EP1252262A1 - Verfahren zum erzeugen von c 2?- und c 3?-olefinen aus kohlenwasserstoffen - Google Patents

Verfahren zum erzeugen von c 2?- und c 3?-olefinen aus kohlenwasserstoffen

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EP1252262A1
EP1252262A1 EP01903630A EP01903630A EP1252262A1 EP 1252262 A1 EP1252262 A1 EP 1252262A1 EP 01903630 A EP01903630 A EP 01903630A EP 01903630 A EP01903630 A EP 01903630A EP 1252262 A1 EP1252262 A1 EP 1252262A1
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EP
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olefins
fraction
mixture
line
diolefins
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Peter König
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    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G51/00—Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by two or more cracking processes only
    • C10G51/02—Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by two or more cracking processes only plural serial stages only
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    • C10G2400/00—Products obtained by processes covered by groups C10G9/00 - C10G69/14
    • C10G2400/20—C2-C4 olefins

Definitions

  • the product mixture that comes from the reactor (23) is withdrawn from the line (30) and cooled in a cooler (31) to temperatures of approximately 30 to 80 ° C., so that water and gasoline condense out.
  • the condensate mixture arrives through the line (32) to a separator (33).
  • Water is drawn off from the separator through line (34), an organic gas phase is obtained in line (35), and line (36) is withdrawn from the product gas.
  • the product gas contains the desired products ethylene and propylene.
  • the gas from line (36) can be fed to a separation device (not shown).
  • this second fraction is fed to your line (16) a partial hydrogenation (17) on a commercial Pd / Al ⁇ O catalyst arranged in a fixed bed together with hydrogen from line (18).
  • the mixture drawn off from the hydrogenation has the composition given in TabeYe II, column B, and is fed to the reactor (23) through lines (20) and (21).
  • the product stream of line (36) has the composition according to Table II, column C and column D the composition of the gas mixture of line (39) is given.

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  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

Verfahren zum Erzeugen von C2- und C3 - Olefinen aus
Kohlenwasserstoffen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von C_- und C - Olefinen aus Kohlenwasserstoffen.
Ein Verfahren dieser Art ist aus dem US-Patent 5 981 819 bekannt, wobei man von einem C4- bis C7-01efιne enthaltenden Einsatz-Kohlenwasserstoff ausgehr und diesen an einem formselektiven Zeolith-Katalysator umsetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren weiter zu entwickeln und dabei mit einem als Zwischenprodukt anfallenden Kohlenwasserstoff-Gemisch arbeiten zu können, welches auch honer siedende Komponenten aufweist. Erfmdungsgemaß gelingt dies dadurch, dass man den Einsatz- Kohlenwasserstoff dampfförmig zusammen mit Wasserdampf durch eine thermische Dampfkrackung (Steam- cracking) fuhrt, :r. welcher er auf Temperaturen im Bereich von 700 b s 1001 Y erhitzt wird, wobei man ein Krackgemisch erzeugt, welcr.es Z_- bis C-Olefme und C„- bis C«-Dιolefιne enthalt. Aus der Krackgemisch wird eine erste, C2- und C-01efme enthaltende Fraktion und eine zweite Fraktion abgetrennt, welche Olefme und Diolefine des Bereichs C4 bis C6 enthalt. Z.B. kann d e zweite Fraktion nur C -01efme oder dazu noch d-Diolefme enthalten, sie kann z.B. auch nur aus C5- und Cs-Clefmen mo C->- und Co-Diolefinen bestehen. Aus der zweiten Fraktion werden die Diolefine mindestens teilweise entfernt und e n Zwischenprodukt erzeugt, welches zu mindestens 31 Gew.^ aus C,- bis Cb-01efmen besteht, dass man ein C- bis Cς-Olefir.e und Wasserdampf enthaltendes Einsatzgemisch mit einer Eingangstemperatur von 300 bis 700°C einen Reaktor leitet, der eine Schuttung aus kornigem, formselektivem Katalysator enthalt, wobei man aus der Schuttung ein C- bis C,-01efιπe enthaltendes Produktgemisch abzieht und aus dem Froduktger. scn C_- und C3-01efιne abtrennt. Beim Kohlenwasser-Ger.isch welcr.es man die Dampfkrackung (Steamcrackmg) leitet, r.andel es sich zum Beispiel um Naphtha oder Ethan.
Aus der zweiten Fraktion, die Olefine und Diolefine des Bereichs C_ bis CK enthalt und aus dem Produkt der Dampfkrackung abgetrennt wird, müssen zunächst d e Diolefine (z.B. Butadien, Pentadien, Hexadien) bis auf einen Restger.al von vorzugsweise höchstens 5 Gew. -% abgetrennt werden. D es ist deshalb notwendig, weil d e Diolefine bei der Weiterbehandlung stören, da sie zur raschen Verkc-ung des formselektiven Katalysators beitragen können. Zum Entfernender Diolefine aus der zweiten Fraktion gibt es mer.rere Möglichkeiten, zum Beispiel kann man sie extraktiv entfernen oder aber sie werden durch eine partielle Hydrierung mindestens teilweise zu Olefinen (z.B. Buten, Penten, Hexen) umgewandelt .
Es kann zweckmäßig sein, das von Diolefmen mindestens teilweise befreite Gemisch, welches hier als Zwischenprodukt bezeichnet wird, ganz oder teilweise zur Erzeugung von Tertiar-Butylmethylether (MTBE) zu verwenden. Zu diesem Zweck kann man mindestens einen Teil des Zwischenprodukts durch eine MTBE-Synthese leiten, wobei insbesondere der Isobuten-Gehalt an einem an sich bekannten Katalysator unter Zugabe von Methanol zu MTBE umgewandelt wird. Einzelheiten der MTBE- Synthese sind bekannt (zum Beispiel Verfahren von Sna progetti oder Universal Cil Products) .
Über einen kornigen formselektiven Zeolith-Katalysator leitet man schließlich ein E satzgemisch, das Wasserdampf und C4- bis Cs-Olefme enthalt. Bei dem Zeolithen handelt es sich vorzugsweise um einen solchen vom Pentasil-Typ mit einem Ato verhaltnis 5ι:Al im Bereich von 10:1 bis 200:1. Ein solcner Zeolith-Katalysator ist zum Beispiel EP-B-0369364 beschrieben. Es empfiehlt sich, im Reaktor, der den Zeolith- Katalysator enthalt, bei relativ niedrigen Drucken im Bereich von 0,2 bis 3 bar und vorzugsweise 0,6 bis 1,5 bar zu arbeiten, Einzelheiten sind aus dem US-Patent 5981819 bekannt.
Ausgestaltungsmoglichkeiten des Verfahrens werden mit Hilfe der Zeichnung erläutert. Die Zeichnung zeigt ein Fließschema des Verfahrens.
Ein dampfförmiger Einsatz-Kohlenwasserstoff, bei dem es sich auch um ein Kohlenwasserstoff-Gemisch handeln kann, z.B. Napntha, wird in der Leitung (1) herangeführt, mit Wasserdampf aus der Leitung (2) gemischt und durch einen DampfKracker (Steam- cracker) (3) gefuhrt. Der Dampfkracker wird in an sich bekannter Weise durch Verbrennen eines Brennstoffs beneizt, wooei das zu Krackende Gemisch durcn indirekten Wärmeaustausch kurzzeitig auf Temperaturen im Bereich von 700 bis 1000 °C erhitzt wird. Unter diesen Bedingungen werden größere Moleküle thermisch gespalten. Man zieht m der Leitung (4) ein Krackgemisch ab, welches üblicherweise C2- bis C20-Olefιne und auch noch hoher siedende Komponenten enthalt. In einer Destillation (5), die auch mehrstufig ausgebildet sein kann, trennt man die gewünschten Fraktionen vom zugefuhrten Gemisch ab. Eine erste Fraktion, die C;- und C^-Olefme enthalt, wird in der Leitung (7) abgeführt und stellt bereits ein rohes Produkt dar. Eine zweite Fraktion, die Clefme des Bereicns C. bis C enthalt, zieht man m der Leitung (8) ab und die schwereren Komponenten fallen in der Leitung (9) an.
Um aus der zweiten Fraktion der Leitung (8) Diolefine und insbesondere Butadien mindestens teilweise zu entfernen, sind der Zeichnung zwei Möglichkeiten dargestellt, die auch gleichzeitig genutzt werden können. Der erste Weg fuhrt über das geöffnete Ventil (10) und die Leitung (11) zu einer Extraktion (12), in welcher Butadien entfernt wird. Diese Extraktion arbeitet an sich bekannter Weise, zum Beispiel nach einem von der Firma BASF lizenzierten Verfahren. Extrahiertes Butadien wird durch die Leitung (13) abgeführt.
Die zweite Möglichkeit der Weiterbehandlung besteht darin, dass man die zweite Fraktion der Leitung (8) ganz oder teilweise durch das geöffnete Ventil (15) und die Leitung (16 einer Hydrierung (Y) aufgibt, welcner man auch durch die Leitung (18) Wasserstoffgas zufuhrt. In der Hydrierung, die an sich bekannter Weise kataivtisch arbeitet, werden Diolefine zumindest teilweise zu Olefinen umgewandelt. Das Produkt der Hydrierung (17) und das Gemisch aus der Extraktion (12 fuhrt man m der Leitung (20) zusammen und bildet ein Gemiscn, das hier als Zwischenprodukt bezeichnet wird. Dieses Zwischenprodukt besteht zu mindestens 30 Gew.% und vorzugsweise mindestens 50 Gew.-* aus C4- bis C5-Clefmen.
Es ist ohne weiteres möglich, das Zwischenprodukt der Leitung (20) durch das geöffnete Ventil (21) ganz oder auch nur teilweise durch die Leitung (22) einem Reaktor (23) aufzugeben, um die gewünschten C_- und C3- Olef e zu erzeugen. Eine Verfahrensvariante besteht darin, dass man das Zwischenprodukt der Leitung (20) ganz oder teilweise durch das geöffnete Ventil (25) und die Leitung (26) m eine MTBE- Synthese (27) fuhrt. Durch diese Synthese, die m an sich bekannter Weise arbeitet, gewinnt man MTBE, welches als Anti- Klopfmittel m Brennstoffen für Kraftmaschinen verwendet wird. MTBE wird in der Leitung (28) abgezogen. Das verbleibende Gasgemisch gelangt durch die Leitung (29) ebenfalls zum Reaktor (23) .
Der Reaktor (23) enthalt eine Schuttung eines kornigen, formselektiven Zeolith-Katalysators . Bei Temperaturen der Schuttung von 300 bis 700 °C wird das in den Leitungen (22) und (29) herangeführte Emsatzmateπal weitgehend zu C_- und C3-01efιnen umgewandelt.
Das Produktgemisch, das aus dem Reaktor (23) kommt, wird der Leitung (30) abgezogen und m einem Kuhler (31) auf Temperaturen von etwa 30 bis 80 °C gekühlt, so dass Wasser und Benzin auskondensieren. Das kondensathaltige Gemisch gelangt durch die Leitung (32) zu einem Abscheider (33) . Aus dem Abscheider zieht man durch die Leitung (34) Wasser ab, in der Leitung (35) erhalt man eine organische Gasphase, und durcn die Leitung (36) wird em Produktgas abgezogen. Das Produ tgas enthalt die gewünschten Produkte Ethylen und Prop/len. Um die Wertstoffe Ethylen und Propylen abzutrennen, kann man das Gas der Leitung (36) einer nicht dargestellten Trenneinrichtung zufuhren .
Die organische Gasphase (35) wird m der Destillationskolcnne (38) teilweise kondensiert und m eine gasformige, C,-01efme enthaltende Phase, abgezogen durch die Leitung (39 , und m eine Flussigphase, abgezogen durch die Leitung (40) , aufgetrennt .
Beispiele:
Man arbeitet mit einer der Zeichnung entsprechenden Anlage und fuhrt dem Stea cracker (3) pro Stunde 89 t Naphtha, 6 t Etnan und 42 t Wasserdampf zu. Die Daten der Beispiele sind teilweise berechnet, alle Zusammensetzungen (in Gew.--] werden ohne den Wasserdampfanteil angegeben. Das den Steamcracker der Leitung (4) mit einer Temperatur von 380°C verlassende Krackgemisch hat die in Tabelle I, Spalte A, angegebene Zusammensetzung (in Gew.%):
Tabelle I
Nach Kühlung und Fraktionierung erhalt man eine erste Fraktion mit der m Tabelle I, Spalte B, angegebenen Zusammensetzung, und eine zweite Fraktion mit der Zusammensetzung der Spalte C. Diese zweite Fraktion wird auf verschiedene Weise weiterbearbeitet, die in den Beispielen 1 bis 4 beschrieben sind :
Beispiel 1:
Man fuhrt die zweite Fraktion bei geschlossenem Ventil (15) durch die Leitung (11) m eine an sich bekannte Butadien- Extraktion (12) und erhalt em Zwischenprodukt in der Leitung (20) mit der Zusammensetzung gemäß Tabelle I, Spalte D. Dieses Zwischenprodukt gibt man dem Reaktor (23) mit einer Eintrittstemperatur von 500°C und mit einem Gewichtsverhaltn s H20 : Kohlenwasserstoffen von 1,8 : I auf, der Zeolith- Katalysator ist im US-Patent 5 981 819 (Beipsiele) beschrieben. In der Leitung (36) erhalt man eine Produktfraktion mit der Zusammensetzung gemäß Tabelle I, Spalte E, die man zusammen mit der ersten Fraktion (Tabelle I, Spalte B) zum Gewinnen der Endprodukte Ethylen und Propylen In¬ der gewünschten Reinheit durch eine Gaszerlegungsanlage fuhrt. Eine zweite Produktfraktion, die man m der Leitung (39) erhalt und welche die Zusammensetzung gemäß Tabelle I, spalte F, hat, wenn dem Krackgemisch der Leitung (4) zugegeben werden, wodurch die Ausbeute an Ethylen und Propylen erhöht werden kann.
Beispiel 2:
Es wird wie m Beispiel 1 gearbeitet, doch leitet man das Zwischenprodukt der Leitung (20) bei geschlossenem Ventil (21) durch die Leitung (26) in eine an sich bekannte MTBE-Synthese (27) . Dort wird Isobutylen mit Methanol zu MTBE umgesetzt und dieses Produkt durch die Leitung (28) abgezogen. Das verbleibende Gemisch, das der Leitung (29) zum Reaktor (23) strömt, hat die in Tabelle I, Spalte G, angegebene Zusammensetzung. Die Umsetzung im Reaktor (23) erfolgt unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1, dies gilt auch für die anschließende Abtrennung von Ethylen und Propylen.
Beispiel 3:
In der Leitung (8) fallt eine zweite Fraktion mit der m der Tabelle II, Spalte A angegebenen Zusammensetzung an (in Gew.%) .
Tabelle II
Diese zweite Fraktion wird bei geschlossenem Ventil (10) euren die Leitung (16) einer partiellen Hydrierung (17) an einer im Festbett angeordneten handelsüblichen Pd/Al^O—Katalysatcr zusammen mit Wasserstoff aus der Leitung (18) zugeführt. Das aus der Hydrierung abgezogene Gemisch hat die der TabeYe II, Spalte B, angegebene Zusammensetzung, es wird durch d e Leitungen (20) und (21) dem Reaktor (23) zugeführt. Man arbeitet im Reaktor (23) und anschließend wie im Beispiel 1 aufgezeigt, der Produktstrom der Leitung (36) hat die Zusammensetzung gemäß Tabelle II, Spalte C und Spalte D ist die Zusammensetzung des Gasgemisches der Leitung (39) angegeben .
Beispiel :
Man arbeitet zunächst wie im Beispiel 3 mit geschlossenem Ventil (10), halt nun auch das Ventil (21) geschlossen und fuhrt das Zwischenprodukt der Leitung (20) - Tabelle II, Spalte B - die MTBE-Synthese (27) . Nach Abtrennen des produzierten MTBE zieht man in der Leitung (29) e Gemiscn mit der Zusammensetzung gemäß Tabelle II, Spalte E ab und fuhrt es dem Reaktor (23) zu, dort arbeitet man wie im Beispiel 1 beschrieben. Die Zusammensetzung des Produkts der Leitung (36) ist der Tabelle II m Spalte F angegeben, Spalte G gibt die Zusammensetzung der Leitung (39) an.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Erzeugen von C_- und C- Olefinen aus Einsatz-Kohlenwasserstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass man den Einsatz-Kohlenwasserstoff dampfförmig zusammen mit Wasserdampf durch eine thermische
DampfKrackung (Steamcrackmg) fuhrt, m welcher er auf Temperaturen im Bereich von 700 bis 1000 °C erhitzt wird, wobei man em Krackgemisch erzeugt, welches C_- bis C.-Clefme und C,- bis Cό-Diolefme enthalt, dass man aus dem Krackgemisch eine erste, C_- und C -Olefine enthaltende Fraktion und eine zweite Fraktion abtrennt, welche Olefine und Diolefine des Bereichs C, bis C enthalt, dass man aus der zweiten Fraktion die Diolefine mindestens teilweise entfernt und e Zwischenprodukt erzeugt, welches zu mindestens 30 Gew.? aus C- bis Cδ-Olefmen besteht, dass man em C4- bis C -Olefine und Wasserdampf enthaltendes Emsatzgemisch mit einer Eingangstemperatur von 300 bis 700 °C in einen Reaktor leitet, der eine Schuttung aus kornigem, formselektivem Katalysator enthalt, wooei man aus der Schuttung em C_- bis C4-OIefme enthaltendes Produktgemisch abzieht und aus dem Produktgemisch C - und C-01efme abtrennt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man mindestens einen Teil der zweiten Fraktion durch eine Butadien-Extraktion leitet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man mindestens einen Teil der zweiten Fraktion durch eine partielle Hydrierung leitet, m welcher man die Diolefine mindestens teilweise zu Olefinen umwandelt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass man mindestens einen Teil des Zwischenprodukts, welches Isobuten enthalt, in eine Synthese zur Erzeugung vcn Tertiar-Buthylrnethylether (MTBE) leitet und dass man cas aus der Synthese kommende restliche Gemisch m den Reaktor leitet.
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