DE4208907C1 - Prodn. of lower alkene(s) for chemical intermediates and fuels - comprises thermal cracking of hydrocarbon feedstocks and sepn. into streams for compression and condensing into fractions - Google Patents
Prodn. of lower alkene(s) for chemical intermediates and fuels - comprises thermal cracking of hydrocarbon feedstocks and sepn. into streams for compression and condensing into fractionsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Olefinen gemäß
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Anlage zu dessen
Durchführung.
Derartige Olefinanlagen gehören beispielsweise als Ethylenanlagen seit
vielen Jahren zum bekannten Stand der Technik. Ethylenanlagen erzeugen
durch thermisches Cracken der eingesetzten Kohlenwasserstoffe in
Gegenwart von Wasserdampf insbesondere Ethylen. Darüber hinaus fallen
noch weitere Produkte wie insbesondere Propylen und Isobutylen an. Als
Einsatzmaterial kommen unterschiedliche Mischungen flüssiger und/oder
gasförmiger Kohlenwasserstoffe in Frage, beispielsweise Naphtha, Ethan,
Flüssiggas oder Gasöl. Das gesamte Einsatzmaterial wird dabei durch
eine thermische Crackstufe geführt. Die erzeugten Crackprodukte
durchlaufen anschließend einen Wärmetauscher zur Rückgewinnung von
Wärmeenergie, bevor sie in einer primären Fraktioniereinheit in
gasförmige und flüssige Anteile aufgeteilt werden. Die gasförmigen
Anteile werden nach Durchführung einer Hydrierbehandlung in bekannter
Weise in weitere Einzelfraktionen zerlegt, insbesondere solche aus
Kohlenwasserstoffen mit zwei, drei oder vier C-Atomen.
Je nach Zusammensetzung des Einsatzmaterials ergeben sich in einer
solchen Anlage Mengenanteile für die einzelnen Endprodukte
(insbesondere Ethylen, Propylen und Isobutylen), die durch Veränderung
der Verfahrensparameter nur in relativ engen Grenzen variiert werden
können. Dieser Anpassungsspielraum reicht vielfach nicht aus, um auf
die sich ändernden Mengenanforderungen der Absatzmärkte schnell und
flexibel reagieren zu können, ohne hierfür die Zusammensetzung der als
Einsatzmaterial verwendeten Kohlenwasserstoffe wesentlich verändern zu
müssen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben, das die
bisher bei Olefinanlagen gegebenen Möglichkeiten zur Variierung der
Mengenanteile der erzeugten Produkte wesentlich erweitert, ohne den
dafür erforderlichen Bauaufwand nennenswert zu erhöhnen. Außerdem soll
eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens vorgeschlagen werden.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß für ein gattungsgemäßes
Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen
2-11 angegeben. Eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens weist die
Merkmale des Patentanspruchs 12 auf und ist durch die kennzeichnenden
Merkmale der Patentansprüche 13-19 in vorteilhafter Weise
ausgestaltbar.
Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, daß die
als Kohlenwasserstoffe verwendeten Einsatzmaterialien nicht in ihrer
Gesamtheit in der gleichen Weise durch die Olefinanlage geführt werden.
Vielmehr wird von zwei zunächst voneinander unabhängigen Massenströmen
für das Einsatzmaterial ausgegangen. Der erste Massenstrom besteht aus
beliebigen Kohlenwasserstoffen (z. B. Naphtha), wie sie üblicherweise,
z. B. in Ethylenanlagen verwendet werden. Dieser Massenstrom wird in
konventioneller Weise, d. h. bei Temperaturen im Bereich 800 bis 900°C
und Drücken von deutlich unter 5 bar (z. B. 1-3 bar) bei Anwesenheit
von Wasserdampf thermisch gecrackt. Der zweite davon unabhängige
Massenstrom ist ein an Isobutan reicher Gasstrom und wird ebenfalls
thermisch gecrackt, allerdings bei niedrigeren Temperaturen im Bereich
650 bis max. 830°C und vor allem bei wesentlich höheren Drücken im
Bereich 10 bis 50 bar. Erst danach findet eine teilweise Zusammenführung
von Zwischen- und Endprodukten statt, die je nach Ausführungsform der
Erfindung im Hinblick auf unterschiedliche Ziele variiert werden können.
Die Trennung von Zwischenprodukten und deren Umwandlung findet in an
sich bekannter Weise statt.
Eine herkömmliche Olefinanlage benötigt eine mehrstufige
Kompressoranlage, um die Crackprodukte auf den für die nachfolgende
Aufteilung in einzelne Fraktionen von Kohlenwasserstoffen mit
unterschiedlicher Anzahl C-Atome erforderlichen Druck zu bringen. Eine
solche Kompressoranlage ist sehr aufwendig und macht einen erheblichen
Teil der Investitionskosten der gesamten Anlage aus. Durch die
erfindungsgemäße Ergänzung einer herkömmlichen Olefinanlage um einen
Hochdruckcracker für Isobutan ergibt sich in dieser Hinsicht eine
- bezogen auf die Anlagenkapazität - wesentliche Einsparung. Der für den
Hochdruckcracker erforderliche Druck kann nämlich in einfacher Weise
mittels Pumpen bei der Zufuhr des Isobutans erzeugt werden, und die durch
die Crackung entstehenden gasförmigen Crackprodukte befinden sich von
vornherein bereits auf einem relativ hohen Druckniveau, das für die
nachfolgende Trennung höchstens noch etwas angehoben werden muß.
Anhand der Fig. 1-3 wird die Erfindung nachfolgend näher
beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 die Ausbeute an verschiedenen Olefinen in Abhängigkeit
von der Konversionsrate und dem Druck beim Cracken,
Fig. 2 und 3 Varianten eines Fließschemas einer erfindungsgemäßen
Olefinanlage.
Durch entsprechende Untersuchungen, deren Ergebnisse in Fig. 1
dargestellt sind, konnte gezeigt werden, daß mit steigendem Druck beim
Cracken von Isobutan die Ausbeuten an Ethylen und Propylen sinken und
die Ausbeute an Isobutylen steigt. Noch deutlicher ist die Abhängigkeit
der Ausbeuten von der Konversionsrate (wesentlich bestimmt durch
Temperatur und Verweilzeit) im Isobutan-Cracker. Mit steigender
Konversionsrate sinkt die Ausbeute an Isobutylen, während die Ausbeute
an Ethylen steigt. Die Ausbeute an Propylen bleibt über weite Bereiche
nahezu konstant, fällt aber bei Konversionsraten über 80% steil ab.
Diese Erkenntnisse macht sich die Erfindung zunutze, um die Flexibilität
einer Olefinanlage wesentlich zu steigern durch die nachfolgend
beschriebenen Maßnahmen.
Das in Fig. 2 dargestellte Fließschema einer erfindungsgemäßen
Olefinanlage zeigt oberhalb der strichpunktierten Linie die aus dem
Stand der Technik bekannten Teile einer konventionellen Ethylenanlage.
Ein Massenstrom F1, der z. B. aus Naphtha, Gasöl, Flüssiggas und/oder
Ethan bestehen kann, wird in eine thermische Crackeinrichtung CR1
(Crackofen) geführt und in Gegenwart von Wasserdampf (Zufuhr ist nicht
dargestellt) beispielsweise bei Temperaturen von etwa 850 bis 880°C und
einem Druck von etwa 3 bar gecrackt. Die heißen Crackprodukte gelangen
zur Wärmerückgewinnung in einen Wärmetauscher HR1 und in eine nicht
dargestellte Quench-Einrichtung und werden anschließend in einer
primären Fraktioniereinheit PF in flüssige und gasförmige Bestandteile
zerlegt. Als Flüssigfraktionen fallen je nach Einsatzmaterial
Pyrolysebenzin PYB und Gasöl GO an, die als Produkte nach außen
abgegeben werden. Die verbleibenden gecrackten gasförmigen
Kohlenwasserstoffe gelangen danach in einen Verdichter, der regelmäßig
mehrstufig ausgeführt ist und die gasförmigen Kohlenwasserstoffe so hoch
verdichtet (z. B. 30 bis 40 bar), wie dies für die spätere Abtrennung von
Fraktionen mit zwei, drei, vier beziehungsweise fünf und mehr C-Atomen
zweckmäßig ist. Im vorliegenden Fall besteht der Verdichter aus den
Anlagenteilen COMP1 und COMP2. Zwischen diesen beiden Teilen erfolgt in
einer Einrichtung AGR eine Abtrennung von Sauergas SG (im wesentlichen
CO₂), das aus dem Prozeß abgeführt wird. Hinter der Verdichterstufe
COMP2 erhält man ein komprimiertes Gas und eine flüssige Fraktion C3+
von Kohlenwasserstoffen mit drei oder mehr C-Atomen. Danach wird das
komprimierte Gas in einer Dehydratisierungseinheit DH von Wasseranteilen
befreit und in einer Kühleinrichtung LTC auf tiefere Temperaturen (z. B.
ca. -95°C) gebracht. In der anschließenden Trenneinrichtung DM
(Demethanisierer) werden die Kohlenwasserstoffe mit zwei und mehr
C-Atomen (C2+) von einem Kopfgas getrennt, das im wesentlichen aus
Methan und Wasserstoff besteht und beispielsweise in einer
Druckwechselabsorptionsanlage PSA in einen Wasserstoffstrom H₂ und einen
Gasstrom FG weiter aufgeteilt werden kann. Der gewonnene Wasserstoff
kann vorteilhaft im Rahmen des vorliegenden Prozesses für die
nachfolgend noch zu beschreibenden Hydriereinrichtungen HYD1-HYD3
verwendet werden.
Die abgetrennten flüssigen Kohlenwasserstoffe mit zwei oder mehr
C-Atomen gelangen dann in eine Trenneinrichtung DE (Deethanisierer) für
die Aufteilung in Kohlenwasserstoffe C3+ mit drei oder mehr C-Atomen,
die zu einer Trenneinrichtung DP1 (erster Depropanisierer) weitergeführt
werden, und in flüssige Kohlenwasserstoffe C2+ zwei C-Atomen. Aus dem
letztgenannten Anteil wird nach Durchlaufen einer ersten selektiven
Hydriereinrichtung HYD1 in einer Ethylen-Trenneinheit ETS das Produkt
Ethylen ET gewonnen; der verbleibende Rest C₂ (Ethan) wird in die
Crackeinrichtung CR1 zurückgeführt, könnte aber auch, wie dies durch den
gestrichelten Pfeil angedeutet ist, aus dem Prozeß herausgeführt werden.
Die hinter der Verdichterstufe COMP2 erhaltenen flüssigen
Kohlenwasserstoffe C3+ werden zusammen mit dem in der Trenneinrichtung
DE erhaltenen Strom C3+ in dem ersten Depropanisierer DP1 in zwei
Fraktionen aufgeteilt. Die erste Fraktion besteht aus den drei C-Atome
enthaltenden Kohlenwasserstoffen. Sie wird in einer anschließenden
zweiten Hydriereinrichtung HYD2 selektiv hydriert und danach in einer
Trenneinrichtung PPS in die Produkte Propylen PPY und Propan PRP
aufgeteilt. Die zweite Fraktion, die die schwereren Kohlenwasserstoffe
mit vier und mehr C-Atomen beinhaltet, gelangt in eine Trenneinrichtung
DB1 (erster Debutanisierer), die die vier C-Atome (C₄-Fraktion)
enthaltenden Kohlenwasserstoffe von den übrigen mit fünf und mehr
C-Atomen (Leichtöl C5+) separiert. Die C₄-Fraktion wird danach in einer
Butadienextraktion BTDE von Butadien C4= befreit. Die übrige C₄-
Fraktion kann beispielsweise in einer ersten Einrichtung MTBE1 mit
zugeführtem Methanol MTNL zu Methyltertiärbutylether als verkaufsfähiges
Endprodukt weiterverarbeitet werden. Der nicht umgewandelte Anteil der
C₄-Fraktion kann ebenfalls als Endprodukt abgegeben oder als
Einsatzmaterial zum Prozeßeingang zurückgeführt werden.
Selbstverständlich könnte statt der Einrichtung MTB1 auch beispielsweise
eine Trenneinrichtung für Isobutylen oder eine Einrichtung zur Erzeugung
eines anderen Produktes aus dem enthaltenen Anteil an Isobutylen
vorgesehen sein.
Der bisher beschriebene Teil des Verfahrens entspricht dem bekannten
Stand der Technik einer Olefinanlage. Die Schaltung der einzelnen
Trenneinrichtungen, d. h., die Reihenfolge der Abtrennung der einzelnen
Fraktionen kann dabei auch ohne weiteres abgewandelt werden. Dies ist
für den nachfolgend beschriebenen zweiten Verfahrensstrang, der das
Wesen der vorliegenden Erfindung ausmacht, nur von untergeordneter
Bedeutung.
Der zweite Verfahrensstrang, der optisch durch eine strichpunktierte
Linie vom herkömmlichen Verfahrensstrang abgetrennt ist, weist eine von
der ersten Crackeinrichtung CR1 völlig unabhängig betriebene zweite
(parallele) Crackeinrichtung CR2 auf. Diese wird nicht mit beliebigen
Kohlenwasserstoffen gespeist (F2), sondern mit einem an Isobutan reichen
Gasstrom, vorzugsweise reines Isobutan IB, das beispielsweise direkt
(gestrichelt dargestellt) von außen zugeführt werden kann. Wahlweise
kann dieser zweiten Crackeinrichtung CR2 auch eine
Isomerisierungseinheit ISO zur Erzeugung von Isobutan aus einem im
wesentlichen aus n-Butan bestehenden Massenstrom NB (beispielsweise mit
Propan vermischt) vorgeschaltet werden. Bei Einsatz von im wesentlichen
n-Butan kann wie dargestellt eine einzige Zuleitung für das
Einsatzmaterial vorgesehen werden, die sich dann zu den beiden
Verfahrenssträngen hin verzweigt.
Im Unterschied zur Crackeinrichtung CR1 arbeitet die Crackeinrichtung
CR2 nicht nur mit einem speziellen Einsatzmaterial F2, sondern auch
unter anderen Verfahrensbedingungen. Die Cracktemperatur liegt deutlich
tiefer und der Arbeitsdruck deutlich höher. Besonders geeignete Werte
für das Cracken von Isobutan liegen bei 720-800°C und um ca. 20 bar.
Außerdem ist die Verweilzeit des Einsatzmaterials in der
Crackeinrichtung CR2 spezifisch auf das andersartige Material
eingestellt, um die Konversionsrate in dem aus Fig. 1 ersichtlichen für
die Verfahrensführung bedeutsamen "Verstellbereich" variieren zu können. Da
das der Crackeinrichtung CR2 zugeführte Isobutan flüssig ist, kann der
gewünschte höhere Druck mit minimalem Anlageaufwand (Pumpen) erzeugt
werden.
Hinter der Crackeinrichtung CR2 ist wiederum eine
Wärmerückgewinnungseinrichtung HR2 angeordnet. Die abgekühlten
Crackprodukte gelangen dann in eine vorzugsweise als Absorber arbeitende
Trenneinrichtung ABS. Als Absorptionsmedium eignet sich Leichtöl.
Vorzugsweise ist daher eine entsprechende Leitungsverbindung zur
Heranführung eines Teils der im "konventionellen" Verfahrensstrang
erzeugten C5+-Fraktion vorgesehen. Die Trenneinrichtung ABS separiert,
da sich die Crackprodukte auf einem geeignet hohen Druck befinden, im
dargestellten Fall die bis zu zwei C-Atome enthaltenden
Kohlenwasserstoffe (C2-) von den höheren Kohlenwasserstoffen. Erstere
werden mit den Crackprodukten aus der ersten Crackeinrichtung CR1
vereinigt und mit diesen weiterverarbeitet. Zu diesem Zweck führt eine
Rohrleitung von der Trenneinrichtung ABS vorzugsweise in die
Sauergasabtrennung AGR, also an eine Stelle (hinter die erste
Verdichterstufe COMP1), an der sich die Crackprodukte der
Crackeinrichtung CR1 schon auf einer entsprechend höheren Druckstufe
befinden.
Der verbleibende, im wesentlichen die höheren Kohlenwasserstoffe
umfassende Massenstrom C3+ aus der Trenneinrichtung ABS wird in eine
weitere Trenneinrichtung DB2 (zweiter Debutanisierer) geführt, die eine
Abtrennung der fünf und mehr C-Atome enthaltenden Kohlenwasserstoffe
bewirkt. Diese letztgenannten Kohlenwasserstoffe (C5+) werden mit der
entsprechenden Fraktion aus dem herkömmlichen Verfahrensstrang
zusammengeführt. Der verbleibende Massenstrom wird von der
Trenneinrichtung DB2 in eine nachgeschaltete zweite Hydriereinrichtung
HYD2 geführt und umfaßt im wesentlichen nur noch die drei und vier
C-Atome enthaltenden Kohlenwasserstoffe. Nach erfolgter selektiver
Hydrierung in einer dritten Hydriereinrichtung HYD3 wird dieser
Massenstrom in einer Trenneinrichtung DP2 (zweiter Depropanisierer) in
einen Teilstrom C₃ von Kohlenwasserstoffen mit drei C-Atomen
(Propylenanteil z. B. 92 Gew.-%) und einen Teilstrom C₄ von
Kohlenwasserstoffen mit vier C-Atomen (Isobutylenanteil z. B. 23 Gew.-%)
weiter aufgeteilt. Der Teilstrom C₃ stellt Rohpopylen dar, das als
Endprodukt RPPY in dieser Form abgegeben werden (gestrichelt
dargestellt) oder aber weiter verfeinert werden kann, indem es über eine
Rohrleitung vorteilhafterweise in die Trenneinrichtung PPS gegeben wird,
die bereits die entsprechende Fraktion aus der ersten Crackeinrichtung
CR1 aufteilt in die (reinen) Endprodukte Propylen PPY und Propan PRP.
Zweckmäßigerweise wird auch der in der Trenneinrichtung DP2 abgetrennte
Teilstrom C₄ einer Reinigung unterzogen, um das wertvolle Isobutylen
abzutrennen und/oder aus dem Isobutylen hochwertige Produkte wie
Methyltertiärbutylether herzustellen. Im dargestellten Fall ist
vorgesehen, diesen Teilstrom C₄ in eine zweite Anlage MTBE2 zur
Erzeugung von Methyltertiärbutylether (MTBE) zu geben, der hierfür von
außen ein Strom Methanol MTNL zugeführt wird. Das erzeugte MTBE ist ein
verkaufsfähiges Endprodukt. Es kann aber, wie dies in Fig. 1
dargestellt ist, ganz oder teilweise in eine Crackeinrichtung MCR
eingeleitet und in die Bestandteile reines Isobutylen IBTY und Methanol
MTNL zerlegt werden, wobei letzteres nach Durchlaufen einer
Reinigungsstufe PUR in die zweite MTBE-Anlage zurückgeführt wird. Das in
der zweiten MTBE-Anlage nicht verbrauchte Isobutan IB wird zur
Crackeinrichtung CR2 zurückgeführt.
Das Fließschema gemäß Fig. 2 stellt eine besonders zweckmäßige
Ausführungsform der Erfindung dar. In Fig. 3 ist eine ähnliche
Gesamtanlage dargestellt, wobei der "konventionelle" Olefinanlagenteil
vollständig mit dem der Fig. 2 übereinstimmt. Im Eingangsbereich des
zweiten Verfahrensstranges ist hier eine Bypass-Leitung BYP vorgesehen,
so daß ein Teil des zugeführten n-Butans an der
Isomerisierungseinrichtung ISO vorbeigeleitet werden kann, um hierdurch
die Zusammensetzung der zu erzeugenden Endprodukte noch weiter verändern
zu können. Ein weiterer Unterschied liegt darin, daß anstelle der
Trenneinrichtung ABS ein zweiter Depropanisierer DP2 vorgesehen ist, der
eine Fraktion C3- mit den bis zu drei C-Atomen enthaltenden
Kohlenwasserstoffen von den vier und mehr enthaltenden (C4+) trennt. Die
C3--Fraktion wird, ähnlich wie die C2--Fraktion in Fig. 2, in die
Sauergasabtrennung AGR geführt und entsprechend weiterverarbeitet. Die
C4+-Fraktion wird im Debutanisierer DB2 wiederum vom Leichtölanteil C5+
getrennt, so daß die nachgeschaltete dritte Hydriereinrichtung HYD3 nur
noch eine C₄-Fraktion selektiv hydriert. Der weitere Verfahrensweg
entspricht dem der Fig. 2.
Durch die erfindungsgemäß vorgesehene getrennte Crackbehandlung des in
zwei unterschiedlichen Massenströmen insgesamt der Anlage zugeführten
Einsatzmaterials und die unterschiedlichen Verfahrensbedingungen der
jeweiligen Crackbehandlung sowie die erst danach stattfindende zumindest
teilweise gemeinsame Weiterverarbeitung wird ein bisher nicht möglicher
Freiheitsgrad beim Betrieb der Gesamtanlage erreicht. Die Mengenanteile
der jeweils gewünschten Endprodukte können in einem weiten Bereich
gegeneinander verschoben werden. So kann beispielsweise der erzeugte
Mengenanteil an Isobutylen allein schon durch Veränderung der
Konversionsrate und/oder des Betriebsdrucks an der zweiten
Crackeinrichtung CR2 erheblich beeinflußt werden. Durch eine Erhöhung
des Drucks und eine Verringerung der Konversionsrate ergibt sich mehr
Isobutylen und weniger Ethylen. Damit ist eine Flexibilität in der
Produktion möglich geworden, wie sie bisher zwar gewünscht, aber nicht
erreicht werden konnte. Der hierfür erforderliche Anlagenaufwand ist
vergleichsweise gering, zumal die zweite Crackeinrichtung keinen eigenen
Verdichter benötigt. Im Hinblick auf die Regelungs- und
Verfahrenstechnik ist das erfindungsgemäße Verfahren einfach und
betriebssicher. Der herkömmliche Anlagenteil kann nämlich im allgemeinen
unter konstanten Betriebsbedingungen geführt werden, während die
Anpassung an unterschiedliche Mengenanteile der jeweils gewünschten
Endprodukte vorzugsweise über die Variierung der Konversionsrate im
Hochdruckcracker CR2 erreicht werden kann. Die realisierbare
Variationsbreite der Mengenanteile der hauptsächlich gewünschten
Endprodukte kann größenordnungsmäßig etwa wie folgt angegeben werden
(bezogen auf die Masse des Einsatzmaterials):
Ethylen|18-35% | |
Propylen | 21-33% |
Isobutylen | 11-40% |
In den folgenden Ausführungsbeispielen wird dies im einzelnen deutlich.
In den Tabellen 1 und 2 sind die unter verschiedenen Betriebsbedingungen
bei Einsatz von jeweils gleicher Gesamtmenge an Einsatzmaterialien
erhaltenen Ausbringungsmengen der verschiedenen Crackprodukte
zusammengestellt. In Tabelle 1 ist als Einsatzmaterial für den
konventionellen Cracker stets Naphtha und für den Hochdruckcracker stets
Isobutan gewählt worden, während in Tabelle 2 für den konventionellen
Cracker n-Butan verwendet wurde. Die Gesamtmenge ist in allen Fällen
jeweils 100 t gewesen. Der konventionelle Cracker wurde in allen
Versuchen abgesehen von den in den Tabellen angegebenen
Einsatzmengenveränderungen unter gleichbleibenden Bedingungen (ca. 3
bar) betrieben, während am Hochdruckcracker (ca. 20 bar) mit zwei
verschiedenen Konversionsraten (40 bzw. 80%) gearbeitet wurde. In allen
Fällen wurden die erzeugten Mengen an Ethan und Butan wieder als
Einsatzmaterial zu den Cracköfen zurückgeführt. Das gemäß Fig. 2 und 3
als Zwischenprodukt erzeugte MTBE wurde stets in vollem Umfang in einem
entsprechenden Cracker zur Bildung von reinem Isobutylen verarbeitet.
Gegenüber den Vergleichsversuchen 1 und 2 gemäß dem bisherigen Stand der
Technik zeigen die Versuche 3 und 4 deutlich, daß sich insbesondere die
Mengenanteile an Isobutylen und Propylen erheblich steigern lassen, ohne
(gegenüber Versuch 2) in irgendeiner Weise die Zusammensetzung des
Einsatzmaterials ändern zu müssen.
Die Versuche 5, 6 und 7 in Tabelle 2 sind wiederum Vergleichsversuche,
die bei Einsatz nur eines konventionellen Crackers erzielt wurden, der
mit drei unterschiedlichen Zusammensetzungen des Einsatzmaterials
betrieben wurde. Im Vergleich hierzu zeigen die Versuche 8 und 9, bei
denen das Isobutan erfindungsgemäß durch einen Hochdruckcracker
behandelt wurde, daß ohne Einsatzmaterialänderung insbesondere der
Isobutylenanteil erheblich variiert werden kann.
Claims (20)
1. Verfahren zur Erzeugung von Olefinen, insbesondere Ethylen,
Propylen und Isobutylen aus flüssigen und/oder gasförmigen
Kohlenwasserstoffen (Einsatzmaterial) durch thermisches Cracken der
Kohlenwasserstoffe und Trennung der erhaltenen Crack-Produkte in
mehreren Schritten, wobei die gasförmigen Crack-Produkte in
mindestens zwei Kompressionsstufen auf einen höheren Druck
gebracht, gekühlt und mindestens in einzelne Fraktionen aus
Kohlenwasserstoffen mit zwei (C₂), mit drei (C₃) und mit vier (C₄)
C-Atomen aufgeteilt werden und wobei mindestens die C₂- und die
C₃-Fraktionen einer selektiven Hydrierung unterzogen werden,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß als Einsatzmaterial aus zwei voneinander getrennten Massenströmen gebildet wird, von denen der erste aus üblichen Kohlenwasserstoffen für die Ethylenerzeugung und der zweite aus einem an Isobutan reichen Gasstrom besteht,
- - daß nur der erste Massenstrom in üblicher Weise bei einer Temperatur von 800 bis 900°C und einem Druck von 1 bis 5 bar gecrackt wird, während der zweite Massenstrom getrennt davon bei Temperaturen von 650 bis 830°C und Drücken von 10 bis 50 bar gecrackt wird,
- - daß die aus dem Cracken des zweiten Massenstroms entstandenen Produkte in einen flüssigen ersten Teilstrom aus mindestens den vier und mehr C-Atome enthaltenden Kohlenwasserstoffen und in einen gasförmigen zweiten Teilstrom aus den höchstens drei C-Atome enthaltenden Kohlenwasserstoffen aufgeteilt werden,
- - daß der zweite Teilstrom hinter der ersten Kompressionsstufe mit den auf einen erhöhten Druck gebrachten gasförmigen Crack-Produkten aus dem ersten Massenstrom vereint und mit diesen gemeinsam weiterverarbeitet wird,
- - daß die im ersten Teilstrom enthaltenen Kohlenwasserstoffe mit mindestens fünf C-Atomen (C5+-Fraktion) abgetrennt und zusammen mit einer aus dem ersten Massenstrom gewonnenen C5+-Fraktion abgeführt werden und
- - daß mindestens die im ersten Teilstrom enthaltenen Kohlenwasserstoffe mit vier C-Atomen (C₄-Fraktion) selektiv hydriert und als Produktstrom separiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Aufteilung der Crack-Produkte des zweiten Massenstroms in
den flüssigen ersten und in den gasförmigen zweiten Teilstrom in
der Weise vorgenommen wird, daß der erste Teilstrom die drei und
mehr C-Atome enthaltenden Kohlenwasserstoffe (C3+-Fraktion) und der
zweite Teilstrom die Kohlenwasserstoffe mit bis zu zwei C-Atomen
(C2--Fraktion) enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die drei und vier C-Atome aufweisenden Kohlenwasserstoffe (C₃- und C₄-Fraktion) des ersten Teilstroms gemeinsam der selektiven Hydrierung unterzogen werden und
daß die C₃-Fraktion danach von der als Produktstrom verbleibenden C₄-Fraktion abgetrennt und mit einer ebenfalls hydrierten C₃-Fraktion aus dem ersten Massenstrom zusammengeführt wird zur weiteren Aufteilung in Propylen und Propan.
daß die drei und vier C-Atome aufweisenden Kohlenwasserstoffe (C₃- und C₄-Fraktion) des ersten Teilstroms gemeinsam der selektiven Hydrierung unterzogen werden und
daß die C₃-Fraktion danach von der als Produktstrom verbleibenden C₄-Fraktion abgetrennt und mit einer ebenfalls hydrierten C₃-Fraktion aus dem ersten Massenstrom zusammengeführt wird zur weiteren Aufteilung in Propylen und Propan.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Produktstrom der C₄-Fraktion einer Reinigung zur Gewinnung
eines Isobutylen-Produktes unterzogen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Produktstrom der C₄-Fraktion unter Zufuhr von Methanol zur
Erzeugung von Methyltertiärbutylether (MTBE) eingesetzt wird und
die dabei nicht umgewandelten Bestandteile der C₄-Fraktion
(Isobutan) in die Crack-Stufe des zweiten Massenstroms
zurückgeführt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 4 und 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das erzeugte MTBE zumindest zu einem Teil in einer
MTBE-Crackstufe in Methanol und Isobutylen zerlegt wird, wobei das
Isobutylen als reines Produkt abgezogen und das Methanol in die
MTBE-Erzeugung zurückgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Crackung des zweiten Massenstroms bei Drücken im Bereich 15
-25 bar durchgeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Crackung des zweiten Massenstroms bei etwa 20 bar
durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Crackung des zweiten Massenstroms bei Temperaturen im
Bereich von 720-800°C durchgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Behandlung des ersten Massenstroms unter nahezu konstanten
Verfahrensbedingungen erfolgt und Änderungen der Mengenanteile der
gewünschten Produkte vorrangig durch Änderung der Konversionsrate
in der Crackstufe des zweiten Massenstroms eingestellt werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Isobutan für den zweiten Massenstrom durch eine
vorgeschaltete Isomerisierungsstufe erzeugt wird, in die n-Butan
oder ein an n-Butan reiches Mischgas eingesetzt wird.
12. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit
- - mindestens einer ersten thermischen Crackeinrichtung (CR1) zum Cracken von Kohlenwasserstoffen bei 800 bis 900°C und bis 1-5 bar,
- - mindestens einer Einrichtung zur Gas/Flüssigkeits-Trennung (PF),
- - einer Einrichtung (COMP1, COMP2) zur mehrstufigen Kompression gasförmiger Kohlenwasserstoffe,
- - Einrichtungen zur sukzessiven Trennung (DM, DE, DP1, PPS, DB1, ETS) gecrackter gasförmiger Kohlenwasserstoffe in Fraktionen mit bestimmter Anzahl von Kohlenstoffatomen im Molekül und
- - mindestens einer ersten Einrichtung (HYD1) zum Hydrieren von Kohlenwasserstofffraktionen,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß mindestens eine weitere, parallel angeordnete thermische Crackeinrichtung (CR2) vorgesehen ist, die auf einen Betrieb bei 650 bis max. 830°C und 10 bis max. 50 bar ausgelegt ist, wobei beide Crackeinrichtungen (CR1, CR2) mit unabhängigen Zuleitungen (F1, F2) für die Zuführung jeweils voneinander verschiedener Einsatzkohlenwasserstoffe ausgestattet sind,
- - daß der parallelen Crackeinrichtung (CR2) eigene Einrichtungen (ABS, DB2, DP2) zur Abtrennung einzelner Fraktionen aus den bis zu zwei (C2-) oder bis zu drei (C3-) C-Atome enthaltenden Kohlenwasserstoffen sowie aus den vier (C₄) und den fünf oder mehr (C5+) C-Atome enthaltenden Kohlenwasserstoffen nachgeschaltet sind,
- - daß der parallelen Crackeinrichtung (CR2) eine eigene Einrichtung (HYD3) zur Hydrierung der drei und/oder vier C-Atome enthaltenden Kohlenwasserstoffe nachgeschaltet ist,
- - daß eine Rohrleitung vorgesehen ist, durch die die C2-- oder die C3--Fraktion mit den komprimierten Kohlenwasserstoffen hinter der ersten Kompressionsstufe (COMP1) zusammenführbar ist, und
- - daß hinter der der parallelen Crackeinrichtung zugeordneten Hydriereinrichtung (HYD3) eine Anlage zur Reinigung der vier C-Atome enthaltenden Kohlenwasserstoffe vorgesehen ist
13. Anlage nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Rohrleitung vorgesehen ist, durch die die C₃-Fraktion aus
der hinter der parallelen Crackeinrichtung (CR2) angeordneten
Trenneinrichtung (DP2) zu einer dem Materialfluß der ersten
Crackanlage (CR1) zugeordneten Einrichtung (PPS) zur Trennung von
Propylen (PPY) und Propan (PRP) und/oder zu einer Abgabestelle von
Rohpropylen (RPPY) führbar ist.
14. Anlage nach einem der Ansprüche 12-13,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Rohrleitung vorgesehen ist, durch die mindestens ein Teil
der hinter der parallelen Crackeinrichtung (CR2) erhaltenen C₄-
Fraktion in eine Anlage (MTBE2) zur Erzeugung von
Methyltertiärbutylether führbar ist, die eine Zuleitung für
Methanol (MTNL) aufweist.
15. Anlage nach einem der Ansprüche 12-14,
dadurch gekennzeichnet,
daß der parallelen Crackeinrichtung (CR2) eine Einrichtung (ISO)
zur Isomerisierung von n-Butan vorgeschaltet ist.
16. Anlage nach einem der Ansprüche 14-15,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Rohrleitung vorgesehen ist, durch die der in der Anlage
(MTBE2) zur Erzeugung von Methyltertiärbutylether nicht
umgewandelte Teil der vier C-Atome enthaltenden Kohlenwasserstoffe
in die Isomerisierungseinrichtung (ISO) oder die parallele
Crackeinrichtung (CR2) rückführbar ist.
17. Anlage nach einem der Ansprüche 15-16,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Bypass-Leitung (BPY) vorgesehen ist, durch die ein Teil
des zugeführten n-Butans unter Umgehung der
Isomerisierungseinrichtung (ISO) direkt in die parallele
Crackeinrichtung (CR2) führbar ist.
18. Anlage nach einem der Ansprüche 14-17,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß das in der Anlage (MTBE) erzeugte Methyltertiärbutylether zumindest zu einem Teil durch eine Rohrleitung in eine Crackeinrichtung (MCR) für Methyltertiärbutylether führbar ist,
- - daß das in der Crackeinrichtung (MCR) erzeugte reine Isobutylen (IBTY) durch eine Rohrleitung als Produkt abziehbar ist und
- - daß das in der Crackeinrichtung (MCR) abgespaltene Methanol durch eine Rohrleitung, in die eine Reinigungsstufe (PUR) eingebaut ist, in die Anlage (MTBE2) zur Erzeugung von Methyltertiärbutylether rückführbar ist.
19. Anlage nach einem der Ansprüche 12-18,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Trenneinrichtung (ABS) für die Abtrennung der C2--Fraktion
als Absorber auf der Basis von Leichtöl ausgebildet ist und eine
Rohrleitung vorgesehen ist, durch die ein Teil der in der
Trenneinrichtung (DB1, DB2) abgetrennten fünf und mehr C-Atome
enthaltenden Kohlenwasserstoffe zu der Trenneinrichtung (ABS)
führbar ist.
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DE19924208907 DE4208907C1 (en) | 1992-03-17 | 1992-03-17 | Prodn. of lower alkene(s) for chemical intermediates and fuels - comprises thermal cracking of hydrocarbon feedstocks and sepn. into streams for compression and condensing into fractions |
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DE19924208907 DE4208907C1 (en) | 1992-03-17 | 1992-03-17 | Prodn. of lower alkene(s) for chemical intermediates and fuels - comprises thermal cracking of hydrocarbon feedstocks and sepn. into streams for compression and condensing into fractions |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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- 1992-03-17 DE DE19924208907 patent/DE4208907C1/de not_active Expired - Fee Related
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