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DE1252711B - Process for the rectification of olefins from olefin-rich gas mixtures using the cold supplied by liquefied methane gas - Google Patents

Process for the rectification of olefins from olefin-rich gas mixtures using the cold supplied by liquefied methane gas

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Publication number
DE1252711B
DE1252711B DENDAT1252711D DE1252711DA DE1252711B DE 1252711 B DE1252711 B DE 1252711B DE NDAT1252711 D DENDAT1252711 D DE NDAT1252711D DE 1252711D A DE1252711D A DE 1252711DA DE 1252711 B DE1252711 B DE 1252711B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
methane
gas
olefin
ethylene
liquefied
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DENDAT1252711D
Other languages
German (de)
Inventor
Hitachi-shi Kiyoshi Ichihara (Japan)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Publication date
Publication of DE1252711B publication Critical patent/DE1252711B/en
Pending legal-status Critical Current

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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

F 25 jF 25 j

Deutsche Kl.: 17 g-2/01 German class: 17 g -2/01

Nummer: 1252711Number: 1252711

Aktenzeichen: H 518391 a/17 gFile number: H 518391 a / 17 g

Anmeldetag: 26. Februar 1964Filing date: February 26, 1964

Auslegetag: 26. Oktober 1967Opening day: October 26, 1967

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Rektifizieren von Olefin, insbesondere Äthylen, aus einem olefinreichen Gasgemisch bei tiefen Temperaturen, bei dem in einer ersten Stufe gasförmiges Methan in einem Methanextraktionsturm aus dem Gasgemisch entfernt wird und das als Bodenfraktion anfallende Gasgemisch in einer zweiten Stufe in gasförmiges Olefin und als Bodenfraktion anfallendes Restgas zerlegt wird, wobei ein Teil der in beiden Stufen erhaltenen Gase nach Verflüssigung jeweils als Rücklauf in die entsprechende Stufe wieder zurückgeführt wird und das als Rücklauf in die erste Stufe dienende Methan hierbei einen Kältekreislauf mit Verdichter und Expansionsventil durchläuft, unter Ausnutzung des Kälteinhalts von von außen zugeführtem flüssigem Methan.The invention relates to a process for rectifying olefin, in particular ethylene, from an olefin-rich gas mixture at low temperatures, with gaseous methane in a first stage is removed from the gas mixture in a methane extraction tower and that as a bottom fraction Accruing gas mixture in a second stage in gaseous olefin and accumulating as bottom fraction Residual gas is decomposed, with part of the gases obtained in both stages after liquefaction in each case is returned as a return to the corresponding stage and that as a return to the first The methane used in this stage runs through a refrigeration cycle with a compressor and expansion valve, using the cold content of externally supplied liquid methane.

Hauptziel der Erfindung ist eine wirtschaftliche Ausnutzung der in verflüssigtem Methangas zur Verfügung stehenden Kältemengen, insbesondere unter günstiger Anpassung an die Erfordernisse einer Olefintrennung. The main aim of the invention is an economic exploitation of the liquefied methane gas available standing amounts of cold, especially with favorable adaptation to the requirements of olefin separation.

Methangas wird neuerdings in verflüssigter Form in Tankschiffen und Tankwagen transportiert, vorübergehend in Vorratstanks gespeichert und schließlich in geeigneter Weise erwärmt und verdampft und dann als Brennstoff oder als Rohstoff für die chemische Industrie verwendet. Dabei bildet die zweckmäßige Verwertung der im verflüssigten Methangas (im folgenden auch abgekürzt als L. M. G. bezeichnet) enthaltenen Kälte für andere Funktionen einen für die Wirtschaftlichkeit der Verwendung von verflüssigtem Methangas wichtigen Faktor.Methane gas has recently been transported in liquefied form in tankers and tankers, temporarily stored in storage tanks and finally suitably heated and vaporized and then used as fuel or as a raw material for the chemical industry. This forms the appropriate Utilization of the liquefied methane gas (hereinafter also abbreviated as L. M. G.) contained cold for other functions one for the profitability of the use of liquefied Methane gas is an important factor.

Ein Problem, das sich bei der praktischen Ausnutzung der Kälte des verflüssigten Methangases er^ gibt, besteht darin, daß die von 1 Nm3 (berechnet auf der Basis eines gasförmigen Körpers bei O0C und 760 mm Hg) flüssigem Methan durch Verdampfung beim Siedepunkt unter Atmosphärendruck, d. h. bei -161,6° C, gelieferte Kälte 88 kcal beträgt, während in dem Temperaturbereich zwischen — 161,6°C und Umgebungstemperatur, d.h. 2O0C, 65 kcal »Kälte abgegeben« werden; es besteht also kein großer Unterschied zwischen den der latenten oder Verdampfungswärme und den dem Produkt aus spezifischer Wärme und »Aufwärm-Temperaturdifferenz« (nachfolgend als »Eigenwärme« bezeichnet) entsprechenden Kältebeträgen.A problem that arises in the practical use of the cold of the liquefied methane gas is that that of 1 Nm 3 (calculated on the basis of a gaseous body at 0 ° C. and 760 mm Hg) of liquid methane by evaporation at the boiling point under atmospheric pressure, ie at -161.6 ° C, supplied refrigerant is 88 kcal, while in the temperature range between - "are submitted 161.6 ° C and ambient temperature, ie 2O 0 C, 65 kcal"cold; there is therefore no great difference between the latent or evaporation heat and the amount of cold corresponding to the product of specific heat and "warm-up temperature difference" (hereinafter referred to as "intrinsic heat").

Hinsichtlich der Ausnutzbarkeit dieser Kältemengen bestehen jedoch große Unterschiede, da nur der der latenten Wärme entsprechende Anteil bei einer ganz bestimmten (tiefen) Temperatur zur Verfügung steht, während die der Eigenwärme entspre-With regard to the utilizability of these amounts of cold, however, there are great differences, since only the proportion corresponding to the latent heat is available at a very specific (low) temperature while the heat corresponds to the

Verfahren zum Rektifizieren von Olefin aus
olefinreichen Gasgemischen unter Ausnutzung
der durch verflüssigtes Methangas gelieferten
Kälte
Process for rectifying olefin from
olefin-rich gas mixtures with utilization
that supplied by liquefied methane gas
cold

Anmelder:
Hitachi, Ltd., Tokio
Applicant:
Hitachi, Ltd., Tokyo

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. R. Beetz und Dipl.-Ing. K. Lamprecht, Patentanwälte, München 22, Steinsdorfstr. 10Dipl.-Ing. R. Beetz and Dipl.-Ing. K. Lamprecht, Patent Attorneys, Munich 22, Steinsdorfstr. 10

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Kiyoshi Ichihara, Hitachi-shi (Japan)Kiyoshi Ichihara, Hitachi-shi (Japan)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Japan vom 26. Februar 1963 (8531)Japan February 26, 1963 (8531)

chende Kälte über einen Temperaturbereich von mehr als 180° C verteilt abgegeben wird.corresponding cold is distributed over a temperature range of more than 180 ° C.

Um deshalb die der Eigenwärme entsprechende Kälte wirksam auswerten zu können, muß zusätzlich ein Heizpumpensystem mit einem Kompressor und einem Wärmeaustauscher vorgesehen sein. Aus diesem Grund ist die Kälte im Eigenwärmeanteil nahe der Umgebungstemperatur bis jetzt nicht ausgewertet und in den meisten Fällen nützlos vergeudet worden. Gemäß der Erfindung wird daher eine vernünftige Verwertung der im verflüssigten Methangas enthaltenen Kälte angestrebt durch Ausnutzung derselben zum Rektifizieren von Olefin (hauptsächlich Äthylen). Um ein von außen zugeführte Kühlung wirksam auszuwerten, wird diese im allgemeinen am vorteilhärtesten in einem Abschnitt mit möglichst niedriger Temperatur verwendet. Benutzt man also verflüssigtes Methangas in einer Olefinrektifizieranlage als Kältelieferanten, so erscheint es als äußerst wünschenswert, die Kälte zur Erzeugung von Rücklaufflüssigkeit für den oberen Abschnitt des Methanextraktionsturmes zu verwenden, da dort die niedrigste Temperatur auftritt.Therefore, in order to be able to effectively evaluate the cold corresponding to the inherent heat, an additional a heat pump system with a compressor and a heat exchanger can be provided. For this The reason is that the cold in the inherent heat component close to the ambient temperature has not yet been evaluated and in most cases uselessly wasted. According to the invention therefore becomes a reasonable one The aim is to utilize the cold contained in the liquefied methane gas by utilizing the same for rectifying olefin (mainly ethylene). To make an externally supplied cooling effective evaluate, this is generally the hardest advantageous used in a section with the lowest possible temperature. So you use liquefied Methane gas in an olefin rectification plant as a refrigeration supplier, it appears to be extremely desirable the cold to generate reflux liquid for the upper section of the methane extraction tower should be used, as this is where the lowest temperature occurs.

Das ist aber nicht ohne weiteres möglich, und zwar aus folgendem Grund: Da das sogenannte verflüssigte Methangas kein reines Methan ist, sondern einen geringen Bruchteil an Bestandteilen mit hohem Siedepunkt, wie Äthan und Propan enthält, liegt seinBut this is not easily possible, for the following reason: Because the so-called liquefied Methane gas is not pure methane, but a small fraction of its components with a high Boiling point, as it contains ethane and propane, is located

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Siedepunkt relativ hoch, nämlich zwischen —140 und —150° C. Läßt man also das verflüssigte Methangas bei Atmosphärendruck verdampfen, so muß der Methanextraktionsturm mit einem Arbeitsdruck von 2,5 Atmosphären bei einem L. M. G.-Siedepunkt von — 1500C und von mehr als 6,5 Atmosphären bei einem L. M. G.-Siedepunkt von —140° C betrieben werden.Boiling point relatively high, namely between -140 and -150 ° C. If the liquefied methane gas is evaporated at atmospheric pressure, the methane extraction tower must have a working pressure of 2.5 atmospheres at an LMG boiling point of -150 0 C and more than 6.5 atmospheres with an LMG boiling point of -140 ° C.

Bedingt durch einen so hohen Arbeitsdruck wird die Betriebstemperatur als ganzes höher, wodurch sich der Verlust an Äthylen erhöht; außerdem muß die Wandstärke des Rektifizierturmes vergrößert werden. Infolge der relativen Rücklaufmengen beträgt im übrigen beim Betrieb einer derartigen Anlage die für die Herstellung von Rücklaufflüssigkeit für den Methanextraktionsturm erforderliche Kältemenge gewöhnlich ein Drittel oder ein Viertel der für den Äthylenturm erforderlichen Kälte; wenn also das unter Erzeugung von Methanrücklauf verdampfte L. M. G. zur Äthylentrenneinrichtung weitergeleitet wird, um deren Kälteverluste auszugleichen bzw. dazu beizutragen, so wird kein großer Vorteil erzielt. Man muß dann zusätzlich die Kälte von verflüssigtem Methangas auch für die Herstellung von Rücklaufflüssigkeit für den Äthylenturm verwenden, das dabei verdampft. Diese Arbeitsweise ist offensichtlich von Nachteil, da die Kälte des verflüssigten Methangases für eine Funktion bei einer relativ hohen Temperatur (verwendet wird und Probleme der Temperaturanpassung auftreten.Due to such a high working pressure, the operating temperature as a whole is higher, which means the loss of ethylene increases; In addition, the wall thickness of the rectifying tower must be increased will. As a result of the relative return quantities, when operating such a system the amount of cold required to produce reflux liquid for the methane extraction tower usually a third or a quarter of the cold required for the ethylene tower; so if that while generating methane return, L.M.G. evaporated and passed on to the ethylene separation device is used to compensate or contribute to their cold losses, no great advantage is achieved. You then also have to use the cold of liquefied methane gas for the production of reflux liquid use for the ethylene tower, which evaporates in the process. This way of working is obvious disadvantageous, since the cold of the liquefied methane gas for a function at a relative high temperature (is used and problems with temperature adjustment occur.

Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung der bisher unvollkommenen Ausnutzung der Kälte des verflüssigten Methangases, und sie basiert prinzipiell darauf, daß das verflüssigte Methangas durch eine Pumpe verdichtet wird, um dadurch seinen Siedepunkt auf eine Temperatur zwischen —110 und —120° C zu erhöhen, so daß Rücklaufflüssigkeit für den Methanextraktionsturm durch die vom verflüssigten Methangas bis zu diesem Siedepunkt abgegebene Kälte erzeugt werden kann und die Verdampfung bei einer Temperatur erfolgt, die für die Herstellung von Olefinrücklauf geeignet ist.The invention aims to improve the previously imperfect utilization of the cold of the liquefied methane gas, and it is based on the principle that the liquefied methane gas through a Pump is compressed, thereby bringing its boiling point to a temperature between -110 and —120 ° C to increase, so that reflux liquid for the methane extraction tower through which the liquefied methane gas emitted up to this boiling point Cold can be generated and evaporation occurs at a temperature suitable for the Production of olefin recycle is suitable.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist demgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Methan auf einen höheren Druck gebracht wird, bei dem sein Siedepunkt der Erzeugung von Olefinrücklauf angepaßt ist, und im Wärmeaustausch mit dem sich dabei verflüssigenden, verdichtenden Methan des Methan-Kältekreislaufs der ersten Stufe bis etwa zum Siedepunkt erwärmt, in weiterem' Wärmeaustausch mit dem sich dabei ebenfalls verflüssigenden Olefin aus der zweiten Stufe verdampft und schließlich im Wärmeaustausch mit einem von außen in die Anlage eingeführten Gas weiter erwärmt wird.The method according to the invention is accordingly characterized in that the liquid methane is brought to a higher pressure at which its boiling point is adapted to the production of olefin reflux is, and in heat exchange with the liquefying, compressing methane of the methane refrigeration cycle the first stage heated to about the boiling point, in a further 'heat exchange evaporated with the also liquefied olefin from the second stage and finally in the Heat exchange with a gas introduced into the system from outside is further heated.

Das am Ende dieses Verfahrens anfallende Me^ thangas liegt als Druckgas in einer Form vor, in der es bequem als Stadtgas verwendet bzw. in eine Stadtgasleitung eingespeist werden kann. Als besonderer Vorteil gegenüber herkömmlichen Olefmtrennanlagen ergibt sich die Einsparung von Kompressor und Expansionsventil zur Erzeugung von Olefinrücklauf.The Me ^ resulting at the end of this process thangas is available as a compressed gas in a form in which it can be conveniently used as town gas or in a town gas pipe can be fed. As a particular advantage over conventional olefin separation plants there is a saving of compressor and expansion valve for generating olefin return.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer schematischen Zeichnung einer bevorzugten Anlage zur Durchführug des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert.The invention is described below with reference to a schematic drawing of a preferred system explained in more detail for the implementation of the method according to the invention.

In der Zeichnung kennzeichnet die Bezugsziffer "1 einen Methanextraktionsturm mit einem darin angebrachten Aufkocher bzw. Aufwärmer 2. Die Bezugsziffer 3 bezeichnet einen Äthylenturm mit einem darin angeordneten Aufkocher bzw. Aufwärmer 4. Mit dem Äthylenturm 3 sind ein Äthylenverflüssiger bzw. -kondensator 5 und ein dazugehöriges Auffanggefäß 6 verbunden; eine Pumpe 7 ist vorgesehen, um flüssiges Äthylen vom Aufnahmegefäß 6 durch die Leitung 8 in den oberen Abschnitt des Äthylenturmes zurückzuführen. Der Methanextraktionsturm 1 ist über die Leitung 9 mit dem Äthylenturm 3 ίο verbunden. Ein Wärmeaustauscher 10 ist angeordnet, um einen Wärmeaustausch zwischen dem Rohgas und den vom Methanextraktionsturm 1 und Äthylenturm 3 kommenden Gasprodukten durchzuführen. Der Wärmeaustauscher 10 ist über einen Aufwärmer 12 mit einem Gas-Flüssigkeits-Scheider 11 verbunden. Ein Wärmeaustauscher 13 ist vorgesehen, um ein weiteres Abkühlen des nicht kondensierten Gases aus dem Gas-Flüssigkeits-Scheider 11 zu bewirken. In einer Leitung zwischen dem Methanextraktionsturm 1 und dem Gas-Flüssigkeits-Scheider 11 befindet sich ein Entspannungs- bzw. Reglerventil 14, während in einer weiteren, den Methanextraktionsturm 1 über den Wärmeaustauscher 13 mit dem Gas-Flüssigkeits-Scheider 11 verbindenden Leitung ein Entspannungs- bzw. Reglerventil 15 zwischengeschaltet ist.In the drawing, reference numeral "1" denotes a methane extraction tower with one installed therein Reboiler 2. Numeral 3 denotes an ethylene tower with one therein arranged reboiler or heater 4. With the ethylene tower 3 are an ethylene liquefier or -condenser 5 and an associated collecting vessel 6 connected; a pump 7 is provided to liquid ethylene from the receptacle 6 through line 8 into the upper portion of the ethylene tower traced back. The methane extraction tower 1 is connected to the ethylene tower 3 via line 9 ίο connected. A heat exchanger 10 is arranged to allow heat exchange between the raw gas and to carry out the gas products coming from the methane extraction tower 1 and ethylene tower 3. The heat exchanger 10 is via a heater 12 with a gas-liquid separator 11 connected. A heat exchanger 13 is provided to further cool the uncondensed To effect gas from the gas-liquid separator 11. In a pipe between the methane extraction tower 1 and the gas-liquid separator 11 there is an expansion or regulator valve 14, while in another, the methane extraction tower 1 via the heat exchanger 13 with the line connecting the gas-liquid separator 11, an expansion or regulator valve 15 is interposed is.

Gemäß der Erfindung wird ein Teil des vom oberen Abschnitt des Methanextraktionsturmes 1 gelieferten Methans durch einen Methanrückführ- oder -kältekreislauf 21, welcher einen Methankompressor 16, Wärmeaustauscher 17, 18 und 19 und ein Entspannungs- bzw. Reglerventil 20 aufweist, wieder in den Turm 1 zurückgeführt. Von außen zugeführtes verflüssigtes Methangas (L. M. G.) wird durch eine Pumpe 22 verdichtet und dem Wärmeaustauscher 18 im Methanrückführkreislauf 21 zugeführt, um so das rückströmende Methan durch Abkühlen mittels der Eigenwärme des L. M. G. zu verflüssigen, wonach das verflüssigte Methangas (L. M. G.) zur Kühlung bzw. Erzeugung von Rücklauf für den Äthylenturm 3 weitergeleitet wird.According to the invention, a part of that is supplied from the upper portion of the methane extraction tower 1 Methane through a methane recirculation or refrigeration cycle 21, which is a methane compressor 16, heat exchangers 17, 18 and 19 and an expansion or regulator valve 20, again in the tower 1 returned. Liquefied methane gas (L. M. G.) supplied from the outside is supplied by a Pump 22 is compressed and fed to the heat exchanger 18 in the methane recirculation circuit 21, so that the to liquefy returning methane by cooling by means of the own heat of the L. M. G., after which the liquefied methane gas (L. M. G.) for cooling or generating return for the ethylene tower 3 is forwarded.

Diese Anlage arbeitet gemäß der Erfindung wie folgt: Rohgas, aus dem Wasser, CO2 und hochsiedende Kohlenwasserstoffe mit 3 und mehr Kohlen-Stoffatomen entfernt wurden, wird der Anlage durch eine Leitung α zugeführt und durch den Wärmeaustauscher 10 und den Aufwärmer 12 geleitet, wobei es durch Kühlung mittels abgetrennter Gase auf eine Temperatur von ungefähr — 90° C abgekühlt und dadurch (teilweise) in ein Kondensat verwandelt wird. Das gebildete Kondensat wird in einem Gas-Flüssigkeitsscheider 11 abgetrennt, während das nichtkondensierte Gas durch eine Leitung b in den Wärmeaustauscher 13 geleitet wird, in dem es auf eine Temperatur zwischen —130 und — 1400C abgekühlt wird. Das im Wärmeaustauscher 13 gebildete Kondensat wird über die Leitung c in den Gas-Flüssigkeits-Scheider 11 zurückgeführt, während das restliche, hauptsächlich aus Wasserstoff bestehende Gas durch eine Leitung d zu einem Entspannungsventil 30 geführt wird, wo es auf einen dem Atmosphärendruck nahekommenden Druck entspannt und seine Temperatur herabgesetzt wird. Dann läßt man das Gas in umgekehrter Richtung durch die Wärmeaustauscher 13 und 10 strömen, um einen Wärmeaustausch mit dem Rohgas herbeizuführen, wodurch es auf eine Temperatur zwischen —43 und —45° C erwärmt und aus der Anlage abgegeben wird.This system works according to the invention as follows: Raw gas, from which water, CO 2 and high-boiling hydrocarbons with 3 or more carbon atoms have been removed, is fed to the system through a line α and passed through the heat exchanger 10 and the heater 12, whereby it is cooled to a temperature of around - 90 ° C by means of separated gases and thereby (partially) converted into a condensate. The condensate formed is separated in a gas-liquid separator 11, while the non-condensed gas b is passed into the heat exchanger 13 through a conduit in which it at a temperature between -130 and - 140 0 C is cooled. The condensate formed in the heat exchanger 13 is returned to the gas-liquid separator 11 via the line c , while the remaining gas, consisting mainly of hydrogen, is passed through a line d to an expansion valve 30, where it is expanded to a pressure close to atmospheric pressure and its temperature is lowered. The gas is then allowed to flow in the opposite direction through the heat exchangers 13 and 10 in order to bring about a heat exchange with the raw gas, whereby it is heated to a temperature between -43 and -45 ° C. and discharged from the system.

Das im Gas-Flüssigkeits-Scheider 11 gesammelte Kondensat wird durch die Leitung e abgezogen und durch die Entspannungsventile 14 und 15 auf einen Gasdruck von 0,5 kg/cm2 entspannt. Das im Entspannungsventil 15 entspannte Kondensat wird durch den Wärmeaustauscher 13 geleitet, verdampft unter Abkühlen des Rohgases und wird dem Methanextraktionsturm 1 zugeführt, während das im Entspannungsventil 14 entspannte Kondensat in flüssiger Form in den Methanextraktionsturm 1 geführt wird. Methan vom Turm 1 wird durch eine Leitung / zum Methankompressor 16 geleitet, wo es auf einen Druck von etwa 20 kg/cm2 verdichtet wird. Dann wird es durch die Wärmeaustauscher 17, 18 und 19 geführt, um darin abgekühlt zu werden, dann durch das Entspannungsventil 20 auf einen Druck von 0,5 kg/cm2 entspannt und wieder in den Methanextraktionsturm 1 zurückgeführt.The condensate collected in the gas-liquid separator 11 is drawn off through line e and expanded through the expansion valves 14 and 15 to a gas pressure of 0.5 kg / cm 2 . The condensate expanded in the expansion valve 15 is passed through the heat exchanger 13, evaporates while cooling the raw gas and is fed to the methane extraction tower 1, while the condensate expanded in the expansion valve 14 is fed into the methane extraction tower 1 in liquid form. Methane from tower 1 is passed through a line / to methane compressor 16, where it is compressed to a pressure of about 20 kg / cm 2. It is then passed through the heat exchangers 17, 18 and 19 to be cooled therein, then expanded to a pressure of 0.5 kg / cm 2 through the expansion valve 20 and returned to the methane extraction tower 1 again.

In diesem Turm 1 sammelt sich das Methan im oberen Abschnitt, während Äthylen und Äthan im unteren Abschnitt als Bodenfraktion anfallen. Ein Teil der Methankomponente wird, wie bereits angegeben, durch die Leitung / zu Methankompressor 16 geführt, während der übrige Teil bzw. das Methanprodukt über eine Leitung g in umgekehrter Richtung durch die Wärmeaustauscher 13 und 10 geleitet wird, um im Wärmeaustausch mit dem Rohgas auf eine Temperatur zwischen —43 und —45° C erwärmt und dann aus der Anlage entlassen zu werden. Die am Boden des Turmes 1 abgetrennten Äthylen- und Äthahbestandteile werden durch die Leitung 9 unter Druckgefälle dem Äthylenturm 3 zugeführt. In this tower 1, the methane collects in the upper section, while ethylene and ethane occur as soil fraction in the lower section. A part of the methane component is, as already stated, passed through the line / to methane compressor 16, while the remaining part or the methane product is passed via a line g in the opposite direction through the heat exchangers 13 and 10 in order to exchange heat with the raw gas heated to a temperature between -43 and -45 ° C and then discharged from the plant. The ethylene and ether components separated at the bottom of the tower 1 are fed to the ethylene tower 3 through the line 9 under a pressure drop.

Die Art der Rektifizierung im Äthylenturm 3, der bei einem Arbeitsdruck von 0,3 kg/cm2 betrieben wird, ist der des Methanextraktionsturmes 1 ähnlich. Im Äthylenturm 3 sammelt sich das Äthylen im oberen und das Äthan im unteren Abschnitt. Die Äthylenkomponente wird durch eine Leitung k, den Äthylenkondensator 5, das Äthylenaufnahmegefäß 6 und eine Leitung h zum Wärmeaustauscher 10 geführt, welchen sie zwecks Wärmeaustausch im Gegenstrom zum Rohgas durchläuft, und so auf eine Temperatur von —43 bis —45° G erwärmt und dann aus der Anlage abgegeben wird. Die Äthankomponente wird durch eine Leitung ί in den Wärmeaustauscher 10 geleitet, den sie ebenfalls zwecks Wärmeaustausch im Gegenstrom zum Rohgas durchläuft und so auf eine Temperatur zwischen —43 und -450C erwärmt und dann aus der Anlage abgegeben wird.The type of rectification in the ethylene tower 3, which is operated at a working pressure of 0.3 kg / cm 2 , is similar to that of the methane extraction tower 1. In the ethylene tower 3, the ethylene collects in the upper section and the ethane in the lower section. The ethylene component is passed through a line k, the ethylene condenser 5, the ethylene receiving vessel 6 and a line h to the heat exchanger 10, which it passes through for the purpose of heat exchange in countercurrent to the raw gas, and so heated to a temperature of -43 to -45 ° G and then is released from the system. The Äthankomponente is ί through a conduit in the heat exchanger 10 guided that they also pass through for the purpose of heat exchange in countercurrent to the crude gas and then heated to a temperature from -43 to -45 0 C and is then discharged from the plant.

Die Wärmezufuhr in den unteren Abschnitten des Methanextraktionsturmes 1 und des Äthylenturmes 3 und die Kühlung zur Erzeugung von Rücklaufflüssigkeit geschieht wie folgt: Verflüssigtes Methangas (L.M.G.) wird durch eine Leitung/ in die Anlage eingelassen und in der Pumpe 22 auf einen Druck von 15 kg/cm2 verdichtet. Dann wird das komprimierte verflüssigte Methangas (L. M. G.) in den Wärmeaustauscher 18 geschickt zum Wärmeaustausch mit Methan, welches im Methankompressor 16 verdichtet wurde und durch den Methanrückführkreislauf 21 zurückströmt, Durch Verflüssigung des zurücklaufenden Methans wird das verflüssigte Methangas (L. M. G.) auf eine Temperatur zwischen — 110 und — 1200C erwärmt, und es wird dann durch die Leitung 23 zum Äthylenkondensator 5 geleitet. Das dem Äthylenkondensator 5 zugeführte verflüssigte Methangas bewirkt die Verflüssigung eines Hauptteiles des Äthylens, das aus dem oberen Abschnitt des Athylenturmes 3 abgezogen und durch die Leitung k in den Äthylenkondensator 5 gebracht wurde. (Die Menge an zu verflüssigendem Äthylen entspricht einem erforderlichen Betrag an Rücklaufflüssigkeit. Soll ein Äthylenprodukt in flüssiger Form gewonnen werden, wird die Gesamtmenge verflüssigt. In diesem Fall wird das Äthylen- produkt dann über die Leitung / direkt aus der Anlage abgezogen.) Das durch den Wärmeaustausch verdampfte L. M. G. wird durch die Leitung m in einen Wärmeaustauscher 24 geführt, führt einen Wärmeaustausch mit verdichtetem Äthylen durch, das über die Leitung r in den Wärmeaustauscher zurückgeführt worden ist, nachdem es als Kühlmittel zu anderen Zwecken verwendet wurde; das L. M. G. wird auf eine Temperatur von —45 bis — 500C erwärmt und dann aus der Anlage abgegeben.The heat supply in the lower sections of the methane extraction tower 1 and the ethylene tower 3 and the cooling for the generation of return liquid takes place as follows: Liquefied methane gas (LMG) is let into the system through a line / and in the pump 22 to a pressure of 15 kg / cm 2 compressed. Then the compressed liquefied methane gas (LMG) is sent to the heat exchanger 18 for heat exchange with methane, which was compressed in the methane compressor 16 and flows back through the methane recirculation circuit 21 and - 120 0 C, and it is then passed through the line 23 to the ethylene condenser 5. The liquefied methane gas supplied to the ethylene condenser 5 causes the liquefaction of a major part of the ethylene which was drawn off from the upper section of the ethylene tower 3 and brought into the ethylene condenser 5 through the line k. (The amount of ethylene to be liquefied corresponds to a required amount of return liquid. If an ethylene product is to be obtained in liquid form, the total amount is liquefied. In this case, the ethylene product is then drawn off via the line / directly from the system.) the heat exchange evaporated LMG is passed through the line m into a heat exchanger 24, carries out a heat exchange with compressed ethylene which has been returned to the heat exchanger via the line r after it has been used as a refrigerant for other purposes; LMG is the heated to a temperature of -45 to - 50 0 C is heated and then discharged from the plant.

Im Äthylenkondensator 5 verflüssigtes Äthylen fließt in das Aufnahmegefäß 6, aus dem ein Hauptteil an verflüssigtem Äthylen durch die Leitung η zur Pumpe 7 geführt wird, durch welche es über die Leitung 8 in den oberen Abschnitt des Äthylenturmes 3 zurückgeführt wird. Ein Teil des verflüssigten Äthylens wird durch eine Leitung ο zu einer Pumpe 25 geführt, in welcher es um einen Druck von mehr als 3,5 bis 4kg/cm2, z.B. auf einen Druck von 10kg/cm2, verdichtet wird, und wird dann durch Wärmeaustausch mit verdichtetem flüssigem Äthylen bei relativ hoher Temperatur auf ein bestimmtes Maß erwärmt, um in den Aufwärmer 4 des Äthylenturmes 3 geleitet zu werden. Unter einem Druck von 10 kg/cm2 stehendes flüssiges Äthylen, das durch Wärmeabgabe an den Äthylenturm 3 verflüssigt wird, wird durch eine Leitung ρ zu einer Pumpe 27 gebracht, welche durch ihren Druck den auf die Reibung während des Strömens in den Rohren zurückzuführenden Druckverlust ausgleicht und das flüssige Äthylen durch eine Leitung q anderen Funktionen zuführt, bei denen eine Kühlung erforderlich ist. Die für andere Funktionen verfügbare Kühltemperatur hängt vom Arbeitsdruck des Aufwärmers 4 im Äthylenturm ab, liegt aber im vorliegenden Beispiel bei ungefähr—45 bis—50° C.Ethylene liquefied in the ethylene condenser 5 flows into the receptacle 6, from which a major part of the liquefied ethylene is fed through the line η to the pump 7, through which it is returned via the line 8 to the upper section of the ethylene tower 3. Part of the liquefied ethylene is passed through a line ο to a pump 25, in which it is compressed to a pressure of more than 3.5 to 4 kg / cm 2 , for example to a pressure of 10 kg / cm 2 , and is then heated to a certain level by heat exchange with compressed liquid ethylene at a relatively high temperature, in order to be passed into the heater 4 of the ethylene tower 3. Liquid ethylene under a pressure of 10 kg / cm 2 , which is liquefied by giving off heat to the ethylene tower 3, is brought through a line ρ to a pump 27, which by its pressure reduces the pressure loss due to the friction during the flow in the pipes and the liquid ethylene is fed through a line q for other functions that require cooling. The cooling temperature available for other functions depends on the working pressure of the heater 4 in the ethylene tower, but in the present example is approximately -45 to -50 ° C.

Äthylen, das als Kühlmittel an anderen Stellen verwendet wurde, strömt in Form von Gas durch die Leitung r in die Anlage zurück, wird im Wärmeaustauscher 24 teilweise wieder verflüssigt und durch die Leitung s in den Aufwärmer 4 des Äthylenturmes und den Aufwärmer 2 des Methanextraktionsturmes geführt. Es ist klar, daß die Zuführungsmenge an Äthylen auf Grund des Wärmegleichgewichtes in der Anlage bestimmt werden muß. Durch Wärmeabgabe an den Methanextraktionsturm 1 im Aufwärmer 2 verflüssigtes Äthylen wird durch eine Leitung 28 und den Wärmeaustauscher 26 zu einem Entspannungsventil 29 geleitet, wo es auf einen annähernd dem Arbeitsdruck des Äthylenturmes 3 entsprechenden Druck, d. h. auf etwa 0,3 kg/cm2 gebracht wird, vereinigt sich mit dem von der Pumpe 7 herkommenden Äthylenrücklauf und wird dem Äthylenturm 3 zugeführt. Ethylene, which was used as a coolant elsewhere, flows back into the system in the form of gas through line r , is partially re-liquefied in heat exchanger 24 and passed through line s into the heater 4 of the ethylene tower and the heater 2 of the methane extraction tower . It is clear that the amount of ethylene fed must be determined on the basis of the thermal equilibrium in the plant. Ethylene liquefied by heat transfer to the methane extraction tower 1 in the heater 2 is passed through a line 28 and the heat exchanger 26 to an expansion valve 29, where it is brought to a pressure approximately corresponding to the working pressure of the ethylene tower 3, ie to about 0.3 kg / cm 2 is combined with the ethylene return coming from the pump 7 and is fed to the ethylene tower 3.

Wie oben im einzelnen beschrieben, liegt gemäß der Erfindung die Temperatur der für andere Funktionen zur Verfügung stehenden Kühlung beim Siedepunkt des Äthylens unter dem im Äthylenturmaufwärmer 4 herrschenden Arbeitsdruck, der frei aufAs described in detail above, according to the invention, the temperature is that for other functions available cooling at the boiling point of ethylene below that in the ethylene tower heater 4 prevailing work pressure, which is free

einen Wert von mehr als 3,5 bis 4 kg/cm2 festgesetzt werden kann. Gemäß der Erfindung wird also in günstiger Weise der Kältegehalt des verflüssigten Methangases für die (Ab-)Trennung von Äthylen und der Kälteüberschuß praktisch in einem sehr weiten Temperaturbereich verwendet, wobei aber das verflüssigte Methangas schließlich in Form von Gas bei einem Druck von über 10 kg/cm2 erhalten wird.a value of more than 3.5 to 4 kg / cm 2 can be set. According to the invention, the cold content of the liquefied methane gas for the (separation) separation of ethylene and the excess cold is practically used in a very wide temperature range, but the liquefied methane gas is ultimately in the form of gas at a pressure of over 10 kg / cm 2 is obtained.

Das verflüssigte Methangas wird hauptsächlich von Gaserzeugungsgesellschaften verwendet, und diese Gesellschaften stellen auch Ölgas her. Die Verwendung des verflüssigten Methangases für die Trennung von Olefin aus Ölgas ist also äußerst günstig, insbesondere wenn das nach einem derartigen Verfahren erhaltene Methangas in Form von Gas anfällt, das ohne weiteres einem Stadtgassystem zugeführt werden kann.The liquefied methane gas is mainly used by gas production companies, and these companies also produce oil gas. The use of liquefied methane gas for separation of olefin from oil gas is therefore extremely beneficial, especially if it is after such a process methane gas obtained is obtained in the form of gas, which is easily fed to a town gas system can be.

Da ferner die Kühlung zur Erzeugung der erforderlichen Rücklaufmenge für den Methanextraktionsturm 1 nur ein Drittel oder ein Viertel der Kühlung ausmacht, die zur Erzeugung von Rücklauf für den Äthylenturm 3 nötig ist, reicht selbstverständlich für die Erzeugung von Methanrücklauf die bei der Erwärmung bis zum Siedepunkt frei werdende bzw. der Eigenwärme entsprechende Kälte eines verflüssigten Methangases aus, das für die Erzeugung von Äthylenrücklauf bei einer Temperatur zwischen — 110 und —120° C verdampft wird.Furthermore, since the cooling to generate the required Return amount for the methane extraction tower 1 only a third or a quarter of the cooling makes up, which is necessary to generate return for the ethylene tower 3, is of course enough for the generation of methane return, the one that is released when it is heated to the boiling point or the inherent heat corresponding cold of a liquefied methane gas, which is used for the generation of ethylene return is evaporated at a temperature between - 110 and -120 ° C.

Wegen des erweiterten Temperaturbereiches bei der Ausnutzung der Kälte des verflüssigten Methangases im Methanextraktionsturm muß gemäß der Erfindung ein Methanrückführ- oder -kältekreislauf mit Methankompressor und Expansionsventil vorgesehen werden, wie bei älteren Anlagen, die ohne Kühlung durch verflüssigtes Methangas arbeiten. Gemäß der Erfindung ist jedoch bereits ein Druck von ungefähr 20 Atmosphären ausreichend, während in herkömmlichen Vorrichtungen auf 50 Atmosphären komprimiert wird, da die Kühltemperatur relativ niedrig, d. h. zwischen —110 und — 1200C liegt. Der Einbau eines derartigen Kältekreislaufs ist daher insgesamt gesehen kein Nachteil, wenn man die erhöhte Äthylenausbeute auf Grund der niedrigen Arbeitstemperatur, die wirksame Ausnutzung der Kälte des verflüssigten Methangases und die anderen vorteilhaften Faktoren berücksichtigt.Because of the extended temperature range when using the cold of the liquefied methane gas in the methane extraction tower, a methane recirculation or cooling circuit with methane compressor and expansion valve must be provided according to the invention, as in older systems that work without cooling by liquefied methane gas. According to the invention, however, a pressure of about 20 atmospheres is sufficient, while in conventional devices is compressed to 50 atmospheres, since the cooling temperature is relatively low, that is between -110 and - 120 0 C is located. The installation of such a refrigeration circuit is therefore not a disadvantage overall, if one takes into account the increased ethylene yield due to the low working temperature, the effective utilization of the cold of the liquefied methane gas and the other advantageous factors.

Der Methankompressor kann im übrigen trotz hoher Leistungsfähigkeit wegen des relativ geringen Druckes von 20 Atmosphären leicht hergestellt werden. Dieser Kompressor besitzt im allgemeinen eine labyrinthartige Konstruktion, so daß eine Vermischung von Öl mit komprimiertem Gas vermieden wird.The methane compressor can incidentally despite high performance because of the relatively low Pressure of 20 atmospheres can be easily established. This compressor generally has one Labyrinth-like construction, so that mixing of oil with compressed gas is avoided will.

Im Rahmen der Erfindung wird ein sogenannter Kühlkreislauf gebildet und für die Trennung von Olefin verwendet, um einen Bestandteil wie Äthylen mit einem höheren Siedepunkt als Methan durch eine Pumpe oder einen Kompressor zu verdichten und zurückzuführen, wobei Äthylen durch die überschüssige Kälte verflüssigt und die durch die Verdampfung des verflüssigten Äthylens erzeugte Kälte für andere Funktionen verwendet wird. So kann dieIn the context of the invention, a so-called cooling circuit is formed and for the separation of Olefin used to carry a component like ethylene with a higher boiling point than methane a pump or compressor to compress and recycle, taking ethylene through the excess Liquefied cold and the cold produced by the evaporation of the liquefied ethylene used for other functions. So can the

ίο überschüssige Kälte in der mit erhöhter Temperatur arbeitenden Vorrichtung und ein Hauptteil der von der Eigenwärme des verflüssigten Methangases abgeleiteten Kälte zur Kühlung bei einer vorbestimmten Temperatur verwendet werden, wodurch ein hoher Grad der Auswertung dieser Kälte erreicht werden kann.ίο excess cold in the with increased temperature working device and a major part of the derived from the inherent heat of the liquefied methane gas Cold can be used for cooling at a predetermined temperature, creating a high degree of evaluation of this cold can be achieved.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verfahren zum Rektifizieren von Olefin, ins-Process for rectifying olefin, in particular ao besondere Äthylen, aus einem olefinreichen Gasgemisch bei tiefen Temperaturen, bei dem in einer ersten Stufe gasförmiges Methan in einem Methanextraktionsturm' aus dem Gasgemisch entfernt und das als Bodenfraktion anfallende Gasgemisch in einer zweiten Stufe in gasförmiges Olefin und als Bodenfraktion anfallendes Restgas zerlegt wird, wobei ein Teil der in beiden Stufen erhaltenen Gase nach Verflüssigung jeweils als Rücklauf in die entsprechende Stufe wieder zurückgeführt wird und das als Rücklauf in die erste Stufe dienende Methan hierbei einen Kältekreislauf mit Verdichter und Expansionsventil durchläuft, unter Ausnutzung des Kälteinhalts von von außen zugeführtem flüssigem Methan, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Methan auf einen höheren Druck gebracht wird, bei dem sein Siedepunkt der Erzeugung von Olefinrücklauf angepaßt ist, und im Wärmeaustausch mit dem sich dabei verflüssigenden, verdichteten Methan des Methankältekreislaufs der ersten Stufe bis etwa zum Siedepunkt erwärmt, in weiterem Wärmeaustausch mit dem sich dabei ebenfalls verflüssigenden Olefin aus der zweiten Stufe verdampft und schließlich im Wärmeaustausch mit einem von außen in die Anlage eingeführten Gas weiter erwärmt wird.ao special ethylene, from an olefin-rich gas mixture at low temperatures, at which in a first stage removes gaseous methane from the gas mixture in a methane extraction tower and the gas mixture obtained as the bottom fraction is converted into gaseous form in a second stage Olefin and residual gas obtained as bottom fraction is broken down, with part of the in both Stages obtained gases after liquefaction in each case as a return to the corresponding stage is returned again and the methane serving as the return to the first stage is one Cooling circuit with compressor and expansion valve runs through, utilizing the cold content from the outside supplied liquid methane, characterized in that the liquid methane at a higher pressure is brought, at which its boiling point is adapted to the production of olefin reflux, and im Heat exchange with the liquefied, compressed methane of the methane refrigeration cycle the first stage is heated to about the boiling point, in further heat exchange with the also liquefied Olefin evaporated from the second stage and finally in heat exchange with one of the gas introduced into the system is further heated. In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 217 272;
USA.-Patentschrift Nr. 3 058 314;
»Handbuch der Kältetechnik«, Bd. 8 (1957),
S. 224 bis 226.
Considered publications:
French Patent No. 1,217,272;
U.S. Patent No. 3,058,314;
"Handbook of Refrigeration Technology", Vol. 8 (1957),
Pp. 224 to 226.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 709 679/197 10.67 © Bundesdruckerei Berlin709 679/197 10.67 © Bundesdruckerei Berlin
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