WO2018192999A1 - Verfahren und anlage zur herstellung eines olefins - Google Patents

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WO2018192999A1
WO2018192999A1 PCT/EP2018/059955 EP2018059955W WO2018192999A1 WO 2018192999 A1 WO2018192999 A1 WO 2018192999A1 EP 2018059955 W EP2018059955 W EP 2018059955W WO 2018192999 A1 WO2018192999 A1 WO 2018192999A1
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WO
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reactor
methane
reactor unit
product mixture
flow direction
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PCT/EP2018/059955
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English (en)
French (fr)
Inventor
Helmut Fritz
David OBERLE
Florian Mündl
Robert Stegmann
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Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2/00—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms
    • C07C2/76—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by condensation of hydrocarbons with partial elimination of hydrogen
    • C07C2/82—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by condensation of hydrocarbons with partial elimination of hydrogen oxidative coupling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00087—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor

Definitions

  • the invention relates to a process for the recovery of an olefin and a
  • US 2016/236166 A1 relates to a fuel processor.
  • the fuel processor includes a steam reformer unit configured to be disposed in an upper portion of a housing, a heat exchanger unit configured to be disposed in a lower portion of the steam reformer unit, a high temperature shift reforming unit configured therefor in a housing be arranged at the bottom of the heat exchanger unit, a
  • a low temperature shift reforming unit configured to be disposed so as to surround an outer portion of the heat exchanger unit, and a heat exchange chamber configured to be disposed in a lower portion of the high temperature shift reforming unit and to exchange heat between reformed gas and a heat exchange fluid is provided by a channel part adapted to receive the reformed gas and
  • Discharge combustion exhaust gas and provide the heat exchange fluid Discharge combustion exhaust gas and provide the heat exchange fluid.
  • Microchannel reactor with integrated heat exchange are Microchannel reactor with integrated heat exchange.
  • a process for the oxidative coupling of methane to produce hydrocarbon compounds having at least two carbon atoms (C 2 plus compounds).
  • the A method may include mixing a first gas stream containing methane with a second gas stream containing oxygen to form a third gas stream containing methane and oxygen, and an oxidative methane coupling reaction (OCM) using the third gas stream to form a product stream; comprising the one or more C2plus compounds.
  • OCM oxidative methane coupling reaction
  • the oxidative coupling of methane comprises a catalyzed gas phase reaction of methane with oxygen, in which of two
  • Methane molecules each one hydrogen atom is split off. The case
  • resulting methyl radicals first react to form an ethane molecule.
  • a water molecule is further formed.
  • an oxydehydrogenation of the ethane to ethylene a target compound in the oxidative coupling of methane.
  • another water molecule is formed.
  • the oxygen used is typically completely reacted in the reactions mentioned.
  • the reaction conditions in the oxidative coupling of methane traditionally include a temperature of 500 to 900 ⁇ , a pressure of 5 to 10 bar and high space velocities. More recent developments are also moving towards the use of lower temperatures.
  • the reaction can be carried out homogeneously and heterogeneously in a fixed bed or in the fluidized bed.
  • In the oxidative coupling of methane and higher hydrocarbons can be formed with up to six or eight carbon atoms, but the focus is on ethane or ethylene and optionally still propane or propylene.
  • Bindings are required, including the further oxidation of the methyl radicals and other intermediates to carbon monoxide and carbon dioxide. Although the low yields and the formation of carbon monoxide and
  • Carbon dioxide can be counteracted in part by the choice of optimized catalysts and adapted reaction conditions, contains a formed in the oxidative coupling of methane gas mixture in addition to the target compounds such as ethylene and optionally propylene predominantly unreacted methane and carbon dioxide, carbon monoxide and water. If necessary, non-catalytic cleavage reactions may also contain considerable amounts of hydrogen.
  • a gas mixture is also referred to as "product mixture" of the oxidative coupling of methane in the language used here, although it contains not predominantly the desired products, but also the unreacted reactant methane and the by-products just described.
  • oxidative coupling of methane reactors in which a catalytic zone is followed by a non-catalytic zone.
  • the effluent from the catalytic zone gas mixture is transferred to the non-catalytic zone, where it is initially still at the relatively high temperatures used in the catalytic zone.
  • the reaction conditions here resemble those of conventional steam cracking processes.
  • the separation processing of the product mixture conventionally comprises cooling
  • Product mixture contained water.
  • the cooling takes place at the pressure at which the product mixture is present downstream of the oxidative coupling of methane, ie typically 5 to 10 bar, for example 7 to 8 bar.
  • Residual water is then typically adsorptive, for example, under
  • Gas mixture is fed to a cryogenic separation, are separated in the methane and lower than methane boiling components, ie in particular carbon monoxide and hydrogen, if contained, at least predominantly.
  • methane boiling components ie in particular carbon monoxide and hydrogen, if contained, at least predominantly.
  • Hydrocarbon mixture contains predominantly or exclusively ethylene and higher than ethylene boiling compounds, as far as contained in the product mixture.
  • different configurations for example, so-called “demethanizer-first” and “deethanizer-first” methods are known and described.
  • the present invention therefore aims, in particular, to improve the rapid cooling of a product mixture obtained by using the oxidative coupling of methane over the prior art and to optimize it in terms of energy and / or apparatus. Disclosure of the invention
  • the present invention proposes a method for
  • Process steps can be supplied to further inserts, which are at least partially converted into products which are found in a product mixture taken from the reaction unit.
  • a "product mixture” here refers to the gas mixture taken from the reaction unit, although it contains not only the desired product (s) but also unreacted educts, in particular methane, and by-products.
  • Liquid and gaseous mixtures may be rich or poor in one or more components, with “rich” for a content of at least 50%, 75%, 90%, 95%, 99%, 99.5%, 99, 9% or 99.99% and “poor” for a content of at most 50%, 25%, 10%, 5%, 1%, 0.1% or 0.01% on a molar, weight or volume basis.
  • the term “predominantly” can correspond to the definition of "rich”.
  • pressure level and "temperature level”, which is to express that corresponding pressures and temperatures in a corresponding system need not be used in the form of exact pressure or temperature values in order to realize the inventive concept. however Such pressures and temperatures typically range within certain ranges whose maximum and minimum values differ by, for example, not more than 1%, 5%, 10%, 20% or even 50%. Corresponding pressure levels and temperature levels can be in disjoint areas or in areas that overlap one another. In particular, for example, pressure levels include unavoidable or expected pressure drops, for example, due to cooling effects. The same applies to
  • Product yields in a corresponding process affects.
  • a corresponding, between 900 and 800 ⁇ hot product mixture must be cooled very quickly to temperatures around 650 ⁇ or below (especially less than 6 70 ⁇ ) to prevent the unwanted further reaction of the target product components (ethylene and other mono- and diolefins).
  • Conventional cooling devices, such as steam boilers which can be designed in U-tube design with internal bypasses or in the straight tube design without internal bypasses, require, for example, a 90-deflection of the target product components (ethylene and other mono- and diolefins).
  • the present invention is based on a process for preparing an olefin, in which a reactor unit is fed with a methane-containing reaction feed, in which a portion of the methane in the reactor unit is reacted in the reaction feed by oxidative coupling and in which from the reactor unit
  • the product mixture flows in the context of the present invention from the reactor unit in a main flow direction.
  • a “main flow direction” here means the mean direction of movement of all gas particles flowing out of the reactor unit. It goes without saying that not all gas molecules can have a completely identical direction of movement, but that at least marginal turbulences can occur even in the case of a laminar flow which never ideally occurs in practice.
  • the present invention is used with fixed bed and fluidized bed reactors. Especially in the latter, considerable turbulence can occur.
  • Methods for the separation of methane and lower boiling compounds from different hydrocarbon mixtures, for example from natural gas or from gas mixtures, which were obtained using steam cracking methods, are basically known from the prior art. However, these processes have disadvantages in the separation of gas mixtures obtained by using the oxidative coupling of methane.
  • a cooling device is used for the cooling, through which the product mixture is guided deflection-free and in the main flow direction.
  • a cooling device such as a steam boiler, in which a corresponding deflection is provided can be achieved.
  • the transition between reactor unit and cooler no longer leads to unfavorable flow control and thus no longer or hardly to turbulence, dead zones and backmixing, and thus to effectively shorter residence times and faster passage through a temperature gradient.
  • these advantages also result in significantly lower coking effects than in conventional methods.
  • Heat exchangers may be used, which include a number of tubes which are aligned in the main flow direction and are flowed through by the product mixture.
  • the present invention the
  • Reactor unit comprise a plurality of reactors, the product mixture is supplied to each of a cooling device or in each case a heat exchanger. However, it can also be provided, the product mixture of several reactor units
  • Product mixture of a reactor is divided into two or more cooling devices or their heat exchanger.
  • Heat exchangers may be used, in which or in which the product mixture is passed through a number of tubes, which are surrounded by a water and / or vapor stream. Steam generation, steam heating or steam superheating using such a heat exchanger may be used to provide steam in different types of steam and pressures. For example, in the context of the present invention under
  • corresponding heat exchanger a plurality of elongated tubes extending from the
  • a cooling device with a transfer line heat exchanger can be used in a corresponding method.
  • transfer line heat exchangers TLE
  • TLE transfer line heat exchangers
  • the first temperature level in particular at 800 to 900 ⁇ and the second Temp eraturcase at 500 to 700 ⁇ .
  • the second temperature level is in particular at most 670 ⁇ and further in particular at most 650 ⁇ , because at de rlichn temperatures, the above-mentioned further reactions can be brought to a standstill substantially.
  • Corresponding temperature levels can be achieved with the mentioned cooling devices or heat exchangers.
  • the second temperature level can be adjusted by the length and number of heat exchanger tubes used.
  • the respective desired second temperature levels also depend on the operational requirements and the amount or temperature of the steam to be generated in a corresponding plant.
  • Reactor configurations are used.
  • the main flow direction vertically upward or vertically downward.
  • Heat exchangers can flow.
  • the reactor unit according to the invention comprises at least one fixed bed reactor or at least one fluidized bed reactor, as they are known in principle from the field of oxidative coupling of methane, or at least one
  • Fixed bed reactor or at least one fluidized bed reactor used in a corresponding method for a fixed bed reactor, the main flow direction is i.d.R. directed substantially vertically downwards, in a fluidized bed reactor, however, vertically upwards to the fluidized bed not from the reactor
  • the present invention also extends to a plant for producing an olefin, comprising means adapted to supply to a reactor unit a methane-containing reaction feed, to react in the reactor unit a proportion of the methane in the reaction feed by oxidative coupling, and from the reactor unit Remove product mixture and from the first
  • Reactor unit is designed such that the product mixture in a
  • Main flow direction flows out of the reactor unit.
  • the reactor unit comprises at least one fixed bed reactor or at least one fluidized bed reactor and it is for the cooling
  • the reactor unit used in the context of the present invention comprises at least one reactor which has a gas inlet for the
  • a corresponding reactor may also have a substantially cylindrical shell, the cylinder axis of which
  • FIG. 1 illustrates a method according to an embodiment of the present invention with reference to a simplified system diagram.
  • FIG. 1 illustrates a method according to an embodiment of the invention with reference to a greatly simplified system diagram and is denoted overall by 100.
  • the components or method steps explained with reference to FIG. 1 and method 100 are at the same time part of a corresponding system or implemented there in apparatus, so that the following explanations concerning method steps also relate to corresponding apparatuses and vice versa.
  • the presentation is greatly simplified in particular to the effect that provided in practice devices such as regulators, valves, for starting a
  • Reaction unit 1 which may include one or more reactors 1 1, as shown here in a very simplified form.
  • the oxidative coupling of methane Further methods or method steps may be added or subordinate, as explained in the introduction and not shown separately.
  • the reaction unit 1 can in particular be supplied with one or more methane-rich material streams a supplied externally and with one or more methane-rich material streams b returned from the process 100.
  • the reaction unit 1 can also be supplied with one or more oxygen-rich streams, as not shown separately here. If a post-catalytic vapor cracking explained at the outset is used, one or more paraffin-rich material streams, for example one or more ethane streams, can be used
  • Propane streams fed. These may also be formed in the process 100 or downstream thereof or supplied externally. All of these gases, gas mixtures, material flows, etc. are summarized in the context of this application as "reaction use”.
  • reaction unit 1 i. also possibly with the use of further methods or method steps
  • Gas mixture is provided, which boils lower than methane in addition to methane
  • reaction feed reacted by oxidative coupling.
  • This gas mixture referred to herein as "product mixture” is carried out in the form of a stream c of the reaction unit 1.
  • product mixture flows out of the reactor unit 1 predominantly in a main flow direction.
  • the main flow direction is in the illustrated example, which refers in particular to a fixed bed reactor in the reactor unit 1, directed vertically downwards and illustrated with an arrow 10. As mentioned, but the main flow direction can also
  • the cooling device 2 comprises a heat exchanger 21, which has a number of tubes 21 1, which in the illustrated example extends completely along The main flow direction are aligned and are flowed through by the product mixture.
  • the number of tubes 21 1 is, for example, arranged in a jacket space 212, which is traversed by a water and / or vapor stream, here denoted by d.
  • the water and / or vapor stream is guided in outer tubes, in which the tubes 21 1 are arranged concentrically.
  • the product mixture After the product mixture has been cooled in the cooling device 2 from a first to a second temperature level, it is supplied in the form of a stream e further process steps, which are summarized here with a total of 3 and are not illustrated in detail. These include, for example, densification, carbon dioxide scrubbing, drying, cooling, and one or more cryogenic separation steps. In the latter, for example, in the
  • Reactor unit 1 recycled, methane-rich material stream b and a product stream f, which is carried out from the process can be recovered.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren (100) zur Herstellung eines Olefins vorgeschlagen, bei dem einer Reaktoreinheit (1) ein Methan enthaltender Reaktionseinsatz zugeführt wird, bei dem in der Reaktoreinheit (1) ein Anteil des Methans in dem Reaktionseinsatz durch oxidative Kopplung umgesetzt wird, und bei dem aus der Reaktoreinheit (1) ein Produktgemisch entnommen und von einem ersten Temperaturniveau auf ein zweites Temperaturniveau abgekühlt wird, wobei das Produktgemisch in einer Hauptströmungsrichtung (10) aus der Reaktoreinheit (1) ausströmt. Es ist vorgesehen, dass die Reaktoreinheit (1) wenigstens einen Festbettreaktor oder wenigstens einen Wirbelschichtreaktor umfasst und dass für die Abkühlung eine Kühleinrichtung (2) verwendet wird, durch die das Produktgemisch umlenkungsfrei und in der Hauptströmungsrichtung (10) geführt wird. Eine entsprechende Anlage ist ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Description

Beschreibung
Verfahren und Anlage zur Herstellung eines Olefins
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung eines Olefins und eine
entsprechende Anlage gemäß den Oberbegriffen der jeweiligen unabhängigen
Patentansprüche.
Stand der Technik
Die oxidative Kopplung von Methan ist in der Literatur beschrieben, beispielsweise bei J.D. Idol et al., "Natural Gas", in: J.A. Kent (Hrsg.), "Handbook of Industrial Chemistry and Biotechnology", Band 2, 12. Auflage, Springer, New York 2012.
Die US 2016/236166 A1 betrifft einen Kraftstoffprozessor. Der Kraftstoffprozessor weist auf eine Dampfreformereinheit, die dafür eingerichtet ist, in einem oberen Bereich eines Gehäuses angeordnet zu werden, eine Wärmetauschereinheit, die dafür eingerichtet ist, in einem unteren Bereich der Dampfreformereinheit angeordnet zu werden, eine Hochtemperaturshiftreformiereinheit, die dafür eingerichtet ist, in einem unteren Bereich der Wärmetauschereinheit angeordnet zu werden, eine
Niedertemperaturshiftreformiereinheit, die dafür eingerichtet ist, derart angeordnet zu werden, dass sie einen äußeren Abschnitt der Wärmetauschereinheit umschließt, und eine Wärmetauschkammer, die dafür eingerichtet ist, in einem unteren Bereich der Hochtemperaturshiftreformiereinheit angeordnet zu werden und Wärme zwischen reformierten Gas und einem Wärmetauschfluid auszutauschen, das durch einen Kanalteil bereitgestellt wird, der dazu ausgebildet ist, das reformierte Gas und
Verbrennungsabgas abzuleiten und das Wärmetauschfluid bereitzustellen.
Tezcan, I. et al., J. Chem. Technol. Biot. 90(10), 2014, 1.827-1 .838, berichten über die parametrische Untersuchung der oxidativen Kopplung von Methan in einem
Mikrokanalreaktor mit integriertem Wärmetausch.
Gemäß einem Aspekt der US 2015/152025 A1 wird ein Verfahren zur oxidativen Kopplung von Methan unter Erzeugung von Kohlenwasserstoffverbindungen mit wenigstens zwei Kohlenstoffatomen (C2plus-Verbindungen) bereitgestellt. Das Verfahren kann das Mischen eines ersten Gasstroms, der Methan enthält, mit einem zweiten Gasstrom, der Sauerstoff enthält, unter Bildung eines dritten Gasstroms, der Methan und Sauerstoff enthält, sowie eine oxidative Methankopplungsreaktion (OCM) unter Verwendung des dritten Gasstroms unter Bildung eines Produktstroms, der die eine oder die mehreren C2plus-Verbindungen aufweist, umfassen.
Die oxidative Kopplung von Methan umfasst nach derzeitigem Kenntnisstand eine katalysierte Gasphasenreaktion von Methan mit Sauerstoff, bei der von zwei
Methanmolekülen jeweils ein Wasserstoffatom abgespalten wird. Die dabei
entstehenden Methylradikale reagieren zunächst zu einem Ethanmolekül. Bei der Reaktion wird ferner ein Wassermolekül gebildet. Bei geeigneten Verhältnissen von Methan zu Sauerstoff, geeigneten Reaktionstemperaturen und der Wahl geeigneter Katalysebedingungen erfolgt anschließend eine Oxydehydrierung des Ethans zu Ethylen, einer Zielverbindung bei der oxidativen Kopplung von Methan. Hierbei wird ein weiteres Wassermolekül gebildet. Der eingesetzte Sauerstoff wird bei den genannten Reaktionen typischerweise vollständig umgesetzt.
Die Reaktionsbedingungen bei der oxidativen Kopplung von Methan umfassen klassischerweise eine Temperatur von 500 bis 900 Ό , einen Druck von 5 bis 10 bar und hohe Raumgeschwindigkeiten. Jüngere Entwicklungen gehen insbesondere auch in Richtung der Verwendung tieferer Temperaturen. Die Reaktion kann homogen- und heterogenkatalytisch im Festbett oder in der Wirbelschicht erfolgen. Bei der oxidativen Kopplung von Methan können auch höhere Kohlenwasserstoffe mit bis zu sechs oder acht Kohlenstoffatomen gebildet werden, der Schwerpunkt liegt jedoch auf Ethan bzw. Ethylen und ggf. noch Propan bzw. Propylen.
Insbesondere aufgrund der hohen Bindungsenergie zwischen Kohlenstoff und
Wasserstoff im Methanmolekül sind die Ausbeuten bei der oxidativen Kopplung von Methan vergleichsweise gering. Typischerweise werden nicht mehr als 10 bis 15% des eingesetzten Methans umgesetzt. Außerdem begünstigen die vergleichsweise harschen Reaktionsbedingungen und Temperaturen, die zur Spaltung dieser
Bindungen erforderlich sind, auch die weitere Oxidation der Methylradikale und anderer Intermediate zu Kohlenmonoxid und Kohlendioxid. Wenngleich den geringen Ausbeuten und der Bildung von Kohlenmonoxid und
Kohlendioxid teilweise durch die Wahl optimierter Katalysatoren und angepasster Reaktionsbedingungen entgegengewirkt werden kann, enthält ein bei der oxidativen Kopplung von Methan gebildetes Gasgemisch neben den Zielverbindungen wie Ethylen und ggf. Propylen überwiegend nicht umgesetztes Methan sowie Kohlendioxid, Kohlenmonoxid und Wasser. Durch ggf. erfolgende nichtkatalytische Spaltreaktionen können auch beträchtliche Mengen an Wasserstoff enthalten sein. Ein derartiges Gasgemisch wird im hier verwendeten Sprachgebrauch auch als "Produktgemisch" der oxidativen Kopplung von Methan bezeichnet, obwohl es überwiegend nicht die gewünschten Produkte, sondern auch das nicht umgesetzte Edukt Methan und die soeben erläuterten Nebenprodukte enthält.
Bei der oxidativen Kopplung von Methan können Reaktoren eingesetzt werden, in denen einer katalytischen Zone eine nichtkatalytische Zone nachgeschaltet ist. Das aus der katalytischen Zone ausströmende Gasgemisch wird in die nichtkatalytische Zone überführt, wo es zunächst noch auf den vergleichsweise hohen Temperaturen vorliegt, die in der katalytischen Zone eingesetzt werden. Insbesondere durch die Anwesenheit des bei der oxidativen Kopplung von Methan gebildeten Wassers ähneln die Reaktionsbedingungen hier jenen herkömmlicher Dampfspaltverfahren (engl.
Steam Cracking). Daher können hier Ethan und höhere Paraffine zu Olefinen umgesetzt werden. In die nichtkatalytische Zone können auch weitere Paraffine eingespeist werden, so dass die Restwärme der oxidativen Kopplung von Methan in besonders vorteilhafter Weise ausgenutzt werden kann. Ein derartiges gezieltes Dampfspalten in einer der katalytischen Zone nachgeschalteten nichtkatalytischen Zone wird auch als "Post Bed Cracking" bezeichnet. Nachfolgend wird hierfür auch der Begriff "postkatalytisches Dampfspalten" verwendet.
Bezüglich den beim Dampfspalten herrschenden Reaktionsbedingungen sei ebenfalls auf Fachliteratur wie den Artikel "Ethylene" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Onlineausgabe, 15. April 2007, DOI 10.1002/14356007.a10_045.pub2, verwiesen. Das Dampfspalten wird beispielsweise zur Gewinnung von kurzkettigen Olefinen wie Ethylen und Propylen, Diolefinen wie Butadien oder von Aromaten eingesetzt, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Produktgemische, die unter Verwendung eines Verfahrens zur oxidativen Kopplung von Methan gebildet werden, enthalten aus den oben erläuterten Gründen
insbesondere große Mengen an Methan, das vorteilhafterweise abgetrennt und in die oxidative Kopplung zurückgeführt werden sollte. Die trenntechnische Bearbeitung des Produktgemischs umfasst dabei herkömmlicherweise eine Kühlung auf
Umgebungstemperatur. Hierbei kondensiert der überwiegende Teil des in dem
Produktgemisch enthaltenen Wassers aus. Die Kühlung erfolgt auf dem Druck, auf dem das Produktgemisch stromab der oxidativen Kopplung von Methan vorliegt, also typischerweise 5 bis 10 bar, beispielsweise 7 bis 8 bar. Anschließend erfolgen eine Verdichtung und anschließend eine Entfernung des Kohlendioxids, beispielsweise unter Verwendung einer Amin- und/oder Laugenwäsche, aus dem Produktgemisch. Restwasser wird anschließend typischerweise adsorptiv, beispielsweise unter
Verwendung von Molsiebadsorbern, abgetrennt. Ein durch eine entsprechende Aufbereitung aus dem Produktgemisch erhaltenes
Gasgemisch wird einer Tieftemperaturtrennung zugeführt, in der Methan und tiefer als Methan siedende Komponenten, also insbesondere Kohlenmonoxid und Wasserstoff, sofern enthalten, zumindest überwiegend abgetrennt werden. Das restliche
Kohlenwasserstoffgemisch enthält überwiegend oder ausschließlich Ethylen und höher als Ethylen siedende Verbindungen, soweit in dem Produktgemisch enthalten. Hierbei sind unterschiedliche Ausgestaltungen (beispielsweise sogenannte "Demethanizer- First"- und "Deethanizer-First"- Verfahren) bekannt und beschrieben.
Bekannte Verfahren zur trenntechnischen Bearbeitung von Produktgemischen aus der oxidativen Kopplung von Methan arbeiten insbesondere hinsichtlich des erläuterten Abkühlschritts häufig unbefriedigend. Das Produktgemisch muss aber für einen möglichst effektiven Reaktionsumsatz einen möglichst schnellen Abkühlvorgang erfahren, da ansonsten die erwähnten unerwünschten Nebenreaktionen begünstigt und damit verstärkt Nebenprodukte gebildet würden.
Die vorliegende Erfindung will daher insbesondere die rasche Abkühlung eines Produktgemischs, das unter Einsatz der oxidativen Kopplung von Methan erhalten wurde, gegenüber dem Stand der Technik verbessern und energetisch und/oder apparativ optimieren. Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur
Gewinnung eines Olefins und eine entsprechende Anlage gemäß den Oberbegriffen der jeweiligen unabhängigen Patentansprüche vor. Ausgestaltungen sind jeweils
Gegenstand der abhängigen Patentansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Vor der Erläuterung der Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden noch einige Grundlagen und die verwendeten Begriffe erläutert.
Ist nachfolgend davon die Rede, dass in der Reaktoreinheit ein Anteil des Methans in einem Reaktionseinsatz durch oxidative Kopplung umgesetzt wird, soll hierdurch explizit nicht ausgeschlossen sein, dass die Reaktoreinheit auch zur Durchführung weiterer Verfahren bzw. Verfahrensschritte eingerichtet sein kann, insbesondere des oben erläuterten postkatalytischen Dampfspaltens. Hierzu können auch separate Reaktoren vorgesehen sein. Entsprechenden weiteren Verfahren oder
Verfahrensschritten können weitere Einsätze zugeführt werden, die zumindest teilweise zu Produkten umgesetzt werden, welche sich in einem der Reaktionseinheit entnommenen Produktgemisch wiederfinden. Unter einem "Produktgemisch" wird hierbei das der Reaktionseinheit entnommene Gasgemisch bezeichnet, obwohl dieses nicht nur das oder die gewünschten Produkte sondern ebenso nicht umgesetzte Edukte, insbesondere Methan, und Nebenprodukte enthält.
Flüssige und gasförmige Gemische können im hier verwendeten Sprachgebrauch reich oder arm an einer oder mehreren Komponenten sein, wobei "reich" für einen Gehalt von wenigstens 50%, 75%, 90%, 95%, 99%, 99,5%, 99,9% oder 99,99% und "arm" für einen Gehalt von höchstens 50%, 25%, 10%, 5%, 1 %, 0,1 % oder 0,01 % auf molarer, Gewichts- oder Volumenbasis stehen kann. Der Begriff "überwiegend" kann der Definition von "reich" entsprechen.
Die vorliegende Anmeldung verwendet zur Charakterisierung von Drücken und
Temperaturen die Begriffe "Druckniveau" und "Temperaturniveau", wodurch zum Ausdruck gebracht werden soll, dass entsprechende Drücke und Temperaturen in einer entsprechenden Anlage nicht in Form exakter Druck- bzw. Temperaturwerte verwendet werden müssen, um das erfinderische Konzept zu verwirklichen. Jedoch bewegen sich derartige Drücke und Temperaturen typischerweise in bestimmten Bereichen, deren Maximal- und Minimalwerte sich um beispielsweise nicht mehr als 1 %, 5%, 10%, 20% oder sogar 50% unterscheiden. Entsprechende Druckniveaus und Temperaturniveaus können dabei in disjunkten Bereichen liegen oder in Bereichen, die einander überlappen. Insbesondere schließen beispielsweise Druckniveaus unvermeidliche oder zu erwartende Druckverluste, beispielsweise aufgrund von Abkühlungseffekten, ein. Entsprechendes gilt für
Temperaturniveaus. Bei den hier in bar angegebenen Druckniveaus handelt es sich jeweils um Absolutdrücke.
Vorteile der Erfindung
Wie erwähnt, sind bekannte Verfahren zur trenntechnischen Bearbeitung von
Produktgemischen aus der oxidativen Kopplung von Methan insbesondere hinsichtlich des erläuterten Abkühlschritts häufig unbefriedigend. Daher können gemäß dem Stand der Technik die erwähnten unerwünschten Nebenreaktionen häufig nicht in
ausreichendem Maße unterdrückt werden, was sich nachteilig auf die
Produktausbeuten in einem entsprechenden Verfahren auswirkt. Ein entsprechendes, zwischen 900 und 800 Ό heißes Produktgemisch muss sehr schnell auf Temperaturen um 650 Ό oder darunter (insbesondere weniger als 6 70 Ό) abgekühlt werden um die unerwünschte Weiterreaktion der Zielproduktkomponenten (Ethylen und anderer Mono- und Diolefine) zu unterbinden. Konventionelle Kühleinrichtungen wie beispielsweise Dampfkessel, die im U-Rohr- Design mit internen Bypässen oder im Geradrohrdesign ohne interne Bypässe ausgebildet sein können, erfordern beispielsweise eine 90 -Umlenkung des
Prozessgases aus einem typischerweise vertikal von oben nach unten durchströmten Reaktor zur oxidativen Kopplung von Methan (Katalysatorbett mit anschließender nichtkatalytischer Zone). Bei dem Übergang zwischen Reaktor und Kühler kommt es daher herkömmlicherweise zu einer ungünstigen Strömungsbeeinflussung und damit zu Turbulenzen, Totzonen und einer Rückvermischung.
Die vorliegende Erfindung geht von einem Verfahren zur Herstellung eines Olefins aus, bei dem einer Reaktoreinheit ein Methan enthaltender Reaktionseinsatz zugeführt wird, bei dem in der Reaktoreinheit ein Anteil des Methans in dem Reaktionseinsatz durch oxidative Kopplung umgesetzt wird und bei dem aus der Reaktoreinheit ein
Produktgemisch entnommen und von einem ersten Temperaturniveau auf ein zweites Temperaturniveau abgekühlt wird. Das Produktgemisch strömt im Rahmen der vorliegenden Erfindung aus der Reaktoreinheit in einer Hauptströmungsrichtung aus.
Unter einer "Hauptströmungsrichtung" wird hier die mittlere Bewegungsrichtung aller aus der Reaktoreinheit ausströmenden Gasteilchen verstanden. Es versteht sich, dass nicht sämtliche Gasmoleküle eine völlig identische Bewegungsrichtung aufweisen können, sondern dass es auch bei einer in der Praxis niemals ideal auftretenden laminaren Strömung zumindest zu Randturbulenzen kommen kann. Die vorliegende Erfindung wird mit Festbett- und Wirbelschichtreaktoren eingesetzt. Insbesondere in letzteren können beträchtliche Turbulenzen auftreten. Verfahren zur Abtrennung von Methan und tiefer siedenden Verbindungen aus unterschiedlichen Kohlenwasserstoffgemischen, beispielsweise aus Erdgas oder aus Gasgemischen, die unter Verwendung von Dampfspaltverfahren erhalten wurden, sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Diese Verfahren weisen jedoch bei der trenntechnischen Bearbeitung von Gasgemischen, die unter Einsatz der oxidativen Kopplung von Methan erhalten wurden, Nachteile auf. Beispielsweise ist das für Erdgas verwendete sogenannte Recycle-Split-Vapor-(RSV-)Verfahren der Firma Ortloff, wie es in der US 4,157,904 A offenbart und bei H.-W. Häring (Hrsg.), Industrial Gases Processing, Wiley-VCH, 2006, Abschnitt 7.6.2, "Separation of Liquefied Petroleum Gas", näher erläutert ist, für die Trennung eines Gasgemischs, das unter Einsatz der oxidativen Kopplung von Methan erhalten wurde, nicht geeignet, da sich aufgrund der abweichenden Zusammensetzung die erforderlichen Reinheiten nicht ohne weiteres erzielen ließen. Der Fachmann hätte daher derartige Verfahren bei der trenntechnischen Bearbeitung eines Produktgemischs der oxidativen Kopplung von Methan nicht in Erwägung gezogen. Entsprechendes gilt auch beispielsweise für bekannte Verfahren zur trenntechnischen Bearbeitung von Produktgemischen aus Dampfspaltverfahren.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass für die Abkühlung eine Kühleinrichtung verwendet wird, durch die das Produktgemisch umlenkungsfrei und in der Hauptströmungsrichtung geführt wird. Auf diese Weise kann eine deutlich raschere Abkühlung als in einer herkömmlichen Kühleinrichtung wie beispielsweise einem Dampfkessel, bei dem eine entsprechende Umlenkung vorgesehen ist, erzielt werden. Bei dem Übergang zwischen Reaktoreinheit und Kühler kommt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht mehr zu einer ungünstigen Strömungsbeeinflussung und damit nicht oder kaum mehr zu Turbulenzen, Totzonen und einer Rückvermischung, und damit zu effektiv kürzeren Verweildauern und einem rascheren Durchlaufen eines Temperaturgradienten. In einer im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzten Kühleinrichtung ergeben sich aufgrund dieser Vorteile ferner auch deutlich geringere Verkokungseffekte als in herkömmlichen Verfahren.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn in der Kühleinrichtung ein oder mehrere
Wärmetauscher verwendet werden, der oder die eine Anzahl von Rohren umfassen, welche in der Hauptströmungsrichtung ausgerichtet sind und von dem Produktgemisch durchströmt werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann auch die
Reaktoreinheit mehrere Reaktoren umfassen, deren Produktgemisch jeweils einer Kühleinrichtung oder jeweils einem Wärmetauscher zugeführt wird. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, das Produktgemisch mehrerer Reaktoreinheiten
zusammenzufassen und dann einer gemeinsamen Kühleinrichtung oder einem gemeinsamen Wärmetauscher zuzuführen. Ebenso ist es möglich, dass das
Produktgemisch eines Reaktors auf zwei oder mehrere Kühleinrichtungen oder deren Wärmetauscher aufgeteilt wird.
Vorteilhafterweise wird bei der Abkühlung des Produktgemischs Wärme
zurückgewonnen. Hierzu kann bzw. können insbesondere ein oder mehrere
Wärmetauscher verwendet werden, bei dem oder bei denen das Produktgemisch durch eine Anzahl Rohre geführt wird, die von einem Wasser- und/oder Dampfstrom umfströmt werden. Eine unter Verwendung eines derartigen Wärmetauschers erfolgende Dampferzeugung, Dampferwärmung oder Dampfüberhitzung kann zur Bereitstellung von Dampf in unterschiedlichen Dampfarten und Drücken verwendet werden. Beispielsweise kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter
Verwendung eines entsprechenden Wärmetauschers Sattdampf, überhitzter Dampf oder Hochdruckdampf erzeugt werden. Zu weiteren Details bezüglich entsprechender Dampfarten sei in diesem Zusammenhang auf einschlägige Fachliteratur zur
Dampferzeugung verwiesen. Besondere Vorteile werden erzielt, wenn in einem entsprechenden Wärmetauscher die Anzahl von Rohren vollständig in der Hauptströmungsrichtung ausgerichtet ist. Auf diese Weise kann eine vollständig ablenkungsfreie Abkühlung mit den zuvor erläuterten positiven Effekten erzielt werden. Insbesondere können in einem
entsprechenden Wärmetauscher mehrere langgestreckte Rohre, die von dem
Produktgemisch durchströmt werden, angeordnet sein und sich gerade oder im
Wesentlichen gerade von einer Einlassplatte bis zu einer Endplatte erstrecken. Der grundsätzliche Aufbau eines entsprechenden Wärmetauschers ist beispielsweise in der EP 1 331 465 B1 gezeigt.
Insbesondere und mit besonderem Vorteil kann in einem entsprechenden Verfahren eine Kühleinrichtung mit einem Transferleitungswärmetauscher verwendet werden. Entsprechende Typen von Transferleitungswärmetauschern (engl. Transfer Line Heat Exchanger, TLE) sind dem Fachmann bekannt, beispielsweise aus der Fachliteratur zu Dampfspaltverfahren. Zu weiteren Details sei daher auf die entsprechende
Fachliteratur, beispielsweise den erwähnten Artikel "Ethylene" in Ullmann's
Encyclopedia of Industrial Chemistry, verwiesen. Dabei hätte der Fachmann aber Vorrichtungen und Verfahrensschritte aus Dampfspaltverfahren nicht ohne weiteres für die Bearbeitung von Produktgemischen aus der oxidativen Kopplung von Methan in Erwägung gezogen.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt das erste Temperaturniveau insbesondere bei 800 bis 900 Ό und das zweite Temp eraturniveau bei 500 bis 700 Ό. Das zweite Temperaturniveau liegt insbesondere bei höchstens 670 Ό und weiter insbesondere bei höchstens 650 Ό, weil sich bei de rartigen Temperaturen die erwähnten Weiterreaktionen im Wesentlichen zum Stillstand bringen lassen.
Entsprechende Temperaturniveaus lassen sich mit den erwähnten Kühleinrichtungen bzw. Wärmetauschern erreichen. Insbesondere kann das zweite Temperaturniveau dabei durch die Länge und Anzahl der verwendeten Wärmeaustauscherrohre eingestellt werden. Die jeweils angestrebten zweiten Temperaturniveaus richten sich auch nach den betrieblichen Anforderungen und der Menge bzw. Temperatur des in einer entsprechenden Anlage zu erzeugenden Dampfs.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann mit unterschiedlichen
Reaktorkonfigurationen eingesetzt werden. Insbesondere kann in derartigen Reaktorkonfigurationen die Hauptströmungsrichtung senkrecht aufwärts oder senkrecht abwärts gerichtet sein. Die Kühleinrichtung bzw. der oder die
entsprechenden Wärmetauscher werden dann oberhalb oder unterhalb der
Reaktoreinheit bzw. deren Reaktor oder Reaktoren angeordnet, so dass das
Produktgemisch umlenkungsfrei durch die Kühleinrichtung mit dem oder den
Wärmetauschern strömen kann.
Die Reaktoreinheit umfasst erfindungsgemäß wenigstens einen Festbettreaktor oder wenigstens einen Wirbelschichtreaktor, wie sie grundsätzlich aus dem Bereich der oxidativen Kopplung von Methan bekannt sind, bzw. werden wenigstens ein
Festbettreaktor oder wenigstens ein Wirbelschichtreaktor in einem entsprechenden Verfahren verwendet. Bei einem Festbettreaktor ist die Hauptströmungsrichtung dabei i.d.R. im Wesentlichen senkrecht abwärts gerichtet, bei einem Wirbelschichtreaktor hingegen senkrecht aufwärts, um die Wirbelschicht nicht aus dem Reaktor
auszutragen.
Die vorliegende Erfindung erstreckt sich auch auf eine Anlage zur Herstellung eines Olefins, mit Mitteln, die dafür eingerichtet sind, einer Reaktoreinheit einen Methan enthaltenden Reaktionseinsatz zuzuführen, in der Reaktoreinheit einen Anteil des Methans in dem Reaktionseinsatz durch oxidative Kopplung umzusetzen, und aus der Reaktoreinheit ein Produktgemisch zu entnehmen und von dem ersten
Temperaturniveau auf ein zweites Temperaturniveau abzukühlen, wobei die
Reaktoreinheit derart ausgebildet ist, dass das Produktgemisch in einer
Hauptströmungsrichtung aus der Reaktoreinheit ausströmt.
Erfindungsgemäß umfasst die Reaktoreinheit wenigstens einen Festbettreaktor oder wenigstens einen Wirbelschichtreaktor und es ist für die Abkühlung eine
Kühleinrichtung bereitgestellt, durch die das Produktgemisch umlenkungsfrei und in der Hauptströmungsrichtung strömen kann. Auf die hierdurch erzielbaren Vorteile wurde bereits im Rahmen der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens
hingewiesen. Auf die entsprechenden Erläuterungen wird daher verwiesen.
Vorteilhafterweise umfasst die im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzte Reaktoreinheit wenigstens einen Reaktor, der einen Gaseinlass für den
Reaktionseinsatz und einen Gasauslass für das Produktgemisch aufweist, wobei eine sich zwischen dem Gaseinlass und dem Gasauslass erstreckende geometrische Achse der Hauptströmungsrichtung entspricht. Ein entsprechender Reaktor kann auch eine im Wesentlichen zylindrische Hülle aufweisen, deren Zylinderachse der
Hauptströmungsrichtung entspricht.
Vorteilhafterweise ist eine entsprechende Anlage zur Durchführung eines Verfahrens eingerichtet, wie es zuvor erläutert wurde, und weist hierzu jeweils entsprechende Mittel auf. Auch in diesem Zusammenhang wird auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert, die eine Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Figur 1 veranschaulicht ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand eines vereinfachten Anlagendiagramms.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
In Figur 1 ist ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung anhand eines stark vereinfachten Anlagendiagramms veranschaulicht und insgesamt mit 100 bezeichnet. Die zu Figur 1 und dem Verfahren 100 erläuterten Komponenten bzw. Verfahrensschritte sind gleichzeitig Teil einer entsprechenden Anlage bzw. dort vorrichtungsmäßig implementiert, so dass die nachfolgenden Erläuterungen bezüglich Verfahrensschritten auch entsprechende Anlagen betreffen und umgekehrt. Die Darstellung ist insbesondere dahingehend stark vereinfacht, dass in der Praxis vorgesehene Vorrichtungen wie Regler, Ventile, für das Anfahren einer
entsprechenden Anlage erforderliche Bypässe usw. nicht veranschaulicht sind. Der Fachmann sieht entsprechende Elemente nach Bedarf vor. Die Darstellung ist nicht maßstabsgetreu.
In dem Verfahren 100 wird eine oxidative Kopplung von Methan in einer
Reaktionseinheit 1 durchgeführt, die einen oder mehrere Reaktoren 1 1 umfassen kann, wie hier in sehr vereinfachter Form gezeigt. Der oxidativen Kopplung von Methan können weitere Verfahren bzw. Verfahrensschritte zu- bzw. nachgeordnet sein, wie einleitend erläutert und nicht gesondert dargestellt.
Die Reaktionseinheit 1 kann insbesondere mit einem oder mehreren von extern zugeführten methanreichen Stoffströmen a sowie mit einem oder mehreren aus den Verfahren 100 rückgeführten methanreichen Stoffströmen b gespeist werden. Der Reaktionseinheit 1 können ferner ein oder mehrere sauerstoffreiche Stoffströme zugeführt werden, wie hier nicht gesondert dargestellt. Wird ein eingangs erläutertes postkatalytisches Dampfspalten eingesetzt, können diesem ein oder mehrere paraffinreiche Stoffströme, beispielsweise ein oder mehrere Ethan- oder
Propanströme, zugeführt werden. Auch diese können in den Verfahren 100 oder stromab hiervon gebildet oder von extern zugeführt werden. Sämtliche dieser eingesetzten Gase, Gasgemische, Stoffströme usw. werden im Rahmen dieser Anmeldung als "Reaktionseinsatz" zusammengefasst.
Unter Einsatz der oxidativen Kopplung von Methan wird durch die Reaktionseinheit 1 , d.h. auch ggf. unter Einsatz weiterer Verfahren bzw. Verfahrensschritte, ein
Gasgemisch bereitgestellt, das neben Methan tiefer als Methan siedende
Komponenten, insbesondere Wasserstoff und Kohlenmonoxid, sowie höher als Methan siedende Kohlenwasserstoffe enthält. Hierbei wird ein Anteil des Methans in dem
Reaktionseinsatz durch oxidative Kopplung umgesetzt. Dieses Gasgemisch, hier, wie erwähnt, als "Produktgemisch" bezeichnet, wird in Form eines Stoffstroms c aus der Reaktionseinheit 1 ausgeführt. Das Produktgemisch strömt dabei überwiegend in einer Hauptströmungsrichtung aus der Reaktoreinheit 1 aus. Die Hauptströmungsrichtung ist im dargestellten Beispiel, das sich insbesondere auf einen Festbettreaktor in der Reaktoreinheit 1 bezieht, senkrecht nach unten gerichtet und mit einem Pfeil 10 veranschaulicht. Wie erwähnt, kann die Hauptströmungsrichtung aber auch
entgegengesetzt hierzu gerichtet sein, insbesondere bei einem Wirbelschichtreaktor. Stromab der Reaktoreinheit 1 , und im dargestellten Beispiel aufgrund der vorliegenden Hauptströmungsrichtung unterhalb dieser, ist eine Kühleinrichtung 2 bereitgestellt, durch die das Produktgemisch zumindest überwiegend umlenkungsfrei und in der Hauptströmungsrichtung geführt wird. In dem in Figur 1 veranschaulichten Beispiel des Verfahrens 100 umfasst die Kühleinrichtung 2 einen Wärmetauscher 21 , der eine Anzahl von Rohren 21 1 aufweist, welche im dargestellten Beispiel vollständig entlang der Hauptströmungsrichtung ausgerichtet sind und von dem Produktgemisch durchströmt werden. In Figur 1 ist nur eine sehr reduzierte Anzahl von Rohren 21 1 veranschaulicht. Die Anzahl von Rohren 21 1 ist beispelsweise in einem Mantelraum 212 angeordnet, welcher von einem Wasser- und/oder Dampfstrom, hier mit d bezeichnet, durchströmt wird. Alternativ wird der Wasser- und/oder Dampfstrom in Außenrohren geführt, in welchen die Rohre 21 1 konzentrisch angeordnet sind.
Nachdem das Produktgemisch in der Kühleinrichtung 2 von einem ersten auf ein zweites Temperaturniveau abgekühlt wurde, wird es in Form eines Stoffstroms e weiteren Verfahrensschritten zugeführt, die hier insgesamt mit 3 zusammengefasst sind und nicht im Detail veranschaulicht sind. Diese umfassen beispielsweise eine Verdichtung, eine Kohlendioxidwäsche, eine Trocknung, eine Kühlung und eine oder mehrere kryogene Trennschritte. In letzteren kann beispielsweise der in die
Reaktoreinheit 1 zurückgeführte, methanreiche Stoffstrom b und ein Produktstrom f, der aus dem Verfahren ausgeführt wird, gewonnen werden.

Claims

Patentansprüche
Verfahren (100) zur Herstellung eines Olefins, bei dem einer Reaktoreinheit (1 ) ein Methan enthaltender Reaktionseinsatz zugeführt wird, bei dem in der
Reaktoreinheit (1 ) ein Anteil des Methans in dem Reaktionseinsatz durch oxidative Kopplung umgesetzt wird, und bei dem aus der Reaktoreinheit (1 ) ein
Produktgemisch entnommen und von einem ersten Temperaturniveau auf ein zweites Temperaturniveau abgekühlt wird, wobei das Produktgemisch in einer Hauptströmungsrichtung (10) aus der Reaktoreinheit (1 ) ausströmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktoreinheit (1 ) wenigstens einen Festbettreaktor oder wenigstens einen Wirbelschichtreaktor umfasst und für die Abkühlung eine Kühleinrichtung (2) verwendet wird, durch die das Produktgemisch umlenkungsfrei und in der Hauptströmungsrichtung (10) geführt wird.
Verfahren (100) nach Anspruch 1 , bei dem die Kühleinrichtung (2) einen
Wärmetauscher (21 ) umfasst, der eine Anzahl von Rohren (21 1 ) umfasst, welche in der Hauptströmungsrichtung (10) ausgerichtet sind und von dem
Produktgemisch durchströmt werden.
Verfahren (100) nach Anspruch 2, bei dem die Anzahl von Rohren in dem
Wärmetauscher (21 ) zumindest teilweise von einem Wasser- und/oder
Dampfstrom umströmt werden.
Verfahren (100) nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Anzahl von Rohren vollständig in der Hauptströmungsrichtung (10) ausgerichtet ist.
Verfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem eine
Kühleinrichtung (21 ) mit einem Transferleitungswärmetauscher verwendet wird.
Verfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das erste Temperaturniveau bei 800 bis 900 Ό liegt und bei d em das zweite
Temperaturniveau bei 500 bis 700 Ό liegt.
7. Verfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die
Hauptströmungsrichtung (10) entweder senkrecht aufwärts oder senkrecht abwärts gerichtet ist.
8. Anlage zur Herstellung eines Olefins, mit Mitteln, die dafür eingerichtet sind, einer Reaktoreinheit (1 ) einen Methan enthaltenden Reaktionseinsatz zuzuführen, in der Reaktoreinheit (1 ) einen Anteil des Methans in dem Reaktionseinsatz durch oxidative Kopplung umzusetzen, und aus der Reaktoreinheit (1 ) ein
Produktgemisch zu entnehmen und von dem ersten Temperaturniveau auf ein zweites Temperaturniveau abzukühlen, wobei die Reaktoreinheit (1 ) derart ausgebildet ist, dass das Produktgemisch in einer Hauptströmungsrichtung (10) aus der Reaktoreinheit (1 ) ausströmt, dadurch gekennzeichnet, dass die
Reaktoreinheit (1 ) wenigstens einen Festbettreaktor oder wenigstens einen Wirbelschichtreaktor umfasst und dass für die Abkühlung eine Kühleinrichtung (2) bereitgestellt ist, durch die das Produktgemisch umlenkungsfrei und in der Hauptströmungsrichtung (10) strömen kann.
9. Anlage nach Anspruch 8, bei dem die Reaktoreinheit (1 ) wenigstens einen Reaktor umfasst, der einen Gaseinlass für den Reaktionseinsatz und einen Gasauslass für das Produktgemisch aufweist, wobei eine sich zwischen dem Gaseinlass und dem Gasauslass erstreckende geometrische Achse der Hauptströmungsrichtung (10) entspricht.
10. Anlage nach Anspruch 8 oder 9, die zur Durchführung eines Verfahrens nach
einem der Ansprüche 1 bis 7 eingerichtet ist.
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