DE2725198C3 - Process for the fractionation of cracked gases from ethylene production facilities - Google Patents

Process for the fractionation of cracked gases from ethylene production facilities

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Fraktionierung von Crackgasen, die in Einrichtungen zur Herstellung von Äthylen anfallen.The invention relates to a process for the fractionation of cracked gases in facilities incurred for the production of ethylene.

Insbesondere dient das erfindungsgemäße Verfahren zur Abtrennung der C2-Fraktion von der C3-Fraktion und gegebenenfalls anwesende:· schwereren Komponenten während des Forts'.-hreitens der Fraktionierung der Crackgase aus der Äthylenher teilung.In particular, the process according to the invention serves to separate the C2 fraction from the C3 fraction and possibly present: · heavier components during the continuation of the fractionation the crack gases from the ethylene division.

Gemäß der bisher üblichen Arbeitsweise werden die im Ofen anfallenden Crackgase gekühlt, komprimiert, durch Abstreifen von den sauren Bestandteilen sowie von Acetylen und Wasser befreit und in einem Satz von Destillationskolonncn, wie einem Entmethanisierer, gcfolgi von einem Entäthanisierer, dem seinerseits eine Einrichtung zur Trennung von Äthylen und Äthan angeschlossen ist, fraktioniert.In accordance with the previously usual working method, the cracking gases produced in the furnace are cooled, compressed, freed by stripping of the acidic components as well as acetylene and water and in a set of Distillation columns, such as a demethanizer, are followed by a demethanizer, which in turn has a Device for the separation of ethylene and ethane is connected, fractionated.

Gemäß einer anderen Arbeitsweise kann das Acetylen anstatt aus dem gesamten Crackgas nur aus der C ..-Fraktion abgestreift werden, d. h. das Abstreifen erfolgt zwischen der Stufe der Entäthanisierung und dem Äihylen-Äthan-Absircifer.According to another way of working, this can Acetylene are stripped only from the C .. fraction instead of from the total cracked gas, d. H. the stripping takes place between the stage of de-ethanization and the ethylene-ethane absircifer.

Die Auswahl der Arbeitsbedingungen im Entäthanisierer ist das Resultat eines Kompromisses zwischen sich widersprechenden Anforderungen.The choice of working conditions in the deethanizer is the result of a compromise between conflicting requirements.

Arbeitet man nämlich unter hohem Druck und somit bei hohen Kopf- und Bodcntemperaturen, so hat man den Vorteil, daß man für den Kondensator das Kühlungspropylen bei einem höheren Wärmeniveau verwenden kann, was in dem Kühlungszyklus einen geringeren Energieverbrauch bedeutet. Andererseits werden jedoch aufgrund der höheren Bodentemperalur mehr ungesättigte Bestandteile, insbesondere Diolefine, polymerisiert, was dazu führt, daß sich in dem Rückkocher und an den Böden der Kolonne Abscheiclungen bilden.If one works under high pressure and thus at high head and floor temperatures, one has the advantage that the cooling propylene is used for the condenser at a higher heat level can use, which means less energy consumption in the cooling cycle. on the other hand However, due to the higher soil temperature, more unsaturated components, especially diolefins, polymerizes, which leads to deposits in the reboiler and on the bottoms of the column form.

Arbeitet man unter niedrigem Druck, so vermindern sich die durch clic Polymerisation und die Abscheidung auftretenden Schwierigkeiten, jedoch erhöht sich der Energieverbrauch.If you work under low pressure, the effects of clic polymerisation and deposition are reduced occurring difficulties, however, increases Power consumption.

Die übliche, dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht entsprechende Arbeitsweise ist /um Vergleich in F i g. I dargestellt. Hierbei wird das Bodenprodukt aus dem Entmethanisierer in die Entäthanisierungskolonne 1 geleitet, die mit einem Kondensator 2, einem Rüekflußsammler 3, einer RückfluBpumpe 4 und einer Aufwärmeeinrichtung 5 ausgerüstet ist. Das Bodenprodukt aus der letzteren Kolonne (Reboiler 5) enthält Kohlenwasserstoffe mit drei Kohlenstoffatomen und schwerere Anteile, während das Destillat aus der Cj-Fraktion besteht. Wenn stromaufwärts keine entsprechenden Vorkehrungen getroffen sind, so tritt die Ci-Fraktion in den Abschnitt 11 über, wo das Acetylen abgestreift wird, da in dem so gewonnenen Äthylen auf keinen Fall Acetylen anwesend sein darf und dieses auch nicht abdestilliert werden kann.The usual procedure, which does not correspond to the method according to the invention, is to be compared in FIG. I. shown. Here, the bottom product is transferred from the demethanizer to the deethanizer column 1 conducted with a condenser 2, a return collector 3, a return pump 4 and a warm-up device 5 is equipped. The bottom product from the latter column (reboiler 5) contains hydrocarbons with three carbon atoms and heavier fractions, while the distillate from the Cj fraction consists. If no appropriate precautions are taken upstream, the Ci fraction enters section 11, where the acetylene is stripped off, as in the ethylene obtained in this way by no means Acetylene may be present and this cannot be distilled off.

f5 Der aus dem Abschnitt 11 austretende Strom, der als gasförmig anzunehmen ist, tritt in die mit Kondensator 6, Rückflußsammler 8, Rückflußpumpe 9 und Reboiler 10 ausgerüstete Abstreifkolonne 6 ein.f5 The current emerging from section 11, which is called is assumed to be gaseous, enters the condenser 6, reflux collector 8, reflux pump 9 and reboiler 10 equipped stripping column 6 a.

In den der Fig. 1 entsprechenden bekannten und üblichen Einrichtungen herrscht daher in der Entäthanisierungsstufe ein Druck von etwa 25 — 30 kg/m2 und die Kopftemperatur beträgt etwa — 15°C bis —5°C und wird dadurch erreicht, daß man als Kühlmittel im Kondensator 2 das Propylen in der zweiten Stufe des Kühlzyklus verwendet. Die Bodentemperalur beträgt etwa 80 bis 1000C, je nach der Flüchtigkeit des Bodenproduktes. Lim das Verschmutzen des heißeren Anteils der Kolonne zu vermeiden, rüstet man gewöhnlich die Einrichtung mit einem Reserve-Reboiler auf, um eine gelegentliche Reinigung zu ermöglichen. Manchmal werden auch Polymerisationsinhibitoren verwendet.In the known and customary devices corresponding to FIG. 1, there is therefore a pressure of about 25-30 kg / m 2 in the de-ethanization stage and the head temperature is about -15 ° C. to -5 ° C. and is achieved by using the coolant in the condenser 2 the propylene is used in the second stage of the refrigeration cycle. The soil temperature is about 80 to 100 0 C, depending on the volatility of the soil product. To avoid fouling the hotter part of the column, the equipment is usually upgraded with a reserve reboiler to allow occasional cleaning. Polymerization inhibitors are also sometimes used.

Die aus der in F i g. 1 dargestellten Kolonne überkopf erhaltene C2-Fraktion wird unter einem Druck weitergeleitet, der verschieden ist von dem in der Einrichtung zur Spaltung von Äthylen und Äthan herrschenden und etwa 18 bis 20 kg/cm2 beträgt, wenn der Kondensator mit Propylen im atmosphärischen Zustand aus dem Kühlungszyklus gekühlt wird; besieht eine Zusammen-The from the in F i g. 1, the C2 fraction obtained overhead is passed on under a pressure which is different from that prevailing in the device for the splitting of ethylene and ethane and is about 18 to 20 kg / cm 2 when the condenser with propylene in the atmospheric state from the Cooling cycle is cooled; looks at a joint

•to arbeit mit dem Äthylenkühiungszykius, so beträgt der Druck im Splitter etwa 9 kg/cm2.• To work with the ethylene cooling cycle, the pressure in the splinter is about 9 kg / cm 2 .

Wie bereits bemerkt, wird gelegentlich zwischen die beiden Kolonnen eine Hydrierungskolonne oder eine Kolonne zur Gewinnung von Acetylen eingeschaltet.As already noted, there is occasionally a hydrogenation column or a hydrogenation column between the two columns Activated column for the production of acetylene.

•15 Im Gegensat/ zu diesem Stand der Technik wurde nun gefunden, daß man durch richtige Integrierung des Entäthanisierers und der Aufspalteinrichtung erreichen kann, daß die Bodentemperatur des Entäthanisierers wesentlich verringert wird, was zu einer drastischen• 15 In contrast / to this state of the art now found that one can achieve by properly integrating the de-ethanizer and the splitter can mean that the bottom temperature of the deethanizer is significantly reduced, which leads to a drastic

so Verringerung der Polymerisation im Aufwärmer (Reboiler) führt, die so weit geht, daß sich die Einrichtung eines Reserve-Reboilers erübrigt.this leads to a reduction in the polymerization in the reboiler, which goes so far that the device itself a reserve reboiler is not required.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist in Fig. 2 dargestellt. Bei dieser Arbeitsweise tritt das Bodenpro-The method according to the invention is shown in FIG. In this way of working, the soil problem occurs

M dukt aus dem Entmethanisierer in den Entäthanisierer 1 ein, der nur mit einer Aufwärmeinrichtung (Reboiler 5) ausgerüstet ist, vereinigt sich jedoch am obersten Boden der Kolonne 1 mit einer Flüssigkeit, die aus der Aufspaltkolonne 6 abgezogen ist. Das in gasförmigenM duct from the demethanizer to the deethanizer 1 one that is only equipped with a heating device (reboiler 5), however, joins at the top floor the column 1 with a liquid which has been drawn off from the splitting column 6. That in gaseous

do Zustand befindliche Kopfprodukt wird, falls notwendig, dem Aeetylen-Abstreifer 11 zugeführt, von dem es der mit einem Kondensator 7, einem Rückflußsammlcr 8, einer Rückflußpumpe 9 und einer Aufwärmeinrichtung 10 ausgerüsteten Aufspaltkolonne 6 zugeführt wird.the top product in the state is, if necessary, fed to the ethylene scraper 11, of which it is the with a condenser 7, a reflux collector 8, a reflux pump 9 and a warm-up device 10 equipped splitting column 6 is fed.

t.5 Der Enläthanisiercr I wird bei ungefähr dem gleichen Druck wie die Aufspaltkolonne 6 betrieben, in welch letztere das Kopfprodukt (d.h. die CrFraktion) unmittelbar eingeführt wird. Der Rückfluß für dent.5 The enlethanizer I becomes about the same Pressure operated like the splitting column 6, in which the latter the top product (i.e. the Cr fraction) is introduced immediately. The reflux for the

Entälhanisierer wird nicht in einem besonders vorgesehenen Kondensator gebildet, sondern wird als Splitter-Abfluß abgezogen. Dieser Rückfluß kann in den Entäthanisierer allein durch Schwerewirkung oder, falls nötig, mit Hilfe einer Pumpe eingeführt werden.Entälhanizer is not formed in a specially provided condenser, but is used as a splinter drain deducted. This reflux can enter the deethanizer by gravity alone or if necessary to be introduced with the help of a pump.

Eine Pumpe ist immer dann notwendig, wenn ein Hydrierungsabschnitt oder ein Abschnitt zur Acetylengewinnung vorgesehen ist.A pump is always necessary when a hydrogenation section or a section for acetylene production is provided.

Das erfindungsgemäße Fraktionierungsverfahren zur Trennung der C2-Fraktion von der Ci-Fraktion und gegebenenfalls schwereren Kohlenwasserstoffen ermöglicht eine Verringerung des Druckes im Entmethanisierer und damit der Bodentemperatur in diesem Teil der Einrichtung.The fractionation process according to the invention for separating the C2 fraction from the Ci fraction and possibly heavier hydrocarbons enables the pressure in the demethanizer to be reduced and therefore the floor temperature in this part of the facility.

Der Druck im Entäthanisierer entspricht demjenigen in der Aufspalteinrichtung, abgesehen von einem Druckabfall in dem Röhrensystem zwischen den beiden Kolonnen oder, falls vorhanden, in dem Hydrierungsabschnilt oder im Abschnitt zur Gewinnung von Acetylen. Typische erfindungsgemäße Arbeitsbedingungen für den Entäthanisierer sind die folgenden:The pressure in the deethanizer is the same as in the splitter, except for one Pressure drop in the pipe system between the two columns or, if present, in the hydrogenation section or in the section on the production of acetylene. Typical working conditions according to the invention for the deethanizer are the following:

Druckpressure

Kopftemperatur
Boden temperaturHead temperature
Soil temperature

Arbeitet man unter folgenden Bedingungen:If you work under the following conditions:

Druck 23 at.abs.Pressure 23 at.abs.

Kopfiemperatur —20" CHead temperature -20 "C

Bodentemperatur 65CCFloor temperature 65 C C

Anzahl der Böden 50Number of floors 50

UD 0.40,UD 0.40,

so erhält man einen Überkopfstrom folgender Zusammensetzung: this gives an overhead flow of the following composition:

CH4 8 kg/hCH 4 8 kg / h

C2H2 1415 kg/hC 2 H 2 1415 kg / h

C2H4 110 738 kg/hC 2 H 4 110 738 kg / h

C2H0 22 195 kg/hC 2 H 0 22 195 kg / h

Cj. 65 kg/hCj. 65 kg / h

Der von unten abgeführte Strom (Bodenstrom) hat folgende Zusammensetzuni:The current discharged from below (ground current) has the following composition:

etwa -200C 65° Cabout -20 0 C 65 ° C

Druckpressure

KopftemperaturHead temperature

BodentemperaturSoil temperature

Außer einer drastischen Verringerung der den Reboiler verschmutzenden Abscheidungen führt das erfindungsgemäße Verfahren, d. h. die Zusammenarbeit von Entäthanisierer und Aufspalteinrichtung, zu folgenden wichtigen Vorteilen:In addition to a drastic reduction in the deposits polluting the reboiler, this leads to method according to the invention, d. H. the cooperation between the de-ethanizer and the splitting device, to the following important advantages:

Da der Sammler 3 und manchmal auch die Rückflußpumpe 4 des Entäthanisierers eingespart werden, sinH die Kosten für die Vorrichtung niedriger; die Belastung des Kühlzyklus wird verringert, da als Rückfluß vom Entäthanisierer eine Flüssigkeit verwendet wird, die bereits entlang von etwa 2 Drittel der Aufspalteinrichtung »gearbeitet« hat; aufgrund der niedrigeren Bodentemperatur kann man für den Reboiler eine Heizeinrichtung von niedrigerem Wärmeniveau verwenden.Since the collector 3 and sometimes also the reflux pump 4 of the Entäthanisierers saved the cost of the device is lower; the load on the refrigeration cycle is reduced because a liquid is used as the reflux from the deethanizer who has already "worked" along about two-thirds of the splitter; Due to the lower floor temperature, a lower heating device can be used for the reboiler Use heat level.

Das Beispiel dient zur näheren Erläuterung der Erfindung.The example serves to explain the invention in more detail.

auouch

CjH2 CjH 2

C2H4
C2Hh
C,.
SummeC 2 H 4
C 2 H h
C ,.
total

7 kg/h7 kg / h

I 415 kg/hI 415 kg / h

63 252 kg/h63 252 kg / h

11 480 kg/h11 480 kg / h

42 970 kg/h42 970 kg / h

119 124 kg/h CH4
C2H2
C2H0
C3 + 119 124 kg / h CH 4
C 2 H 2
C 2 H 0
C 3 +

14 kg/h 42 995 kg/h14 kg / h 42 995 kg / h

Falls die Aufspalteinrichtung unter einem Druck von etwa 9 kg/cm2 arbeitet, herrschen folgende Arbeitsbedingungen: If the splitting device works under a pressure of about 9 kg / cm 2 , the following working conditions apply:

Der Überkopfstrom liegt in gasförmigem Zustand vor und wird dem zum Abstreifen des Acetylens dienenden Abschnitt 11 zugeleitet und der aus diesem Abschnitt austretende Strom hat folgende Zusammensetzung:The overhead stream is in a gaseous state and becomes the one used to strip off the acetylene Section 11 and the stream exiting this section has the following composition:

etwa 9 kg/c-m2 etwa -35°C etwa 25°Cabout 9 kg / cm 2 about -35 ° C about 25 ° C

CH4 CH 4

C2H2
C2H4
C2HbC 2 H 2
C 2 H 4
C 2 Hb

Cj + Cj +

14 kg/h14 kg / h

47 500 kg/h47 500 kg / h

10 750 kg/h10 750 kg / h

50 kg/h50 kg / h

Er wird unter einem Druck von 20,8 Atmosphären der Kolonne 6 zur Aufspaltung in Äthylen und Äthan zugeführt.It is under a pressure of 20.8 atmospheres of the column 6 to split into ethylene and ethane fed.

Arbeitet man unter folgenden Bedingungen:If you work under the following conditions:

Druckpressure

Kopftemperatur
Bodentemperatur
Anzahl der Böden
L/DHead temperature
Soil temperature
Number of floors
L / D

20 al.abs. -30 C -8-C 10020 al.abs. -30 C -8-C 100

Beispielexample

In einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtung nach F i g. 2 wird der Entäthanisierer 1 über Leitung 12 mit dem Bodenprodukt aus dem Entmethanisierer (in der Zeichnung nicht dargestellt) beschickt, das folgende Zusammensetzung hat:In a device according to FIG. 2 will the demethanizer 1 via line 12 with the bottom product from the demethanizer (in the Drawing not shown), which has the following composition:

so erhält man über Kopf einen Strom folgender Zusammensetzung:in this way a current of the following composition is obtained overhead:

CH4 12 kg/hCH 4 12 kg / h

C2H2 C 2 H 2

C2H4 62 500 kg/hC 2 H 4 62 500 kg / h

C2Hb 35 kg/hC 2 Hb 35 kg / h

Cj + Cj +

und von unten einen Strom folgender Zusammensetzung: and from below a stream of the following composition:

CH4 CH 4

C2H2 C 2 H 2

C2H4 102 kg/hC 2 H 4 102 kg / h

C2H6 13 724 kg/hC 2 H 6 13 724 kg / h

C3+ 15 kg/hC 3+ 15 kg / h

Der Strom, de»" den Rückfluß des Entäthanisierers bo bildet, wird von der Aufspalteinrichtung 6 am Boden N5.56 abgezogen Und hat folgende Zusammensetzung:The current, de "" the reflux of the deethanizer bo is formed by the splitting device 6 on the ground N5.56 deducted and has the following composition:

CH4 1 kg/h C2H2 CH 4 1 kg / h C 2 H 2

C2H4 47 500 kg/hC 2 H 4 47 500 kg / h

h5 C2Hb 10 750 kg/h h5 C 2 Hb 10 750 kg / h

C+ 50 kg/hC + 50 kg / h

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Fraktionierung der Crackgase aus Einrichtungen zur Äthylenhersiellung, wobei die aus dem Entäthanisierer kommende, aus Äthylen, Äthan und gegebenenfalls Acetylen zusammengesetzte Fraktion, gegebenenfalls nach Hydrierung oder Gewinnung von Acetylen, einer Äthylen-Äthan-Aufspaltkolonne zugeleitet wird, aus welcher über Kopf Äthylen und als Bodenprodukt Äthan in gewünschter Reinheit erhalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß man den Rückflußstrom für den Entäthanisierer von einem entsprechenden Boden der Äthylen-Äthan-Aufspaltkolonne abzieht.1. Process for the fractionation of the cracking gases from devices for ethylene production, the Coming from the de-ethanizer, composed of ethylene, ethane and possibly acetylene Fraction, optionally after hydrogenation or recovery of acetylene, an ethylene-ethane splitting column is fed, from which ethylene overhead and ethane as a bottom product are obtained in the desired purity, thereby characterized in that the reflux stream for the deethanizer from a corresponding The bottom of the ethylene-ethane splitting column is withdrawn. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man im Entäthanisierer einen im wesentlichen gleichen Druck wie in der Aufspaltkolonne aufrechterhält, wobei dieser Druck jedoch vermindert ist um den Druckabfall in der Leitung zwischen rten beiden Kolonnen und gegebenenfalls zusätzlich um den Druckabfall in den Einrichtungen zur Hydrierung oder Acetylengewinnung.2. The method according to claim 1, characterized in that one in the Entäthanizer im substantially the same pressure as in the splitting column is maintained, but this pressure is reduced by the pressure drop in the line between the two columns and optionally in addition to the pressure drop in the facilities for hydrogenation or acetylene production.
DE2725198A 1976-07-02 1977-06-03 Process for the fractionation of cracked gases from ethylene production facilities Expired DE2725198C3 (en)

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DE2725198A1 DE2725198A1 (en) 1978-01-05
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