wasserstoffteilstrom 34 und in einen Brennstoffteilstrom 36 aufgeteilt wird, wobei der Wasserstoffteilstrom 34 in eine Methanabsorberkolonne 30 und der Brenngasstrom 36 in die selbstgekühlte Gewinnungseinheit 35 eingespeist werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Methanabsorberkolonne 30 einen Wasserstoff-Kopfstrom 40, der bis zu 50% des Wasserstoffs im Kohlenwasserstoffgasstrom 27 enthält, und einen fetten Lösemittel-Bodenstrom 38 bildet, der in die Entmethanisierungs-Absorberkolonne 29 eingespeist wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der magere Lösemittel-Bodenstrom 57 aus der Lösemittel-Regeneratorkolonne 53 selektiv in einen Methanteilstrom 59 und einen Ethylenteilstrom 58 aufgespalten wird, wobei der Ethylenteilstrom 58 in die Entmethanisierungs-Absorberkolonne 29 und der Methanteilstrom 59 in die Methanabsorberkolonne 30 eingespeist werden.

9. Verfahren nach Anspruch 51 wobei dann, wenn eine Gewinnung von 20 bis 100% des im Kohlenwasserstoffgasstrom 27 enthaltenen Wasserstoffs erwünscht ist, der Kopfgasstrom 31 aus der Entmethanisierungs-Absorberkolonne 29 in eine Methanabsorberkolonne 30 eingespeist wird, die einen Wasserstoffstrom 40 mit einem Gehalt an 20 bis 100% des im Kohlenwasserstoffgasstrom 27 enthaltenen Wasserstoffs und einen fetten Lösemittel-Bodenstrom 38 bildet.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der fette Lösemittel-Bodenstrom 38 aus der Methanabsorberkolonne 30 selektiv in einen Absorberteilstrom 48 und einen Stripperteilstrom 46 aufgeteilt wird, wobei der Absorberteilstrom 48 in die Entmethanisierungs-Absorberkolonne 29 und der Stripperteilstrom 46 in eine Methanstripperkolonne 60 eingespeist werden.

11 Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Methanstripperkolonne 60 einen Lösemittel-Bodenstrom 62, der in die Methanabsorberkolonne 30 zurückgeführt wird, und einen Überkopfstrom 61, der in die selbstgekühlte Gewinnungseinheit 35 eingespeist wird, bildet.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 6, 8 und 10, wobei die selektiven Aufteilungen eine Maßnahme zum Verschieben einer gesamten Anlage zur Gewinnung des gewünschten prozentualen Anteils an Wasserstoff darstellen, wobei sich nur die Zusammensetzung des Brenngasstroms 37 ändert, ohne daß die Bildung und die Zusammensetzung des vereinigten, an Ethylen reichen Stroms 42 beeinflußt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein gekühlter, entschwefelter und komprimierter Kohlenwasserstoffgasstrom 11, der Wasserstoff, Methan, Ethylen, Ethan, Acetylen sowie C&sub3;- und schwerere Kohlenwasserstoffe enthält, die für einen Ethylenanlagen-Crackgasstrom und/oder einen Raffineneabgasstrom charakteristisch sind, unter Bildung des Kohlenwasserstoffgasstroms 27 behandelt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der gekühlte, entschwefelte und komprimierte Kohlenwasserstoffgasstrom 11 mit einer Wärmepumpen-Entpropanisierungskolonne 13 behandelt wird, die mit einem vorgeschalteten, selektiven, katalytischen Acetylen-Hydrierungsreaktorsystem 18 unter Bildung eines Kopfstroms mit C&sub3;- und leichteren Produkten, der in die Entmethanisierungs-Absorberkolonne 29 als Kohlenwasserstoffgasstrom 27 eingespeist wird, gekoppelt ist.

15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der gekühlte, entschwefelte und komprimierte Kohlenwasserstoffgasstrom 11 durch eine Wärmepumpen Entethanisierungskolonne 13 behandelt wird, die mit einem vorgeschalteten, selektiven, katalytischen Acetylen-Hydrierungsreaktorsystem 18 unter Bildung eines Kopfstroms mit C&sub2;- und leichteren Produkten, der in die Entmethanisierungs-Absorberkolonne 29 als Kohlenwasserstoffgasstrom 27 eingespeist wird, gekoppelt ist.

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der C&sub2;+-Strom 39 aus der selbstgekühlten Gewinnungseinheit 35 innerhalb des Kopfstroms 55 aus der Lösemittel-Regeneratorkolonne 53 vereinigt wird, wodurch ein vereinigter, an Ethylen reicher Strom 42 gebildet wird, der in eine C&sub2;-Splitterkolonne 47 eingespeist wird, wodurch ein Bodenstrom 51 aus Ethan und ein Kopfstrom 49 aus Ethylen, das mindestens 99% des Ethylens im Kohlenwasserstoffgasstrom 27 ausmacht, gebildet wird.

17. Verfahren nach Anspruch 13, wobei:

A. es sich beim gekühlten, entschwefelten und komprimierten Kohlenwasserstoffgasstrom 27 um einen georackten Gasstrom handelt; und

B. die Selbstkühlung durch Verwendung von Turboexpandern erreicht wird, die ihrerseits eine Kühlung für die Entmethanisierung und eine Gewinnung bis zu 25% des im Kohlenwasserstoffgasstrom 27 vorhandenen Ethylens als C&sub2;+-Strom 39 gewährleisten.

18. Verfahren nach Anspruch 13, wobei:

A. es sich beim gekühlten, entschwefelten und komprimierten Kohlenwasserstoffgasstrom 11 um einen FCC-Raffinerieabgasstrom handelt, der zusätzlich Stickstoff enthält, und

B. die Selbstkühlung durch Verwendung von Druckentspannungsventilen gewährleistet wird, die ihrerseits eine Kühlung unter Erzielung des Joule-Thompson-Effekts gewährleisten, wobei die Kühlung auf eine Temperatur von nicht unter -110ºC begrenzt wird, wodurch die Kondensation von Stickoxiden verhindert wird.

19. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein gekühlter, entschwefelter und komprimierter Kohlenwasserstoffgasstrom 11, der Wasserstoff, Methan, Ethylen, Ethan und C&sub3;- und schwerere Kohlenwasserstoffe enthält, die für einen Raffineneabgasstrom, der Stickstoff aber im wesentlichen kein C&sub2;-Acetylen enthält, charakteristisch sind, mit einer Entethanisierungskolonne ohne katalytische Hydrierung behandelt wird, wodurch ein Kopfstrom mit C&sub2;- und leichteren Produkten gebildet wird, der in die Entmethanisierungs-Absorberkolonne 29 als Kohlenwasserstoffgasstrom 27 eingespeist wird.

20. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein gekühlter, entschwefelter und komprimierter Kohlenwasserstoffgasstrom 11, der Wasserstoff, Methan, Ethylen, Ethan und die C&sub3;- und schwereren Kohlenwasserstoffe enthält, die für einen Raffineneabgasstrom, der Stickstoff, aber im wesentlichen kein C&sub2;-Acetylen enthält, charakteristisch sind, mit einer Entpropanisierungskolonne ohne katalytische Hydrierung unter Bildung eines Kopfstroms mit C&sub3;- und leichteren Produkten, der in die Entmethanisierungs-Absorberkolonne 29 als Kohlenwaserstoffgasstrom 27 eingespeist wird, behandelt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, wobei die Entethanisierungskolonne als Wärmepumpen-Entethanisierungskolonne und die Entpropanisierungskolonne als Wärmepumpen-Entpropanisierungskolonne betrieben werden.

22. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die externe Kühlung in der selbstgekühlten Gewinnungseinheit 35 nicht erforderlich ist.

23. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Lösemittel in Form einer einzelnen Lösemittelschleife im Kreislauf geführt wird, wobei die Kreislaufrate durch den C&sub2;+-Gehalt des Kohlenwasserstoffgasstroms 27 festgelegt wird.

24. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Lösemittel in Form von zwei Lösemittelschleifen im Kreislauf geführt wird, die eine Neben-Lösemittelschleife unter Zirkulation durch die Methanabsorberkolonne 30, die Entmethanisierungs-Absorberkolonne 29 und die Lösemittel-Regeneratorkolonne 53 und eine Haupt-Lösemittelschleife unter Zirkulation durch die Methanstripperkolonne 60 und die Methanabsorberkolonne 30 umfaßt, wobei die Kreislaufrate der Neben-Lösemittelzirkulationsschleife durch den Anteil an C&sub2;- und schwereren Produkten des Kohlenwasserstoffgasstroms 27 festgelegt wird und die Kreislaufrate der Haupt-Lösemittelzirkulationsschleife durch Subtraktion der Fließrate des mageren Lösemittel-Bodenstroms 57, der von der Lösemittel-Regeneratorkolonne 53 gebildet wird, von der gesamten Lösemittelkreislaufrate, die zur Absorption des Methans, das im durch die Entmethanisierungs-Absorberkolonne 29 gebildeten Kopfgasstrom 31 enthalten ist, erforderlich ist, festgelegt wird.