WO2018115494A1 - Verfahren und anlage zur herstellung eines olefins - Google Patents

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fraction
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Andreas Obermeier
Helmut Fritz
Mathieu Zellhuber
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    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/60—Closed external refrigeration cycle with single component refrigerant [SCR], e.g. C1-, C2- or C3-hydrocarbons

Definitions

  • the invention relates to a process for the preparation of an olefin and a
  • the oxidative dehydrogenation (ODH) of paraffins having two to four carbon atoms is basically known.
  • ODH oxidative dehydrogenation
  • the ODH may be advantageous over more established processes for producing olefins such as steam cracking or catalytic dehydrogenation. So there is no therm odynamische due to the exothermic nature of the reactions involved
  • ODH-E ODH of ethane
  • ODH-E ODH of ethane
  • their use is also possible and advantageous in principle for the ODH of higher paraffins such as propane and butane.
  • oxidative dehydrogenation of ethane can also be a non-oxidative
  • Methane can also be formed as a by-product or be already in use in the reactor and run through the reactor as an inertly inert component substantially uninfluenced.
  • the components mentioned in a corresponding process gas, i. the gas mixture from the reactor must be separated in subsequent separation steps.
  • the object of the present invention is to improve corresponding methods and plants and to solve the problems mentioned in a corresponding
  • the present invention proposes a method for
  • Material flows, gas mixtures, etc. may be rich or poor in one or more components as used herein, with the term “rich” being for a content of at least 99%, 99.5%, 99.9% or 99.99% and the term “poor”. for a content of at most 1%, 0.5%, 0.1% or 0.01% on a molar, weight or volume basis. If more than one component is specified, the term “rich” or “poor” refers to the sum of all components. Is here
  • oxygen or "methane” the speech, it may be a clean gas, but also a mixture rich in the respective component.
  • Gas mixture containing "predominantly” one or more components is particularly rich in this or this in the illustrated sense.
  • Material streams, gas mixtures, etc. may also be “enriched” or “depleted” in one or more components as used herein, which terms refer to a content in a starting mixture. They are “enriched” if they “depleted” at least 1, 5, 2, 5, 10, 100 or 1000 times, if they are at most 0.75 times, 0 , 5-fold, 0.1-fold, 0.01-fold or 0.001-fold content of one or more components, based on the starting mixture.
  • pressure level and "temperature level” are used to characterize pressures and temperatures, thereby expressing that pressures and temperatures are not in the form of exact Druckg. Temperature values must be present.
  • Temperature level may be, for example ⁇ 1%, 5%, 10%, 20% or 50% around an average. Multiple pressure and temperature levels may represent disjoint or overlapping areas. The same pressure or temperature level can still be present, for example, even if due to line losses or cooling pressures and temperatures have reduced.
  • indicated pressure levels are absolute pressures.
  • a "rectification column” in the language used here is a separation unit which is designed to at least partially separate a substance mixture fed in gaseous or liquid form or in the form of a two-phase mixture with liquid and gaseous fractions, possibly also in the supercritical state, by rectification So to produce from the mixture each pure substances or at least mixtures of other composition.
  • rectification columns are designed as cylindrical metal containers, which are equipped with internals, such as trays or ordered or disordered packages.
  • a rectification column has a bottom evaporator. This is a device with a heat exchanger, which is heated and is adapted to heat a obtained in the bottom of the rectification column liquid fraction, also referred to as bottom liquid.
  • the present invention relates to separation processes and corresponding
  • the process gas typically also contains water and, if appropriate, smaller amounts of inert gases, "inert gases” generally being understood here to mean those gases which do not react in the ODH or at most to small amounts, and not just the classical inert gases such as nitrogen or noble gases. Also, methane behaves in the ODH-E, for example, substantially inert.
  • the separation typically occurs after a compression of the process gas. This is then typically freed by means of a water wash at least from large parts of any carboxylic acids and any water present. Subsequently, washing steps are carried out to remove carbon dioxide. The still essentially olefins, the unreacted paraffins, oxygen, carbon monoxide and inert gas containing smaller amounts of inert gas is removed from residual water and pre-cooled. In a subsequent
  • Cryogenic separation is now a stepwise condensation of the process gas.
  • the remaining gas fractions are each fed to the next condensation step.
  • the condensates are separated in a cryogenic rectification, again forming a gas fraction and a liquid fraction.
  • Cryogenic fraction from the cryogenic rectification is typically combined with the gas fraction remaining downstream of the last condensation step to form another gas fraction, the so-called fuel gas fraction, and typically, after heat-integrated use, as a refrigerant for thermal utilization.
  • the liquid fraction of the cryogenic rectification will be further described.
  • the fuel gas fraction should thereby at least the majority of the in the
  • Process gas which was supplied to the cryogenic separation, contained Carbon monoxide and oxygen and the other, lower than the desired olefin boiling components.
  • the desired olefins should at least predominantly be converted into the liquid fraction from the low-temperature rectification, together with the higher-boiling, unreacted paraffins.
  • the efficiency of separation in cryogenic rectification depends essentially on the content of light components in the process gas fed to the cryogenic rectification because it uses a liquid reflux consisting essentially of corresponding light components. In the case of ODH-E, this is methane. If the contents are too low, it will be easier
  • the return can not be provided in sufficient quantity. Therefore, if the amounts of light compounds are too small, there are considerable losses of valuable products, in particular the desired olefins, in the case of the ODH-E ethylene, but also possibly of unreacted starting materials, in the case of the ODH-E ethane. These go into the Tailgasfr hope, creating economic disadvantages compared to other methods.
  • the gas mixtures formed in each case increasingly accumulate with oxygen and carbon monoxide.
  • both the explosion limit and the oxygen limit concentration can be significantly exceeded.
  • an oxygen content of 3000 vppm in a typical process gas of an ODH-E at the reactor exit i. in the process gas directly downstream of the reactor (s) used for the ODH-E, cause a gas mixture formed in the cryogenic rectification to have carbon monoxide and oxygen contents of 66% by volume and 13% by volume, respectively.
  • the (lower) explosive limit of a gas indicates the content in a gas mixture, from which an ignition or explosion with at the same time sufficient oxygen content is possible. This is for carbon monoxide at a level of well over 10 mole percent and is influenced inter alia by the content of hydrogen and water in the respective considered gas mixture. Under standard conditions it is reported as 12.5 mole percent. In the explained, in a typical
  • the content of carbon monoxide is at least 40 and up to 70 mole percent, as well as below Explained with reference to the accompanying Figure 2 and just mentioned, so that the explosion limit is significantly exceeded.
  • the explosion limit is exceeded, an explosion may occur, provided that the so-called oxygen limit concentration is exceeded. This indicates the oxygen content, from which an explosion can occur. In other words, in order for an explosion to be possible, both the explosion limit and the oxygen limit concentration must be exceeded.
  • the oxygen limit concentration for carbon monoxide is now extremely low and is about half of that of methane and about that of ethylene. In mixtures of different combustible gas components, intermediate values typically arise. In the present case, i. in the
  • Oxygen concentration limit at a value of about 6 mole percent, unless further action is taken. It can therefore always come to explosions and possibly even detonations.
  • the present invention solves these problems in a process for producing an olefin having N carbon atoms in which a process gas is formed using dehydrogenation comprising at least the olefin having N carbon atoms, a paraffin having N carbon atoms and a hydrocarbon having N-1
  • Condensates are deposited from the separation insert, wherein the condensates, at least in part to obtain a first gas fraction and a first
  • Liquid fraction are subjected to a first cryogenic rectification, wherein the first gas fraction contains at least the olefin with N carbon atoms in a smaller proportion than in the condensates and the hydrocarbon having N - 1 carbon atoms in a higher proportion than in the condensates.
  • the first gas fraction at least partly a second cryogenic rectification using a liquid reflux, the predominantly or exclusively containing the hydrocarbon having N - 1 carbon atoms, in which the first gas fraction on the olefin is subjected to N
  • the second cryogenic rectification is performed using an external
  • liquid reflux so that the separation efficiency is independent of the light components contained in the process gas.
  • the provision of a corresponding liquid reflux can be achieved by the
  • Presence of the required media in a corresponding facility can be accomplished easily and inexpensively.
  • the second liquid fraction may be recycled to the first cryogenic rectification so that the olefin having N carbon atoms therein may ultimately be converted to the first liquid fraction and thus to a product fraction.
  • the liquid reflux can already be provided in the liquid state, ie as liquefied gas.
  • the predominantly or exclusively the hydrocarbon containing N - 1 carbon atoms containing reflux predominantly or exclusively methane be resorted to liquefied natural gas.
  • N is two
  • liquid ethane, propane, butane, etc. which can be provided for example in tanks.
  • the liquid reflux is formed using a liquid fraction formed by partially condensing a gas containing predominantly or exclusively the hydrocarbon with N-1 carbon atoms.
  • the partial condensation may in particular comprise cooling of a corresponding pressurized gas and its subsequent expansion.
  • Hydrocarbon having gas containing N-1 carbon atoms in gaseous form may at least partly be in the cryogenic separation
  • this percentage will be in the first
  • Sauerstoffgehaits is useful for safety reasons, in particular in separators, in which the condensates mentioned are deposited, in one in the first
  • the feed takes place in particular in an amount that the
  • the liquefied gas or the liquid fraction can - in addition to the use as a liquid reflux - partially used accordingly.
  • Feed-in options are the same as explained for the gaseous fraction. Also by the liquid feed can in principle be a dilution be brought about. By supplying the liquefied gas in the liquid state, however, additional energy or heat exchanger surface required in particular for the cooling can be saved.
  • the process according to the invention can be used in particular for oxidative or non-oxidative dehydrogenation of ethane, ie in processes in which N is two, so that the olefin with N carbon atoms is ethylene, the paraffin with N carbon atoms ethane and the hydrocarbon with N - 1 carbon atoms is methane.
  • the process is suitable for oxidative dehydrogenation, ie in particular for an ODH-E. In other cases N can also be three or four.
  • Separating insert is cooled gradually, advantageously a first
  • Derar tige temperature levels can be with known refrigerant circuits, such as propylene and
  • the first cryogenic rectification advantageously comprises a condensation of top gas at a temperature level of -90 to -100 ⁇ .
  • Methane sources such as pipeline methane to correspondingly high
  • the method can be used in particular in the second
  • the process gas contains in particular also oxygen and
  • the present invention also extends to a plant for producing an olefin having N carbon atoms, having at least one reactor unit adapted to form a process gas using at least the olefin having N carbon atoms, a paraffin having N carbon atoms and using dehydration a hydrocarbon having N-1 carbon atoms, and means adapted to form and divide by use of at least a portion of the process gas a first cryogenic separation adapted to gradually cool the separator over several temperature levels and condensates to be separated from the separation insert and the
  • the plant has means adapted to subject the first gas fraction to at least part of a second cryogenic rectification using a liquid reflux containing predominantly or exclusively the hydrocarbon of N-1 carbon atoms, in which the first gas fraction on the Olefin is depleted with N carbon atoms.
  • Figure 1 illustrates a plant for the production of olefins according to an embodiment of the invention.
  • Figure 2 illustrates a cryogenic separation for use in a plant for the production of olefins according to a variant not according to the invention.
  • Figure 3 illustrates a cryogenic separation for use in a plant production of olefins according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 1 illustrates a plant for the production of olefins according to an embodiment of the invention in the form of a greatly simplified plant diagram and is denoted overall by 100.
  • an apparatus 100 for the ODH of ethane (ODH-E) is described below, as mentioned, the present invention is also suitable for use in the ODH of higher hydrocarbons or a non-oxidative dehydrogenation. In this case, the following explanations apply accordingly.
  • a separation unit in the form of a substance stream a is fed to a rectification unit 101 with, for example, one or more rectification columns, and subjected to rectification.
  • the separation insert contains in
  • the rectification unit 101 can also be supplied to one or more further separation inserts.
  • the separation insert is subjected to rectification alone or together with the other separation insert (s) to obtain a separation product containing ethane but poor in higher hydrocarbons.
  • the separation product is withdrawn in the form of a stream c and fed to a preheating unit 102.
  • the separation product is preheated, wherein the preheating unit 102 in the example shown, a water or steam Ström d is supplied. Also further streams can be supplied. To the stream c, another, explained below stream b can be fed.
  • a stream e flowing out of the preheating unit 102 is fed to a reaction unit 103 to form a reaction feed.
  • the reaction feed contains due to its formation using the release product from the
  • Rectification unit 101 ethane is low in higher hydrocarbons.
  • the reaction feed may further contain one or more diluents, such as water or inert gases, and other components. These can also be supplied to the reaction unit 103 in the form of further, not shown, streams.
  • the reaction unit 103 is an oxygen-containing in the example shown
  • Feed stream f This may be provided using an air separation plant 104.
  • the air separation plant 104 an air flow g is supplied for this purpose.
  • the oxygen-containing material stream f may be essentially pure oxygen, but depending on the operation of the air separation plant 104, it is also possible for there to be proportions of nitrogen and noble gases. In this way it is also possible to supply diluents.
  • a process gas in the form of a process gas stream h containing ethylene formed in the reaction unit 103 by ODH of a part of ethane in the reaction feed, flows out. Furthermore, this contains
  • reaction unit 103 may have one, but also several, for example, operated in parallel, reactors. In the latter case, these reactors are each corresponding reaction inserts, which may be the same or different composition, and corresponding oxygen-containing material streams f are supplied, and it will be formed corresponding process gas streams h. The latter can, for example, be combined and fed together as process gas to the units explained below.
  • the process gas is transferred into a quench unit 104, in which it can be brought into contact, for example in a wash column, with wash water or a suitable aqueous solution.
  • the process gas is in particular cooled and the acetic acid formed in the reaction unit 103 is washed out of the process gas.
  • Process water laden with acetic acid flows out of the quench unit 104 in the form of a stream of material i, which at least largely removes acetic acid-free process gas in the form of a stream k of substance.
  • acetic acid is separated from the process water laden with acetic acid as glacial acetic acid, which is carried out as stream I from Appendix 100.
  • Pure process water also recovered in the acetic acid recovery unit 105 can be supplied to the preheating unit 102 in the form of the already explained substance stream d.
  • the process water supplied to the reactor can also be provided partially or completely in the form of externally supplied fresh water. Water which is no longer usable or required can be carried out in the form of a wastewater stream m from the plant 100 and fed to a wastewater treatment plant.
  • the present in the form of the stream k, at least largely freed from acetic acid process gas is in a compression unit 106 to a suitable
  • Pressure level for example, 15 to 25 bar, compressed and fed in the form of a compressed material stream n an amine washing unit 107. In this particular parts of the carbon dioxide contained in the process gas are washed out.
  • the leached carbon dioxide in the form of a stream of material q can be carried out of the plant.
  • the thus partially freed of carbon dioxide process gas is in the form of a
  • the further purified in the lye washing unit 108 process gas is transferred in the form of a stream of material r in a pre-cooling and drying unit 1 10, where it can be freed from residual water in particular.
  • the dried process gas is transferred in the form of a stream of material s into a low-temperature unit 1 1 1 and then in a further cooled form in the form of one or more streams t into a
  • Demethanization unit 1 12 In the low temperature unit 1 1 1 and the
  • Demethanization unit 12 are separated from the process gas lower than ethylene boiling components, including in particular carbon monoxide and oxygen, the remainder remaining in condensed form. Are in the process gas higher hydrocarbons contained, which were formed in the ODH in the reaction unit 103 as a by-product, they also go into the condensate.
  • the separated, lower than ethylene boiling components are in the form of one or more streams u through the low-temperature unit 1 1 1 and the pre-cooling and drying unit 1 10 returned, where appropriate, combined with other corresponding streams, used for cooling purposes, and from the plant 100 executed.
  • the hydrocarbons having two and possibly more carbon atoms in the form of a stream of material v are fed to a hydrogenation unit 11, in which in particular acetylene which has likewise been formed as by-product in the ODH in the reaction unit 103 can be hydrogenated.
  • the material stream, now designated w is transferred to an ethylene separation unit 14.
  • ethylene is at least largely separated from other components and can be carried out in gaseous form from the plant 100 in the form of a stream x after use in an ethylene refrigeration unit 15.
  • the remaining components predominantly ethane and optionally higher hydrocarbons, are withdrawn in the form of a stream of material y and in the form of the stream b in the
  • FIG. 1 illustrates a cryogenic separation for use in a plant for the production of olefins according to a variant not according to the invention.
  • This cryogenic separation comprises the use of a low-temperature unit and a demethanization unit, which can be used in a noninventive variant of a plant 100, as shown in FIG. 1, and in which no methane feed in the form of the methane-rich stream z is carried out.
  • the process gas is supplied in the form of the stream s of the low-temperature unit 1 1 1 '.
  • the process gas is successively passed through heat exchangers 201 to 204 and cooled there to ever lower temperature levels.
  • the heat exchangers 201 to 204 can be cooled with unillustrated ethylene streams.
  • the stream u are used, which contains the lower than ethane boiling components of the process gas in the example shown, which are separated in the low-temperature unit 1 1 1 'and the Demethanmaschinestechnik 1 12'. Downstream of the heat exchangers 201 to 204, the process gas or a through the
  • the condensates are in one of their material
  • Demethanizer fed.
  • a smaller proportion of the process gas can also, as not illustrated here, be fed directly into the rectification column 209.
  • a bottom evaporator 210 of the rectification column 209 is heated, for example using propane or propylene from a refrigeration cycle, a Top condenser 21 1, for example, using low pressure ethylene cooled.
  • the rectification column 209 is operated in such a way that predominantly methane and lower-boiling components accumulate on its head and the higher-boiling compounds accumulate in its bottom. This way, from the head of the
  • Rectification 209 a part of the stream u, here denoted by u1, and from the bottom of the rectification column 7, the stream v be deducted.
  • the temperature downstream of the heat exchanger 201 is for example about -30 C, the temperature ur downstream of the heat exchanger 202, for example, about -50 €, the temperature ström from the heat exchanger 203, for example, about -75 C and the temperature stroma b of the heat exchanger 204, for example about -99 ⁇ .
  • the bottom evaporator 210 is on a
  • the stream u1 comprises in this example a total flow of, for example, about 2 t / h, of which, for example, about 190 kg / h of ethylene and, for example, about 13 mol% of oxygen.
  • the stream u2 comprises a total flow of, for example, about 1 h, of which, for example, about 40 kg / h of ethylene and, for example, about 13 mol% of oxygen.
  • Substance stream v should be transferred. This is, as mentioned above, due in particular to the comparatively low methane contents in the process gas of the substance stream s, which do not permit a satisfactory separation in the rectification column 209 under the given conditions. At the same time, the high
  • FIG 3 illustrates a cryogenic separation for use in a plant for the production of olefins according to an embodiment of the invention in which these problems are eliminated.
  • This low-temperature separation also includes the use of a low-temperature unit and a demethanization unit which can be used, for example, in a system 100 according to the invention, as shown in FIG.
  • the cryogenic unit and a Demethanmaschinestechnik are therefore summarized here with 1 1 1 and 1 12.
  • the material flows s, t, u and v already shown in Figure 1 are also shown here.
  • Rectification column 212 fed. At the top of the second rectification column 212, the liquid, methane-rich stream z is fed in the form of a reflux. In this way, the mass flow of ethylene in the stream u at a
  • the stream u only contains about 6 mol% of oxygen, so it is to be regarded as uncritical in this regard.
  • a two-phase mixture is present, which is fed into a separator 215 and phase-separated there.
  • the liquid phase is completely in the illustrated example in the second
  • the gas phase may in each case partially or completely in the separation vessel 205, 206, 207 and 208, the rectification column 209 and a top condenser 21 1 downstream separator fed become. All these feeds of the gas phase are optional and alternative to each other and therefore illustrated with dashed arrows. They serve in particular to reduce a critical oxygen content in the units mentioned.
  • a liquid is obtained which contains in particular the ethylene recovered using the liquid reflux and is otherwise rich in methane. This can be fed in the form of a stream C in the top condenser 21 1 downstream separator or alternatively, as illustrated by a dashed arrow, directly into the
  • Rectification column 209 are returned.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Olefins mit N Kohlenstoffatomen vorgeschlagen, bei dem unter Einsatz einer Dehydrierung ein Prozessgas gebildet wird, das zumindest das Olefin mit N Kohlenstoffatomen, ein Paraffin mit N Kohlenstoffatomen und einen Kohlenwasserstoff mit N – 1 Kohlenstoffatomen enthält, und bei dem unter Verwendung zumindest eines Teils des Prozessgases ein Trenneinsatz gebildet wird, der einer Tieftemperaturtrennung unterworfen wird, in welcher der Trenneinsatz über mehrere Temperaturniveaus stufenweise abgekühlt und Kondensate aus dem Trenneinsatz abgeschieden werden, wobei die Kondensate zumindest zum Teil unter Erhalt einer ersten Gasfraktion und einer ersten Flüssigfraktion einer ersten Tieftemperaturrektifikation unterworfen werden, wobei die erste Gasfraktion zumindest das Olefin mit N Kohlenstoffatomen in einem geringeren Anteil als in den Kondensaten und den Kohlenwasserstoff mit N – 1 Kohlenstoffatomen in einem höheren Anteil als in den Kondensaten enthält. Es ist vorgesehen, dass die erste Gasfraktion zumindest zum Teil einer zweiten Tieftemperaturrektifikation unter Verwendung eines flüssigen Rücklaufs, der überwiegend oder ausschließlich den Kohlenwasserstoff mit N – 1 Kohlenstoffatomen enthält, unterworfen wird, in der die erste Gasfraktion an dem Olefin mit N Kohlenstoffatomen abgereichert wird. Eine entsprechende Anlage (100) ist ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Description

Beschreibung Verfahren und Anlage zur Herstellung eines Olefins
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Olefins und eine
entsprechende Anlage gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
Stand der Technik
Die oxidative Dehydrierung (engl. Oxidative Dehydrogenation, ODH) von Paraffinen mit zwei bis vier Kohlenstoffatomen ist grundsätzlich bekannt. Bei der ODH werden die genannten Paraffine mit Sauerstoff unter anderem zu den Olefinen gleicher
Kohlenstoffzahl und zu Wasser umgesetzt.
Die ODH kann gegenüber etablierteren Verfahren zur Herstellung von Olefinen wie dem Steamcracken oder der katalytischen Dehydrierung vorteilhaft sein. So besteht aufgrund der Exothermie der beteiligten Reaktionen keine therm odynamische
Gleichgewichtslimitierung. Die Bildungsenergien AG für Ethan, Propan bzw. n-Butan betragen -102, -1 15 bzw. -1 18 kJ/mol. Die ODH kann bei vergleichsweise geringen Reaktionstemperaturen durchgeführt werden. Grundsätzlich ist keine Regenerierung der eingesetzten Katalysatoren erforderlich, da die Anwesenheit von Sauerstoff eine in- situ-Regenerierung ermöglicht. Schließlich werden im Gegensatz zum Steamcracken geringere Mengen an wertlosen Nebenprodukten wie Koks gebildet.
Zu weiteren Details bezüglich der ODH sei auf einschlägige Fachliteratur,
beispielsweise Ivars, F. und Lopez Nieto, J. M., Light Alkanes Oxidation: Targets Reached and Current Challenges, in: Duprez, D. und Cavani, F. (Hrsg.), Handbook of Advanced Methods and Processes in Oxidation Cataiysis: From Laboratory to Industry, London 2014: Imperial College Press, Seiten 767 bis 834, oder Gärtner, CA. et al., Oxidative Dehydrogenation of Ethane: Common Principles and Mechanistic Aspects, ChemCatChem, Bd. 5, Nr. 1 1 , 2013, Seiten 3196 bis 3217, verwiesen.
Die Erfindung wird nachfolgend insbesondere unter Bezugnahme auf die ODH von Ethan (sogenannte ODH-E) beschrieben. Ihr Einsatz ist jedoch grundsätzlich auch bei der ODH höherer Paraffine wie Propan und Butan möglich und vorteilhaft. Neben der oxidativen Dehydrierung von Ethan kann prinzipiell auch eine nichtoxidative
Dehydrierung von Ethan zur Herstellung von Ethylen erfolgen. Auch für ein derartiges Verfahren eignet sich die vorliegende Erfindung. Für die nachhaltige Aktivität der Katalysatoren in der ODH ist ein Mindestmaß an Sauerstoff am Reaktoraustritt erforderlich, um eine Reduktion des Katalysators und damit einen Verlust in dessen Leistungsfähigkeit zu vermeiden. Aus diesem Grund kann in der Regel nicht mit einem vollständigen Sauerstoffumsatz im Reaktor gearbeitet werden. Des Weiteren werden bei höheren Umsätzen nennenswerte Mengen an Kohlenmonoxid und Kohlendioxid und ggf. Carbonsäuren als
Nebenprodukte gebildet. Methan kann ebenfalls als Nebenprodukt gebildet werden oder bereits im Einsatz in den Reaktor enthalten sein und den Reaktor als sich inert verhaltende Komponente im Wesentlichen unbeeinflusst durchlaufen. Die genannten Komponenten in einem entsprechenden Prozessgas, d.h. dem dem Gasgemisch aus dem Reaktor, müssen in nachgeschalteten Trennschritten abgetrennt werden.
Wie auch nachfolgend erläutert, ist es insbesondere aufgrund der geringeren Gehalte an Methan in einem Prozessgas der ODH-E nicht ohne weiteres möglich, bekannte Trennverfahren und Trenneinrichtungen, wie sie beispielsweise für die Trennung von Prozessgasen aus Steamcrackern verwendet werden, einzusetzen, ohne Produkt- und ggf. Eduktverluste in Kauf zu nehmen. Dies betrifft insbesondere einen Trennschritt, in dem Methan und tiefer siedende Komponenten von höher siedenden Komponenten abgetrennt werden, also eine sogenannte Demethanisierung bzw. einen
entsprechenden Demethanizer. Wie ebenfalls nachfolgend erläutert, kann es in einer entsprechenden Trennung außerdem dazu kommen, dass sich insbesondere
Kohlenmonoxid und Sauerstoff über unerwünschte und bedenkliche Konzentrationen hinaus anreichern. Entsprechendes gilt auch für Prozessgase aus anderen
Dehydrierungen und der ODH höherer Paraffine wie Propan und Butan, in denen ebenfalls nur ein relativ geringer Anteil an Verbindungen enthalten ist, die tiefer als die jeweils eingesetzten Edukte und die gebildeten Produkte sieden.
Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, entsprechende Verfahren und Anlagen zu verbessern und die genannten Probleme in einer entsprechenden
Trennung, insbesondere für ein Prozessgas aus der ODH, und weiter insbesondere ein Prozessgas aus der ODH-E, zu adressieren. Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur
Herstellung eines Olefins und eine entsprechende Anlage mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vor. Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Patentansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Stoffströme, Gasgemische usw. können im hier verwendeten Sprachgebrauch reich oder arm an einer oder mehreren Komponenten sein, wobei die Angabe "reich" für einen Gehalt von wenigstens 99%, 99.5%, 99.9% oder 99,99% und die Angabe "arm" für einen Gehalt von höchstens 1 %, 0,5%, 0,1 % oder 0.01 % auf molarer, Gewichtsoder Volumenbasis stehen kann. Sind mehrere Komponenten angegeben, bezieht sich die Angabe "reich" oder "arm" auf die Summe aller Komponenten. Ist hier
beispielsweise von "Sauerstoff" oder "Methan" die Rede, kann es sich um ein Reingas, aber auch ein an der jeweiligen Komponente reiches Gemisch handeln. Ein
Gasgemisch, das "überwiegend" eine oder mehrere Komponenten enthält, ist insbesondere reich an dieser oder diesen im erläuterten Sinn. Stoffströme, Gasgemische usw. können im hier verwendeten Sprachgebrauch außerdem "angereichert" oder "abgereichert" an einer oder mehreren Komponenten sein, wobei sich diese Begriffe auf einen Gehalt in einem Ausgangsgemisch beziehen. Sie sind "angereichert", wenn sie zumindest den 1 ,5-fachen, 2-fachen, 5-fachen, 10- fachen, 100-fachen oder 1.000-fachen Gehalt, "abgereichert", wenn sie höchstens den 0.75-fachen, 0,5-fachen, 0.1 -fachen, 0.01-fachen oder 0.001-fachen Gehalt einer oder mehrerer Komponenten, bezogen auf das Ausgangsgemisch, enthalten.
Nachfolgend werden zur Charakterisierung von Drücken und Temperaturen die Begriffe "Druckniveau" und "Temperaturniveau" verwendet, wodurch zum Ausdruck gebracht werden soll, dass Drücke und Temperaturen nicht in Form exakter Druckbzw. Temperaturwerte vorliegen werden müssen. Ein Druckniveau oder
Temperaturniveau kann beispielsweise ± 1 %, 5%, 10%, 20% oder 50% um einen Mittelwert liegen. Mehrere Druck- und Temperaturniveaus können disjunkte oder überlappende Bereiche darstellen. Dasselbe Druck- bzw. Temperaturniveau kann beispielsweise auch dann noch vorliegen, wenn sich aufgrund von Leitungsverlusten oder Abkühlung Drücke und Temperaturen reduziert haben. Bei hier in bar
angegebenen Druckniveaus handelt es sich um Absolutdrücke.
Bei einer "Rektifikationskolonne" handelt es sich im hier verwendeten Sprachgebrauch um eine Trenneinheit, die dafür eingerichtet ist, ein gasförmig oder flüssig oder in Form eines Zweiphasengemischs mit flüssigen und gasförmigen Anteilen, ggf. auch im überkritischen Zustand, eingespeistes Stoffgemisch durch Rektifikation zumindest teilweise aufzutrennen, also aus dem Stoffgemisch jeweils Rein Stoffe oder zumindest Stoffgemische mit anderer Zusammensetzung zu erzeugen. Typischerweise sind Rektifikationskolonnen als zylindrische Metallbehälter ausgebildet, die mit Einbauten, beispielsweise Trennböden oder geordneten oder ungeordneten Packungen, ausgerüstet sind. Eine Rektifikationskolonne weist einen Sumpfverdampfer auf. Hierbei handelt es sich um eine Einrichtung mit einem Wärmetauscher, der beheizt wird und dafür eingerichtet ist, eine im Sumpf der Rektifikationskolonne anfallende flüssige Fraktion, auch als Sumpfflüssigkeit bezeichnet, zu erwärmen. Mittels eines
Sumpfverdampfers wird kontinuierlich ein Teil der Sumpfflüssigkeit verdampft und gasförmig in die Rektifikationskolonne zurückgespeist.
Die vorliegende Erfindung betrifft Trennverfahren und entsprechende
Trenneinrichtungen, die dem grundlegenden Konzept nach, nicht jedoch in der erfindungsgemäß realisierten Ausführung, Trennverfahren und Trenneinrichtungen ähneln, wie sie für andere Prozessgase bekannt sind, beispielsweise Prozessgase aus Steamcrackern. Diese sind in der Fachliteratur, beispielsweise im Artikel "Ethylene" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Onlineausgabe, 15. April 2007, DOI 10.1002/14356007. a10_045.pub2, beschrieben. Ein wesentlicher Schritt in derartigen Trennverfahren ist häufig die sogenannte Demethanisierung, in der aus dem
Prozessgas, ggf. bereits nach Abtrennung weiterer Komponenten, Methan und tiefer als Methan siedende Verbindungen von höher siedenden Komponenten abgetrennt werden. Zu Details bekannter Demethanisierungsverfahren sei auf die zitierte
Fachliteratur verwiesen.
Vorteile der Erfindung
Wie eingangs erwähnt, sind in einem typischen, mittels ODH gebildeten Prozessgas neben Hauptprodukten wie Olefinen (und typischerweise Carbonsäuren) unter anderem nicht umgesetzte Paraffine, Methan, Sauerstoff, Kohlenmonoxid und
Kohlendioxid enthalten. Das Prozessgas enthält typischerweise auch Wasser sowie ggf. geringere Mengen Inertgase, wobei unter "Inertgasen" hier allgemein solche Gase verstanden werden, die in der ODH nicht oder allenfalls zu geringen Anteilen reagieren, und nicht nur die klassischen Inertgase wie Stickstoff oder Edelgase. Auch Methan verhält sich in der ODH-E beispielsweise im Wesentlichen inert.
Entsprechendes gilt in vergleichbarer Weise für Prozessgase aus anderen Verfahren zur Herstellung von Olefinen, beispielsweise der Dehydrierung von Ethan, wobei nachfolgend, wie mehrfach erwähnt, vereinfachend auf die ODH und insbesondere auf die ODH-E Bezug genommen wird. In einer der ODH nachgeschalteten Trennung müssen die genannten Komponenten abgetrennt werden.
Die Trennung erfolgt, wie auch unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur 1 veranschaulicht, typischerweise nach einer Verdichtung des Prozessgases. Dieses wird anschließend typischerweise mittels einer Wasserwäsche zumindest von großen Teilen der ggf. vorhandenen Carbonsäuren und des enthaltenen Wassers befreit. Anschließend erfolgen Waschschritte zur Entfernung von Kohlendioxid. Das nun noch im Wesentlichen Olefine, die nicht umgesetzten Paraffine, Sauerstoff, Kohlenmonoxid sowie geringere Mengen Inertgase enthaltende Prozessgas wird von Restwasser befreit und vorgekühlt. In einer sich anschließenden
Tieftemperaturtrennung erfolgt nun eine stufenweise Kondensation des Prozessgases. Die verbleibenden Gasfraktionen werden jeweils dem nächsten Kondensationsschritt zugeführt. Die Kondensate werden in einer Tieftemperaturrektifikation getrennt, wobei wiederum eine Gasfraktion sowie eine flüssige Fraktion gebildet werden. Die
Gasfraktion aus der Tieftemperaturrektifikation wird typischerweise mit der stromab des letzten Kondensationsschritts verbleibenden Gasfraktion zu einer weiteren Gasfraktion, der sogenannten Brenngasfraktion bzw. Tailgasfraktion, vereinigt und typischerweise nach einer wärmeintegrierten Verwendung als Kältemittel einer thermischen Nutzung zugeführt. Die flüssige Fraktion der Tieftemperaturrektifikation wird weiteren
Trennschritten unterworfen.
Die Brenngasfraktion soll dabei zumindest den überwiegenden Teil des in dem
Prozessgas, das der Tieftemperaturtrennung zugeführt wurde, enthaltenen Kohlenmonoxids und Sauerstoffs sowie der übrigen, tiefer als die gewünschten Olefine siedenden Komponenten enthalten. Die gewünschten Olefine sollen zumindest überwiegend in die flüssige Fraktion aus der Tieftemperaturrektifikation übergehen, gemeinsam mit den höher siedenden, nicht umgesetzten Paraffinen.
Die Trenneffizienz in der Tieftemperaturrektifikation richtet sich wesentlich nach dem Gehalt leichter Komponenten in dem Prozessgas, das der Tieftemperaturrektifikation zugeführt wird, weil hierbei ein flüssiger Rücklauf verwendet wird, der im Wesentlichen aus entsprechenden leichten Komponenten gebildet wird. Im Falle der ODH-E handelt es sich hierbei um Methan. Bei zu geringen Gehalten entsprechender leichter
Komponenten kann der Rücklauf nicht in ausreichender Menge bereitgestellt werden. Daher ergeben sich bei zu geringen Mengen leichter Verbindungen beträchtliche Verluste an Wertprodukten, insbesondere der gewünschten Olefine, im Fall der ODH-E Ethylen, aber auch ggf. von nicht umgesetzten Edukten, im Fall der ODH-E Ethan. Diese gehen in die Tailgasfraktion über, wodurch wirtschaftliche Nachteile gegenüber anderen Verfahren entstehen.
In der Tieftemperaturtrennung reichern sich ferner die jeweils gebildeten Gasgemische zunehmend mit Sauerstoff und Kohlenmonoxid an. In derartigen Gasgemischen können sowohl die Explosionsgrenze als auch die Sauerstoffgrenzkonzentration (siehe sogleich) deutlich überschritten werden. Allgemein kann bereits ein Sauerstoffanteil von 3000 vppm in einem typischen Prozessgas einer ODH-E am Reaktoraustritt, d.h. im Prozessgas direkt stromab des oder der für die ODH-E verwendeten Reaktoren, dazu führen, dass ein in der Tieftemperaturrektifikation gebildetes Gasgemisch Kohlenmonoxid- und Sauerstoffanteile von 66 Vol.-% bzw. 13 Vol.-% aufweist.
Die (untere) Explosionsgrenze eines Gases gibt den Gehalt in einem Gasgemisch an, ab dem eine Entzündung bzw. Explosion bei zugleich ausreichendem Sauerstoffgehalt möglich ist. Diese liegt für Kohlenmonoxid bei einem Gehalt von deutlich über 10 Molprozent und wird unter anderem durch den Gehalt an Wasserstoff und Wasser in dem jeweils betrachteten Gasgemisch beeinflusst. Unter Standardbedingungen wird sie mit 12,5 Molprozent angegeben. In den erläuterten, in einer typischen
Tieftemperaturtrennung stromab einer ODH-E gebildeten Gasfraktion liegt der Gehalt an Kohlenmonoxid bei mindestens 40 und bis zu 70 Molprozent, wie auch unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur 2 erläutert und soeben erwähnt, so dass die Explosionsgrenze deutlich überschritten ist.
Wenn die Explosionsgrenze überschritten ist, kann eine Explosion erfolgen, sofern auch die sogenannte Sauerstoffgrenzkonzentration überschritten ist. Diese gibt den Sauerstoffgehalt an, ab dem eine Explosion eintreten kann. Mit anderen Worten müssen, damit eine Explosion möglich ist, sowohl die Explosionsgrenze als auch die Sauerstoffgrenzkonzentration überschritten sein. Die Sauerstoffgrenzkonzentration für Kohlenmonoxid ist nun ausgesprochen gering und liegt bei etwa der Hälfte von jener von Methan und etwa bei jener von Ethylen. In Gemischen aus unterschiedlichen brennbaren Gaskomponenten stellen sich typischerweise Zwischenwerte ein. Im vorliegenden Fall, d.h. den in der
Tieftemperaturtrennung gebildeten Gasgemischen, liegt die
Sauerstoffgrenzkonzentration bei einem Wert von ca. 6 Molprozent, sofern keine weiteren Maßnahmen ergriffen werden. Es kann daher grundsätzlich zu Explosionen und ggf. sogar zu Detonationen kommen.
Die vorliegende Erfindung löst diese Probleme in einem Verfahren zur Herstellung eines Olefins mit N Kohlenstoffatomen, bei dem unter Einsatz einer Dehydrierung ein Prozessgas gebildet wird, das zumindest das Olefin mit N Kohlenstoffatomen, ein Paraffin mit N Kohlenstoffatomen und einen Kohlenwasserstoff mit N - 1
Kohlenstoffatomen sowie insbesondere Kohlenmonoxid und Sauerstoff enthält, und bei dem unter Verwendung zumindest eines Teils des Prozessgases ein Trenneinsatz gebildet wird, der einer ersten Tieftemperaturtrennung unterworfen wird, in welcher der Trenneinsatz über mehrere Temperaturniveaus stufenweise abgekühlt und
Kondensate aus dem Trenneinsatz abgeschieden werden, wobei die Kondensate zumindest zum Teil unter Erhalt einer ersten Gasfraktion und einer ersten
Flüssigfraktion einer ersten Tieftemperaturrektifikation unterworfen werden, wobei die erste Gasfraktion zumindest das Olefin mit N Kohlenstoffatomen in einem geringeren Anteil als in den Kondensaten und den Kohlenwasserstoff mit N - 1 Kohlenstoffatomen in einem höheren Anteil als in den Kondensaten enthält.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die erste Gasfraktion zumindest zum Teil einer zweiten Tieftemperaturrektifikation unter Verwendung eines flüssigen Rücklaufs, der überwiegend oder ausschließlich den Kohlenwasserstoff mit N - 1 Kohlenstoffatomen enthält, unterworfen wird, in der die erste Gasfraktion an dem Olefin mit N
Kohlenstoffatomen abgereichert wird. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist also vorgesehen, zusätzlich zur Verwendung einer in einer entsprechenden
Tieftemperaturtrennung üblicherweise verwendeten ("ersten")
Tieftemperaturrektifikation eine weitere ("zweite") Tieftemperaturrektifikation einzusetzen, in der die in die Kopffraktion der ersten Tieftemperaturrektifikation, also die "erste Gasfraktion" übergegangenen Wertprodukte und ggf. Edukte
zurückgewonnen werden können. Dies kann mittels einer relativ kleinen
Rektifikationskolonne erzielt werden, so dass sich der zusätzliche apparative Aufwand in Grenzen hält und durch die deutlich geringeren Produktverluste mehr als
kompensiert werden kann.
Die zweite Tieftemperaturrektifikation wird unter Verwendung eines extern
bereitgestellten flüssigen Rücklaufs durchgeführt, so dass die Trennleistung unabhängig von den in dem Prozessgas enthaltenen leichten Komponenten ist. Die Bereitstellung eines entsprechenden flüssigen Rücklaufs kann durch das
Vorhandensein der jeweils erforderlichen Medien in einer entsprechenden Anlage einfach und kostengünstig bewerkstelligt werden.
Ein bei der stufenweisen Abkühlung gasförmig verbleibender Anteil des
Trenneinsatzes, also eine nicht in Form der Kondensate abgeschiedene leichtere Fraktion, kann ebenfalls zumindest teilweise der zweiten Tieftemperaturrektifikation unterworfen werden. Auf diese Weise können auch in diesem Anteil enthaltene Olefine mit N Kohlenstoffatomen als Produkt erhalten werden.
Vorteilhafterweise wird in der zweiten Tieftemperaturrektifikation eine zweite
Gasfraktion, die arm an oder frei von dem Olefin mit N Kohlenstoffatomen ist, und eine zweite Flüssigfraktion, die das Olefin mit N Kohlenstoffatomen in einem höheren Anteil als in der ersten Gasfraktion enthält, gebildet. Die zweite Flüssigfraktion kann insbesondere in die erste Tieftemperaturrektifikation zurückgeführt werden, so dass das darin enthaltene Olefin mit N Kohlenstoffatomen letztlich in die erste flüssige Fraktion und damit in eine Produktfraktion übergehen kann. Der flüssige Rücklauf kann bereits in flüssigem Zustand, d.h. als verflüssigtes Gas, bereitgestellt werden. Beispielsweise kann in der ODH-E, in der N zwei beträgt, der überwiegend oder ausschließlich den Kohlenwasserstoff mit N - 1 Kohlenstoffatomen enthaltende Rücklauf also überwiegend oder ausschließlich Methan enthält, auf Flüssigerdgas zurückgegriffen werden. Auch für andere Werte für N ist
Entsprechendes möglich, beispielsweise die Verwendung von flüssigem Ethan, Propan, Butan usw., die beispielsweise in Tanks bereitgestellt werden können.
Mit besonderem Vorteil wird der flüssige Rücklauf unter Verwendung einer flüssigen Fraktion gebildet, die durch Teilkondensieren eines überwiegend oder ausschließlich den Kohlenwasserstoff mit N - 1 Kohlenstoffatomen enthaltenden Gases gebildet wird. Die Teilkondensation kann insbesondere ein Abkühlen eines entsprechenden druckbeaufschlagten Gases und dessen anschließende Entspannung umfassen.
Ein bei dem Teilkondensieren des überwiegend oder ausschließlich den
Kohlenwasserstoff mit N - 1 Kohlenstoffatomen enthaltenden Gases gasförmig verbleibender Anteil kann zumindest zum Teil in die Tieftemperaturtrennung
eingespeist werden. Dieser Anteil wird beispielsweise in die erste
Tieftemperaturrektifikation eingespeist und/oder zumindest zum Teil nach dem
Abscheiden wenigstens eines der Kondensate aus dem Trenneinsatz zu dem
Trenneinsatz zugegeben. Auf diese Weise kann durch eine entsprechende
Verdünnung eine Reduktion des Sauerstoffgehaltes in entsprechenden Bereichen bzw. Fraktionen erzielt werden, so dass sich ein Doppelnutzen der gemäß dieser
Ausgestaltung vorgeschlagenen Maßnahmen ergibt. Die Einspeisung kann dabei grundsätzlich an jeder Stelle erfolgen, an welcher eine Reduktion des
Sauerstoffgehaits aus Sicherheitsgründen sinnvoll ist, insbesondere in Abscheider, in denen die erwähnten Kondensate abgeschieden werden, in eine in der ersten
Tieftemperaturrektifikation eingesetzte Rektifikationskolonne oder in die jeweiligen Leitungen. Die Einspeisung erfolgt insbesondere in einer Menge, die den
Sauerstoffgehalt auf einen Wert von unter 6 Molprozent oder 5 Molprozent verringert.
Auch das verflüssigte Gas oder die flüssige Fraktion kann - neben der Verwendung als flüssiger Rücklauf - teilweise entsprechend verwendet werden. Die
Einspeisemöglichkeiten sind dabei dieselben wie für den gasförmigen Anteil erläutert. Auch durch die flüssige Einspeisung kann grundsätzlich eine Verdünnung herbeigeführt werden. Durch die Einspeisung des verflüssigten Gases in flüssigem Zustand kann jedoch zusätzlich insbesondere für die Abkühlung benötigte Energie bzw. Wärmetauscherfläche eingespart werden. Wie erwähnt, kann das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere für oxidative oder nichtoxidative Dehydrierungen von Ethan zum Einsatz kommen, also in Verfahren, in denen N zwei ist, so dass das Olefin mit N Kohlenstoffatomen Ethylen, das Paraffin mit N Kohlenstoffatomen Ethan und der Kohlenwasserstoff mit N - 1 Kohlenstoffatomen Methan ist. Insbesondere eignet sich das Verfahren für eine oxidative Dehydrierung, also insbesondere für eine ODH-E. In anderen Fällen kann N auch drei oder vier betragen.
In Fällen, in denen N zwei ist, umfassen die Temperaturniveaus, auf die der
Trenneinsatz stufenweise abgekühlt wird, vorteilhafterweise ein erstes
Temperaturniveau von -20 bis -40 C und/oder ein zw eites Temperaturniveau von -40 bis -60 Ό und/oder ein drittes Temperaturniveau vo n -70 bis -80 C und/oder ein viertes Temperaturniveau von -95 bis -105 Ό. Derar tige Temperaturniveaus lassen sich mit bekannten Kältemittelkreisläufen, beispielsweise Propylen- und
Ethylenkältemittelkreisläufen auf unterschiedlichen Drücken, erreichen. Die erste Tieftemperaturrektifikation umfasst vorteilhafterweise eine Kondensation von Kopfgas auf einem Temperaturniveau von -90 bis -100 Ό.
In Fällen, in denen N zwei ist, der flüssige Rücklauf also überwiegend oder
ausschließlich Methan enthält, wird dieser vorteilhafterweise in Form von verflüssigtem Erdgas bereitgestellt oder unter Verwendung zumindest eines Teils einer flüssigen Fraktion gebildet, die durch Abkühlen eines überwiegend oder ausschließlich Methan enthaltenden Gases auf einem Druckniveau von 30 bis 70 bar auf ein
Temperaturniveau von -70 bis -100 C und Entspannen auf ein Druckniveau von 10 bis 20 bar bereitgestellt wird. Auf diese Weise lassen sich ggf. vorhandene
Methanquellen wie beispielsweise Pipelinemethan auf entsprechend hohen
Druckniveaus nutzen, ohne dass eine weitere Verdichtung erforderlich ist.
Wie erwähnt, kann das Verfahren insbesondere in der zweiten
Tieftemperaturrektifikation vergleichsweise kleine und kostengünstige Rektifikationskolonnen verwenden, beispielsweise solche mit 1 bis 10 theoretischen oder praktischen Böden.
Wie erwähnt, enthält das Prozessgas insbesondere auch Sauerstoff und
Kohlenmonoxid, so dass die erfindungsgemäß ebenfalls möglichen
Verdünnungsmöglichkeiten zum Explosions- und Detonationsschutz besonders vorteilhaft sind.
Die vorliegende Erfindung erstreckt sich auch auf eine Anlage zur Herstellung eines Olefins mit N Kohlenstoffatomen, mit wenigstens einer Reaktoreinheit, die dafür eingerichtet ist, unter Einsatz einer Dehydrierung ein Prozessgas zu bilden, das zumindest das Olefin mit N Kohlenstoffatomen, ein Paraffin mit N Kohlenstoffatomen und einen Kohlenwasserstoff mit N - 1 Kohlenstoffatomen enthält, und mit Mitteln, die dafür eingerichtet sind, unter Verwendung zumindest eines Teils des Prozessgases ein Trenneinsatz zu bilden und einer ersten Tieftemperaturtrennung zu unterwerfen, die dafür eingerichtet ist, den Trenneinsatz über mehrere Temperaturniveaus stufenweise abzukühlen und Kondensate aus dem Trenneinsatz abzuscheiden sowie die
Kondensate zumindest zum Teil unter Erhalt einer ersten Gasfraktion und einer ersten Flüssigfraktion einer ersten Tieftemperaturrektifikation zu unterwerfen, wobei die erste Gasfraktion zumindest das Olefin mit N Kohlenstoffatomen in einem geringeren Anteil als in den Kondensaten und den Kohlenwasserstoff mit N - 1 Kohlenstoffatomen in einem höheren Anteil als in den Kondensaten enthält.
Erfindungsgemäß weist die Anlage Mittel auf, die dafür eingerichtet sind, die erste Gasfraktion zumindest zum Teil einer zweiten Tieftemperaturrektifikation unter Verwendung eines flüssigen Rücklaufs, der überwiegend oder ausschließlich den Kohlenwasserstoff mit N - 1 Kohlenstoffatomen enthält, zu unterwerfen, in der die erste Gasfraktion an dem Olefin mit N Kohlenstoffatomen abgereichert wird. Zu Merkmalen und Vorteilen einer entsprechenden Anlage sei auf die obigen
Erläuterungen zu den Merkmalen und Vorteilen des Verfahrens verwiesen.
Insbesondere ist eine derartige Anlage zur Durchführung eines Verfahrens gemäß den oben erläuterten spezifischen Ausgestaltungen eingerichtet und weist hierzu geeignete Mittel auf. Auch diesbezüglich sei auf die obigen Ausführungen verwiesen. Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert, die unter anderem bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 veranschaulicht eine Anlage zur Herstellung von Olefinen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Figur 2 veranschaulicht eine Tieftemperaturtrennung zum Einsatz in einer Anlage zur Herstellung von Olefinen gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Variante.
Figur 3 veranschaulicht eine Tieftemperaturtrennung zum Einsatz in einer Anlage Herstellung von Olefinen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In den nachfolgenden Figuren sind einander funktionell oder baulich entsprechende Elemente mit identischen Bezugszeichen angegeben und werden der Übersichtlichkeit halber nicht wiederholt erläutert. Werden nachfolgend Anlagenteile beschrieben, gelten die Erläuterungen zu diesen sinngemäß auch für die mittels dieser Anlagenteile implementierten Verfahrensschritte und umgekehrt.
In Figur 1 ist eine Anlage zur Herstellung von Olefinen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in Form eines stark vereinfachten Anlagendiagramms veranschaulicht und insgesamt mit 100 bezeichnet. Wenngleich nachfolgend eine Anlage 100 zur ODH von Ethan (ODH-E) beschrieben wird, eignet sich, wie erwähnt, die vorliegende Erfindung auch zum Einsatz bei der ODH höherer Kohlenwasserstoffe oder eine nichtoxidative Dehydrierung. In diesem Fall gelten die nachfolgenden Erläuterungen entsprechend.
In der Anlage 100 wird einer Rektifikationseinheit 101 mit beispielsweise einer oder mehreren Rektifikationskolonnen ein Trenneinsatz in Form eines Stoff Stroms a zugeführt und einer Rektifikation unterworfen. Der Trenneinsatz enthält im
dargestellten Beispiel zumindest Ethan und höhere Kohlenwasserstoffe, insbesondere entsprechende höhere Paraffine. Der Rektifikationseinheit 101 können auch ein oder mehrere weitere Trenneinsätze zugeführt werden.
In der Rektifikationseinheit 101 wird der Trenneinsatz alleine oder zusammen mit dem oder den weiteren Trenneinsätzen unter Erhalt eines Trennprodukts, das Ethan enthält, aber arm an höheren Kohlenwasserstoffen ist, einer Rektifikation unterworfen. Das Trennprodukt wird in Form eines Stoffstroms c abgezogen und einer Vorwärmeinheit 102 zugeführt. In der Vorwärmeinheit 102 wird das Trennprodukt vorgewärmt, wobei der Vorwärmeinheit 102 im dargestellten Beispiel auch ein Wasser- oder Dampf ström d zugeführt wird. Auch weitere Stoff ströme können zugeführt werden. Zu dem Stoffstrom c kann ein weiterer, unten erläuterter Stoffstrom b zugespeist werden.
Ein aus der Vorwärmeinheit 102 abströmender Stoffstrom e wird zur Bildung eines Reaktionseinsatzes einer Reaktionseinheit 103 zugeführt. Der Reaktionseinsatz enthält aufgrund seiner Bildung unter Verwendung des Trennprodukts aus der
Rektifikationseinheit 101 Ethan, ist aber arm an höheren Kohlenwasserstoffen. Der Reaktionseinsatz kann ferner ein oder mehrere Verdünnungsmittel wie Wasser oder Inertgase und weitere Komponenten enthalten. Diese können der Reaktionseinheit 103 auch in Form weiterer, nicht dargestellter Stoff ströme zugeführt werden.
Der Reaktionseinheit 103 wird im dargestellten Beispiel ein sauerstoffhaltiger
Stoffstrom f zugeführt. Dieser kann unter Verwendung einer Luftzerlegungsanlage 104 bereitgestellt werden. Der Luftzerlegungsanlage 104 wird hierzu ein Luftstrom g zugeführt. Bei dem sauerstoffhaltigen Stoffstrom f kann es sich um im Wesentlichen reinen Sauerstoff handeln, je nach Betrieb der Luftzerlegungsanlage 104 können jedoch auch Anteile an Stickstoff und an Edelgasen enthalten sein. Auf diese Weise ist es ebenfalls möglich, Verdünnungsmittel zuzuführen.
Aus der Reaktionseinheit 103 strömt ein Prozessgas in Form eines Prozessgasstroms h ab, in dem Ethylen enthalten ist, das in der Reaktionseinheit 103 durch ODH eines Teils des Ethans in dem Reaktionseinsatz gebildet wurden. Ferner enthält das
Produktgemisch Essigsäure, die ebenfalls bei der ODH in der Reaktionseinheit 103 aus Ethan gebildet wurde, Wasser, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, nicht umgesetzten Sauerstoff, sowie das oder die Verdünnungsmittel und weitere Verbindungen, falls zugegeben oder zuvor in der Reaktionseinheit 103 gebildet. Es versteht sich, dass Reaktionseinheit 103 einen, aber auch mehrere, beispielsweise parallel betriebene, Reaktoren aufweisen kann. In letzterem Fall werden diesen Reaktoren jeweils entsprechende Reaktionseinsätze, die gleich oder unterschiedlich zusammengesetzt sein können, sowie entsprechende sauerstoffhaltige Stoff ströme f zugeführt werden, und es werden jeweils entsprechende Prozessgasströme h gebildet. Letztere können beispielsweise vereinigt und gemeinsam als Prozessgas den nachfolgend erläuterten Einheiten zugeführt werden. Das Prozessgas wird in eine Quencheinheit 104 überführt, in der es, beispielsweise in einer Waschsäule, mit Waschwasser oder einer geeigneten wässrigen Lösung in Kontakt gebracht werden kann. In der Quencheinheit 104 wird das Prozessgas insbesondere abgekühlt und die in der Reaktionseinheit 103 gebildete Essigsäure wird aus dem Prozessgas ausgewaschen. Mit Essigsäure beladenes Prozesswasser strömt in Form eines Stoffstroms i aus der Quencheinheit 104 ab, das zumindest weitgehend von Essigsäure befreite Prozessgas in Form eines Stoff Stroms k.
In einer optionalen Essigsäurerückgewinnungseinheit 105 wird aus dem mit Essigsäure beladenen Prozesswasser Essigsäure als Eisessig abgetrennt, welcher als Stoffstrom I aus der Anlage 100 ausgeführt wird. In der Essigsäurerückgewinnungseinheit 105 ebenfalls rückgewonnenes reines Prozesswasser kann in Form des bereits erläuterten Stoff Stroms d der Vorwärmeinheit 102 zugeführt werden. Das dem Reaktor zugeführte Prozesswasser kann auch teilweise oder vollständig in Form von extern zugeführtem Frischwasser bereitgestellt werden. Nicht mehr brauchbares oder benötigtes Wasser kann in Form eines Abwasserstroms m aus der Anlage 100 ausgeführt und einer Abwasseraufbereitung zugeführt werden.
Das in Form des Stoffstroms k vorliegende, zumindest weitgehend von Essigsäure befreite Prozessgas wird in einer Verdichtungseinheit 106 auf ein geeignetes
Druckniveau, beispielsweise 15 bis 25 bar, verdichtet und in Form eines verdichteten Stoff Stroms n einer Aminwäscheeinheit 107 zugeführt. In dieser werden insbesondere Teile des in dem Prozessgas enthaltenen Kohlendioxids ausgewaschen. Nach
Regenerierung des Amins kann das ausgewaschene Kohlendioxid in Form eines Stoff Stroms q aus der Anlage ausgeführt werden. Das derart teilweise von Kohlendioxid befreite Prozessgas wird in Form eines
Stoffstroms o in eine Laugenwäscheeinheit 108 überführt und dort weiter von
Kohlendioxid gereinigt. In der Laugenwäscheeinheit 108 fällt Ablauge an, die in Form eines Stoffstroms p in eine Ablaugebehandlungseinheit 109 überführt und schließlich aus der Anlage ausgeführt wird.
Das in der Laugenwäscheeinheit 108 weiter gereinigte Prozessgas wird in Form eines Stoff Stroms r in eine Vorkühl- und Trockeneinheit 1 10 überführt, wo es insbesondere von Restwasser befreit werden kann. Das getrocknete Prozessgas wird in Form eines Stoff Stroms s in eine Tieftemperatureinheit 1 1 1 überführt und anschließend in weiter abgekühlter Form in Form eines oder mehrerer Stoffströme t in eine
Demethanisierungseinheit 1 12. In der Tieftemperatureinheit 1 1 1 und der
Demethanisierungseinheit 1 12 werden tiefer als Ethylen siedende Komponenten, darunter insbesondere Kohlenmonoxid und Sauerstoff, aus dem Prozessgas abgetrennt, wobei der Rest in kondensierter Form verbleibt. Sind in dem Prozessgas höhere Kohlenwasserstoffe enthalten, die bei der ODH in der Reaktionseinheit 103 als Nebenprodukt gebildet wurden, gehen diese ebenfalls in das Kondensat über.
Die abgetrennten, tiefer als Ethylen siedenden Komponenten werden in Form eines oder mehrerer Stoff ströme u durch die Tieftemperatureinheit 1 1 1 und die Vorkühl- und Trockeneinheit 1 10 zurückgeführt, dort ggf. mit weiteren entsprechender Stoffströme vereinigt, zu Kühlzwecken genutzt, und aus der Anlage 100 ausgeführt. Bei Bedarf werden die Kohlenwasserstoffe mit zwei und ggf. mehr Kohlenstoffatomen in Form eines Stoff Stroms v einer Hydriereinheit 1 13 zugeführt, in der insbesondere Acetylen, das ebenfalls bei der ODH in der in der Reaktionseinheit 103 als Nebenprodukt gebildet wurde, hydriert werden kann. Nach der Hydrierung wird der nun mit w bezeichnete Stoffstrom in eine Ethylenabtrenneinheit 1 14 überführt.
In der Ethylenabtrenneinheit 1 14 wird Ethylen zumindest weitgehend von anderen Komponenten abgetrennt und kann in Form eines Stoffstroms x nach Nutzung in einer Ethylenkälteeinheit 1 15 gasförmig aus der Anlage 100 ausgeführt werden. Die übrigen Komponenten, überwiegend Ethan und ggf. höhere Kohlenwasserstoffe, werden in Form eines Stoff Stroms y abgezogen und in Form des Stoffstroms b in die
Vorwärmeinheit 102 zurückgeführt. In die Demethanisierungseinheit 1 12 kann in der veranschaulichten erfindungsgemäßen Ausführungsform ein flüssiger methanreicher Strom z eingespeist werden, wie nachfolgend im Detail erläutert. Figur 2 veranschaulicht eine Tieftemperaturtrenung zum Einsatz in einer Anlage zur Herstellung von Olefinen gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Variante. Diese Tieftemperaturtrennung umfasst die Verwendung einer Tieftemperatureinheit und eine Demethanisierungseinheit, die in einer nicht erfindungsgemäßen Variante einer Anlage 100, wie sie in Figur 1 gezeigt ist, und in der keine Methaneinspeisung in Form des methanreichens Stroms z vorgenommen wird, zum Einsatz kommen können. Die
Tieftemperatureinheit und eine Demethanisierungseinheit sind daher hier mit 1 1 1 ' und 1 12' zusammengefasst. Die bereits in Figur 1 dargestellten Stoffströme s, t, u und v sind auch hier gezeigt. Die Darstellung der jeweiligen Elemente ist nicht positions- und nicht maßstabsgerecht.
Das Prozessgas wird in Form des Stoffstroms s der Tieftemperatureinheit 1 1 1 ' zugeführt. Das Prozessgas wird nacheinander durch Wärmetauscher 201 bis 204 geführt und dort auf immer niedrigere Temperaturniveaus gekühlt. Die Wärmetauscher 201 bis 204 können dazu mit nicht veranschaulichten Ethylenströmen gekühlt werden. Zur Kühlung kann, wie ebenfalls nicht gesondert veranschaulicht, zusätzlich der Stoffstrom u eingesetzt werden, der im dargestellten Beispiel die tiefer als Ethan siedenden Komponenten des Prozessgases enthält, die in der Tieftemperatureinheit 1 1 1 ' und der Demethanisierungseinheit 1 12' abgetrennt werden. Stromab der Wärmetauscher 201 bis 204 wird das Prozessgas bzw. ein durch die
Abkühlung in den Wärmetauschern 201 bis 204 jeweils gebildetes Zweiphasengemisch jeweils in Abscheider 205 bis 208 überführt, wo sich jeweils ein Kondensat aus dem Prozessgas abscheidet. Die Kondensate werden in einer ihrer stofflichen
Zusammensetzung entsprechenden Höhe in Form der Stoffströme t in eine
Rektifikationskolonne 209 der Demethanisierungseinheit 1 12, den sogenannten
Demethanizer, eingespeist. Ein geringerer Anteil des Prozessgases kann auch, wie hier nicht veranschaulicht, direkt in die Rektifikationskolonne 209 eingespeist werden.
Ein Sumpfverdampfer 210 der Rektifikationskolonne 209 wird beispielsweise unter Verwendung von Propan oder Propylen aus einem Kältekreislauf beheizt, ein Kopfkondensator 21 1 beispielsweise unter Verwendung von Niederdruckethylen gekühlt. Die Rektifikationskolonne 209 wird derart betrieben, dass sich an ihrem Kopf überwiegend Methan und tiefer siedende Komponenten und in ihrem Sumpf die höher siedenden Verbindungen anreichern. Auf diese Weise kann vom Kopf der
Rektifikationskolonne 209 ein Teil des Stoffstroms u, hier mit u1 bezeichnet, und aus dem Sumpf der Rektifikationskolonne 7 der Stoffstrom v abgezogen werden. Ein in dem Abscheider 208 gasförmig verbliebener Anteil des Prozessgases, hier in Form eines Stoff Stroms u2 veranschaulicht, kann ebenfalls bei der Bildung des Stoffstroms u verwendet werden.
In einem repräsentativen Beispiel werden beispielsweise ca. 67 t/h an Prozessgas in Form des Stoff Stroms s der Tieftemperatureinheit 1 1 1 ' auf einem Druck von beispielsweise ca. 20 bar zugeführt. Die Temperatur stromab des Wärmetauschers 201 beträgt beispielsweise ca. -30 C, die Temperat ur stromab des Wärmetauschers 202 beispielsweise ca. -50€, die Temperatur ström ab des Wärmetauschers 203 beispielsweise ca. -75 C und die Temperatur stroma b des Wärmetauschers 204 beispielsweise ca. -99 Ό. Der Sumpfverdampfer 210 wird auf einem
Temperaturniveau von beispielsweise ca. -17 C, der Kopfkondensator 21 1 auf einem Temperaturniveau von beispielsweise ca. -97 C betr ieben.
Der Stoffstrom u1 umfasst in diesem Beispiel einen Mengenstrom von insgesamt beispielsweise ca. 2 t/h, davon beispielsweise ca. 190 kg/h Ethylen und beispielsweise ca. 13 mol-% Sauerstoff. Der Stoffstrom u2 umfasst einen Mengenstrom von insgesamt beispielsweise ca. 1 t h, davon beispielsweise ca. 40 kg/h Ethylen und beispielsweise ca. 13 mol-% Sauerstoff.
Man erkennt damit, dass in Form der Stoffströme u1 und u2 bzw. des Stoff Stroms u beträchtliche Mengen an Ethylenprodukt verloren gehen, die eigentlich in den
Stoffstrom v überführt werden sollten. Dies ist, wie erwähnt, insbesondere auf die vergleichsweise geringen Methangehalte in dem Prozessgas des Stoff Stroms s zurückzuführen, die bei den angegebenen Bedingungen keine befriedigende Trennung in der Rektifikationskolonne 209 zulassen. Gleichzeitig ist die hohe
Sauerstoffkonzentration, insbesondere in Anbetracht des ebenfalls vorhandenen Kohlenmonoxids, kritisch. Figur 3 veranschaulicht eine Tieftemperaturtrennung zum Einsatz in einer Anlage zur Herstellung von Olefinen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, in der diese Probleme behoben sind. Auch diese Tieftemperaturtrennung umfasst die Verwendung einer Tieftemperatureinheit und einer Demethanisierungseinheit, die beispielsweise in einer erfindungsgemäßen Anlage 100, wie sie in Figur 1 gezeigt ist, zum Einsatz kommen können. Die Tieftemperatureinheit und eine Demethanisierungseinheit sind daher hier mit 1 1 1 und 1 12 zusammengefasst. Die bereits in Figur 1 dargestellten Stoff ströme s, t, u und v sind auch hier gezeigt. Die Darstellung der jeweiligen
Elemente ist nicht positions- und nicht maßstabsgerecht. Auf die bereits zu Figur 3 erfolgten Erläuterungen betreffend die Demethanisierungseinheit 1 1 1 ' und 1 12' wird Bezug genommen, soweit nachfolgend nichts Anderes angegeben ist.
Im Gegensatz zu der in der Figur 2 veranschaulichten Tieftemperaturtrennung wird in der in Figur 3 veranschaulichten Tieftemperaturtrennung ein durch Vereinigen der Stoffströme u1 und u2 gebildeter Stoffstrom noch nicht direkt in Form des Stoffstroms u abgezogen, sondern dieser, hier mit u3 bezeichnet, wird in eine zweite
Rektifikationskolonne 212 eingespeist. Am Kopf der zweiten Rektifikationskolonne 212 wird in der Form eines Rücklaufs der flüssige, methanreiche Strom z aufgegeben. Auf diese Weise kann der Massenstrom an Ethylen in dem Stoffstrom u bei einem
Massenstrom von beispielsweise ca. 3 bis 4 t/h insgesamt auf beispielsweise nurmehr ca. 5 kg/h abgesenkt werden. Der Stoffstrom u enthält gleichzeitig beispielsweise nurmehr ca. 6 mol-% Sauerstoff, ist also diesbezüglich als unkritisch anzusehen. Zur Bereitstellung des methanreichen Rücklaufs auf die zweite Rektifikationskolonne 212 wird ein verdichteter methanreicher Stoffstrom zO von beispielsweise ca. 1 ,5 t h auf einem Druckniveau von beispielsweise ca. 40 bar bereitgestellt und in einem Wärmetauscher 213 auf ein Temperaturniveau von beispielsweise ca. - 90 Ό gekühlt. Nach einer Entspannung in einem Ventil 214 liegt ein Zweiphasengemisch vor, das in einen Abscheider 215 eingespeist und dort phasengetrennt wird.
Die Flüssigphase wird im dargestellten Beispiel vollständig in die zweite
Rektifikationskolonne 212 eingespeist, die Gasphase kann jeweils zum Teil oder vollständig in die Abscheidebehälter 205, 206, 207 und 208, die Rektifikationskolonne 209 und einen dem Kopfkondensator 21 1 nachgeschalteten Abscheider eingespeist werden. Alle diese Einspeisungen der Gasphase sind optional und alternativ zueinander möglich und daher mit gestrichelten Pfeilen veranschaulicht. Sie dienen insbesondere dazu, einen kritischen Sauerstoffgehalt in den genannten Einheiten zu reduzieren.
Im Sumpf der zweiten Rektifikationskolonne 212 wird eine Flüssigkeit gewonnen, die insbesondere das unter Verwendung des flüssigen Rücklaufs rückgewonnene Ethylen enthält und ansonsten methanreich ist. Diese kann in Form eines Stoffstroms C in den dem Kopfkondensator 21 1 nachgeschalteten Abscheider eingespeist oder alternativ dazu, wie mit einem gestrichelten Pfeil veranschaulicht, direkt in die
Rektifikationskolonne 209 zurückgeführt werden.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Herstellung eines Olefins mit N Kohlenstoffatomen, bei dem unter Einsatz einer Dehydrierung ein Prozessgas gebildet wird, das zumindest das Olefin mit N Kohlenstoffatomen, ein Paraffin mit N Kohlenstoffatomen und einen Kohlenwasserstoff mit N - 1 Kohlenstoffatomen enthält, und bei dem unter Verwendung zumindest eines Teils des Prozessgases ein Trenneinsatz gebildet wird, der einer Tieftemperaturtrennung unterworfen wird, in welcher der
Trenneinsatz über mehrere Temperaturniveaus stufenweise abgekühlt und Kondensate aus dem Trenneinsatz abgeschieden werden, wobei die Kondensate zumindest zum Teil unter Erhalt einer ersten Gasfraktion und einer ersten
Flüssigfraktion einer ersten Tieftemperaturrektifikation unterworfen werden, wobei die erste Gasfraktion zumindest das Olefin mit N Kohlenstoffatomen in einem geringeren Anteil als in den Kondensaten und den Kohlenwasserstoff mit N - 1 Kohlenstoffatomen in einem höheren Anteil als in den Kondensaten enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gasfraktion zumindest zum Teil einer zweiten Tieftemperaturrektifikation unter Verwendung eines flüssigen Rücklaufs, der überwiegend oder ausschließlich den Kohlenwasserstoff mit N - 1
Kohlenstoffatomen enthält, unterworfen wird, in der die erste Gasfraktion an dem Olef in mit N Kohlenstoffatomen abgereichert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem ein bei der stufenweisen Abkühlung
gasförmig verbleibender Anteil des Trenneinsatzes ebenfalls zumindest teilweise der zweiten Tieftemperaturrektifikation unterworfen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei der in der zweiten
Tieftemperaturrektifikation eine zweite Gasfraktion, die arm an oder frei von dem Olef in mit N Kohlenstoffatomen ist, und eine zweite Flüssigfraktion, die das Olefin mit N Kohlenstoffatomen in einem höheren Anteil als in der ersten Gasfraktion enthält, gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die zweite Flüssigfraktion in die erste Tieftemperaturrektifikation zurückgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der flüssige Rücklauf als verflüssigtes Gas bereitgestellt wird, oder bei dem der flüssige Rücklauf unter Verwendung einer flüssigen Fraktion gebildet wird, die durch Teilkondensieren eines überwiegend oder ausschließlich den Kohlenwasserstoff mit N - 1
Kohlenstoffatomen enthaltenden Gases gebildet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem ein bei dem Teilkondensieren des
überwiegend oder ausschließlich den Kohlenwasserstoff mit N - 1
Kohlenstoffatomen enthaltenden Gases gasförmig verbleibender Anteil zumindest zum Teil in die Tieftemperaturtrennung eingespeist wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem bei dem das verflüssigte Gas oder die flüssige Fraktion teilweise in die Tieftemperaturtrennung eingespeist wird.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem N zwei ist, so dass das Olefin mit N Kohlenstoffatomen Ethylen, das Paraffin mit N Kohlenstoffatomen Ethan und der Kohlenwasserstoff mit N - 1 Kohlenstoffatomen Methan ist.
9. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Dehydrierung oxidativ durchgeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem die Temperaturniveaus, auf die der Trenneinsatz stufenweise abgekühlt wird, ein erstes Temperaturniveau von -20 bis -40 C und/oder ein zweites Temperaturniveau vo n -40 bis -60 C und/oder ein drittes Temperaturniveau von -70 bis -80 C und /oder ein viertes
Temperaturniveau von -95 bis -105 C umfassen.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem der flüssige Rücklauf, der überwiegend oder ausschließlich Methan enthält, in Form von verflüssigtem Erdgas bereitgestellt oder unter Verwendung zumindest eines Teils einer flüssigen Fraktion gebildet wird, die durch Abkühlen eines überwiegend oder ausschließlich Methan enthaltenden Gases auf einem Druckniveau von 30 bis 70 bar auf ein Temperaturniveau von -70 bis -100 Ό und Entspannen auf ein Druckniveau von 10 bis 20 bar bereitgestellt wird.
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem für die zweite Tieftemperaturrektifikation eine Rektifikationskolonne mit 1 bis 10 theoretischen oder praktischen Böden eingesetzt wird.
13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Prozessgas ferner Sauerstoff und Kohlenmonoxid enthält.
14. Anlage (100) zur Herstellung eines Olefins mit N Kohlenstoffatomen, mit
wenigstens einer Reaktoreinheit (103), die dafür eingerichtet ist, unter Einsatz einer Dehydrierung ein Prozessgas zu bilden, das zumindest das Olefin mit N Kohlenstoffatomen, ein Paraffin mit N Kohlenstoffatomen und einen
Kohlenwasserstoff mit N - 1 Kohlenstoffatomen enthält, und mit Mitteln, die dafür eingerichtet sind, unter Verwendung zumindest eines Teils des Prozessgases ein Trenneinsatz zu bilden und einer Tieftemperaturtrennung zu unterwerfen, die dafür eingerichtet ist, den Trenneinsatz über mehrere Temperaturniveaus stufenweise abzukühlen und Kondensate aus dem Trenneinsatz abzuscheiden sowie die Kondensate zumindest zum Teil unter Erhalt einer ersten Gasfraktion und einer ersten Flüssigfraktion einer ersten Tieftemperaturrektifikation zu unterwerfen, wobei die erste Gasfraktion zumindest das Olefin mit N Kohlenstoffatomen in einem geringeren Anteil als in den Kondensaten und den Kohlenwasserstoff mit
N - 1 Kohlenstoffatomen in einem höheren Anteil als in den Kondensaten enthält, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die dafür eingerichtet sind, die erste Gasfraktion zumindest zum Teil einer zweiten
Tieftemperaturrektifikation unter Verwendung eines flüssigen Rücklaufs, der überwiegend oder ausschließlich den Kohlenwasserstoff mit N - 1
Kohlenstoffatomen enthält, zu unterwerfen, in der die erste Gasfraktion an dem Olefin mit N Kohlenstoffatomen abgereichert wird.
15. Anlage (100) nach Anspruch 14, die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 eingerichtet ist.
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