WO2024056652A1 - Heat-integrated method for producing c2-c4 olefins - Google Patents

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WO2024056652A1
WO2024056652A1 PCT/EP2023/074996 EP2023074996W WO2024056652A1 WO 2024056652 A1 WO2024056652 A1 WO 2024056652A1 EP 2023074996 W EP2023074996 W EP 2023074996W WO 2024056652 A1 WO2024056652 A1 WO 2024056652A1
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WO
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stream
methanol
hydrocarbons
water
flow
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Application number
PCT/EP2023/074996
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German (de)
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Inventor
Andre BADER
Robert Peter Michael FRANZ
Paul-Vinzent STROBEL
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Basf Se
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C1/00Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
    • C07C1/20Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon starting from organic compounds containing only oxygen atoms as heteroatoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/15Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
    • C07C29/151Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
    • C07C29/1516Multisteps
    • C07C29/1518Multisteps one step being the formation of initial mixture of carbon oxides and hydrogen for synthesis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C4/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a larger number of carbon atoms
    • C07C4/02Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a larger number of carbon atoms by cracking a single hydrocarbon or a mixture of individually defined hydrocarbons or a normally gaseous hydrocarbon fraction
    • C07C4/06Catalytic processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/005Processes comprising at least two steps in series
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C7/00Purification; Separation; Use of additives
    • C07C7/09Purification; Separation; Use of additives by fractional condensation

Definitions

  • the invention relates to a heat-integrated process for producing C2- C4 olefins from dimethyl ether and optionally methanol.
  • a first partial stream of the product gas from the DME reactor is then cooled to a temperature of 150 ° C by heat exchange with a hydrocarbon recycle stream, cold methanol and circulating cooling water, and the gas/liquid mixture formed is separated in a phase separator.
  • the gas phase is reheated while the liquid phase is further cooled, and the gas and liquid phases are fed into the individual trays of the propylene fixed bed reactor (MTP reactor).
  • MTP reactor propylene fixed bed reactor
  • only methanol can be fed into the individual trays of the MTP reactor.
  • the second partial stream of the product gas from the DME reactor is mixed with the hydrocarbon recycle stream and water vapor, heated with a burner to a temperature of approximately 460 ° C and fed into the propylene reactor, in which practically all of the methanol and DME are converted into propylene and other hydrocarbons can be implemented.
  • a disadvantage of the process described is that a large part of the amount of heat required to heat the educt streams fed into the propylene reactor is provided by burning natural gas or other fossil hydrocarbons in a burner. This has a very negative impact on the CO2 balance of the entire process.
  • industrial production processes are increasingly being sought that emit little or, better yet, no CO2 of fossil origin into the atmosphere.
  • the object of the invention is to provide a heat-integrated process for the production of C2- C4 olefins starting from dimethyl ether, in which the provision of process heat by burning non-process fossil hydrocarbons in stationary operation can be dispensed with.
  • a stream A consisting essentially of DME (>90% by weight of DME) is fed into the process and divided into two partial streams.
  • the first partial stream A-1 comprises a maximum of 80% by weight of stream A and is used as described in step B).
  • the second partial stream is mixed with a partial stream G3 of the water-containing quench circuit stream mentioned in step G) and, as stream A-2, is fed into one or more individual trays of the olefin fixed-bed reactor without further heating of step C). It is also possible to operate the olefin fixed bed reactor isothermally. Isothermal operation can take place, for example, in the manner described in WO2017/102096 A1.
  • Heat transfer surfaces can be installed in the olefin fixed bed reactor, which are operated, for example, with liquid salt or high-pressure steam as a heat transfer medium. As the heat transfer medium flows through the heat transfer surfaces in the reactor, the resulting reaction heat is removed from the reactor and the reactor is therefore operated isothermally.
  • the step comprises
  • stream A1 contains ethanol, product stream A will also contain ethanol and ethylene in addition to dimethyl ether, methanol and steam.
  • C2- C4 olefins are ethylene, propylene, 1-butene, 2-butenes and isobutene.
  • Ethylene and/or propylene are preferably produced using the process according to the invention.
  • the method according to the invention thus comprises the steps:
  • a methanol-containing feed stream A1 is preferably fed into a dimethyl ether fixed-bed reactor and methanol is catalytically converted to dimethyl ether, giving a product stream A containing dimethyl ether, methanol and steam.
  • a methanol-containing feed stream A1 which preferably comes from an upstream methanol synthesis plant, is evaporated and heated to a temperature of generally 250 to 300 ° C, for example 275 ° C, and fed into the dimethyl ether fixed bed reactor.
  • Gamma aluminum oxide is generally used as the catalyst.
  • the reaction temperature is generally 250 to 400 ° C
  • the pressure is generally 1 to 25 bar, for example 4 bar.
  • the first product gas stream leaving the dimethyl ether fixed bed reactor has a temperature of generally 350 to 400 ° C, for example 370 ° C.
  • the methanol conversion is generally 50 to 90%, preferably 65 to 85%, for example 75%.
  • the product gas stream A is cooled by heat exchange with the methanol-containing feed stream A1. After the heat exchange, the first product gas stream has a temperature of generally 180 to 250 ° C.
  • this stream A is mixed with a hydrocarbon recycle stream containing C2-C6 hydrocarbons and a water vapor stream G2, whereby a feed gas stream B is obtained.
  • this portion of stream A is at least 50% by weight and preferably up to 80% by weight.
  • a further part A-2 of stream A preferably at least 20% by weight, can be fed directly to one or more trays of the olefin fixed bed reactor. If this part of stream A comes from an upstream dimethyl ether reactor, it is generally cooled before being fed into the trays of the olefin fixed bed reactor, preferably to a temperature in the range from 30 to 60 ° C.
  • This partial stream A-2 is preferably fed into the reactor in liquid form.
  • Cooling by partial stream A-2 can also be omitted if the olefin fixed bed reactor is operated and cooled isothermally. Isothermal operation can take place, for example, in the manner described in WO2017/102096 A1.
  • Heat transfer surfaces can be installed in the olefin fixed bed reactor, which are operated, for example, with liquid salt or high-pressure steam as a heat transfer medium. As the heat transfer medium flows through the heat transfer surfaces in the reactor, the resulting reaction heat is removed from the reactor and the reactor is therefore operated isothermally.
  • a partial stream A-2 can also be fed to an intermediate stage of the olefin fixed bed reactor.
  • a stream containing methanol is fed directly to one or more trays of the olefin fixed bed reactor.
  • a portion of the methanol-containing first feed stream A1 which comes, for example, from an upstream methanol synthesis plant, is fed directly into the olefin fixed-bed reactor. This portion of the methanol-containing feed stream A1 can amount to up to 60% by weight of the total feed stream A1.
  • the hydrocarbon recycle stream R which comes from the separation of the C2-C4 olefins, generally contains C4-C6 hydrocarbons. Depending on whether ethylene, propylene or butenes are obtained as a product of value in step H), the hydrocarbon recycle stream can R also contain ethylene, propylene and/or butenes. If the amount of C2-C4 olefin obtained as a product in step H) contains, for example, at least 85% by weight of propylene, stream R consists of at least 50% by weight of C4 -C6 hydrocarbons.
  • the hydrocarbon recycle stream R Before mixing, the hydrocarbon recycle stream R generally has a temperature in the range from 100 to 175 ° C, preferably in the range from 130 to 160 ° C.
  • the hydrocarbon recycle stream R is preferably heated by heat exchange with medium-pressure steam and has a temperature of generally 30 to 100 ° C, preferably 50 to 80 ° C, before heating.
  • the product stream A from the dimethyl ether fixed bed reactor is further mixed with a steam stream G2.
  • the steam stream G2 generally has a temperature in the range from 100 to 200 ° C, preferably in the range from 100 to 150 ° C. According to the invention, this steam stream is heated by heat exchange with medium-pressure steam.
  • the feed stream B thus obtained generally contains 15 to 50% by weight, preferably 20 to 40% by weight, of water vapor. It generally also contains 5 to 10% by weight of methanol, 10 to 20% by weight of dimethyl ether and 25 to 50% by weight of C2-C6 hydrocarbons.
  • the feed stream B is heated in one or more heat exchangers to a temperature in the range of 430 to 500 ° C and fed into an olefin fixed-bed reactor.
  • the heating can also take place before mixing individual partial streams in step B).
  • the feed stream B has a temperature in the range from 430 to 500 ° C, for example 470 ° C, when fed into the olefin fixed bed reactor.
  • the feed stream B is heated to this temperature by heat exchange with the (second) product gas stream D of the olefin fixed bed reactor.
  • the feed stream B can be heated by heat exchange with the (second) product gas stream D
  • Temperatures of 430 to 500°C can be achieved without the need for additional heating with a burner in stationary operation.
  • the small temperature differences between the two gas streams B and D increase the required heat transfer area. In systems with high production capacity, this can lead to disproportionately large heat exchangers.
  • the final part of the heating of the feed stream B can also be carried out with an electrical heat exchanger, which increases the temperature difference in the heat exchangers between streams B and D. This reduces the required heat transfer area to an implementable level. As long as the electrical power is generated without burning fossil fuels, the heating of electricity B continues to occur without CO2 emissions.
  • the second feed gas stream B is heated in step C) in part by means of an electrical heat exchanger.
  • step D) by the catalytic conversion in the olefin fixed bed reactor to give a product gas stream D containing ethylene, propylene, further C2-C6 hydrocarbons, methanol and water vapor.
  • the reaction generally takes place on a zeolite catalyst, preferably on a catalyst based on a ZSM-5 zeolite.
  • the reaction temperature is generally 430 to 500°C, preferably 460 to 480°C.
  • the pressure is generally 1.3 to 4 bar.
  • the second product gas stream D obtained is preferably composed as follows: 1 to 15% by weight of ethylene, 1 to 15% by weight of propylene, 35 to 70% by weight of water, 20 to 65% by weight of C2-C6 hydrocarbons , as well as C6 + hydrocarbons and 0.1 to 1.5% by weight of methanol and DME.
  • the olefin fixed bed reactor is generally designed as a tray reactor.
  • the number of trays is preferably 4 to 6.
  • a total of up to 50% by weight of the gas stream A is fed directly to one or more trays of the olefin fixed bed reactor, preferably to all trays of the olefin fixed bed reactor.
  • a methanol-containing stream is fed directly to one or more trays of the olefin fixed-bed reactor, preferably to all trays of the olefin fixed-bed reactor.
  • the (second) product gas stream D has a temperature of generally 430 to 520 ° C, preferably 460 to 480 ° C, when it leaves the reactor.
  • the product gas stream D is cooled in one or more heat exchangers to a temperature in the range from 160 to 220 ° C by heat exchange with the feed gas stream B.
  • the temperature of the (second) product gas stream D is generally 160 to 220 ° C, preferably 170 to 210 ° C, for example 190 ° C.
  • the product gas stream D is further cooled to a temperature in the range from 35 to 60 ° C by bringing it into contact with one or more water-containing quench cycle streams, whereby water and methanol are condensed out and added Water and methanol-depleted hydrocarbon product gas stream F is obtained.
  • the hydrocarbon product gas stream F thus obtained essentially contains ethylene, propylene and other C2-C6 hydrocarbons.
  • step G part of the water of the at least one quench circuit stream K is separated off and, according to the invention, this partial stream G1 is heated and evaporated in one or more heat exchangers by heat exchange with medium-pressure steam, or this partial stream G1 is heated and evaporated by electrical heating, whereby a heated water vapor stream G2 is obtained.
  • This heated water vapor stream G2 is mixed in step B) with the first product stream A (or the feed stream A) originating from the dimethyl ether fixed bed reactor.
  • the water-containing quench circuit stream in step G) is heated to at least 50%, based on the amount of heat supplied, by heat exchange with medium-pressure steam or via electrical heating.
  • the partial stream G1 of the water-containing quench cycle stream in step G) can be additionally heated and evaporated by heat exchange with the product gas stream D.
  • the separated partial stream G1 of the quench circulation stream K is liquid and generally has a temperature in the range from 70 to 100 ° C.
  • the steam stream G1 has a temperature in the range of 100 to 150 ° C, preferably 120 to 140 ° C, and correspondingly a pressure of 1 to 6 bar, preferably 2 to 4 bar.
  • the water stream G1 taken from the quench circuit is heated by heat exchange with medium-pressure steam.
  • Medium-pressure steam in the context of the present invention is steam with a temperature of at least 150 ° C and a pressure of at least 5 bar, preferably a temperature in the range of 150 to 250 ° C, preferably 150 to 200 ° C and correspondingly a pressure in the range from 5 to 17 bar, preferably 5 to 11 bar.
  • the medium-pressure steam stream used in step G) preferably comes from a methanol synthesis upstream of step A) and/or from a synthesis gas production upstream of this methanol synthesis.
  • the medium-pressure steam stream can come from spatially adjacent, separate production plants.
  • the water stream G1 taken from the quench circuit is heated by electrical heating.
  • Electrical heating can take place, for example, in a boiler with built-in electric heating elements.
  • the electrical energy supplied to the electrical heating is predominantly generated regeneratively, i.e. without burning fossil fuels.
  • the electrical energy supplied to the electrical heating is therefore largely provided without any climate-damaging CC>2 emissions.
  • the medium-pressure steam can also be generated by electrical heating. Electrical heating can take place, for example, in a boiler with built-in electric heating elements.
  • a step H one or more product streams P containing C2-C4 olefins are separated from the hydrocarbon product gas stream F and at least one recycle stream R containing C2-Ce hydrocarbons is obtained.
  • the total recirculation stream R is generally composed of several individual recirculation streams.
  • the entire recycle stream R containing C2-C6 hydrocarbons essentially contains, that is to say >95% by weight, C2-C6 hydrocarbons.
  • the hydrocarbon recycle stream R containing C2-C6 hydrocarbons can also be heated by heat exchange with medium-pressure steam.
  • the hydrocarbon recycle stream R containing C2-C6 hydrocarbons can be heated by heat exchange with the product gas stream D before mixing with the stream A to form the feed stream B.
  • step H) includes steps H1) to H7):
  • stream H41 contains aromatic Ce hydrocarbons and stream H42 contains aliphatic Ce hydrocarbons;
  • H5 separation of a propylene-containing stream H51 from the ethane, ethene and propylene-containing gaseous hydrocarbon stream H12, whereby a ethane and ethene-containing stream H52 is obtained;
  • H7 Obtaining at least one recycle stream R from one or more of the streams selected from the stream H42 containing C4 , C5 and Cß hydrocarbons, the stream H62 containing C5 and Ce hydrocarbons, the stream H31 containing propylene, the stream H31 containing propylene Stream H51, the propylene-containing stream H63, the butene-containing stream H61, the butene-containing stream H64 and the ethane and ethene-containing stream H52.
  • Steps H3), H4), H5) and H6) are carried out in conventional distillation devices.
  • the devices known to those skilled in the art for such separation tasks can be used as distillation devices.
  • the distillation column in addition to the actual column body with internals, the distillation column, as usual, also contains a top condenser and a bottom evaporator.
  • the column body can, for example, be equipped with packings, packings or trays.
  • the distillation devices can be designed and operated with the general knowledge of those skilled in the art.
  • the process according to the invention for producing C2- C4 olefins from dimethyl ether and optionally methanol preferably follows a process for producing methanol, the process for producing methanol comprising the following steps:
  • a synthesis gas (II) containing carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen is produced from a carbon-containing feedstock (I) in a synthesis gas production unit;
  • the synthesis gas (II) from stage (a) is fed to a methanol synthesis unit and at a temperature of 150 to 300 ° C and a pressure of 5 to 10 MPa abs in the presence of a methanol synthesis catalyst to form a methanol, water, Reaction mixture containing carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen, dimethyl ether and methane is implemented, from which a raw methanol stream (III) enriched with methanol and water is condensed out, and the raw methanol stream (III) and a gaseous stream containing carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen and methane ( IV) removed from the methanol synthesis unit;
  • the raw methanol stream (III) from stage (b) is expanded in an expansion unit to a pressure of 0.1 to 2 MPa abs and an expansion gas (V) containing carbon dioxide and methane and a degassed raw material enriched with methanol and water - Methanol stream (VI) obtained;
  • a low boiler stream (VII) containing carbon dioxide and dimethyl ether is distilled off from the degassed crude methanol stream (VI) from stage (c) in a distillation device and a bottom stream (VIII) enriched with methanol and water is obtained;
  • a water-containing high boiler stream (IX) is separated from the bottom stream (VIII) from stage (d) in a further distillation device and methanol is obtained by distillation as stream (X).
  • Step (e) can also be omitted since anhydrous methanol is not required.
  • the bottom stream (VIII) enriched with methanol and water or, if appropriate, the pure methanol stream (X) can be used in the process according to the invention.
  • the medium-pressure steam stream used according to the invention in step G) of the propylene production preferably comes from the synthesis gas production unit of step (a) of the methanol production and / or the methanol synthesis unit of step (b) of the methanol production.
  • the process for producing methanol preferably also includes the following steps:
  • the valuable components carbon monoxide, carbon dioxide, dimethyl ether and methane of the streams (IV) and of at least one of the two streams (V) and (VII) are fed to a combustion unit and therein with the supply of an oxygen-containing gas (XI), which has an oxygen content from 30 to 100% by volume, burned and flue gas containing carbon dioxide (XII) is formed;
  • XI oxygen-containing gas
  • a carbon dioxide-enriched stream (XIV) is separated from the carbon dioxide-containing flue gas (XII) from stage (f) in a carbon dioxide recovery unit to form an exhaust gas stream (XIII);
  • the medium-pressure steam stream used in step G) of the production of C2- C4 olefins preferably comes from the synthesis gas production unit of step (a) of the methanol production and/or the methanol synthesis unit of step (b) of the methanol production .
  • a wide variety of carbon-containing feedstocks can be used as feedstocks producing synthesis gas, regardless of whether they are in solid, liquid or gaseous form, and regardless of their chemical nature.
  • both coal and hydrocarbons as well as compounds containing carbon and hydrogen can be used to produce synthesis gas.
  • Natural gas, biogas, coal, wood, plastics, petroleum, bionaphtha or hydrocarbon-containing streams from crude oil or natural gas processing, from chemical production processes, from renewable raw materials or from plastic recycling are mentioned as preferred carbon-containing feedstocks.
  • synthesis gas is produced, for example, through a gasification process, also called coal gasification or wood gasification.
  • Suitable input materials from crude oil or natural gas processing include naphtha, LPG, gasoline, heavy oil or vacuum residue.
  • Hydrocarbon-containing streams from chemical production processes are, for example, hydrocarbon-containing streams that arise as by-products and can also be used as a feedstock for the production of synthesis gas instead of purely thermal utilization.
  • methane-containing streams and very particularly preferred natural gas or biogas is particularly preferred. It is possible and even advantageous to also supply carbon dioxide present in the natural gas and especially in the biogas to the synthesis gas production unit.
  • a synthesis gas (II) containing carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen is first produced from the carbon-containing feedstock (I) in the synthesis gas production unit.
  • Natural gas usually contains 75 to 100 vol% methane. In addition to methane, the higher hydrocarbons ethane, propane, butane and also ethene are mentioned as accompanying substances.
  • Biogas usually contains 40 to 75% by volume of methane and essentially carbon dioxide, water, nitrogen and oxygen as accompanying substances.
  • the synthesis gas (II) is usually produced by the production processes commonly used on an industrial scale, with the type of carbon-containing feedstock (I) also playing a role here.
  • the synthesis gas (II) is preferably produced in stage (a) by steam reforming, by autothermal reforming, by a combination of steam reforming and autothermal reforming or by partial oxidation.
  • a particular advantage of partial oxidation is that no separate fuel gas has to be supplied to the synthesis gas generation unit and therefore no flue gas containing carbon dioxide is formed.
  • the energy required to generate synthesis gas is obtained directly from the methane-containing feedstock through partial oxidation and the resulting combustion gases, carbon dioxide and carbon monoxide, are also used in methanol synthesis. Therefore, the partial oxidation of methane-containing streams, such as natural gas or biogas, is preferred.
  • the synthesis gas (II) produced contains carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen, the concentration of which together is usually 50 to 100% by volume, preferably >80% by volume and particularly preferably >90% by volume.
  • Possible accompanying substances include, in particular, unreacted components of the carbon-containing feedstock used and by-products from its implementation, such as nitrogen, argon, water or methane.
  • the synthesis gas (II) usually contains methane, as well as nitrogen and argon, which was introduced, for example, through the use of air in the synthesis gas production.
  • the synthesis gas (II) is converted in a methanol synthesis unit at a temperature of 150 to 300 ° C and a pressure of 5 to 10 MPa abs in the presence of a methanol synthesis catalyst.
  • the synthesis gas (II) is usually compressed to the desired pressure by a compressor and reacted in a reactor under the conditions mentioned.
  • the reaction preferably takes place at a temperature of >170°C and particularly preferably at >190°C and preferably at ⁇ 280°C and particularly preferably at ⁇ 260°C.
  • the reaction preferably takes place at >6 MPa abs and preferably at >9 MPa abs.
  • reactors that are suitable for the exothermic conversion of synthesis gas to methanol under the process conditions mentioned can be used as reactors.
  • Reactors for synthesizing methanol from synthesis gas are generally known to those skilled in the art. Examples of this are the adiabatic and quasi-isothermal reactors mentioned in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Chapter “Methanol”, Section 5.2.1 "Reactor Design”, 2012 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Germany, variable Reactors and so-called double-walled superconverters mentioned.
  • Methanol synthesis catalysts are generally known to those skilled in the art. Heterogeneous catalysts containing copper and zinc may be mentioned as examples. In general, these contain other elements, such as aluminum, rare earths or chromium.
  • reaction of the synthesis gas (II) containing carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen methanol and water are formed.
  • Dimethyl ether is formed as a typical byproduct.
  • complete hydrogenation of carbon monoxide or carbon dioxide also produces methane as a further byproduct.
  • the reaction mixture produced in the reactor therefore contains methanol, water, dimethyl ether, carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen and methane.
  • other by-products usually also form, such as methyl formate, acetic acid, higher alcohols with carbon numbers of >2, esters and ethers with carbon numbers of >2, as well as paraffins.
  • a crude methanol stream (III) enriched with methanol and water is first condensed out.
  • the reaction mixture generated in the reactor is usually fed to a condenser.
  • Apparatuses known to those skilled in the art can be used as capacitors, which are suitable for obtaining a condensate enriched with methanol and water under the present conditions through targeted cooling.
  • the reaction mixture is cooled to a temperature below the dew point of methanol.
  • the raw methanol stream (III) enriched with methanol and water still contains gases dissolved therein, such as hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, dimethyl ether, methane, as well as components that have a higher boiling point than methanol.
  • gases dissolved therein such as hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, dimethyl ether, methane, as well as components that have a higher boiling point than methanol.
  • the condensed crude methanol stream (III) is then discharged from the methanol synthesis unit for further processing and led to stage (c).
  • the non-condensed gas stream contains in particular the unreacted starting materials carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen, as well as methane.
  • hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide part of the gas stream that has not been condensed out is usually removed. If necessary, this discharged gas stream is fed to a hydrogen separation in order to increase the partial pressure of hydrogen in the reactor.
  • a higher partial pressure of hydrogen in the reactor reduces the formation of secondary components and, in particular, also suppresses the Fischer-Tropsch reaction.
  • the majority of the non-condensed gas stream is returned to the methanol synthesis unit as cycle gas and passed over the methanol synthesis catalyst in order to achieve the best possible utilization of the synthesis gas and thus high yields of methanol.
  • the methanol synthesis unit in stage (b) advantageously contains a compressor for compressing the synthesis gas (II), a reactor for converting the synthesis gas (II), a condenser for condensing out the raw methanol stream (III) and a line for recycling condensed gas to the reactor.
  • the non-condensed gas stream that is not recirculated as synthesis cycle gas is discharged from the methanol synthesis unit as a gaseous stream (IV) and, if necessary, passed to stage (f).
  • stage (c) of the process the raw methanol stream (III) condensed out in stage (b) and discharged from the methanol synthesis unit is expanded in an expansion unit to a pressure of 0.1 to 2 MPa abs and an expansion gas containing carbon dioxide and methane (V) and a degassed crude methanol stream (VI) enriched with methanol and water.
  • the expansion usually takes place in an apparatus in which the gas phase and liquid phase can be easily separated from each other.
  • the device is usually a liquid separator. Suitable devices for this are known to those skilled in the art.
  • the relaxation is preferably carried out to a pressure of >0.2 MPa abs and particularly preferably to >0.4 MPa abs and preferably to ⁇ 1.5 MPa abs and particularly preferably to ⁇ 1 MPa abs.
  • the temperature of the relaxed mixture is 0 to 150 ° C, preferably > 10 ° C and particularly preferably > 20 ° C and preferably ⁇ 120 ° C and particularly preferably ⁇ 60 ° C.
  • the degassed raw methanol stream (VI) is further enriched in methanol and water, but, depending on the solubilities and vapor pressures of the components contained in the raw methanol stream (III), also contains other components, such as gases dissolved therein such as hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, Dimethyl ether, methane or components boiling higher than methanol.
  • the expansion gas (V) containing carbon dioxide and methane is preferably passed to stage (f).
  • the expansion gas (V) can also be discharged from the methanol synthesis plant and, for example, thermally utilized or otherwise disposed of. However, it is preferred to use it within the methanol synthesis plant as a feed stream to the combustion unit in stage (f).
  • stage (d) of the process the degassed crude methanol stream (VI) obtained in stage (c) is separated by distillation in a distillation device into a low boiler stream (VII) containing carbon dioxide and dimethyl ether and a bottom stream (VIII) enriched with methanol and water.
  • the low boiler stream (VII) separated off by distillation contains primarily carbon dioxide and dimethyl ether as separated low boilers and, based on the composition of the degassed raw methanol stream (VI), other low boilers, such as methane, as well as methanol or higher, depending on the separation performance and operation of the distillation device Methanol boiling components such as water.
  • the low boiler stream (VII) containing carbon dioxide and dimethyl ether is also preferably passed to stage (f). If the expansion gas (V) is passed to the combustion unit of stage (f) and is therefore already reused within the methanol synthesis plant, the low boiler stream (VII) can alternatively also be discharged from the methanol synthesis plant and, for example, thermally utilized or otherwise disposed of.
  • the bottom stream (VIII) enriched with methanol and water also contains other components that boil higher than methanol, such as by-products from methanol synthesis that boil higher than methanol, such as acetic acid, higher alcohols, higher esters, higher ethers or paraffins.
  • a water-containing high boiler stream (IX) is finally separated in stage (e) from the bottom stream (VIII) obtained in stage (d) in a further distillation device and methanol is obtained by distillation as stream (X).
  • the high boiler stream (IX) contains water as well as other components that boil higher than methanol, such as by-products from methanol synthesis that boil higher than methanol, such as acetic acid, higher alcohols, higher esters, higher ethers or paraffins. This stream can, for example, be fed to wastewater treatment.
  • Methanol can be obtained via stream (X) in a high purity of >95% by weight, preferably >98% by weight and particularly preferably >99% by weight.
  • Accompanying substances include residual amounts of low and high boilers that have not been completely separated off by distillation, in particular water, and very small amounts of ethanol, esters and ethers.
  • streams (IV), (V) and (VII) are separated off.
  • the aim is to extensively reuse the carbon from these valuable components for the further synthesis of methanol while at the same time avoiding carbon dioxide emissions.
  • the additional process steps (f), (g) and (h) make it possible to specifically reuse the carbon of the valuable components for the further synthesis of methanol, i.e. to produce further valuable product, and at the same time to avoid emissions of carbon dioxide from the methanol synthesis .
  • Steps (f), (g) and (h) are described in detail in WO 2020/048809 A1.
  • FIG. 1 shows a method of operation not according to the invention using a burner 4 for heating the feed stream B, with a DME-containing partial stream A-2 being fed into individual trays of the reactor 2 after cooling in the heat exchanger HE8 for cooling the reactor 2.
  • FIG. 2 shows a procedure according to the invention, whereby a partial stream A-2 containing DME is fed into individual trays of the reactor 2 after cooling in the heat exchanger HE8 for cooling the olefin fixed bed reactor 2.
  • Cooling in the heat exchanger HE8 for cooling the olefin fixed bed reactor 2 into individual trays of the reactor 2 is fed.
  • electric heat exchanger EH1 is used to increase the temperature difference in the apparatus HE4 and thus significantly reduce the heat transfer area.
  • FIG. 4 shows a procedure not according to the invention using a burner 4 for heating the feed stream B, a partial stream A-2 containing DME being fed into individual trays of the olefin fixed bed reactor 2 without cooling, and the reactor 2 being operated isothermally.
  • FIG. 5 shows a procedure according to the invention, whereby a partial stream A-2 containing DME is fed into individual trays of the olefin fixed bed reactor 2 without cooling, and the reactor 2 is operated isothermally.
  • FIG. 6 shows a procedure according to the invention, whereby a partial stream A-2 containing DME is fed into individual trays of the olefin fixed bed reactor 2 without cooling, and the reactor 2 is operated isothermally. At the same time, electric heat exchanger EH1 is used to increase the temperature difference in the apparatus HE4 and thus significantly reduce the heat transfer area.
  • FIG. 7 shows a procedure not according to the invention using a burner 4 for heating the feed stream B, with a methanol partial stream A1-2 being fed into individual trays of the reactor 2 for cooling the olefin fixed bed reactor 2.
  • FIG 8 shows a procedure according to the invention, whereby a methanol partial stream A1-2 is fed into individual trays of the reactor 2 for cooling the olefin fixed bed reactor 2.
  • FIG. 9 shows a procedure according to the invention, whereby a methanol partial stream A1-2 is fed into individual trays of the reactor 2 for cooling the olefin fixed bed reactor 2.
  • electric heat exchanger EH1 is used to increase the temperature difference in the apparatus HE4 and thus significantly reduce the heat transfer area.
  • FIG. 10 shows a method of operation not according to the invention without a DME pre-reactor using a burner 4 for heating the feed stream B, with a DME partial stream A-2 being fed into individual trays of the reactor 2 for cooling the olefin fixed bed reactor 2.
  • FIG. 11 shows a procedure according to the invention without a DME pre-reactor, with a DME partial stream A-2 being fed into individual trays of the reactor 2 for cooling the olefin fixed bed reactor 2.
  • FIG. 12 shows a procedure according to the invention without a DME pre-reactor, with a DME partial stream A-2 being fed into individual trays of the reactor 2 for cooling the olefin fixed bed reactor 2.
  • electric heat exchanger EH1 is used to increase the temperature difference in the apparatus HE4 and thus significantly reduce the heat transfer area.
  • 13 shows a procedure not according to the invention without a DME pre-reactor using a burner 4 for heating the feed stream B, with a DME partial stream A-2 being fed into individual trays of the olefin fixed bed reactor 2 and the reactor 2 being operated isothermally.
  • FIG. 14 shows a procedure according to the invention without a DME pre-reactor, whereby a DME partial stream A-2 is fed into individual trays of the olefin fixed bed reactor 2 and the reactor 2 is operated isothermally.
  • the heat flows Q1 to Q11 according to the procedures corresponding to FIGS. 1 to 15 were calculated as an example for a production of 60 t/h of propylene with minimal production of ethylene and butylene. Results are summarized in the table below.

Abstract

The invention relates to a method for producing C2-C4 olefins from dimethyl ether and optionally methanol, having the steps of: A) providing a dimethyl ether-containing flow A; B) mixing at least one part of the flow A with at least one hydrocarbon return flow R, which contains C2-C6 hydrocarbons, and with a water vapor flow G2, a feed flow B being obtained; C) heating the feed flow B to a temperature ranging from 430 to 500 °C in one or more heat exchangers and feeding same to an olefin fixed-bed reactor, wherein the heating process can also be carried out before individual sub-flows are mixed in order to form the feed flow B in step B); D) catalytically converting the feed flow B at a temperature ranging from 430 to 520 °C in order to form a product gas flow D, which contains C2-C4 olefins, additional C2-C6 hydrocarbons, methanol, and water vapor; E) cooling the product gas flow D to a temperature ranging from 170 to 220 °C in one or more heat exchangers by exchanging heat with the feed gas flow B; F) further cooling the product gas flow D to a temperature ranging from 35 to 65 °C by bringing the product gas flow into contact with at least one water-containing quenching circuit flow K, wherein water and methanol are condensed out of the product gas flow, and a hydrocarbon product gas flow F which is depleted of water and methanol is obtained; G) separating at least one sub-flow G1 of the at least one water-containing quenching circuit flow K and heating and evaporating the sub-flow G1 in one or more heat exchangers by exchanging heat with medium-pressure water vapor or heating and evaporating the sub-flow G1 by means of an electric heating process, a water vapor flow G2 being obtained, and feeding the water vapor flow G2 to step B); and H) separating one or more C2-C4 olefin-containing product flows P and obtaining at least one hydrocarbon return flow R, which contains C2-C6 hydrocarbons, from the hydrocarbon product gas flow F and returning same to step B).

Description

Wärmeintegriertes Verfahren zur Herstellung von C2-C4-Olefinen Heat-integrated process for the production of C2-C4 olefins
Beschreibung Description
Die Erfindung betrifft ein wärmeintegriertes Verfahren zur Herstellung von C2-C4-Olefinen aus Dimethylether und optional Methanol. The invention relates to a heat-integrated process for producing C2- C4 olefins from dimethyl ether and optionally methanol.
Es ist bekannt, Propylen durch Umsetzung eines Methanol/Dimethylether-Gemischs in einem Festbettreaktor (Methanol-to-Propylene, MTP-Reaktor) zu erzeugen. Bekannte Festbettreaktoren werden mit Zeolith-Katalysatoren bei Temperaturen von ca. 480°C betrieben. Hierzu ist es erforderlich, den Methanol/DME-haltigen Eduktgasstrom vor Eintritt in den Reaktor auf hohe Temperaturen aufzuheizen. It is known to produce propylene by reacting a methanol/dimethyl ether mixture in a fixed bed reactor (methanol-to-propylene, MTP reactor). Known fixed bed reactors are operated with zeolite catalysts at temperatures of approximately 480°C. For this it is necessary to heat the methanol/DME-containing educt gas stream to high temperatures before entering the reactor.
L. Jiang et al., Chinese Journal of Chemical Engineering 26 (2018), 2102 - 2111 beschreiben ein Verfahren zur Herstellung von Propylen aus Methanol, bei dem Methanol zunächst zu Dimethylether (DME) umgesetzt und anschließend das Produktgemisch zu Propylen und weitere Produkten umgesetzt wird. Unter Bezugnahme auf die Figur 8 dieser Veröffentlichung wird das Verfahren wie folgt beschrieben: Methanol wird durch Wärmetausch mit dem Produktgas des DME-Reaktors in einem Wärmetauscher vorgeheizt, verdampft und weiter aufgeheizt. Mit einer Temperatur von 270°C wird der Methanoldampf in den DME-Reaktor eingespeist. Ein erster Teilstrom des Produktgases des DME-Reaktors wird anschließend durch Wärmetausch mit einem Kohlenwasserstoff-Rückführstrom, kaltem Methanol und zirkulierendem Kühlwasser auf eine Temperatur von 150°C abgekühlt, und das dabei gebildete Gas/Flüssigkeitsgemisch wird in einem Phasenseparator aufgetrennt. Die Gasphase wird erneut aufgeheizt, während die flüssige Phase weiter abgekühlt wird, und Gas- und Flüssigphase werden in die einzelnen Horden des Propylen-Festbettreaktors (MTP-Reaktor) eingespeist. Alternativ kann auch nur Methanol in die einzelnen Horden des MTP-Reaktors eingespeist werden. Der zweite Teilstrom des Produktgases des DME-Reaktors wird mit dem Kohlenwasserstoff-Rückführstrom und Wasserdampf gemischt, mit einem Brenner auf eine Temperatur von etwa 460°C aufgeheizt und in den Propylen-Reaktor eingespeist, in dem praktisch das gesamte Methanol und DME zu Propylen und weiteren Kohlenwasserstoffen umgesetzt werden. L. Jiang et al., Chinese Journal of Chemical Engineering 26 (2018), 2102 - 2111 describe a process for producing propylene from methanol, in which methanol is first converted into dimethyl ether (DME) and then the product mixture is converted into propylene and other products becomes. With reference to Figure 8 of this publication, the process is described as follows: Methanol is preheated, evaporated and further heated by heat exchange with the product gas of the DME reactor in a heat exchanger. The methanol vapor is fed into the DME reactor at a temperature of 270°C. A first partial stream of the product gas from the DME reactor is then cooled to a temperature of 150 ° C by heat exchange with a hydrocarbon recycle stream, cold methanol and circulating cooling water, and the gas/liquid mixture formed is separated in a phase separator. The gas phase is reheated while the liquid phase is further cooled, and the gas and liquid phases are fed into the individual trays of the propylene fixed bed reactor (MTP reactor). Alternatively, only methanol can be fed into the individual trays of the MTP reactor. The second partial stream of the product gas from the DME reactor is mixed with the hydrocarbon recycle stream and water vapor, heated with a burner to a temperature of approximately 460 ° C and fed into the propylene reactor, in which practically all of the methanol and DME are converted into propylene and other hydrocarbons can be implemented.
Nachteilig an dem beschriebenen Verfahren ist, dass ein Großteil der Wärmemenge, die zur Aufheizung der in den Propylenreaktor eingespeisten Eduktströme benötigt wird, durch Verbrennung von Erdgas oder anderen fossilen Kohlenwasserstoffen in einem Brenner bereitgestellt wird. Dies wirkt sich sehr negativ auf die CO2-Bilanz des Gesamtverfahrens aus. Vor dem Hintergrund des sich verschärfenden anthropogenen Klimawandels werden aber zunehmend industrielle Produktionsverfahren angestrebt, die netto nur noch wenig oder besser überhaupt kein CO2 fossilen Ursprungs mehr in die Atmosphäre emittieren. Aufgabe der Erfindung ist es, ein wärmeintegriertes Verfahren zur Herstellung von C2-C4-Ole- fine ausgehend von Dimethylether bereitzustellen, bei dem auf die Bereitstellung von Prozesswärme durch Verbrennung prozessfremder fossiler Kohlenwasserstoffe im stationären Betrieb verzichtet werden kann. A disadvantage of the process described is that a large part of the amount of heat required to heat the educt streams fed into the propylene reactor is provided by burning natural gas or other fossil hydrocarbons in a burner. This has a very negative impact on the CO2 balance of the entire process. However, against the background of intensifying anthropogenic climate change, industrial production processes are increasingly being sought that emit little or, better yet, no CO2 of fossil origin into the atmosphere. The object of the invention is to provide a heat-integrated process for the production of C2- C4 olefins starting from dimethyl ether, in which the provision of process heat by burning non-process fossil hydrocarbons in stationary operation can be dispensed with.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von C2-C4-Olefinen aus Dimethylether und gegebenenfalls Methanol mit den Schritten: The problem is solved by a process for producing C2-C4 olefins from dimethyl ether and, if appropriate, methanol with the steps:
A) Bereitstellung eines Dimethylether enthaltenden Stroms A; A) providing a stream A containing dimethyl ether;
B) Mischen von mindestens einem Teil des Stroms A mit mindestens einem Kohlenwasserstoff-Rückführstrom R enthaltend C2-C6-Kohlenwasserstoffe und einem Wasserdampfstrom G2, wobei ein Einspeisungsstrom B erhalten wird; B) mixing at least a portion of the stream A with at least one hydrocarbon recycle stream R containing C2-C6 hydrocarbons and a steam stream G2, thereby obtaining a feed stream B;
C) Aufheizen des Einspeisungsstroms B in einem oder mehreren Wärmetauschern auf eine Temperatur im Bereich von 430 bis 500 °C und Einspeisung in einen Olefin-Festbettreak- tor, wobei das Aufheizen auch vor dem Mischen einzelner Teilströme zum Einspeisungsstrom B in Schritt B) stattfinden kann; C) Heating the feed stream B in one or more heat exchangers to a temperature in the range of 430 to 500 ° C and feeding it into an olefin fixed bed reactor, whereby the heating can also take place before mixing individual partial streams to form the feed stream B in step B). ;
D) katalytische Umsetzung des Einspeisungsstroms B bei einer Temperatur im Bereich von 430 bis 520 °C zu einem Produktgasstrom D enthaltend C2-C4-Olefine, weitere C2-C6- Kohlenwasserstoffe, Methanol und Wasserdampf; D) catalytic conversion of the feed stream B at a temperature in the range from 430 to 520 ° C to give a product gas stream D containing C2- C4 olefins, further C2-C6 hydrocarbons, methanol and water vapor;
E) Abkühlen des Produktgasstroms D in einem oder mehreren Wärmetauschern auf eine Temperatur im Bereich von 170 bis 220 °C durch Wärmetausch mit dem Einspeisungsgasstrom B; E) cooling the product gas stream D in one or more heat exchangers to a temperature in the range from 170 to 220 ° C by heat exchange with the feed gas stream B;
F) weitere Abkühlung des Produktgasstroms D auf eine Temperatur im Bereich von 35 bis 65 °C durch Inkontaktbringen mit mindestens einem Wasser enthaltenden Quench-Kreis- laufstrom K, wobei Wasser und Methanol auskondensiert werden und ein an Wasser und Methanol abgereicherter Kohlenwasserstoff-Produktgasstrom F erhalten wird; F) further cooling of the product gas stream D to a temperature in the range from 35 to 65 ° C by bringing it into contact with at least one water-containing quench cycle stream K, whereby water and methanol are condensed out and a hydrocarbon product gas stream F depleted in water and methanol is obtained becomes;
G) Abtrennung mindestens eines Teilstroms G1 des mindestens einen wasserhaltigen Quench-Kreislaufstroms K und Aufheizen und Verdampfen des Teilstroms G1 in einem oder mehreren Wärmetauschern durch Wärmetausch mit Mitteldruck-Wasserdampf, oder Aufheizen und Verdampfen des Teilstroms G1 durch elektrische Beheizung, wobei ein Wasserdampfstrom G2 erhalten wird, und Einspeisung des Wasserdampfstroms G2 in Schritt B); G) Separation of at least one partial stream G1 of the at least one water-containing quench circuit stream K and heating and evaporation of the partial stream G1 in one or more heat exchangers by heat exchange with medium-pressure steam, or heating and evaporation of the partial stream G1 by electrical heating, obtaining a steam stream G2 is, and feeding the steam stream G2 in step B);
H) Abtrennung eines oder mehrerer, C2-C4-Olefine enthaltender Produktströme P und Gewinnung mindestens eines Kohlenwasserstoff-Rückführstroms R enthaltend C2-Ce-Koh- lenwasserstoffe aus dem Kohlenwasserstoff-Produktgasstrom F und Rückführung in Schritt B). H) separation of one or more product streams P containing C2- C4 olefins and recovery of at least one hydrocarbon recycle stream R containing C2-Ce hydrocarbons from the hydrocarbon product gas stream F and recycling to step B).
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Schritt A) ein im Wesentlichen aus DME bestehender (> 90 Gew.-% DME) Strom A in den Prozess eingespeist und in zwei Teilströme aufgeteilt. Der erste Teilstrom A-1 umfasst maximal 80 Gew.-% des Stroms A und wird wie in Schritt B) beschrieben eingesetzt. Der zweite Teilstrom wird mit einem Teilstrom G3 des in Schritt G) genannten wasserhaltigen Quench-Kreislaufstroms gemischt und als Strom A-2 ohne weiteres Aufheizen in eine oder mehrere einzelne Horden des Olefin-Festbettreaktor des Schrittes C) eingespeist. Es ist auch möglich, den Olefin-Festbettreaktor isotherm zu betreiben. Ein isothermer Betrieb kann beispielsweise in der in WO2017/102096 A1 beschrieben Art und Weise erfolgen. So können in den Olefin-Festbettreaktor Wärmeübertragerflächen eingebaut sein, die beispielweise mit Flüssigsalz oder Hochdruckdampf ais Wärmeübertragermedium betrieben werden. Indem das Wärmeübertragermedium durch die Wärmeübertragerflächen in dem Reaktor strömt, wird die entstehende Reaktionswärme aus dem Reaktor abgeführt und dieser somit isotherm betrieben. In one embodiment of the method according to the invention, in step A), a stream A consisting essentially of DME (>90% by weight of DME) is fed into the process and divided into two partial streams. The first partial stream A-1 comprises a maximum of 80% by weight of stream A and is used as described in step B). The second partial stream is mixed with a partial stream G3 of the water-containing quench circuit stream mentioned in step G) and, as stream A-2, is fed into one or more individual trays of the olefin fixed-bed reactor without further heating of step C). It is also possible to operate the olefin fixed bed reactor isothermally. Isothermal operation can take place, for example, in the manner described in WO2017/102096 A1. Heat transfer surfaces can be installed in the olefin fixed bed reactor, which are operated, for example, with liquid salt or high-pressure steam as a heat transfer medium. As the heat transfer medium flows through the heat transfer surfaces in the reactor, the resulting reaction heat is removed from the reactor and the reactor is therefore operated isothermally.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst der SchrittIn a preferred embodiment of the method according to the invention, the step comprises
A) das Einspeisen eines Methanol enthaltenden Einspeisungsgasstroms A1 in einen Dimethylether-Festbettreaktor und die katalytische Umsetzung von Methanol zu Dimethylether, wobei ein Produktgasstrom enthaltend Dimethylether, Methanol und Wasserdampf erhalten wird. Falls der Strom A1 Ethanol enthält, wird der Produktstrom A neben Dimethylether, Methanol und Wasserdampf auch Ethanol und Ethylen enthalten. A) feeding a methanol-containing feed gas stream A1 into a dimethyl ether fixed-bed reactor and the catalytic conversion of methanol to dimethyl ether, whereby a product gas stream containing dimethyl ether, methanol and water vapor is obtained. If stream A1 contains ethanol, product stream A will also contain ethanol and ethylene in addition to dimethyl ether, methanol and steam.
C2-C4-Olefinen sind Ethylen, Propylen, 1 -Buten, 2-Butene und Isobuten. Vorzugsweise werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Ethylen und/oder Propylen hergestellt. C2- C4 olefins are ethylene, propylene, 1-butene, 2-butenes and isobutene. Ethylene and/or propylene are preferably produced using the process according to the invention.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren somit die Schritte: In a preferred embodiment, the method according to the invention thus comprises the steps:
A) Einspeisen eines Methanol enthaltenden Einspeisungsstroms A1 in einen Dimethylether- Festbettreaktor und katalytische Umsetzung von Methanol zu Dimethylether, wobei ein Produktstrom A enthaltend Dimethylether, Methanol und Wasserdampf erhalten wird;A) feeding a methanol-containing feed stream A1 into a dimethyl ether fixed-bed reactor and catalytic conversion of methanol to dimethyl ether, whereby a product stream A containing dimethyl ether, methanol and steam is obtained;
B) Mischen von mindestens einem Teil des Produktstroms A mit mindestens einem Kohlenwasserstoff-Rückführstrom R enthaltend C2-C6-Kohlenwasserstoffe und einem Wasserdampfstrom G2, wobei ein zweiter Einspeisungsstrom B erhalten wird; B) mixing at least a portion of the product stream A with at least one hydrocarbon recycle stream R containing C2-C6 hydrocarbons and a steam stream G2, whereby a second feed stream B is obtained;
C) Aufheizen des zweiten Einspeisungsstroms B in einem oder mehreren Wärmetauschern auf eine Temperatur im Bereich von 430 bis 500 °C und Einspeisung in einen Olefin-Festbettreaktor, wobei das Aufheizen auch vor dem Mischen einzelner Teilströme zum Einspeisungsstrom B in Schritt B) stattfinden kann; C) heating the second feed stream B in one or more heat exchangers to a temperature in the range of 430 to 500 ° C and feeding it into an olefin fixed bed reactor, the heating also being able to take place before mixing individual partial streams to form the feed stream B in step B);
D) katalytische Umsetzung des Einspeisungsstroms B bei einer Temperatur im Bereich von 430 bis 520 °C zu einem Produktgasstrom D enthaltend Ethylen, Propylen, weitere C2-C6- Kohlenwasserstoffe, Methanol und Wasserdampf; D) catalytic conversion of the feed stream B at a temperature in the range from 430 to 520 ° C to a product gas stream D containing ethylene, propylene, further C2-C6 hydrocarbons, methanol and water vapor;
E) Abkühlen des Produktgasstroms D in einem oder mehreren Wärmetauschern auf eine Temperatur im Bereich von 170 bis 220 °C durch Wärmetausch mit dem Einspeisungsstrom B; E) cooling the product gas stream D in one or more heat exchangers to a temperature in the range from 170 to 220 ° C by heat exchange with the feed stream B;
F) weitere Abkühlung des Produktgasstroms D auf eine Temperatur im Bereich von 35 bis 65 °C durch Inkontaktbringen mit mindestens einem wasserhaltigem Quench-Kreislauf- strom K, wobei Wasser und Methanol auskondensiert werden und ein an Wasser und Methanol abgereicherter Kohlenwasserstoff-Produktgasstrom F erhalten wird; F) further cooling of the product gas stream D to a temperature in the range from 35 to 65 ° C by bringing it into contact with at least one water-containing quench cycle stream K, whereby water and methanol are condensed out and a hydrocarbon product gas stream F depleted in water and methanol is obtained ;
G) Abtrennung mindestens eines Teilstroms G1 des mindestens einen wasserhaltigen Quench-Kreislaufstroms K und Aufheizen und Verdampfen des Teilstroms G1 in einem oder mehreren Wärmetauschern durch Wärmetausch mit Mitteldruck-Wasserdampf, oder Aufheizen und Verdampfen des Teilstroms G1 durch elektrische Beheizung, wobei ein Wasserdampfstrom G2 erhalten wird, und Einspeisung des Wasserdampfstroms G2 in Schritt B); G) Separation of at least one partial stream G1 of the at least one water-containing quench cycle stream K and heating and evaporation of the partial stream G1 in one or several heat exchangers by heat exchange with medium-pressure steam, or heating and evaporating the partial stream G1 by electrical heating, whereby a steam stream G2 is obtained, and feeding the steam stream G2 in step B);
H) Abtrennung eines oder mehrerer, Ethylen und/oder Propylen enthaltender Produktströme P und Gewinnung mindestens eines Kohlenwasserstoff-Rückführstroms R enthaltend C2- Ce-Kohlenwasserstoffe aus dem Kohlenwasserstoff-Produktgasstrom F und Rückführung in Schritt B). H) separation of one or more product streams P containing ethylene and/or propylene and recovery of at least one hydrocarbon recycle stream R containing C2-Ce hydrocarbons from the hydrocarbon product gas stream F and recycling to step B).
In Schritt A) wird vorzugsweise ein Methanol enthaltender Einspeisungsstrom A1 in einen Dimethylether-Festbettreaktor eingespeist und Methanol zu Dimethylether katalytisch umgesetzt, wobei ein Produktstrom A enthaltend Dimethylether, Methanol und Wasserdampf erhalten wird. In step A), a methanol-containing feed stream A1 is preferably fed into a dimethyl ether fixed-bed reactor and methanol is catalytically converted to dimethyl ether, giving a product stream A containing dimethyl ether, methanol and steam.
Ein Methanol enthaltender Einspeisungsstrom A1 , der vorzugsweise aus einer vorgeschalteten Methanol-Syntheseanlage stammt, wird verdampft und auf eine Temperatur von im Allgemeinen 250 bis 300°C, beispielsweise 275°C, aufgeheizt und in den Dimethylether-Festbettreaktor eingespeist. Als Katalysator wird im Allgemeinen gamma-Aluminiumoxid eingesetzt. Die Temperatur der Umsetzung beträgt im Allgemeinen 250 bis 400°C, der Druck beträgt im Allgemeinen 1 bis 25 bar, beispielsweise 4 bar. Der den Dimethylether-Festbettreaktor verlassende erste Produktgasstrom weist eine Temperatur von im Allgemeinen 350 bis 400°C, beispielsweise von 370°C auf. Der Methanol-Umsatz beträgt im Allgemeinen 50 bis 90%, vorzugsweise 65 bis 85%, beispielsweise 75%. Der Produktgasstrom A wird durch Wärmetausch mit dem Methanol enthaltende Einspeisungsstrom A1 abgekühlt. Der erste Produktgasstrom weist nach dem Wärmetausch eine Temperatur von im Allgemeinen 180 bis 250 °C auf. A methanol-containing feed stream A1, which preferably comes from an upstream methanol synthesis plant, is evaporated and heated to a temperature of generally 250 to 300 ° C, for example 275 ° C, and fed into the dimethyl ether fixed bed reactor. Gamma aluminum oxide is generally used as the catalyst. The reaction temperature is generally 250 to 400 ° C, the pressure is generally 1 to 25 bar, for example 4 bar. The first product gas stream leaving the dimethyl ether fixed bed reactor has a temperature of generally 350 to 400 ° C, for example 370 ° C. The methanol conversion is generally 50 to 90%, preferably 65 to 85%, for example 75%. The product gas stream A is cooled by heat exchange with the methanol-containing feed stream A1. After the heat exchange, the first product gas stream has a temperature of generally 180 to 250 ° C.
In einem Schritt B) wird zumindest ein Teil dieses Stroms A mit einem Kohlenwasserstoff-Rückführstrom enthaltend C2-C6-Kohlenwasserstoffe und einem Wasserdampfstrom G2 gemischt, wobei ein Einspeisungsgasstrom B erhalten wird. Im Allgemeinen beträgt dieser Teil des Stroms A mindestens 50 Gew.-% und vorzugsweise bis zu 80 Gew.-%. Ein weiterer Teil A-2 des Stroms A von vorzugsweise mindestens 20 Gew.-% kann direkt einer oder mehreren Horden des Olefin-Festbettreaktors zugeführt werden. Stammt dieser Teil des Stroms A aus einem vorgelagerten Dimethylether-Reaktor, so wird er vor der Einspeisung in die Horden des Olefin- Festbettreaktors im Allgemeinen gekühlt, vorzugsweise auf eine Temperatur im Bereich von 30 bis 60 °C. Dieser Teilstrom A-2 wird vorzugsweise flüssig in den Reaktor eingespeist. In a step B), at least a portion of this stream A is mixed with a hydrocarbon recycle stream containing C2-C6 hydrocarbons and a water vapor stream G2, whereby a feed gas stream B is obtained. In general, this portion of stream A is at least 50% by weight and preferably up to 80% by weight. A further part A-2 of stream A, preferably at least 20% by weight, can be fed directly to one or more trays of the olefin fixed bed reactor. If this part of stream A comes from an upstream dimethyl ether reactor, it is generally cooled before being fed into the trays of the olefin fixed bed reactor, preferably to a temperature in the range from 30 to 60 ° C. This partial stream A-2 is preferably fed into the reactor in liquid form.
Die Kühlung durch den Teilstrom A-2 kann auch entfallen, wenn der Olefin-Festbettreaktor isotherm betrieben und gekühlt wird. Ein isothermer Betrieb kann beispielsweise in der in WO2017/102096 A1 beschrieben Art und Weise erfolgen. So können in den Olefin-Festbettreaktor Wärmeübertragerflächen eingebaut sein, die beispielweise mit Flüssigsalz oder Hochdruckdampf ais Wärmeübertragermedium betrieben werden. Indem das Wärmeübertragermedium durch die Wärmeübertragerflächen in dem Reaktor strömt, wird die entstehende Reaktionswärme aus dem Reaktor abgeführt und dieser somit isotherm betrieben. Zur Einstellung der gewünschten Produktverteilung in dem Produktgasstrom D kann auch hier ein Teilstrom A-2 einer Zwischenstufe des Olefin-Festbettreaktors zugeführt werden. Cooling by partial stream A-2 can also be omitted if the olefin fixed bed reactor is operated and cooled isothermally. Isothermal operation can take place, for example, in the manner described in WO2017/102096 A1. Heat transfer surfaces can be installed in the olefin fixed bed reactor, which are operated, for example, with liquid salt or high-pressure steam as a heat transfer medium. As the heat transfer medium flows through the heat transfer surfaces in the reactor, the resulting reaction heat is removed from the reactor and the reactor is therefore operated isothermally. To set the To achieve the desired product distribution in the product gas stream D, a partial stream A-2 can also be fed to an intermediate stage of the olefin fixed bed reactor.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Methanol enthaltender Strom direkt einer oder mehreren Horden des Olefin-Festbettreaktors zugeführt. Vorzugsweise wird ein Teil des Methanol enthaltenden ersten Einspeisungsstroms A1 , der beispielsweise aus einer vorgeschalteten Methanol-Syntheseanlage stammt, direkt in den Olefin-Festbettreaktor eingespeist. Dieser Teil des Methanol enthaltenden Einspeisungsstroms A1 kann bis zu 60 Gew.-% des gesamten Einspeisungsstroms A1 betragen. In a further embodiment, a stream containing methanol is fed directly to one or more trays of the olefin fixed bed reactor. Preferably, a portion of the methanol-containing first feed stream A1, which comes, for example, from an upstream methanol synthesis plant, is fed directly into the olefin fixed-bed reactor. This portion of the methanol-containing feed stream A1 can amount to up to 60% by weight of the total feed stream A1.
Der Kohlenwasserstoff-Rückführstrom R, der aus der Abtrennung der C2-C4-Olefine stammt, enthält im Allgemeinen C4-C6-Kohlenwasserstoffe.Je nachdem, ob in Schritt H) Ethylen, Propylen oder Butene als Wertprodukt erhalten werden, kann der Kohlenwasserstoff-Rückführstrom R auch Ethylen, Propylen und/oder Butene enthalten. Enthält die in Schritt H) als Produkt gewonnene C2-C4-Olefinmenge beispielsweise zu mindestens 85 Gew.-% Propylen, besteht Strom R zu mindestens 50 Gew.-% aus C4-C6-Kohlenwasserstoffen. Der Kohlenwasserstoff- Rückführstrom R weist vor dem Vermischen im Allgemeinen eine Temperatur im Bereich von 100 bis 175 °C, bevorzugt im Bereich von 130 bis 160 °C auf. Der Kohlenwasserstoff-Rückführstrom R wird vorzugsweise durch Wärmetausch mit Mitteldruck-Wasserdampf aufgeheizt und weist vor dem Aufheizen eine Temperatur von im Allgemeinen 30 bis 100 °C, bevorzugt von 50 bis 80 °C auf. The hydrocarbon recycle stream R, which comes from the separation of the C2-C4 olefins, generally contains C4-C6 hydrocarbons. Depending on whether ethylene, propylene or butenes are obtained as a product of value in step H), the hydrocarbon recycle stream can R also contain ethylene, propylene and/or butenes. If the amount of C2-C4 olefin obtained as a product in step H) contains, for example, at least 85% by weight of propylene, stream R consists of at least 50% by weight of C4 -C6 hydrocarbons. Before mixing, the hydrocarbon recycle stream R generally has a temperature in the range from 100 to 175 ° C, preferably in the range from 130 to 160 ° C. The hydrocarbon recycle stream R is preferably heated by heat exchange with medium-pressure steam and has a temperature of generally 30 to 100 ° C, preferably 50 to 80 ° C, before heating.
Der Produktstrom A des Dimethylether-Festbettreaktors wird weiterhin mit einem Wasserdampfstrom G2 gemischt. Der Wasserdampfstrom G2 weist im Allgemeinen eine Temperatur im Bereich von 100 bis 200 °C, bevorzugt im Bereich von 100 bis 150 °C auf. Dieser Wasserdampfstrom wird erfindungsgemäß durch Wärmetausch mit Mitteldruck-Wasserdampf aufgeheizt. The product stream A from the dimethyl ether fixed bed reactor is further mixed with a steam stream G2. The steam stream G2 generally has a temperature in the range from 100 to 200 ° C, preferably in the range from 100 to 150 ° C. According to the invention, this steam stream is heated by heat exchange with medium-pressure steam.
Der so erhaltene Einspeisungsstrom B enthält im Allgemeinen 15 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 40 Gew.-% Wasserdampf. Er enthält im Allgemeinen weiterhin 5 bis 10 Gew.-% Methanol, 10 bis 20 Gew.-% Dimethylether und 25 bis 50 Gew.-% C2-C6-Kohlenwasserstoffe. The feed stream B thus obtained generally contains 15 to 50% by weight, preferably 20 to 40% by weight, of water vapor. It generally also contains 5 to 10% by weight of methanol, 10 to 20% by weight of dimethyl ether and 25 to 50% by weight of C2-C6 hydrocarbons.
In einem Schritt C) wird der Einspeisungsstrom B in einem oder mehreren Wärmetauschern auf eine Temperatur im Bereich von 430 bis 500 °C aufgeheizt und in einen Olefin-Festbettreaktor eingespeist. Das Aufheizen kann auch vor dem Mischen einzelner Teilströme in Schritt B) stattfinden. In a step C), the feed stream B is heated in one or more heat exchangers to a temperature in the range of 430 to 500 ° C and fed into an olefin fixed-bed reactor. The heating can also take place before mixing individual partial streams in step B).
Im Allgemeinen weist der Einspeisungsstrom B beim Einspeisen in den Olefin-Festbettreaktor eine Temperatur im Bereich von 430 bis 500°C, beispielsweise von 470°C auf. Das Aufheizen des Einspeisungsstroms B erfolgt auf diese Temperatur erfolgt durch Wärmetausch mit dem (zweiten) Produktgasstrom D des Olefin-Festbettreaktors. Durch das erfindungsgemäße Aufheizen des Wasserdampfstroms G1 durch Wärmetausch mit Mitteldruck-Wasserdampf kann in dem Einspeisungsstrom B durch Wärmetausch mit dem (zweiten) Produktgasstrom D eine Temperatur von 430 bis 500°C erreicht werden, ohne dass es im stationären Betrieb einer zusätzlichen Beheizung mit einem Brenner bedarf. Die geringen Temperaturdifferenzen zwischen den beiden Gasströmen B und D erhöhen die erforderliche Wärmeübertragungsfläche. In Anlagen mit hoher Produktionskapazität kann dies zu unverhältnismäßig großen Wärmetauschern führen. In solchen Fällen kann der letzte Teil der Aufheizung des Einspeisungsstroms B auch mit einem elektrischen Wärmetauscher durchgeführt werden, was die Temperaturdifferenz in den Wärmetauschern zwischen Strom B und D erhöht. Dadurch wird die erforderliche Wärmeübertragungsfläche auf ein implementierbares Maß reduziert. Solange der elektrische Strom ohne Verbrennung fossiler Energieträger erzeugt wird, erfolgt das Aufheizen von Strom B weiterhin ohne CO2-Emissionen. In general, the feed stream B has a temperature in the range from 430 to 500 ° C, for example 470 ° C, when fed into the olefin fixed bed reactor. The feed stream B is heated to this temperature by heat exchange with the (second) product gas stream D of the olefin fixed bed reactor. By heating the water vapor stream G1 according to the invention by heat exchange with medium-pressure steam, the feed stream B can be heated by heat exchange with the (second) product gas stream D Temperatures of 430 to 500°C can be achieved without the need for additional heating with a burner in stationary operation. The small temperature differences between the two gas streams B and D increase the required heat transfer area. In systems with high production capacity, this can lead to disproportionately large heat exchangers. In such cases, the final part of the heating of the feed stream B can also be carried out with an electrical heat exchanger, which increases the temperature difference in the heat exchangers between streams B and D. This reduces the required heat transfer area to an implementable level. As long as the electrical power is generated without burning fossil fuels, the heating of electricity B continues to occur without CO2 emissions.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Aufheizen des zweiten Einspeisungsgasstroms B in Schritt C) zum Teil mittels eines elektrischen Wärmetauschers. In one embodiment of the method according to the invention, the second feed gas stream B is heated in step C) in part by means of an electrical heat exchanger.
Es folgt in Schritt D) die katalytische Umsetzung in dem Olefin-Festbettreaktor zu einem Produktgasstrom D enthaltend Ethylen, Propylen, weitere C2-C6-Kohlenwasserstoffe, Methanol und Wasserdampf. Die Umsetzung erfolgt im Allgemeinen an einem Zeolith-Katalysator, bevorzugt an einem Katalysator auf Basis eines ZSM-5-Zeolithen. Die Reaktionstemperatur beträgt im Allgemeinen 430 bis 500°C, bevorzugt 460 bis 480°C. Der Druck beträgt im Allgemeinen 1 ,3 bis 4 bar. Der erhaltene zweite Produktgasstrom D ist vorzugsweise wie folgt zusammengesetzt: 1 bis 15 Gew.-% Ethylen, 1 bis 15 Gew.-% Propylen, 35 bis 70 Gew.-% Wasser, 20 bis 65 Gew.- % C2-C6-Kohlenwasserstoffe, sowie C6+-Kohlenwasserstoffe und 0,1 bis 1 ,5 Gew.-% Methanol und DME. This is followed in step D) by the catalytic conversion in the olefin fixed bed reactor to give a product gas stream D containing ethylene, propylene, further C2-C6 hydrocarbons, methanol and water vapor. The reaction generally takes place on a zeolite catalyst, preferably on a catalyst based on a ZSM-5 zeolite. The reaction temperature is generally 430 to 500°C, preferably 460 to 480°C. The pressure is generally 1.3 to 4 bar. The second product gas stream D obtained is preferably composed as follows: 1 to 15% by weight of ethylene, 1 to 15% by weight of propylene, 35 to 70% by weight of water, 20 to 65% by weight of C2-C6 hydrocarbons , as well as C6 + hydrocarbons and 0.1 to 1.5% by weight of methanol and DME.
Der Olefin-Festbettreaktor ist im Allgemeinen als Hordenreaktor ausgestaltet. Die Zahl der Horden beträgt vorzugsweise 4 bis 6. In einer Ausführungsform werden insgesamt bis zu 50 Gew.- % des Gasstroms A direkt einer oder mehreren Horden des Olefin-Festbettreaktors, vorzugsweise allen Horden des Olefin-Festbettreaktors, zugeführt. In einer weiteren Ausführungsform wird ein Methanol enthaltender Strom direkt einer oder mehreren Horden des Olefin-Festbettreaktors, vorzugsweise allen Horden des Olefin-Festbettreaktors, zugeführt. The olefin fixed bed reactor is generally designed as a tray reactor. The number of trays is preferably 4 to 6. In one embodiment, a total of up to 50% by weight of the gas stream A is fed directly to one or more trays of the olefin fixed bed reactor, preferably to all trays of the olefin fixed bed reactor. In a further embodiment, a methanol-containing stream is fed directly to one or more trays of the olefin fixed-bed reactor, preferably to all trays of the olefin fixed-bed reactor.
Der (zweite) Produktgasstrom D weist bei Austritt aus dem Reaktor eine Temperatur von im Allgemeinen 430 bis 520°C, bevorzugt 460 bis 480°C auf. The (second) product gas stream D has a temperature of generally 430 to 520 ° C, preferably 460 to 480 ° C, when it leaves the reactor.
In einem Schritt E) wird der Produktgasstrom D in einem oder mehreren Wärmetauschern auf eine Temperatur im Bereich von 160 bis 220°C durch Wärmetausch mit dem Einspeisungsgasstrom B abgekühlt. Nach diesem Abkühlschritt beträgt die Temperatur des (zweiten) Produktgasstroms D im Allgemeinen 160 bis 220°C, vorzugsweise 170 bis 210°C, beispielsweise 190°C. In a step E), the product gas stream D is cooled in one or more heat exchangers to a temperature in the range from 160 to 220 ° C by heat exchange with the feed gas stream B. After this cooling step, the temperature of the (second) product gas stream D is generally 160 to 220 ° C, preferably 170 to 210 ° C, for example 190 ° C.
In einem Schritt F) erfolgt eine weitere Abkühlung des Produktgasstroms D auf eine Temperatur im Bereich von 35 bis 60°C durch Inkontaktbringen mit einem oder mehreren wasserhaltigen Quench-Kreislaufströmen, wobei Wasser und Methanol auskondensiert werden und ein an Wasser und Methanol abgereicherter Kohlenwasserstoff-Produktgasstrom F erhalten wird. Der so erhaltene Kohlenwasserstoff-Produktgasstrom F enthält im Wesentlichen Ethylen, Propylen und weitere C2-C6-Kohlenwasserstoffe. In a step F), the product gas stream D is further cooled to a temperature in the range from 35 to 60 ° C by bringing it into contact with one or more water-containing quench cycle streams, whereby water and methanol are condensed out and added Water and methanol-depleted hydrocarbon product gas stream F is obtained. The hydrocarbon product gas stream F thus obtained essentially contains ethylene, propylene and other C2-C6 hydrocarbons.
In einem Schritt G) wird ein Teil des Wassers des mindestens einen Quench-Kreislaufstroms K abgetrennt und dieser Teilstrom G1 erfindungsgemäß in einem oder mehreren Wärmetauschern durch Wärmetausch mit Mitteldruck-Wasserdampf aufgeheizt und verdampft, oder dieser Teilstrom G1 wird durch elektrische Beheizung aufgeheizt und verdampft, wobei ein aufgeheizter Wasserdampfstrom G2 erhalten wird. Dieser aufgeheizte Wasserdampfstrom G2 wird in Schritt B) mit dem aus dem Dimethylether-Festbettreaktor stammenden ersten Produktstrom A (bzw. dem Einspeisungsstrom A) gemischt. In a step G), part of the water of the at least one quench circuit stream K is separated off and, according to the invention, this partial stream G1 is heated and evaporated in one or more heat exchangers by heat exchange with medium-pressure steam, or this partial stream G1 is heated and evaporated by electrical heating, whereby a heated water vapor stream G2 is obtained. This heated water vapor stream G2 is mixed in step B) with the first product stream A (or the feed stream A) originating from the dimethyl ether fixed bed reactor.
Im Allgemeinen wird der Wasser enthaltende Quench-Kreislaufstrom in Schritt G) zu mindestens 50%, bezogen auf die zugeführte Wärmemenge, durch Wärmetausch mit Mitteldruck-Wasserdampf oder über eine elektrische Beheizung aufgeheizt. Zusätzlich kann der Teilstrom G1 des wasserhaltigen Quench-Kreislaufstroms in Schritt G) zusätzlich durch Wärmetausch mit dem Produktgasstrom D aufgeheizt und verdampft werden. In general, the water-containing quench circuit stream in step G) is heated to at least 50%, based on the amount of heat supplied, by heat exchange with medium-pressure steam or via electrical heating. In addition, the partial stream G1 of the water-containing quench cycle stream in step G) can be additionally heated and evaporated by heat exchange with the product gas stream D.
Vor dem Aufheizen ist der abgetrennte Teilstrom G1 des Quench-Kreislaufstroms K flüssig und weist im Allgemeinen eine Temperatur im Bereich von 70 bis 100 °C auf. Nach dem Aufheizen und Verdampfen weist der Wasserdampfstrom G1 eine Temperatur im Bereich von 100 bis 150 °C, bevorzugt 120 bis 140 °C, und entsprechend einen Druck von 1 bis 6 bar, vorzugsweise von 2 bis 4 bar auf. Before heating, the separated partial stream G1 of the quench circulation stream K is liquid and generally has a temperature in the range from 70 to 100 ° C. After heating and evaporation, the steam stream G1 has a temperature in the range of 100 to 150 ° C, preferably 120 to 140 ° C, and correspondingly a pressure of 1 to 6 bar, preferably 2 to 4 bar.
In einer ersten Ausführungsform erfolgt das Aufheizen des dem Quench-Kreislauf entnommenen Wasserstroms G1 durch Wärmetausch mit Mitteldruck-Wasserdampf. Mitteldruck-Wasserdampf im Sinne der vorliegenden Erfindung ist Wasserdampf mit einer Temperatur von mindestens 150 °C und einem Druck von mindestens 5 bar, vorzugsweise einer Temperatur im Bereich von 150 bis 250 °C, bevorzugt 150 bis 200 °C und entsprechend einem Druck im Bereich von 5 bis 17 bar, bevorzugt 5 bis 11 bar. In a first embodiment, the water stream G1 taken from the quench circuit is heated by heat exchange with medium-pressure steam. Medium-pressure steam in the context of the present invention is steam with a temperature of at least 150 ° C and a pressure of at least 5 bar, preferably a temperature in the range of 150 to 250 ° C, preferably 150 to 200 ° C and correspondingly a pressure in the range from 5 to 17 bar, preferably 5 to 11 bar.
Alle angegebenen Drücke sind Absolutdrücke. All pressures given are absolute pressures.
Der in Schritt G) eingesetzte Mitteldruck-Wasserdampfstrom stammt vorzugsweise aus einer dem Schritt A) vorgelagerten Methanol-Synthese und/oder aus einer dieser Methanolsynthese vorgelagerten Synthesegas-Herstellung. Der Mitteldruck-Wasserdampfstrom kann aus räumlich benachbarten, separaten Produktionsanlagen stammen. The medium-pressure steam stream used in step G) preferably comes from a methanol synthesis upstream of step A) and/or from a synthesis gas production upstream of this methanol synthesis. The medium-pressure steam stream can come from spatially adjacent, separate production plants.
In einer zweiten Ausführungsform erfolgt das Aufheizen des dem Quench-Kreislauf entnommenen Wasserstroms G1 durch elektrische Beheizung. Die elektrische Beheizung kann beispielsweise in einem Kessel mit eingebauten elektrischen Heizelementen erfolgen. Die der elektrischen Beheizung zugeführte elektrische Energie wird erfindungsgemäß überwiegend regenerativ, also ohne Verbrennung von fossilen Energieträgern, erzeugt. Die der elektrischen Beheizung zugeführte elektrische Energie wird somit weitgehend ohne klimaschädliche CC>2-Emissionen bereitgestellt. In a second embodiment, the water stream G1 taken from the quench circuit is heated by electrical heating. Electrical heating can take place, for example, in a boiler with built-in electric heating elements. According to the invention, the electrical energy supplied to the electrical heating is predominantly generated regeneratively, i.e. without burning fossil fuels. The electrical energy supplied to the electrical heating is therefore largely provided without any climate-damaging CC>2 emissions.
Der Mitteldruck-Wasserdampf kann ebenfalls durch elektrische Beheizung erzeugt werden. Die elektrische Beheizung kann beispielsweise in einem Kessel mit eingebauten elektrischen Heizelementen erfolgen. The medium-pressure steam can also be generated by electrical heating. Electrical heating can take place, for example, in a boiler with built-in electric heating elements.
In einem Schritt H) werden aus dem Kohlenwasserstoff-Produktgasstrom F ein oder mehrere C2-C4-Olefine enthaltende Produktströme P abgetrennt und mindestens ein C2-Ce-Kohlenwas- serstoffe enthaltender Rückführstrom R gewonnen. Der Gesamtrückführstrom R wird im Allgemeinen aus mehreren einzelnen Rückführströmen zusammengesetzt. Im Allgemeinen enthält der gesamte, C2-C6-Kohlenwasserstoffe enthaltende Rückführstrom R im Wesentlichen, das heißt zu >95 Gew.-% C2-C6-Kohlenwasserstoffe. In a step H), one or more product streams P containing C2-C4 olefins are separated from the hydrocarbon product gas stream F and at least one recycle stream R containing C2-Ce hydrocarbons is obtained. The total recirculation stream R is generally composed of several individual recirculation streams. In general, the entire recycle stream R containing C2-C6 hydrocarbons essentially contains, that is to say >95% by weight, C2-C6 hydrocarbons.
Der Kohlenwasserstoff-Rückführstrom R enthaltend C2-C6-Kohlenwasserstoffe kann ebenfalls durch Wärmetausch mit Mitteldruck-Wasserdampf aufgeheizt werden. The hydrocarbon recycle stream R containing C2-C6 hydrocarbons can also be heated by heat exchange with medium-pressure steam.
Der Kohlenwasserstoff-Rückführstrom R enthaltend C2-C6-Kohlenwasserstoffe kann vor dem Vermischen mit dem Strom A zum Einspeisungsstrom B durch Wärmetausch mit dem Produktgasstrom D aufgeheizt werden. The hydrocarbon recycle stream R containing C2-C6 hydrocarbons can be heated by heat exchange with the product gas stream D before mixing with the stream A to form the feed stream B.
Im Allgemeinen umfasst der Schritt H) die Schritte H1) bis H7): In general, step H) includes steps H1) to H7):
H1) Kompression des Kohlenwasserstoff-Produktgasstroms F, wobei ein Propylen, C4-, C5- und C6+-Kohlenwasserstoffe enthaltender flüssiger Kohlenwasserstoffstrom H11 und ein Ethan, Ethen und Propylen enthaltender gasförmiger Kohlenwasserstoffstrom H12 gewonnen werden; H1) compression of the hydrocarbon product gas stream F, obtaining a liquid hydrocarbon stream H11 containing propylene, C4, C5 and C6 + hydrocarbons and a gaseous hydrocarbon stream H12 containing ethane, ethene and propylene;
H2) Abtrennung von Wasser aus dem flüssigen Kohlenwasserstoffstrom H11 durch Phasentrennung, wodurch ein flüssiger Kohlenwasserstoffstrom H21 erhalten wird; H2) separation of water from the liquid hydrocarbon stream H11 by phase separation, thereby obtaining a liquid hydrocarbon stream H21;
H3) Abtrennung eines Propylen enthaltenden Stroms H31 aus dem flüssigen Kohlenwasserstoffstrom H21 , wobei ein C4-, C5- und C6+-Kohlenwasserstoffe enthaltender Strom H32 erhalten wird; oder Abtrennung eines Propylen und C4-Kohlenwasserstoffe enthaltenden Stroms H31 , wobei ein C4-, C5- und C6+-Kohlenwasserstoffe enthaltender Strom H32 erhalten wird; H3) separating a propylene-containing stream H31 from the liquid hydrocarbon stream H21, obtaining a stream H32 containing C 4 , C5 and C6 + hydrocarbons; or separating a stream H31 containing propylene and C4 hydrocarbons, obtaining a stream H32 containing C4, C5 and C6 + hydrocarbons;
H4) Abtrennung eines C6+-Kohlenwasserstoffe enthaltenden Stroms H41 aus dem C4-, C5- und C6+-Kohlenwasserstoffe enthaltenden Strom H32, wobei ein C4-, C5- und Cß-Kohlen- wasserstoffe enthaltender Strom H42 erhalten wird; gegebenenfalls enthält der Strom H41 aromatische Ce-Kohlenwasserstoffe und der Strom H42 aliphatische Ce-Kohlenwas- sertsoffe; H5) Abtrennung eines Propylen enthaltenden Stroms H51 aus dem Ethan, Ethen und Propylen enthaltenden gasförmiger Kohlenwasserstoffstrom H12, wobei ein Ethan und Ethen enthaltender Strom H52 erhalten wird; H4) separating a stream H41 containing C6 + hydrocarbons from the stream H32 containing C4, C5 and C6 + hydrocarbons, whereby a stream H42 containing C 4 , C5 and Cß hydrocarbons is obtained; Optionally, stream H41 contains aromatic Ce hydrocarbons and stream H42 contains aliphatic Ce hydrocarbons; H5) separation of a propylene-containing stream H51 from the ethane, ethene and propylene-containing gaseous hydrocarbon stream H12, whereby a ethane and ethene-containing stream H52 is obtained;
H6) Abtrennung eines Butene enthaltenden Stroms H61 aus dem C4-, C5- und Ce-Kohlenwas- serstoffe enthaltender Strom H42, wobei ein C5- und Ce-Kohlenwasserstoffe enthaltender Strom H62 gewonnen wird; und/oder Abtrennung eines Propylen enthaltenden Stroms H63 aus dem Strom H31 , wobei ein Butene enthaltender Strom H64 erhalten wird; H6) separation of a butene-containing stream H61 from the C4, C5 and Ce hydrocarbon-containing stream H42, whereby a C5 and Ce hydrocarbon-containing stream H62 is obtained; and/or separating a propylene-containing stream H63 from the stream H31, obtaining a butene-containing stream H64;
H7) Gewinnung mindestens eines Rückführstroms R aus einem oder mehreren der Ströme ausgewählt aus dem C4-, C5- und Cß-Kohlenwasserstoffe enthaltender Strom H42, dem C5- und Ce-Kohlenwasserstoffe enthaltenden Strom H62, dem Propylen enthaltenden Strom H31 , dem Propylen enthaltenden Strom H51 , dem Propylen enthaltenden Strom H63, dem Butene enthaltenden Strom H61 , dem Butene enthaltenden Strom H64 und dem Ethan und Ethen enthaltenden Strom H52. H7) Obtaining at least one recycle stream R from one or more of the streams selected from the stream H42 containing C4 , C5 and Cß hydrocarbons, the stream H62 containing C5 and Ce hydrocarbons, the stream H31 containing propylene, the stream H31 containing propylene Stream H51, the propylene-containing stream H63, the butene-containing stream H61, the butene-containing stream H64 and the ethane and ethene-containing stream H52.
Die Schritte H3), H4), H5) und H6) werden in üblichen Destillationsvorrichtungen durchgeführt. Als Destillationsvorrichtungen kommen grundsätzlich die dem Fachmann für derartige Trennaufgaben bekannten Vorrichtungen in Frage. Neben dem eigentlichen Kolonnenkörper mit Einbauten enthält die Destillationskolonne wie üblich noch einen Kopfkondensator und einen Sumpfverdampfer. Der Kolonnenkörper kann beispielsweise mit Packungen, Füllkörpern oder Böden bestückt sein. Die Destillationsvorrichtungen können mit dem allgemeinen Wissen des Fachmanns ausgelegt und betrieben werden. Steps H3), H4), H5) and H6) are carried out in conventional distillation devices. In principle, the devices known to those skilled in the art for such separation tasks can be used as distillation devices. In addition to the actual column body with internals, the distillation column, as usual, also contains a top condenser and a bottom evaporator. The column body can, for example, be equipped with packings, packings or trays. The distillation devices can be designed and operated with the general knowledge of those skilled in the art.
Vorzugsweise schließt sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von C2-C4-Ole- finen aus Dimethylether und gegebenenfalls Methanol an ein Verfahren zur Herstellung von Methanol an, wobei das Verfahren zur Herstellung von Methanol die folgenden Schritte umfasst: The process according to the invention for producing C2- C4 olefins from dimethyl ether and optionally methanol preferably follows a process for producing methanol, the process for producing methanol comprising the following steps:
(a) aus einem kohlenstoffhaltigen Einsatzstoff (I) in einer Synthesegas-Erzeugungseinheit wird ein Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserstoff enthaltendes Synthesegas (II) erzeugt; (a) a synthesis gas (II) containing carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen is produced from a carbon-containing feedstock (I) in a synthesis gas production unit;
(b) das Synthesegas (II) aus Stufe (a) wird einer Methanol-Syntheseeinheit zuführt und bei einer Temperatur von 150 bis 300°C und einem Druck von 5 bis 10 MPa abs in Gegenwart eines Methanol-Synthesekatalysators zu einem Methanol, Wasser, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Wasserstoff, Dimethylether und Methan enthaltenden Reaktionsgemisch umgesetzt, aus diesem ein mit Methanol und Wasser angereicherter Roh-Methanolstrom (III) auskondensiert, und der Roh-Methanolstrom (III) sowie ein Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Wasserstoff und Methan enthaltenden gasförmigen Strom (IV) aus der Methanol- Syntheseeinheit abgeführt; (b) the synthesis gas (II) from stage (a) is fed to a methanol synthesis unit and at a temperature of 150 to 300 ° C and a pressure of 5 to 10 MPa abs in the presence of a methanol synthesis catalyst to form a methanol, water, Reaction mixture containing carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen, dimethyl ether and methane is implemented, from which a raw methanol stream (III) enriched with methanol and water is condensed out, and the raw methanol stream (III) and a gaseous stream containing carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen and methane ( IV) removed from the methanol synthesis unit;
(c) der Roh-Methanolstrom (III) aus Stufe (b) wird in einer Entspannungseinheit auf einen Druck von 0,1 bis 2 MPa abs entspannt und ein Kohlendioxid und Methan enthaltendes Entspannungsgas (V) sowie ein mit Methanol und Wasser angereicherter entgaste Roh- Methanolstrom (VI) erhalten; (d) aus dem entgasten Roh-Methanolstrom (VI) aus Stufe (c) wird in einer Destillationsvorrichtung ein Kohlendioxid und Dimethylether enthaltender Leichtsiederstrom (VII) destillativ abgetrennt und ein mit Methanol und Wasser angereicherten Sumpfstrom (VIII) erhalten; und (c) the raw methanol stream (III) from stage (b) is expanded in an expansion unit to a pressure of 0.1 to 2 MPa abs and an expansion gas (V) containing carbon dioxide and methane and a degassed raw material enriched with methanol and water - Methanol stream (VI) obtained; (d) a low boiler stream (VII) containing carbon dioxide and dimethyl ether is distilled off from the degassed crude methanol stream (VI) from stage (c) in a distillation device and a bottom stream (VIII) enriched with methanol and water is obtained; and
(e) optional wird aus dem Sumpfstrom (VIII) aus Stufe (d) wird in einer weiteren Destillationsvorrichtung ein Wasser enthaltender Schwersiederstrom (IX) abgetrennt und Methanol destillativ als Strom (X) gewonnen. Schritt (e) kann auch entfallen, da wasserfreies Methanol nicht erforderlich ist. (e) optionally, a water-containing high boiler stream (IX) is separated from the bottom stream (VIII) from stage (d) in a further distillation device and methanol is obtained by distillation as stream (X). Step (e) can also be omitted since anhydrous methanol is not required.
In das erfindungsgemäße Verfahren können der mit Methanol und Wasser angereicherte Sumpfstrom (VIII) oder gegebenenfalls der Methanol-Reinstrom (X) eingesetzt werden. The bottom stream (VIII) enriched with methanol and water or, if appropriate, the pure methanol stream (X) can be used in the process according to the invention.
Der in Schritt G) der Propylen-Herstellung erfindungsgemäß eingesetzte Mitteldruck-Wasserdampfstrom stammt vorzugsweise aus der Synthesegas-Erzeugungseinheit des Schrittes (a) der Methanol-Herstellung und/oder der Methanol-Syntheseeinheit des Schrittes (b) der Methanol-Herstellung. The medium-pressure steam stream used according to the invention in step G) of the propylene production preferably comes from the synthesis gas production unit of step (a) of the methanol production and / or the methanol synthesis unit of step (b) of the methanol production.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren zur Herstellung von Methanol noch die folgenden Schritte: The process for producing methanol preferably also includes the following steps:
(f) die werthaltigen Komponenten Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Dimethylether und Methan der Ströme (IV) sowie von mindestens einem der beiden Ströme (V) und (VII) werden einer Verbrennungseinheit zugeführt und darin unter Zufuhr eines sauerstoffhaltigen Gases (XI), welches einen Sauerstoffgehalt von 30 bis 100 VoL-% aufweist, verbrannt und koh- lendioxidhaltiges Rauchgas (XII) gebildet; (f) the valuable components carbon monoxide, carbon dioxide, dimethyl ether and methane of the streams (IV) and of at least one of the two streams (V) and (VII) are fed to a combustion unit and therein with the supply of an oxygen-containing gas (XI), which has an oxygen content from 30 to 100% by volume, burned and flue gas containing carbon dioxide (XII) is formed;
(g) aus dem kohlendioxidhaltigen Rauchgas (XII) aus Stufe (f) wird in einer Kohlendioxid- Rückgewinnungseinheit unter Bildung eines Abgasstroms (XIII) ein mit Kohlendioxid angereicherter Strom (XIV) abgetrennt; und (g) a carbon dioxide-enriched stream (XIV) is separated from the carbon dioxide-containing flue gas (XII) from stage (f) in a carbon dioxide recovery unit to form an exhaust gas stream (XIII); and
(h) der in der Kohlendioxid-Rückgewinnungseinheit abgetrennte und mit Kohlendioxid angereicherten Strom (XIV) aus Stufe (g) wird zur Synthesegas-Erzeugungseinheit der Stufe (a) und/oder zur Methanol-Syntheseeinheit der Stufe (b) rückgeführt. (h) the stream (XIV) from stage (g) separated in the carbon dioxide recovery unit and enriched with carbon dioxide is recycled to the synthesis gas production unit of stage (a) and/or to the methanol synthesis unit of stage (b).
Ein derartiges Verfahren, umfassend die Schritte (f), (g) und (h), ist in WO 2020/048809 A1 beschrieben. Such a method, comprising steps (f), (g) and (h), is described in WO 2020/048809 A1.
Der in Schritt G) der Herstellung von C2-C4-Olefinen eingesetzte Mitteldruck-Wasserdampfstrom stammt vorzugsweise aus der Synthesegas-Erzeugungseinheit des Schrittes (a) der Methanol- Herstellung und/oder der Methanol-Syntheseeinheit des Schrittes (b) der Methanol-Herstellung. Als Synthesegas erzeugende Einsatzstoffe können bei diesem Verfahren die verschiedensten kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffe eingesetzt werden, unabhängig davon, ob diese fest, flüssig oder gasförmig vorliegen, und unabhängig von deren chemischer Natur. So können zur Erzeugung von Synthesegas beispielsweise sowohl Kohle als auch Kohlenwasserstoffe sowie Kohlenstoff und Wasserstoff enthaltende Verbindungen eingesetzt werden. Als bevorzugte kohlenstoffhaltige Einsatzstoffe genannt seien Erdgas, Biogas, Kohle, Holz, Kunststoffe, Erdöl, Bionaphtha oder kohlenwasserstoffhaltige Ströme aus der Erdöl- oder Erdgasverarbeitung, aus chemischen Produktionsverfahren, aus nachwachsenden Rohstoffen oder aus dem Kunststoff- Recycling. Im Falle von Kohle oder Holz erfolgt die Synthesegas-Erzeugung beispielsweise durch einen Vergasungsprozess, auch Kohlevergasung beziehungsweise Holzvergasung genannt. Geeignete Einsatzstoffe aus der Erdöl- oder Erdgasverarbeitung sind beispielsweise Naphtha, LPG, Benzin, Schweröl oder Vakuumrückstand. Unter kohlenwasserstoffhaltige Ströme aus chemischen Produktionsverfahren sind beispielsweise kohlenwasserstoffhaltige Ströme zu verstehen, die als Nebenprodukte anfallen und anstelle einer rein thermischen Verwertung auch als Einsatzstoff zur Erzeugung von Synthesegas eingesetzt werden können. The medium-pressure steam stream used in step G) of the production of C2- C4 olefins preferably comes from the synthesis gas production unit of step (a) of the methanol production and/or the methanol synthesis unit of step (b) of the methanol production . In this process, a wide variety of carbon-containing feedstocks can be used as feedstocks producing synthesis gas, regardless of whether they are in solid, liquid or gaseous form, and regardless of their chemical nature. For example, both coal and hydrocarbons as well as compounds containing carbon and hydrogen can be used to produce synthesis gas. Natural gas, biogas, coal, wood, plastics, petroleum, bionaphtha or hydrocarbon-containing streams from crude oil or natural gas processing, from chemical production processes, from renewable raw materials or from plastic recycling are mentioned as preferred carbon-containing feedstocks. In the case of coal or wood, synthesis gas is produced, for example, through a gasification process, also called coal gasification or wood gasification. Suitable input materials from crude oil or natural gas processing include naphtha, LPG, gasoline, heavy oil or vacuum residue. Hydrocarbon-containing streams from chemical production processes are, for example, hydrocarbon-containing streams that arise as by-products and can also be used as a feedstock for the production of synthesis gas instead of purely thermal utilization.
Besonders bevorzugt ist der Einsatz von Methan-haltigen Strömen und ganz besonders bevorzugt von Erdgas oder Biogas. Dabei ist es möglich und sogar vorteilhaft, im Erdgas sowie vor allem im Biogas vorhandenes Kohlendioxid ebenfalls der Synthesegas-Erzeugungseinheit zuzuführen. The use of methane-containing streams and very particularly preferred natural gas or biogas is particularly preferred. It is possible and even advantageous to also supply carbon dioxide present in the natural gas and especially in the biogas to the synthesis gas production unit.
Aus dem kohlenstoffhaltigen Einsatzstoff (I) wird in der Synthesegas-Erzeugungseinheit zunächst ein Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserstoff enthaltendes Synthesegas (II) erzeugt. Erdgas enthält üblicherweise 75 bis 100 VoL-% Methan. Als Begleitstoffe neben Methan seien vor allem die höheren Kohlenwasserstoffe Ethan, Propan, Butan aber auch Ethen genannt. Biogas enthält üblicherweise 40 bis 75 VoL-% Methan und als Begleitstoffe im Wesentlichen Kohlendioxid, Wasser, Stickstoff und Sauerstoff. A synthesis gas (II) containing carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen is first produced from the carbon-containing feedstock (I) in the synthesis gas production unit. Natural gas usually contains 75 to 100 vol% methane. In addition to methane, the higher hydrocarbons ethane, propane, butane and also ethene are mentioned as accompanying substances. Biogas usually contains 40 to 75% by volume of methane and essentially carbon dioxide, water, nitrogen and oxygen as accompanying substances.
Üblicherweise erfolgt die Erzeugung des Synthesegases (II) durch die im technischen Maßstab üblicherweise verwendeten Erzeugungsverfahren, wobei hier auch die Art des kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffes (I) eine Rolle spielt. Bei Methan-haltigen Einsatzstoffen, wie etwa im Falle von Erdgas oder Biogas, erzeugt man in Stufe (a) das Synthesegas (II) bevorzugt durch Dampfreformierung, durch autotherme Reformierung, durch eine Kombination aus Dampfreformierung und autothermer Reformierung oder durch partielle Oxidation. The synthesis gas (II) is usually produced by the production processes commonly used on an industrial scale, with the type of carbon-containing feedstock (I) also playing a role here. For methane-containing feedstocks, such as in the case of natural gas or biogas, the synthesis gas (II) is preferably produced in stage (a) by steam reforming, by autothermal reforming, by a combination of steam reforming and autothermal reforming or by partial oxidation.
Ein besonderer Vorteil der partiellen Oxidation liegt darin, dass der Synthesegas-Erzeugungseinheit kein separates Brenngas zugeführt werden muss und somit auch kein Kohlendioxid haltiges Rauchgas gebildet wird. Bei der partiellen Oxidation wird die zur Synthesegas-Erzeugung erforderliche Energie direkt durch partielle Oxidation aus dem Methan-haltigen Einsatzstoff gewonnen und die dabei gebildeten Verbrennungsgase Kohlendioxid und Kohlenmonoxid ebenfalls in der Methanolsynthese verwendet. Daher ist die partielle Oxidation von Methan-haltigen Strömen, wie beispielsweise von Erdgas oder Biogas bevorzugt. Der Produktstrom der partiellen Oxidation muss gekühlt werden. Dies geschieht über Wärmetauscher mit Wasser als Kühlmedium. Das Wasser wird dabei verdampft und überhitzt, wobei sich Hochdruckdampf (p = 100 - 130 bar, T = 300 - 450 °C) gebildet wird. Dieser Hochdruckdampf kann auf das benötigte Druck- und Temperaturniveau von Mitteldruck-Wasserdampf im Bereich von 150 bis 250 °C und 5 bis 17 bar entspannt werden. Alternativ entsteht bei der Wärmeabfuhr aus dem Methanol-Synthesereaktor Heizdampf im Druckbereich von 5 bis 17 bar. A particular advantage of partial oxidation is that no separate fuel gas has to be supplied to the synthesis gas generation unit and therefore no flue gas containing carbon dioxide is formed. In partial oxidation, the energy required to generate synthesis gas is obtained directly from the methane-containing feedstock through partial oxidation and the resulting combustion gases, carbon dioxide and carbon monoxide, are also used in methanol synthesis. Therefore, the partial oxidation of methane-containing streams, such as natural gas or biogas, is preferred. The product stream of the partial oxidation must be cooled. This happens via heat exchangers with water as the cooling medium. The water is evaporated and overheated, forming high-pressure steam (p = 100 - 130 bar, T = 300 - 450 °C). This high-pressure steam can be expanded to the required pressure and temperature level of medium-pressure steam in the range of 150 to 250 °C and 5 to 17 bar. Alternatively, heat removal from the methanol synthesis reactor produces heating steam in a pressure range of 5 to 17 bar.
Das erzeugte Synthesegas (II) enthält Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserstoff, wobei deren Konzentration zusammen üblicherweise 50 bis 100 Vol.-%, bevorzugt > 80 VoL-% und besonders bevorzugt > 90 VoL-% beträgt. Als mögliche Begleitstoffe seien vor allem nichtumgesetzte Bestandteile des eingesetzten kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffs sowie Nebenprodukte aus dessen Umsetzung genannt, wie beispielsweise Stickstoff, Argon, Wasser oder Methan. Üblicherweise enthält das Synthesegas (II) neben Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserstoff herstellungsbedingt auch Methan, sowie Stickstoff und Argon, welches beispielsweise durch den Einsatz von Luft in der Synthesegaserzeugung eingebracht wurde. The synthesis gas (II) produced contains carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen, the concentration of which together is usually 50 to 100% by volume, preferably >80% by volume and particularly preferably >90% by volume. Possible accompanying substances include, in particular, unreacted components of the carbon-containing feedstock used and by-products from its implementation, such as nitrogen, argon, water or methane. In addition to carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen, the synthesis gas (II) usually contains methane, as well as nitrogen and argon, which was introduced, for example, through the use of air in the synthesis gas production.
Die Umsetzung des Synthesegases (II) erfolgt in einer Methanol-Syntheseeinheit bei einer Temperatur von 150 bis 300°C und einem Druck von 5 bis 10 MPa abs in Gegenwart eines Methanol-Synthesekatalysators. Das Synthesegas (II) wird hierzu üblicherweise durch einen Kompressor auf den gewünschten Druck verdichtet und in einem Reaktor unter den genannten Bedingungen umgesetzt. The synthesis gas (II) is converted in a methanol synthesis unit at a temperature of 150 to 300 ° C and a pressure of 5 to 10 MPa abs in the presence of a methanol synthesis catalyst. For this purpose, the synthesis gas (II) is usually compressed to the desired pressure by a compressor and reacted in a reactor under the conditions mentioned.
Die Umsetzung erfolgt bevorzugt bei einer Temperatur von > 170°C und besonders bevorzugt bei > 190°C sowie bevorzugt bei < 280°C und besonders bevorzugt bei < 260°C. Die Umsetzung erfolgt bevorzugt bei > 6 MPa abs sowie bevorzugt bei > 9 MPa abs. The reaction preferably takes place at a temperature of >170°C and particularly preferably at >190°C and preferably at <280°C and particularly preferably at <260°C. The reaction preferably takes place at >6 MPa abs and preferably at >9 MPa abs.
Als Reaktoren können grundsätzlich alle Reaktoren eingesetzt werden, die für die exotherm verlaufende Umsetzung von Synthesegas zu Methanol unter den genannten Verfahrensbedingungen geeignet sind. Reaktoren zur Synthese von Methanol aus Synthesegas sind dem Fachmann allgemein bekannt. Beispielhaft seien hierzu die in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Kapitel "Methanol", Sektion 5.2.1 "Reactor Design", 2012 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Germany genannten adiabaten und quasi-isothermen Reaktoren, vari- obar Reaktoren und sogenannte doppelwandige Superconverter erwähnt. In principle, all reactors that are suitable for the exothermic conversion of synthesis gas to methanol under the process conditions mentioned can be used as reactors. Reactors for synthesizing methanol from synthesis gas are generally known to those skilled in the art. Examples of this are the adiabatic and quasi-isothermal reactors mentioned in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Chapter "Methanol", Section 5.2.1 "Reactor Design", 2012 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Germany, variable Reactors and so-called double-walled superconverters mentioned.
Methanol-Synthesekatalysatoren sind dem Fachmann allgemein bekannt. Beispielhaft seien Kupfer und Zink enthaltenen Heterogenkatalysatoren erwähnt. Im Allgemeinen enthalten diese noch weitere Elemente, wie beispielsweise Aluminium, Seltene Erden oder Chrom. Methanol synthesis catalysts are generally known to those skilled in the art. Heterogeneous catalysts containing copper and zinc may be mentioned as examples. In general, these contain other elements, such as aluminum, rare earths or chromium.
Bei der Umsetzung des Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserstoff enthaltenden Synthesegases (II) bilden sich Methanol und Wasser. Als typisches Nebenprodukt bildet sich Dimethylether. Zudem entsteht durch vollständige Hydrierung von Kohlenmonoxid beziehungsweise Kohlendioxid auch Methan als weiteres Nebenprodukt. Das im Reaktor erzeugte Reaktionsgemisch enthält somit Methanol, Wasser, Dimethylether, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Wasserstoff und Methan. Des Weiteren bilden sich unter den genannten Reaktionsbedingungen jedoch üblicherweise auch noch weitere Nebenprodukte, wie beispielsweise Methylformiat, Essigsäure, höhere Alkohole mit Kohlenstoffzahlen von > 2, Ester und Ether mit Kohlenstoffzahlen von > 2, sowie auch Paraffine. During the reaction of the synthesis gas (II) containing carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen, methanol and water are formed. Dimethyl ether is formed as a typical byproduct. In addition, complete hydrogenation of carbon monoxide or carbon dioxide also produces methane as a further byproduct. The reaction mixture produced in the reactor therefore contains methanol, water, dimethyl ether, carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen and methane. Furthermore, under the reaction conditions mentioned, other by-products usually also form, such as methyl formate, acetic acid, higher alcohols with carbon numbers of >2, esters and ethers with carbon numbers of >2, as well as paraffins.
Zur Auftrennung des komplexen Reaktionsgemischs wird zunächst ein mit Methanol und Wasser angereicherter Roh-Methanolstrom (III) auskondensiert. Hierzu wird üblicherweise das im Reaktor erzeugte Reaktionsgemisch einem Kondensator zugeführt. Als Kondensatoren können die dem Fachmann bekannten Apparate eingesetzt werden, welche geeignet sind, unter den vorliegenden Bedingungen durch eine gezielte Abkühlung ein mit Methanol und Wasser angereichertes Kondensat zu erhalten. Im Allgemeinen wird das Reaktionsgemisch auf eine Temperatur unterhalb des Taupunktes von Methanol abgekühlt. Entsprechend der Löslichkeiten und Dampfdrücke der im Reaktionsgemisch enthaltenen Komponenten enthält der mit Methanol und Wasser angereicherte Roh-Methanolstrom (III) noch darin gelöste Gase wie beispielsweise Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Dimethylether, Methan, sowie höher als Methanol siedende Komponenten. Der auskondensierte Roh-Methanolstrom (III) wird dann zur weiteren Aufarbeitung aus der Methanol-Syntheseeinheit ausgeschleust und zu Stufe (c) geführt. To separate the complex reaction mixture, a crude methanol stream (III) enriched with methanol and water is first condensed out. For this purpose, the reaction mixture generated in the reactor is usually fed to a condenser. Apparatuses known to those skilled in the art can be used as capacitors, which are suitable for obtaining a condensate enriched with methanol and water under the present conditions through targeted cooling. In general, the reaction mixture is cooled to a temperature below the dew point of methanol. Depending on the solubilities and vapor pressures of the components contained in the reaction mixture, the raw methanol stream (III) enriched with methanol and water still contains gases dissolved therein, such as hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, dimethyl ether, methane, as well as components that have a higher boiling point than methanol. The condensed crude methanol stream (III) is then discharged from the methanol synthesis unit for further processing and led to stage (c).
Der nicht auskondensierte Gasstrom enthält insbesondere die nicht umgesetzten Einsatzstoffe Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserstoff, sowie Methan. Um einen hohen Partialdruck der Synthesegaskomponenten Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid zu er halten, wird üblicherweise ein Teil des nicht auskondensierten Gasstroms ausgeschleust. Wenn es erforderlich ist, wird dieser ausgeschleuste Gasstrom einer Wasserstoffabtrennung zugeführt um den Partialdruck von Wasserstoff im Reaktor zu erhöhen. Ein höherer Partialdruck von Wasserstoff im Reaktor reduziert die Bildung von Nebenkomponenten und drängt insbesondere auch die Fi- scher-Tropsch-Reaktion zurück. Der überwiegende Teil des nicht auskondensierten Gasstroms wird in die Methanol-Syntheseeinheit als Kreislaufgas zurückgeführt und über den Methanol- Synthesekatalysator geleitet um eine möglichst gute Ausnutzung des Synthesegases und somit hohe Ausbeuten an Methanol zu erzielen. The non-condensed gas stream contains in particular the unreacted starting materials carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen, as well as methane. In order to maintain a high partial pressure of the synthesis gas components hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide, part of the gas stream that has not been condensed out is usually removed. If necessary, this discharged gas stream is fed to a hydrogen separation in order to increase the partial pressure of hydrogen in the reactor. A higher partial pressure of hydrogen in the reactor reduces the formation of secondary components and, in particular, also suppresses the Fischer-Tropsch reaction. The majority of the non-condensed gas stream is returned to the methanol synthesis unit as cycle gas and passed over the methanol synthesis catalyst in order to achieve the best possible utilization of the synthesis gas and thus high yields of methanol.
Demgemäß enthält die Methanol-Syntheseeinheit in Stufe (b) vorteilhafterweise einen Kompressor zur Verdichtung des Synthesegases (II), einen Reaktor zur Umsetzung des Synthesegases (II), einen Kondensator zur Auskondensation des Roh-Methanolstroms (III) und eine Leitung zur Rückführung von nicht auskondensiertem Gas zum Reaktor. Accordingly, the methanol synthesis unit in stage (b) advantageously contains a compressor for compressing the synthesis gas (II), a reactor for converting the synthesis gas (II), a condenser for condensing out the raw methanol stream (III) and a line for recycling condensed gas to the reactor.
Der nicht als Synthesekreisgas rückgeführte, nicht auskondensierte Gasstrom wird als gasförmiger Strom (IV) aus der Methanol-Syntheseeinheit ausgeschleust und gegebenenfalls zur Stufe (f) geführt. In Stufe (c) des Verfahrens wird der in Stufe (b) auskondensierte und aus der Methanol-Syntheseeinheit ausgeschleuste Roh-Methanolstrom (III) in einer Entspannungseinheit auf einen Druck von 0,1 bis 2 MPa abs entspannt und ein Kohlendioxid und Methan enthaltendes Entspannungsgas (V) sowie ein mit Methanol und Wasser angereicherter entgaster Roh-Metha- nolstrom (VI) erhalten. Die Entspannung erfolgt üblicherweise in einen Apparat, in dem sich Gasphase und Flüssigphase gut voneinander trennen lassen. Üblicherweise handelt es sich bei dem Apparat um einen Flüssigkeitsabscheider. Geeignete Apparate hierfür sind dem Fachmann bekannt. The non-condensed gas stream that is not recirculated as synthesis cycle gas is discharged from the methanol synthesis unit as a gaseous stream (IV) and, if necessary, passed to stage (f). In stage (c) of the process, the raw methanol stream (III) condensed out in stage (b) and discharged from the methanol synthesis unit is expanded in an expansion unit to a pressure of 0.1 to 2 MPa abs and an expansion gas containing carbon dioxide and methane (V) and a degassed crude methanol stream (VI) enriched with methanol and water. The expansion usually takes place in an apparatus in which the gas phase and liquid phase can be easily separated from each other. The device is usually a liquid separator. Suitable devices for this are known to those skilled in the art.
Die Entspannung erfolgt bevorzugt auf einen Druck von > 0,2 MPa abs und besonders bevorzugt auf > 0,4 MPa abs sowie bevorzugt auf < 1,5 MPa abs und besonders bevorzugt auf < 1 MPa abs. Im Allgemeinen beträgt die Temperatur des entspannten Gemisches 0 bis 150°C, bevorzugt > 10°C und besonders bevorzugt > 20°C sowie bevorzugt < 120°C und besonders bevorzugt < 60°C. The relaxation is preferably carried out to a pressure of >0.2 MPa abs and particularly preferably to >0.4 MPa abs and preferably to <1.5 MPa abs and particularly preferably to <1 MPa abs. In general, the temperature of the relaxed mixture is 0 to 150 ° C, preferably > 10 ° C and particularly preferably > 20 ° C and preferably < 120 ° C and particularly preferably < 60 ° C.
Der entgaste Roh-Methanolstrom (VI) ist an Methanol und Wasser weiter angereichert, enthält jedoch entsprechend der Löslichkeiten und Dampfdrücke der im Roh-Methanolstrom (III) enthaltenen Komponenten auch noch weitere Komponenten, wie beispielsweise darin gelöste Gase wie Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Dimethylether, Methan oder höher als Methanol siedende Komponenten. The degassed raw methanol stream (VI) is further enriched in methanol and water, but, depending on the solubilities and vapor pressures of the components contained in the raw methanol stream (III), also contains other components, such as gases dissolved therein such as hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, Dimethyl ether, methane or components boiling higher than methanol.
Das Kohlendioxid und Methan enthaltende Entspannungsgas (V) wird bevorzugt zur Stufe (f) geführt. Alternativ kann das Entspannungsgas (V) jedoch auch aus der Methanol-Syntheseanlage ausgeleitet und beispielsweise thermisch verwertet oder anderweitig entsorgt werden. Bevorzugt ist jedoch dessen Nutzung innerhalb der Methanol- Syntheseanlage als Zufuhrstrom zur Verbrennungseinheit der Stufe (f). The expansion gas (V) containing carbon dioxide and methane is preferably passed to stage (f). Alternatively, the expansion gas (V) can also be discharged from the methanol synthesis plant and, for example, thermally utilized or otherwise disposed of. However, it is preferred to use it within the methanol synthesis plant as a feed stream to the combustion unit in stage (f).
In Stufe (d) des Verfahrens wird der in Stufe (c) erhaltene entgaste Roh-Methanolstrom (VI) in einer Destillationsvorrichtung in einen Kohlendioxid und Dimethylether enthaltenden Leichtsiederstrom (VII) und einen mit Methanol und Wasser angereicherten Sumpfstrom (VIII) destillativ getrennt. In stage (d) of the process, the degassed crude methanol stream (VI) obtained in stage (c) is separated by distillation in a distillation device into a low boiler stream (VII) containing carbon dioxide and dimethyl ether and a bottom stream (VIII) enriched with methanol and water.
Der destillativ abgetrennte Leichtsiederstrom (VII) enthält vornehmlich Kohlendioxid und Dimethylether als abgetrennte Leichtsieder und basierend auf der Zusammensetzung des entgasten Roh-Methanolstroms (VI) noch weitere Leichtsieder, wie beispielsweise Methan, so wie abhängig von Trennleistung und Fahrweise der Destillationsvorrichtung auch Methanol oder höher als Methanol siedende Komponenten wie beispielsweise Wasser. Der Kohlendioxid und Dimethylether enthaltende Leichtsiederstrom (VII) wird ebenfalls bevorzugt zur der Stufe (f) geführt. Falls das Entspannungsgas (V) zur Verbrennungseinheit der Stufe (f) geleitet und somit bereits innerhalb der Methanol-Syntheseanlage wiederverwendet wird, kann der Leichtsiederstrom (VII) alternativ auch aus der Methanol-Syntheseanlage ausgeleitet und beispielsweise thermisch verwertet oder anderweitig entsorgt werden. Bevorzugt ist jedoch dessen Nutzung innerhalb der Methanol-Syntheseanlage als Zufuhrstrom zur Verbrennungseinheit der Stufe (f). Der mit Methanol und Wasser angereicherten Sumpfstrom (VIII) enthält zudem auch noch weitere, höher als Methanol siedende Komponenten, wie beispielsweise höher als Methanol siedende Nebenprodukte aus der Methanolsynthese, wie etwa Essigsäure, höhere Alkohole, höhere Ester, höhere Ether oder Paraffine. The low boiler stream (VII) separated off by distillation contains primarily carbon dioxide and dimethyl ether as separated low boilers and, based on the composition of the degassed raw methanol stream (VI), other low boilers, such as methane, as well as methanol or higher, depending on the separation performance and operation of the distillation device Methanol boiling components such as water. The low boiler stream (VII) containing carbon dioxide and dimethyl ether is also preferably passed to stage (f). If the expansion gas (V) is passed to the combustion unit of stage (f) and is therefore already reused within the methanol synthesis plant, the low boiler stream (VII) can alternatively also be discharged from the methanol synthesis plant and, for example, thermally utilized or otherwise disposed of. However, it is preferred to use it within the methanol synthesis plant as a feed stream to the combustion unit in stage (f). The bottom stream (VIII) enriched with methanol and water also contains other components that boil higher than methanol, such as by-products from methanol synthesis that boil higher than methanol, such as acetic acid, higher alcohols, higher esters, higher ethers or paraffins.
Zur Gewinnung des Methanols wird schließlich in Stufe (e) von dem in Stufe (d) erhaltenen Sumpfstrom (VIII) in einer weiteren Destillationsvorrichtung ein Wasser enthaltender Schwersiederstrom (IX) abgetrennt und Methanol destillativ als Strom (X) gewonnen. To obtain the methanol, a water-containing high boiler stream (IX) is finally separated in stage (e) from the bottom stream (VIII) obtained in stage (d) in a further distillation device and methanol is obtained by distillation as stream (X).
Der Schwersiederstrom (IX) enthält Wasser sowie auch noch weitere, höher als Methanol siedende Komponenten, wie beispielsweise höher als Methanol siedende Nebenprodukte aus der Methanolsynthese, wie etwa Essigsäure, höhere Alkohole, höhere Ester, höhere Ether oder Paraffine. Dieser Strom kann beispielsweise einer Abwasserbehandlung zugeführt werden. The high boiler stream (IX) contains water as well as other components that boil higher than methanol, such as by-products from methanol synthesis that boil higher than methanol, such as acetic acid, higher alcohols, higher esters, higher ethers or paraffins. This stream can, for example, be fed to wastewater treatment.
Über Strom (X) kann Methanol in einer hohen Reinheit von > 95 Gew.-%, bevorzugt > 98 Gew.- % und besonders bevorzugt > 99 Gew.-% gewonnen werden. Als Begleitstoffe seien Restmengen an destillativ nicht vollständig abgetrennten Leicht- und Schwersiedern zu nennen, insbesondere Wasser, und sehr geringe Mengen an Ethanol, Ester und Ether. Methanol can be obtained via stream (X) in a high purity of >95% by weight, preferably >98% by weight and particularly preferably >99% by weight. Accompanying substances include residual amounts of low and high boilers that have not been completely separated off by distillation, in particular water, and very small amounts of ethanol, esters and ethers.
Bei der stufenweisen Aufarbeitung des Reaktionsgemischs zur Gewinnung des Methanols als Strom (X) werden die Ströme (IV), (V) und (VII) abgetrennt. Diese enthalten jedoch noch werthaltige Komponenten, wie beispielsweise Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Methan und Dimethylether. Angestrebt wird eine weitgehende stoffliche Wiederverwendung des Kohlenstoffs dieser werthaltigen Komponenten zur weiteren Synthese von Methanol unter gleichzeitiger Vermeidung einer Kohlendioxid-Emission. Durch die zusätzlichen Verfahrensschritte (f), (g) und (h) ist es möglich, den Kohlenstoff der werthaltigen Komponenten gezielt für die weitere Synthese vom Methanol wiederzuverwenden, also weiteres Wertprodukt zu erzeugen, und gleichzeitig eine Emission von Kohlendioxid aus der Methanolsynthese zu vermeiden. Die Schritte (f), (g) und (h) sind im Einzelnen in der WO 2020/048809 A1 beschrieben. During the stepwise workup of the reaction mixture to obtain the methanol as stream (X), streams (IV), (V) and (VII) are separated off. However, these still contain valuable components, such as carbon monoxide, carbon dioxide, methane and dimethyl ether. The aim is to extensively reuse the carbon from these valuable components for the further synthesis of methanol while at the same time avoiding carbon dioxide emissions. The additional process steps (f), (g) and (h) make it possible to specifically reuse the carbon of the valuable components for the further synthesis of methanol, i.e. to produce further valuable product, and at the same time to avoid emissions of carbon dioxide from the methanol synthesis . Steps (f), (g) and (h) are described in detail in WO 2020/048809 A1.
Die Erfindung wird anhand der Figuren 1 bis 10 näher erläutert. Es zeigen: The invention is explained in more detail with reference to Figures 1 to 10. Show it:
Figur 1 eine nicht-erfindungsgemäße Fahrweise unter Verwendung eines Brenners 4 zur Aufheizung des Einspeisungsstroms B, wobei ein DME enthaltender Teilstrom A-2 nach Kühlung im Wärmetauscher HE8 zur Kühlung des Reaktors 2 in einzelne Horden des Reaktors 2 eingespeist wird. 1 shows a method of operation not according to the invention using a burner 4 for heating the feed stream B, with a DME-containing partial stream A-2 being fed into individual trays of the reactor 2 after cooling in the heat exchanger HE8 for cooling the reactor 2.
Figur 2 eine erfindungsgemäße Fahrweise, wobei ein DME enthaltender Teilstrom A-2 nach Kühlung im Wärmetauscher HE8 zur Kühlung des Olefin-Festbettreaktors 2 in einzelne Horden des Reaktors 2 eingespeist wird. 2 shows a procedure according to the invention, whereby a partial stream A-2 containing DME is fed into individual trays of the reactor 2 after cooling in the heat exchanger HE8 for cooling the olefin fixed bed reactor 2.
Figur 3 eine erfindungsgemäße Fahrweise, wobei ein DME enthaltender Teilstrom A-2 nach3 shows a procedure according to the invention, with a partial stream A-2 containing DME
Kühlung im Wärmetauscher HE8 zur Kühlung des Olefin-Festbettreaktors 2 in einzelne Horden des Reaktors 2 eingespeist wird. Gleichzeitig wird elektrischer Wärmetausche EH1 verwendet, um die Temperaturdifferenz im Apparat HE4 zu erhöhen und damit die Wärmeübertragungsfläche deutlich zu reduzieren. Cooling in the heat exchanger HE8 for cooling the olefin fixed bed reactor 2 into individual trays of the reactor 2 is fed. At the same time, electric heat exchanger EH1 is used to increase the temperature difference in the apparatus HE4 and thus significantly reduce the heat transfer area.
Figur 4 eine nicht-erfindungsgemäße Fahrweise unter Verwendung eines Brenners 4 zur Aufheizung des Einspeisungsstroms B, wobei ein DME enthaltender Teilstrom A-2 ohne Kühlung in einzelne Horden des Olefin-Festbettreaktors 2 eingespeist wird, und der Reaktor 2 isotherm betrieben wird. 4 shows a procedure not according to the invention using a burner 4 for heating the feed stream B, a partial stream A-2 containing DME being fed into individual trays of the olefin fixed bed reactor 2 without cooling, and the reactor 2 being operated isothermally.
Figur 5 eine erfindungsgemäße Fahrweise, wobei ein DME enthaltender Teilstrom A-2 ohne Kühlung in einzelne Horden des Olefin-Festbettreaktors 2 eingespeist wird, und der Reaktor 2 isotherm betrieben wird. 5 shows a procedure according to the invention, whereby a partial stream A-2 containing DME is fed into individual trays of the olefin fixed bed reactor 2 without cooling, and the reactor 2 is operated isothermally.
Figur 6 eine erfindungsgemäße Fahrweise, wobei ein DME enthaltender Teilstrom A-2 ohne Kühlung in einzelne Horden des Olefin-Festbettreaktors 2 eingespeist wird, und der Reaktor 2 isotherm betrieben wird. Gleichzeitig wird elektrischer Wärmetausche EH1 verwendet, um die Temperaturdifferenz im Apparat HE4 zu erhöhen und damit die Wärmeübertragungsfläche deutlich zu reduzieren. 6 shows a procedure according to the invention, whereby a partial stream A-2 containing DME is fed into individual trays of the olefin fixed bed reactor 2 without cooling, and the reactor 2 is operated isothermally. At the same time, electric heat exchanger EH1 is used to increase the temperature difference in the apparatus HE4 and thus significantly reduce the heat transfer area.
Figur 7 eine nicht-erfindungsgemäße Fahrweise unter Verwendung eines Brenners 4 zur Aufheizung des Einspeisungsstroms B, wobei ein Methanol-Teilstrom A1-2 zur Kühlung des Olefin- Festbettreaktors 2 in einzelne Horden des Reaktors 2 eingespeist wird. 7 shows a procedure not according to the invention using a burner 4 for heating the feed stream B, with a methanol partial stream A1-2 being fed into individual trays of the reactor 2 for cooling the olefin fixed bed reactor 2.
Figur 8 eine erfindungsgemäße Fahrweise, wobei ein Methanol-Teilstrom A1-2 zur Kühlung des Olefin-Festbettreaktors 2 in einzelne Horden des Reaktors 2 eingespeist wird. 8 shows a procedure according to the invention, whereby a methanol partial stream A1-2 is fed into individual trays of the reactor 2 for cooling the olefin fixed bed reactor 2.
Figur 9 eine erfindungsgemäße Fahrweise, wobei ein Methanol-Teilstrom A1-2 zur Kühlung des Olefin-Festbettreaktors 2 in einzelne Horden des Reaktors 2 eingespeist wird. Gleichzeitig wird elektrischer Wärmetausche EH1 verwendet, um die Temperaturdifferenz im Apparat HE4 zu erhöhen und damit die Wärmeübertragungsfläche deutlich zu reduzieren. 9 shows a procedure according to the invention, whereby a methanol partial stream A1-2 is fed into individual trays of the reactor 2 for cooling the olefin fixed bed reactor 2. At the same time, electric heat exchanger EH1 is used to increase the temperature difference in the apparatus HE4 and thus significantly reduce the heat transfer area.
Figur 10 eine nicht-erfindungsgemäße Fahrweise ohne DME-Vorreaktor unter Verwendung eines Brenners 4 zur Aufheizung des Einspeisungsstroms B, wobei ein DME-Teilstrom A-2 zur Kühlung des Olefin-Festbettreaktors 2 in einzelne Horden des Reaktors 2 eingespeist wird. 10 shows a method of operation not according to the invention without a DME pre-reactor using a burner 4 for heating the feed stream B, with a DME partial stream A-2 being fed into individual trays of the reactor 2 for cooling the olefin fixed bed reactor 2.
Figur 11 eine erfindungsgemäße Fahrweise ohne DME-Vorreaktor, wobei ein DME-Teilstrom A- 2 zur Kühlung des Olefin-Festbettreaktors 2 in einzelne Horden des Reaktors 2 eingespeist wird. 11 shows a procedure according to the invention without a DME pre-reactor, with a DME partial stream A-2 being fed into individual trays of the reactor 2 for cooling the olefin fixed bed reactor 2.
Figur 12 eine erfindungsgemäße Fahrweise ohne DME-Vorreaktor, wobei ein DME-Teilstrom A- 2 zur Kühlung des Olefin-Festbettreaktors 2 in einzelne Horden des Reaktors 2 eingespeist wird. Gleichzeitig wird elektrischer Wärmetausche EH1 verwendet, um die Temperaturdifferenz im Apparat HE4 zu erhöhen und damit die Wärmeübertragungsfläche deutlich zu reduzieren. Figur 13 eine nicht-erfindungsgemäße Fahrweise ohne DME-Vorreaktor unter Verwendung eines Brenners 4 zur Aufheizung des Einspeisungsstroms B, wobei ein DME-Teilstrom A-2 in einzelne Horden des Olefin-Festbettreaktors 2 eingespeist wird und der Reaktor 2 isotherm betrie- ben wird. 12 shows a procedure according to the invention without a DME pre-reactor, with a DME partial stream A-2 being fed into individual trays of the reactor 2 for cooling the olefin fixed bed reactor 2. At the same time, electric heat exchanger EH1 is used to increase the temperature difference in the apparatus HE4 and thus significantly reduce the heat transfer area. 13 shows a procedure not according to the invention without a DME pre-reactor using a burner 4 for heating the feed stream B, with a DME partial stream A-2 being fed into individual trays of the olefin fixed bed reactor 2 and the reactor 2 being operated isothermally.
Figur 14 eine erfindungsgemäße Fahrweise ohne DME-Vorreaktor, wobei ein DME-Teilstrom A- 2 in einzelne Horden des Olefin-Festbettreaktors 2 eingespeist wird und der Reaktor 2 isotherm betrieben wird. 14 shows a procedure according to the invention without a DME pre-reactor, whereby a DME partial stream A-2 is fed into individual trays of the olefin fixed bed reactor 2 and the reactor 2 is operated isothermally.
Figur 15 eine erfindungsgemäße Fahrweise ohne DME-Vorreaktor, wobei ein DME-Teilstrom A- 2 in einzelne Horden des Olefin-Festbettreaktors 2 eingespeist wird und der Reaktor 2 isotherm betrieben wird. Gleichzeitig wird elektrischer Wärmetausche EH1 verwendet, um die Temperaturdifferenz im Apparat HE4 zu erhöhen und damit die Wärmeübertragungsfläche deutlich zu reduzieren. 15 shows a procedure according to the invention without a DME pre-reactor, whereby a DME partial stream A-2 is fed into individual trays of the olefin fixed bed reactor 2 and the reactor 2 is operated isothermally. At the same time, electric heat exchanger EH1 is used to increase the temperature difference in the apparatus HE4 and thus significantly reduce the heat transfer area.
Bezugszeichenliste: List of reference symbols:
1 DME-Vorreaktor 1 DME pre-reactor
2 Olefin-Festbettreaktor 2 Olefin fixed bed reactor
3 Produktgasquench 3 product gas quench
4 Brenner 4 burners
5 Produktauftrennsektion 5 product separation section
6 Kompressor 6 compressor
HE1 bis HE9 Wärmetauscher HE1 to HE9 heat exchanger
EH1 Elektrischer Wärmetauscher EH1 Electric heat exchanger
A1 Methanol enthaltender Strom A1 stream containing methanol
A1-1 , A1-2 Teilströme von A1 A1-1, A1-2 partial streams of A1
A DME enthaltender Strom A DME containing stream
A-1 , A-2 Teilströme von A A-1, A-2 partial streams of A
B DME, rückgeführte Kohlenwasserstoffe und Wasserdampf enthaltender Einspeisungsstrom in den Olefin-Festbettreaktor B DME, recycled hydrocarbons and steam containing feed stream to the olefin fixed bed reactor
D Produktgasstrom des Olefin-Festbettreaktors F Kohlenwasserstoffe enthaltender Produktgasstrom G1 , G2, G3 Wasserströme D Product gas stream of the olefin fixed bed reactor F Product gas stream containing hydrocarbons G1, G2, G3 Water streams
H 1 Kohlenwasserstoff-Rückführstrom H 1 hydrocarbon recycle stream
K Quenchwasser-Kreislaufstrom K quench water circulation stream
P Produkt-Kohlenwasserstoffe P product hydrocarbons
W Abwasserstrom W wastewater stream
Q1 bis Q12 Wärmeströme Q1 to Q12 heat flows
Beispiele Examples
Die Wärmeströme Q1 bis Q11 gemäß den Fahrweisen entsprechend den Figuren 1 bis 15 wurden beispielhaft für eine Produktion von 60 t/h Propylen mit minimaler Produktion von Ethylen und Butylen berechnet. Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle zusammengefasst.
Figure imgf000021_0001
The heat flows Q1 to Q11 according to the procedures corresponding to FIGS. 1 to 15 were calculated as an example for a production of 60 t/h of propylene with minimal production of ethylene and butylene. Results are summarized in the table below.
Figure imgf000021_0001

Claims

Patentansprüche Patent claims
1 . Verfahren zur Herstellung von C2-C4-Olefinen aus Dimethylether und gegebenenfalls Methanol mit den Schritten: 1 . Process for producing C2- C4 olefins from dimethyl ether and optionally methanol with the steps:
A) Bereitstellung eines Dimethylether enthaltenden Stroms A; A) providing a stream A containing dimethyl ether;
B) Mischen von mindestens einem Teil des Stroms A mit mindestens einem Kohlenwasserstoff-Rückführstrom R enthaltend C2-C6-Kohlenwasserstoffe und einem Wasserdampfstrom G2, wobei ein Einspeisungsstrom B erhalten wird; B) mixing at least a portion of the stream A with at least one hydrocarbon recycle stream R containing C2-C6 hydrocarbons and a steam stream G2, thereby obtaining a feed stream B;
C) Aufheizen des Einspeisungsstroms B in einem oder mehreren Wärmetauschern auf eine Temperatur im Bereich von 430 bis 500 °C und Einspeisung in einen Olefin- Festbettreaktor, wobei das Aufheizen auch vor dem Mischen einzelner Teilströme zum Einspeisungsstrom B in Schritt B) stattfinden kann; C) heating the feed stream B in one or more heat exchangers to a temperature in the range from 430 to 500 ° C and feeding it into an olefin fixed bed reactor, the heating also being able to take place before mixing individual partial streams to form the feed stream B in step B);
D) Katalytische Umsetzung des Einspeisungsstroms B bei einer Temperatur im Bereich von 430 bis 520 °C zu einem Produktgasstrom D enthaltend C2-C4-Olefinen, weitere C2-C6-Kohlenwasserstoffe, Methanol und Wasserdampf; D) Catalytic conversion of the feed stream B at a temperature in the range from 430 to 520 ° C to give a product gas stream D containing C2-C4 olefins, further C2-C6 hydrocarbons, methanol and water vapor;
E) Abkühlen des Produktgasstroms D in einem oder mehreren Wärmetauschern auf eine Temperatur im Bereich von 170 bis 220 °C durch Wärmetausch mit dem Einspeisungsgasstrom B; E) cooling the product gas stream D in one or more heat exchangers to a temperature in the range from 170 to 220 ° C by heat exchange with the feed gas stream B;
F) Weitere Abkühlung des Produktgasstroms D auf eine Temperatur im Bereich von 35 bis 65 °C durch Inkontaktbringen mit mindestens einem Wasser enthaltenden Quench-Kreislaufstrom K, wobei Wasser und Methanol auskondensiert werden und ein an Wasser und Methanol abgereicherter Kohlenwasserstoff-Produktgasstrom F erhalten wird; F) Further cooling of the product gas stream D to a temperature in the range from 35 to 65 ° C by bringing it into contact with at least one water-containing quench cycle stream K, whereby water and methanol are condensed out and a hydrocarbon product gas stream F depleted in water and methanol is obtained;
G) Abtrennung mindestens eines Teilstroms G1 des mindestens einen wasserhaltigen Quench-Kreislaufstroms K und Aufheizen und Verdampfen des Teilstroms G1 in einem oder mehreren Wärmetauschern durch Wärmetausch mit Mitteldruck-Wasserdampf, oder Aufheizen und Verdampfen des Teilstroms G1 durch elektrische Beheizung, wobei ein Wasserdampfstrom G2 erhalten wird, und Einspeisung des Wasserdampfstroms G2 in Schritt B); G) Separation of at least one partial stream G1 of the at least one water-containing quench circuit stream K and heating and evaporation of the partial stream G1 in one or more heat exchangers by heat exchange with medium-pressure steam, or heating and evaporation of the partial stream G1 by electrical heating, obtaining a steam stream G2 is, and feeding the steam stream G2 in step B);
H) Abtrennung eines oder mehrerer, C2-C4-Olefine enthaltender Produktströme P und Gewinnung mindestens eines Kohlenwasserstoff-Rückführstroms R enthaltend C2- Ce-Kohlenwasserstoffe aus dem Kohlenwasserstoff-Produktgasstrom F und Rückführung in Schritt B). H) separation of one or more product streams P containing C2-C4 olefins and recovery of at least one hydrocarbon recycle stream R containing C2-Ce hydrocarbons from the hydrocarbon product gas stream F and recycling to step B).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufheizung des zweiten Einspeisungsgasstroms B in Schritt C) keine durch Verbrennung fossiler Energieträger erzeugte zusätzliche Wärme eingesetzt wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that no additional heat generated by combustion of fossil fuels is used to heat the second feed gas stream B in step C).
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizung des zweiten Einspeisungsgasstroms B in Schritt C) zum Teil mittels eines elektrischen Wärmetauschers erfolgt. 3. The method according to claim 2, characterized in that the heating of the second feed gas stream B in step C) takes place in part by means of an electrical heat exchanger.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitteldruck-Wasserdampfstrom eine Temperatur im Bereich von 150 bis 250 °C und einen Druck im Bereich von 5 bis 17 bar aufweist. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the medium-pressure steam stream has a temperature in the range of 150 to 250 ° C and a pressure in the range of 5 to 17 bar.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitteldruck-Wasserdampfstrom in einer dem Schritt A) vorgelagerten Methanol-Synthese und/oder in einer dieser Methanol-Synthese vorgelagerten Synthesegas-Herstellung erzeugt wird. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the medium-pressure steam stream is generated in a methanol synthesis upstream of step A) and / or in a synthesis gas production upstream of this methanol synthesis.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilstrom G1 des wasserhaltigen Quench-Kreislaufstroms in Schritt G) zusätzlich durch Wärmetausch mit dem Produktgasstrom D aufgeheizt und verdampft wird. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the partial stream G1 of the water-containing quench cycle stream in step G) is additionally heated and evaporated by heat exchange with the product gas stream D.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilstrom G1 des wasserhaltigen Quench-Kreislaufstroms in Schritt G) zu mindestens 50%, bezogen auf die zugeführte Wärmemenge, durch Wärmetausch mit Mitteldruck-Wasserdampf aufgeheizt wird. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the partial stream G1 of the water-containing quench cycle stream in step G) is heated to at least 50%, based on the amount of heat supplied, by heat exchange with medium-pressure steam.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlenwasserstoff-Rückführstrom H1 enthaltend C2-C6-Kohlenwasserstoffe zusätzlich durch Wärmetausch mit Mitteldruck-Wasserdampf aufgeheizt wird. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the hydrocarbon recycle stream H1 containing C2-C6 hydrocarbons is additionally heated by heat exchange with medium-pressure steam.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt H) umfasst: 9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that step H) comprises:
H1) Kompression des Kohlenwasserstoff-Produktgasstroms F, wobei ein Propylen, C4-, C5- und C6+-Kohlenwasserstoffe enthaltender flüssiger Kohlenwasserstoffstrom H11 und ein Ethan, Ethen und Propylen enthaltender gasförmiger Kohlenwasserstoffstrom H12 gewonnen werden; H1) Compression of the hydrocarbon product gas stream F, whereby a liquid hydrocarbon stream H11 containing propylene, C 4 -, C5 and C6 + hydrocarbons and a gaseous hydrocarbon stream H12 containing ethane, ethene and propylene are obtained;
H2) Abtrennung von Wasser aus dem flüssigen Kohlenwasserstoffstrom H11 durch Phasentrennung, wodurch ein flüssiger Kohlenwasserstoffstrom H21 erhalten wird; H2) separation of water from the liquid hydrocarbon stream H11 by phase separation, thereby obtaining a liquid hydrocarbon stream H21;
H3) Abtrennung eines Propylen enthaltenden Stroms H31 aus dem flüssigen Kohlenwasserstoffstrom H21 , wobei ein C4-, C5- und C6+-Kohlenwasserstoffe enthaltender Strom H32 erhalten wird; oder Abtrennung eines Propylen und C4-Kohlenwasserstoffe enthaltenden Stroms H31 , wobei ein C4-, C5- und C6+-Kohlenwasserstoffe enthaltender Strom H32 erhalten wird; H3) separating a propylene-containing stream H31 from the liquid hydrocarbon stream H21, obtaining a stream H32 containing C 4 , C5 and C6 + hydrocarbons; or separating a stream H31 containing propylene and C 4 hydrocarbons, obtaining a stream H32 containing C 4 , C5 and C6 + hydrocarbons;
H4) Abtrennung eines C6+-Kohlenwasserstoffe enthaltenden Stroms H41 aus dem C4-, C5- und C6+-Kohlenwasserstoffe enthaltenden Strom H32, wobei ein C4-, C5- und Ce-Koh- lenwasserstoffe enthaltender Strom H42 erhalten wird; gegebenenfalls enthält der Strom H41 aromatische Cß-Kohlenwasserstoffe und der Strom H42 aliphatische Cß-Kohlenwas- sertsoffe; H4) separating a stream H41 containing C6 + hydrocarbons from the stream H32 containing C 4 , C5 and C6 + hydrocarbons, whereby a stream H42 containing C 4 , C5 and Ce hydrocarbons is obtained; the current may contain H41 aromatic Cβ hydrocarbons and the stream H42 aliphatic Cβ hydrocarbons;
H5) Abtrennung eines Propylen enthaltenden Stroms H51 aus dem Ethan, Ethen und Propylen enthaltenden gasförmiger Kohlenwasserstoffstrom H12, wobei ein Ethan und Ethen enthaltender Strom H52 erhalten wird; H5) separation of a propylene-containing stream H51 from the ethane, ethene and propylene-containing gaseous hydrocarbon stream H12, whereby a ethane and ethene-containing stream H52 is obtained;
H6) Abtrennung eines Butene enthaltenden Stroms H61 aus dem C4-, C5- und Ce-Koh- lenwasserstoffe enthaltender Strom H42, wobei ein C5- und Ce-Kohlenwasserstoffe enthaltender Strom H62 gewonnen wird; und/oder Abtrennung eines Propylen enthaltenden Stroms H63 aus dem Strom H31 , wobei ein Butene enthaltender Strom H64 erhalten wird; H7) Gewinnung mindestens eines Rückführstroms R aus einem oder mehreren der Ströme ausgewählt aus dem C4-, C5- und Ce-Kohlenwasserstoffe enthaltender Strom H42, dem C5- und Ce-Kohlenwasserstoffe enthaltenden Strom H62, dem Propylen enthaltenden Strom H31 , dem Propylen enthaltenden Strom H51 , dem Propylen enthaltenden Strom H63, dem Butene enthaltenden Strom H61 , dem Butene enthaltenden Strom H64 und dem Ethan und Ethen enthaltenden Strom H52. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt A) das Einspeisen eines Methanol enthaltenden Einspeisungsstroms A1 in einen Dimethylether-Festbettreaktor und katalytische Umsetzung von Methanol zu Dimethylether, wobei ein Produktstrom A enthaltend Dimethylether, Methanol und Wasserdampf erhalten wird. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das in Schritt A) eingespeiste Methanol in einer vorgelagerten Methanol-Herstellung erzeugt wird mit den Schritten: H6) separation of a butene-containing stream H61 from the C4, C5 and Ce hydrocarbon-containing stream H42, whereby a C5 and Ce hydrocarbon-containing stream H62 is obtained; and/or separating a propylene-containing stream H63 from the stream H31, obtaining a butene-containing stream H64; H7) Obtaining at least one recycle stream R from one or more of the streams selected from the stream H42 containing C4, C5 and Ce hydrocarbons, the stream H62 containing C5 and Ce hydrocarbons, the stream H31 containing propylene, the stream containing propylene H51, the propylene-containing stream H63, the butene-containing stream H61, the butene-containing stream H64 and the ethane and ethene-containing stream H52. Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that step A) involves feeding a methanol-containing feed stream A1 into a dimethyl ether fixed-bed reactor and catalytic conversion of methanol to dimethyl ether, whereby a product stream A containing dimethyl ether, methanol and water vapor is obtained. Method according to claim 10, characterized in that the methanol fed in step A) is produced in an upstream methanol production with the steps:
(a) aus einem kohlenstoffhaltigen Einsatzstoff (I) in einer Synthesegas-Erzeugungseinheit wird ein Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserstoff enthaltendes Synthesegas (II) erzeugt; (a) a synthesis gas (II) containing carbon monoxide, carbon dioxide and hydrogen is produced from a carbon-containing feedstock (I) in a synthesis gas production unit;
(b) das Synthesegas (II) aus Stufe (a) wird einer Methanol-Syntheseeinheit zuführt und bei einer Temperatur von 150 bis 300° C und einem Druck von 5 bis 10 MPa abs in Gegenwart eines Methanol-Synthesekatalysators zu einem Methanol, Wasser, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Wasserstoff, Dimethylether und Methan enthaltenden Reaktionsgemisch umgesetzt, aus diesem ein mit Methanol und Wasser angereicherter Roh-Methanolstrom (III) auskondensiert, und der Roh-Methanolstrom (III) sowie ein Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Wasserstoff und Methan enthaltenden gasförmigen Strom (IV) aus der Methanol-Syntheseeinheit abgeführt; (b) the synthesis gas (II) from stage (a) is fed to a methanol synthesis unit and at a temperature of 150 to 300 ° C and a pressure of 5 to 10 MPa abs in the presence of a methanol synthesis catalyst to form a methanol, water, Reaction mixture containing carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen, dimethyl ether and methane is implemented, from which a raw methanol stream (III) enriched with methanol and water is condensed out, and the raw methanol stream (III) and a gaseous stream containing carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen and methane ( IV) removed from the methanol synthesis unit;
(c) der Roh-Methanolstrom (III) aus Stufe (b) wird in einer Entspannungseinheit auf einen Druck von 0,1 bis 2 MPa abs entspannt und ein Kohlendioxid und Methan enthaltendes Entspannungsgas (V) sowie ein mit Methanol und Wasser angereicherter entgaster Roh-Methanolstrom (VI) erhalten; (c) the raw methanol stream (III) from stage (b) is expanded in an expansion unit to a pressure of 0.1 to 2 MPa abs and an expansion gas (V) containing carbon dioxide and methane and a degassed raw material enriched with methanol and water -Methanol stream (VI) obtained;
(d) aus dem entgasten Roh-Methanolstrom (VI) aus Stufe (d) wird in einer Destillationsvorrichtung ein Kohlendioxid und Dimethylether enthaltender Leichtsiederstrom (VII) destillativ abgetrennt und ein mit Methanol und Wasser angereicherten Sumpfstrom (VIII) erhalten; und (d) the degassed crude methanol stream (VI) from stage (d) is converted into a low boiler stream (VII) containing carbon dioxide and dimethyl ether in a distillation device. separated by distillation and a bottom stream (VIII) enriched with methanol and water is obtained; and
(e) optional wird aus dem Sumpfstrom (VIII) aus Stufe (d) in einer weiteren Destillationsvorrichtung ein Wasser enthaltender Schwersiederstrom (IX) abgetrennt und Methanol destillativ als Strom (X) gewonnen. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Methanol-Herstellung noch die Schritte (f) bis (h) umfasst: (e) optionally, a water-containing high boiler stream (IX) is separated from the bottom stream (VIII) from stage (d) in a further distillation device and methanol is obtained by distillation as stream (X). Method according to claim 11, characterized in that the methanol production also includes steps (f) to (h):
(f) die werthaltigen Komponenten Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Dimethylether und Methan der Ströme (IV) sowie von mindestens einem der beiden Ströme (V) und (VII) werden einer Verbrennungseinheit zugeführt und darin unter Zufuhr eines sauerstoffhaltigen Gases (XI), welches einen Sauerstoffgehalt von 30 bis 100 VoL-% aufweist, verbrannt und kohlendioxidhaltiges Rauchgas (XII) gebildet; (f) the valuable components carbon monoxide, carbon dioxide, dimethyl ether and methane of the streams (IV) and of at least one of the two streams (V) and (VII) are fed to a combustion unit and therein with the supply of an oxygen-containing gas (XI), which has an oxygen content from 30 to 100% by volume, burned and carbon dioxide-containing flue gas (XII) is formed;
(g) aus dem kohlendioxidhaltigen Rauchgas (XII) aus Stufe (f) wird in einer Kohlendi- oxid-Rückgewinnungseinheit unter Bildung eines Abgasstroms (XIII) ein mit Kohlendioxid angereicherter Strom (XIV) abgetrennt; und (g) a carbon dioxide-enriched stream (XIV) is separated from the carbon dioxide-containing flue gas (XII) from stage (f) in a carbon dioxide recovery unit to form an exhaust gas stream (XIII); and
(h) der in der Kohlendioxid-Rückgewinnungseinheit abgetrennte und mit Kohlendioxid angereicherten Strom (XIV) aus Stufe (g) wird zur Synthesegas-Erzeugungseinheit der Stufe (a) und/oder zur Methanol-Syntheseeinheit der Stufe (b) rückgeführt. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der in Schritt G) der Herstellung von C2-C4-Olefinen eingesetzte Mitteldruck-Wasserdampfstrom aus der Synthesegas-Erzeugungseinheit des Schrittes (a) der Methanol-Herstellung und/oder der Methanol-Syntheseeinheit des Schrittes (b) der Methanol-Herstellung stammt. (h) the stream (XIV) from stage (g) separated in the carbon dioxide recovery unit and enriched with carbon dioxide is recycled to the synthesis gas production unit of stage (a) and/or to the methanol synthesis unit of stage (b). Method according to claim 11 or 12, characterized in that the medium-pressure steam stream used in step G) of the production of C2-C 4 olefins comes from the synthesis gas production unit of step (a) of the methanol production and/or the methanol synthesis unit of step (b) of methanol production.
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