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DE60102174T2 - Verfahren zur Gewinnung von C2+ Kohlenwasserstoff - Google Patents

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DE60102174T2
DE60102174T2 DE60102174T DE60102174T DE60102174T2 DE 60102174 T2 DE60102174 T2 DE 60102174T2 DE 60102174 T DE60102174 T DE 60102174T DE 60102174 T DE60102174 T DE 60102174T DE 60102174 T2 DE60102174 T2 DE 60102174T2
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Air Products and Chemicals Inc
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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung eines Beschickungsgasgemisches, das Wasserstoff und eine oder mehrere aus Ethan, Ethylen, Propan und Propylen ausgewählte Komponenten umfasst.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Die Gewinnung von Olefinen wie Ethylen und Propylen aus Gasgemischen ist ein wirtschaftlich wichtiges, aber sehr energieaufwändiges Verfahren in der petrochemischen Industrie. Diese Gasgemische werden durch Kohlenwasserstoffpyrolyse in Gegenwart von Dampf erzeugt, was man verbreitet als thermisches Kracken bezeichnet. Man kann sie auch als Abgas aus dem katalytischen Kracken von Fluids oder durch Fluidverkokungsverfahren erhalten. Kryogene Trennverfahren werden verbreitet für die Gewinnung dieser Olefine eingesetzt und erfordern starke Kälteerzeugung bei niedrigen Temperaturen.
  • Olefine werden durch die Kondensation und Fraktionierung aus Beschickungsgasgemischen gewonnen, die verschiedene Konzentrationen an Wasserstoff, Methan, Ethan, Ethylen, Propan und Propylen sowie kleinere Mengen an höheren Kohlenwasserstoffen, Stickstoff und anderen Spurenkomponenten enthalten. Verfahren zum Kondensieren und Fraktionieren dieser olefinhaltigen Beschickungsgasgemische sind in der Technik allgemein bekannt. Die Kälte zum Kondensieren und Fraktionieren wird üblicherweise auf immer niedrigeren Temperaturstufen durch Umgebungskühlwasser, Propylen- und Ethylensysteme mit geschlossenem Kreislauf sowie Kaltexpandieren oder Joule-Thomson-Expandieren von unter Druck gesetzten, im Trennverfahren erzeugten leichten Gasen erzeugt. Dank Verbesserungen in kryogenen Verfahren zur Olefingewinnung in jüngerer Zeit konnten der Energieaufwand verringert und die gewonnenen Mengen an Ethylen und/oder Propylen gesteigert werden.
  • Es sind schon viele Verfahren vorgeschlagen worden, mit denen Kälte für kryogene Trennverfahren zur Gewinnung von C2 oder C3 sowie schwereren Kohlenwasserstoffen erzeugt werden soll. Diese Verfahren umfassen die Kaltexpansion des Beschickungsgases oder leichten Rückstandsgases, herkömmliche Kälteer zeugung durch Dampfverdichtung aus einem einzelnen Fluid oder einer Kaskade, die Verwendung gemischter Kältemittel sowie Kälteerzeugung durch Joule-Thomson-Expansion. Weitere Verfahren setzen die Absorption ein, um C2 oder C3 und schwerere Kohlenwasserstoffe zu gewinnen, was die Menge an für das Trennverfahren erforderlicher Kälte verringert.
  • US-A-5,568,737 , 5,555,748 und 4,752,312 beschreiben Verfahren unter Einsatz der Kaltexpansion des Beschickungsgases, um Kälte für die Gewinnung von C2 +- oder C3 +-Kohlenwasserstoffen aus Erdgas oder Raffineriegasströmen zu erzeugen. US-A-5,275,005 , 4,895,584 und 4,617,039 beschreiben ähnliche Verfahren, bei denen ein herkömmliches Kälteerzeugungssystem durch Rekompression von Propan oder einem anderen Dampf dazu eingesetzt wird, um die durch Kaltexpansion des Beschickungsgases erzeugte Kälte zu ergänzen. Diese Verfahren erfordern einen relativ hohen Druck des Beschickungsgases von 34·105 bis 69·105 Pa (500 bis 1000 psia), und einen relativ niedrigen Gehalt an C2 in der Beschickung, um ausreichend Kälte für eine Gewinnungsrate von C2 (90 % oder mehr) zu erzeugen. Sie eignen sich im Allgemeinen besser für die C3-Gewinnung, bei der nicht ganz so starke Kälte erzeugt werden muss wie bei der C2-Gewinnung. US-A-4,714,487 beschreibt ein ähnliches Verfahren, bei dem leichtes Rückstandsgas kalt expandiert wird, um Kälte für die Gewinnung von C3 +-Kohlenwasserstoffen zu erzeugen.
  • In US-A-5,502,971 ist ein herkömmliches Dampfkompressionssystem zur Kälteerzeugung mittels Kaskaden offenbart, das ein Ethylen/Propylen-System dazu verwendet, um Kälte für die Gewinnung von C2 +-Kohlenwasserstoffen aus einem Raffinerieabgasstrom zu erzeugen. Diese Art Kälteerzeugung wird in praktisch allen Ethylenanlagen eingesetzt, um Ethylen und schwerere Kohlenwasserstoffe aus gekracktem Gas zu gewinnen. Diese Art Kaskadensystem kann effizient Kälte bei Temperaturen bis hinab zu –101°C (–150°F) erzeugen, erfordert jedoch zwei Kältemittelkompressoren und mehrere Kältemitteltrommeln.
  • Die Joule-Thomson-Expansion und die erneute Verdampfung abgetrennter C2 +-Kohlenwasserstoffe, um Kälte für die Gewinnung dieser Kohlenwasserstoffe aus einem gekrackten Gas zu erzeugen, ist in US-A-5,461,870 beschrieben. Dieses Verfahren ist vom Gesichtspunkt der Energie effizient, macht es jedoch erforderlich, dass das Kohlenwasserstoffprodukt als Dampf bei relativ niedrigem Druck gewonnen wird, um die Kälte bei dem für die Trennung notwendigen niedrigen Temperaturniveau zu erzeugen.
  • US-A-5,329,779 , 5,287,703 , 4,707,170 und 4,584,006 verwenden verschiedene Formen gemischter Kältemittelsysteme, um Kälte für die Gewinnung von C2 und schwereren Kohlenwasserstoffen aus verschiedenen kohlenwasserstoffhaltigen Strömen zu erzeugen. Bei diesen Verfahren wird ein einzelner Kältemittelkompressor eingesetzt, um Kälte über einen weiten Temperaturbereich zu erzeugen. Sie erfordern aber mehrere Kältemitteltrommeln und komplexe Systeme zur Aufbereitung des Kältemittels.
  • Verfahren, bei denen eine Absorption zur Rückgewinnung von C2 +- oder C3 +-Kohlenwasserstoffen aus gekracktem Gas, Raffineriegas oder Erdgas eingesetzt wird, sind in US-A-5,520,724 , 5,019,143 und 4,272,269 beschrieben. Die leichten Kohlenwasserstoffe werden in einem schwereren Lösungsmittel, üblicherweise einem C5 oder schwereren Kohlenwasserstoff, in einer Absorptionssäule absorbiert und in einer getrennten Säule abgetrieben, um das leichte Produkt zu gewinnen und das schwere Lösungsmittel zu regenerieren. Üblicherweise ist eine herkömmliche Kälteerzeugung durch Dampfrekompression erforderlich, um das Lösungsmittel tiefzukühlen, typischerweise auf etwa –40°F, um eine hohe C2-Gewinnung zu erreichen.
  • Kälteerzeugungssysteme mit Rückführung von Stickstoff sind in kryogenen Lufttrennungsanlagen verwendet worden, um auf sehr niedrige Temperaturen [–173 bis –195°C (–280 bis –320°F)] zu kühlen und flüssige Sauerstoff- und flüssige Stickstoffprodukte herzustellen (siehe US-A-5,231,835 , 4,894,076 und 3,358,460). Es wurden jedoch keine Stickstoffrückführsysteme zur Kälteerzeugung verwendet, um C2- und C3-Kohlenwasserstoffe bei wärmeren Temperaturen [–45 bis –157°C (–50 bis –250°F)] herzustellen.
  • Die vorstehend für die Gewinnung von C2 +- und C3 +-Kohlenwasserstoffen beschriebenen kryogenen Trennverfahren erfordern starke Kälteerzeugung bei niedrigen Temperaturen. Wünschenswert ist es, den für diese Kälteerzeugung notwendigen Energieverbrauch dadurch zu verringern, dass man neue oder verbesserte Kälteerzeugungsverfahren einsetzt, die mit angemessenem Kapitalaufwand eingebaut werden können. Das im folgenden beschriebene und durch die Ansprüche definierte erfindungsgemäße Verfahren verwendet ein preiswertes und energieeffizientes Verfahren, um diese Kälte zu erzeugen.
  • Kurze Zusammenfassung der Erfindung
  • Bei der Erfindung geht es um ein Verfahren zur Trennung eines Beschickungsgasgemisches, das Wasserstoff und eine oder mehrere aus der aus Ethan, Ethylen, Propan und Propylen bestehenden Gruppe ausgewählte Komponenten umfasst, bei dem man
    • (a) das Beschickungsgasgemisch kühlt;
    • (b) das resultierende abgekühlte Beschickungasgemisch in eine Kühl- und Fraktionierzone einleitet, in der das gekühlte Beschickungsgasgemisch zusätzlich gekühlt und fraktioniert wird, um einen leichten Destillatgasstrom und einen flüssigen Produktstrom, der mit einer oder mehreren, aus der aus Ethan, Ethylen, Propan und Propylen bestehenden Gruppe ausgewählten Komponenten angereichert ist, zu ergeben, und
    • (c) Bereitstellung zumindest eines Teils der in (a) und (b) erforderlichen Kühlung durch indirekten Wärmeaustausch mit einem kalten Kühlstrom, der durch Kaltexpandieren eines unter Druck gesetzten Kühlstroms in einem Gasexpansionskühlverfahren mit geschlossenem Kreislauf erzeugt wird.
  • Das Kühlen und Fraktionieren des gekühlten Beschickungsgasgemischs in (b) kann in einem Dephlegmator durchgeführt werden.
  • Ein Teil der in der Kühlungs- und Fraktionierzone (b) erforderlichen Kühlung kann durch indirekten Wärmeaustausch mit einem leichten Destillatgasstrom von (b) zur Verfügung gestellt werden, wobei ein erwärmter leichter Destillatgasstrom entsteht. Ein Teil der zum Kühlen des Beschickungsgasgemischs in (a) erforderlichen Kälte kann durch indirekten Wärmeaustausch mit dem erwärmten leichten Destillatgasstrom erzeugt werden. Ein Teil der zum Kühlen des Beschickungsgasegemischs erforderlichen Kälte kann durch indirekten Wärmeaustausch erzeugt werden, indem man den flüssigen Produktstrom von (b) zumindest teilweise verdampft.
  • Der unter Druck gesetzte gasförmige Kühlstrom aus (c) kann in einem Gasexpansionskühlverfahren mit geschlossenem Kreislauf zur Verfügung gestellt werden, welches das Komprimieren eines erwärmten Kühlgases, das aus der Bereitstellung zumindest eines Teils der in (a) und (b) erforderlichen Kühlung stammt, das Kühlen des resultierenden komprimierten Kühlgases und das Kaltexpandieren des resultierenden gekühlten komprimierten Kühlgases umfasst, um den kalten Kühlstrom aus (c) zur Verfügung zu stellen. Das Kälteerzeugungsgas kann Stickstoff, Methan, ein Gemisch aus Stickstoff und Methan oder Luft umfassen. Ein Teil der zum Komprimieren des erwärmten Kälteerzeugungsgases erforderlichen Energie kann durch Kaltexpandieren des resultierenden gekühlten komprimierten Kälteerzeugungsgases zur Verfügung gestellt werden.
  • Ein Teil der zum Kühlen des resultierenden komprimierten Kühlgases erforderlichen Kälte kann durch indirekten Wärmeaustausch zur Verfügung gestellt werden, indem man den flüssigen Produktstrom aus (b) zumindest teilweise verdampft.
  • Mindestens ein Teil der in (a) und (b) erforderlichen Kühlung kann in einem Gasexpansionskühlverfahren mit geschlossenem Kreislauf zur Verfügung gestellt werden, umfassend:
    • (1) das Komprimieren eines erwärmten Kühlgases, das aus der Bereitstellung mindestens eines Teils der in (a) und (b) erforderlichen Kühlung stammt;
    • (2) das Kühlen des resultierenden komprimierten Kühlgases, um ein gekühltes Kühlgas herzustellen;
    • (3) zusätzliches Kühlen eines ersten Teils des gekühlten Kühlgases, um zusätzliches gekühltes Kühlgas herzustellen, das kalt expandiert und dazu verwendet wird, einen Teil der in (b) erforderlichen Kühlung bereitzustellen, wodurch ein teilweise erwärmtes Kühlgas entsteht, und
    • (4) das Kaltexpandieren eines zweiten Teils des gekühlten Kühlgases, um ein gekühltes expandiertes Kühlgas herzustellen, das Kombinieren des gekühlten expandierten Kühlgases mit dem teilweise erwärmten Kühlgas aus (3) und die Verwendung des resultierenden kombinierten Kühlgases, um einen Teil der zur Kühlung des Beschickungsgasgemischs in (a) erforderli chen Kühlung zur Verfügung zu stellen, wodurch das erwärmte Kühlgas von (1) zur Verfügung gestellt wird.
  • Das Verfahren kann außerdem die Einleitung zumindest eines Teils des flüssigen Produktstroms aus (b) in eine Abtriebssäule und Abziehen eines Bodenstroms, der zusätzlich mit einer oder mehreren, aus der aus Ethan, Ethylen, Propan und Propylen bestehenden Gruppe ausgewählten Komponenten angereichert ist, und eines mit Wasserstoff angereicherten Destillatstroms daraus umfassen. Der Destillatstrom kann vor dem Kühlen und Fraktionieren in (b) mit dem gekühlten Beschickungsgasgemisch kombiniert werden.
  • Siededampf für die Abtriebsäule kann zumindest teilweise dadurch zur Verfügung gestellt werden, dass man Flüssigkeit vom Boden der Säule durch indirekten Wärmeaustausch mit dem Beschickungsgas verdampft und dadurch das Beschickungsgasgemisch kühlt. Siededampf für die Abtriebsäule kann zumindest teilweise durch Verdampfen von Flüssigkeit vom Boden der Säule durch indirekten Wärmeaustausch mit einem Teil des unter Druck gesetzten gasförmigen Kühlstroms zur Verfügung gestellt werden. Dadurch wird der Teil des unter Druck gesetzten gasförmigen Kühlstroms gekühlt.
  • Das Beschickungsgasgemisch kann auch eine oder mehrere niedriger siedende Komponenten enthalten, die aus der aus Methan, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Stickstoff bestehenden Gruppe ausgewählt werden.
  • Kurze Beschreibung verschiedener Ansichten der Zeichnungen
  • 1 ist ein schematisches Fließdiagramm einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 2 ist ein schematisches Fließdiagramm einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Bei der Erfindung handelt es sich um ein Verfahren zur Gewinnung von C2- und/oder C3-Kohlenwasserstoffen, insbesondere Ethylen und Propylen, aus Gasgemischen aus Raffinerien oder petrochemischen Anlagen, die diese Komponenten mit einer oder mehreren leichteren, niedriger siedenden Komponenten einschließlich Wasserstoff enthalten. Ein Dephlegmator oder ein anderes Kühl- und Fraktionierverfahren wird dazu verwendet, das Beschickungsgas zu kondensieren und mit C2 und/oder C3 angereicherte Zwischenproduktströme herzustellen, die bei Bedarf zusätzlich getrennt und gereinigt werden können. Die Kälte für dieses Verfahren wird zumindest teilweise in einem Gasexpansionskälteerzeugungsverfahren in einem geschlossenen Kreislauf erzeugt, das bevorzugt Stickstoff als umlaufendes Kältemittel verwendet. Das Stickstoffexpansionsverfahren in einem geschlossenen Kreislauf verwendet einen Kompressor, um das Stickstoffkältemittel zu einem geeigneten Druck zu komprimieren. Außerdem verwendet es einen oder mehrere Turboexpander, die mit einem Kompressor beladen sein können ("Kompander"), um den komprimierten Stickstoff kalt auf eine oder mehrere Temperaturstufen zu expandieren und zumindest einen Teil der für das Trennverfahren erforderlichen Kälte zu erzeugen. Das Kohlenwasserstoffprodukt kann in gasförmiger oder flüssiger Form gewonnen werden. Das Trennverfahren kann eine Abtriebsäule oder Destillationssäule zur Entfernung leichterer Komponenten aus dem Produkt und/oder eine Destillationssäule zur Entfernung schwererer Komponenten aus dem Produkt umfassen. Der Stickstoff kann auf zwei oder mehrere Druckniveaus komprimiert und auf zwei oder mehrere Druckniveaus expandiert werden, wenn dies wünschenswert ist, um ein Kälteerzeugungssystem mit größerer Energieeffizienz zur Verfügung zu stellen.
  • Eine erste Ausführungsform der Erfindung ist in 1 zu sehen. Das Beschickungsgas in der Leitung 101 ist ein typisches gekracktes Gas, ein Abgas vom katalytischen Kracken eines Fluids oder ein Abgas vom Verkoken eines Fluids, das hauptsächlich Wasserstoff, Methan, Ethan und Ethylen enthält, mit kleineren Mengen an Propan, Propylen und schwereren Kohlenwasserstoffen. Das Beschickungsgas, das typischerweise bei Umgebungstemperatur und -druck im Bereich von 5·105 – 34·105 Pa (75 bis 500 psia) zugeführt wird, kann gekühlt werden (nicht gezeigt), um Wasser und andere leicht kondensierbare Komponenten zu kondensieren, die über die Leitung 103 aus der Vorabscheidungstrommel 105 abgezogen werden. Das Beschickungsgas in der Leitung 107 wird in den Wechseltrocknern 109 und 111 getrocknet, um in der Leitung 113 ein getrocknetes Beschickungsgas zur Verfügung zu stellen, das typischerweise einen Taupunkt unter etwa –40°C (–40°F) hat.
  • Getrocknetes Beschickungsgas in der Leitung 113 wird im Wärmetauscher 115 zur Kühlung der Beschickung gegen erwärmtes Kältemittel und Prozessströme aus den Leitungen 117, 119 und 122 (nachstehend definiert) auf eine Temperatur im Bereich von –18 bis –73°C (0 bis –100°F) gekühlt. Das Beschickungsgas, das im Wärmetauscher 115 teilweise kondensiert worden sein kann, wird in die Trommel 118 eingeführt. Nicht kondensierter Dampf wird über die Leitung 120 aus der Trommel 118 abgezogen, zusätzlich gekühlt, kondensiert und im Dephlegmator-Wärmetauscher 121 rektifiziert, um ein leichtes Destillatgas in der Leitung 123 und eine Bodenflüssigkeit zu ergeben, die über die Leitung 20 zur Trommel 118 zurückgeführt wird. Die Trommel 118 und der Wärmetauscher 121 sind die Hauptkomponenten eines Dephlegmators, der von jedem beliebigen, in der Technik bekannten Systemtyp für rektifizierende Wärmetauscher und Separatoren sein kann. Das generische Kondensier- und Fraktioniersystem 125 kann ein Dephlegmator der vorstehend definiert Art sein. Alternativ kann es sich um jeden anderen Typ eines Kühl- und Fraktionierverfahrens handeln, z.B. einen Teilkondensator oder eine Destillationssäule mit Nachverdampfung und/oder Rückfluss.
  • Die Flüssigkeit in der Leitung 127, die mit C2- und/oder C3-Kohlenwasserstoffen angereichert ist, wird aus der Trommel 118 abgezogen und bei Bedarf durch die Pumpe 129 gepumpt, um den Verfahrensstrom in der vorstehend beschriebenen Leitung 122 zur Verfügung zu stellen. Die Flüssigkeit in der Leitung 122 wird im Wärmetauscher 115 verdampft, um einen Teil der Kälte zum Kühlen des Beschickungsstroms 113 zur Verfügung zu stellen. Verdampftes Produktgas wird über die Leitung 124 daraus abgezogen und zur weiteren Verarbeitung geleitet, um Ethylen und/oder Propylen zurückzugewinnen.
  • Leichtes Destillatgas in der Leitung 123, das typischerweise eine Temperatur im Bereich von –73 bis 151°C (–100 bis 240°F) hat, wird im Wärmetauscher 121 erwärmt, um einen Teil der darin erforderlichen Kälte zu erzeugen, und der teilweise erwärmte Strom in der Leitung 117 wird zusätzlich erwärmt, um einen Teil der Kälte im Wärmetauscher 115 zu erzeugen, mit der das Beschickungsgas in der Leitung 113 wie vorstehend beschrieben gekühlt wird. Das endgültige warme Destillatgas in der Leitung 131, das hauptsächlich Methan und Wasserstoff enthält, kann als Treibstoff in verwandten Verfahren verwendet werden.
  • Die zusätzliche Kälte, die für den die Beschickung kühlenden Wärmetauscher 115 und den Dephlegmator-Wärmetauscher 125 erforderlich ist, wird durch einen Gasexpander-Kälteerzeugungszyklus mit geschlossenem Kreislauf erzeugt, der vorzugsweise Stickstoff als Betriebskälteerzeugungsfluid verwendet. Auf Wunsch können auch andere niedrig siedende Gase wie Methan, ein Gemisch aus Methan und Stickstoff oder Luft als Kältemittel verwendet werden. Im Kälteerzeugungsverfahren mit geschlossenem Kreislauf wird warmer Stickstoff in der Leitung 133 im Kompressor 135 komprimiert, im Zwischenkühler 137 gekühlt, in der letzten Kompressorstufe 139 weiter auf 34·105 bis 69·105 Pa (500 bis 1500 psia) komprimiert, und im Nachkühler 141 auf nahezu Umgebungstemperatur gekühlt. Das komprimierte Kältemittel in der Leitung 143 wird im Wärmetauscher 115 zur Kühlung der Beschickung auf eine Temperatur im Bereich von –18 bis –84°C (0 bis –120°F) gekühlt und das resultierende gekühlte Kältemittel in der Leitung 145 im Turboexpander 147 kalt auf einen Druck im Bereich von 6,9·105 bis 69·105 Pa (100 bis 1000 psia) expandiert. Dabei entsteht ein kalter Kältemittelstrom in der Leitung 149 im Temperaturbereich von –79 bis –157°C (–110 bis –250°F). Das kalte Kältemittel in der Leitung 149 wird in den Wärmetauschern 121 und 115 erwärmt, um wie vorstehend beschrieben die erforderliche Kälte zu erzeugen, und das resultierende erwärmte Kältemittel in der Leitung 133 wird komprimiert, um den Kältezyklus mit geschlossenem Kreislauf fortzusetzen.
  • Die durch den Turboexpander 147 bereitgestellte Expansionsenergie kann dazu verwendet werden, eine Stufe des Kompressors 135 oder 139 (nicht gezeigt) anzutreiben, um die Gesamteffizienz des Kälteerzeugungskreislaufs zu verbessern.
  • Eine alternative Ausführungsform der Erfindung ist in 2 zu sehen. In dieser Ausführungsform verwendet das Gasexpanderkälteerzeugungsverfahren mit Stickstoff in einem geschlossenen Kreislauf zwei Kaltexpansionsschritte bei verschiedenen Temperaturen. Die Dephlegmatorflüssigkeit wird außerdem in einer integrierten Abtriebsäule abgetrennt, um ein flüssiges Produkt zu ergeben, das zusätzlich mit Propan und Propylen angereichert ist. In 2 wird Flüssigkeit in der Leitung 127 aus der Trommel 118 in die Abtriebsäule 201 geleitet, aus der leichtere Komponenten wie Ethan, Ethylen und Methan über die Destillationsleitung 203 abgezogen werden. Das flüssige Bodenprodukt in der Leitung 205, das zusätzlich mit Propan und Propylen angereichert ist, wird abgezogen und zur weiteren Aufbereitung geleitet. Das Destillat in der Leitung 203 wird mit dem gekühlten Beschickungsgas aus dem Wärmetauscher 115 kombiniert, und der kombinierte Strom wird in die Trommel 118 und den Dephlegmator und Wärmetauscher 121 geleitet.
  • Warmer Stickstoff in der Leitung 207 wird im mehrstufigen Kompressor 209 komprimiert und im Nachkühler 211 gekühlt, um in der Leitung 213 ein Kältemittel aus komprimiertem Stickstoff zur Verfügung zu stellen. Ein Teil 215 des komprimierten Stickstoffs kann im Nachverdampfer-Wärmetauscher 217 gegen den flüssigen Bodenstrom aus der Leitung 219 gekühlt werden, um über die Leitung 221 einen Siededampf für die Abtriebsäule 201 zur Verfügung zu stellen. Gekühlter Stickstoff in der Leitung 223 wird mit dem verbleibenden komprimierten Stickstoff kombiniert, und der kombinierte gekühlte Stickstoff in der Leitung 225 wird in den Wärmetauscher 115 eingeleitet. Nach dem Abkühlen im Wärmetauscher 115 auf eine Zwischentemperatur von etwa –29 bis 27°C (–20 bis +80°F) wird der Teil 227 des gekühlten Stickstoffzwischenstroms abgezogen und im Turboexpander 229 kalt expandiert. Der verbleibende komprimierte Stickstoff wird im Wärmetauscher 115 weiter auf –62 bis –7°C (–80 bis +20°F) gekühlt und im Turboexpander 233 kalt expandiert.
  • Expandierter und gekühlter Stickstoff in der Leitung 235, der jetzt –100 bis –180°F kalt ist und einen Druck von 6,9·105 bis 69·105 Pa (100 bis 1000 psia) hat, wird in der Leitung 239 mit erwärmtem Stickstoff kombiniert, und der kombinierte Strom wird weiter erwärmt, um wie vorstehend beschrieben im Wärmetauscher 115 Kälte zu erzeugen.
  • Zusätzliche Wärme zur Herstellung eines Siededampfes in der Abtriebsäule 201 kann dadurch zur Verfügung gestellt werden, dass man das Beschickungsgas aus der Leitung 101 im Nachverdampfer-Wärmetauscher 217 kühlt und das gekühlte Beschickungsgas über die Leitung 241 wieder zur weiteren Verarbeitung zurückleitet.
  • Alternativen zu der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind möglich. Beispielsweise kann eine Destillationssäule mit Abtrieb- und Rektifizierabschnitten sowie einem Überkopfkondensator anstelle der vorstehend beschriebenen integrierten Abtriebsäule 201 dazu verwendet werden, die Produktgewinnung zu steigern. Allerdings ist es meistens kosteneffektiver, nur eine Abtriebsäule einzusetzen und den abgetriebenen Dampfstrom zum Beschickungsdephlegmator zurückzuleiten, um das rückständige Produkt in diesem Strom zurückzugewinnen.
  • Ein ähnliches Verfahren kann dazu verwendet werden, Ethylen und/oder Ethan zurückzugewinnen. Das kann tiefere Kälteerzeugungstemperaturen erfordern als vorstehend beschrieben. In diesem Fall kann es sinnvoll sein, zusätzliche Stickstoffexpander zu verwenden, um die Kälteerzeugungsanforderungen des Trennverfahrens energieeffizienter zu erfüllen. Stickstoff könnte von einem oder mehreren Druckniveaus auf drei oder mehrere Druckniveaus expandiert und auch auf verschiedenen Druckniveaus wieder zum Kompressor zurückgeleitet werden. Alternativ kann man dann, wenn das Kohlenwasserstoffprodukt als Dampf gewonnen wird, eine signifikante Menge an erzeugter Kälte durch Verdampfen der gewonnenen Flüssigkeit gewinnen. In diesem Fall kann es möglich sein, einen oder mehrere der Expander wegzulassen.
  • Für die Kälteerzeugungssysteme mittels Stickstoff von 1 und 2 sind auch alternative Strömungsschemata möglich. Dies kann je nach den speziellen Anforderungen an die Kälteerzeugung auf verschiedenen Temperaturniveaus zu geringerem Energiebedarf und/oder niedrigerem Kapitalaufwand führen. Diese Anforderungen an die Kälteerzeugung werden in erster Linie durch den Druck und die Zusammensetzung des Beschickungsgases sowie die erforderliche Menge und Reinheit des gewonnenen Produkts bestimmt. Beispielsweise könnte ein Stickstoffkälteerzeugungsmittel in einem der Expander auf ein höheres Druckniveau expandiert und bei einem Zwischendruckniveau wieder zum Kompressor zurückgeleitet werden. Alternativ könnte der Stickstoff an einer Zwischenstufe aus dem Kompressor abgezogen, getrennt gekühlt und in einem der Expander auf das niedrigste Druckniveau oder ein Zwischendruckniveau expandiert werden.
  • Es können beispielsweise zwei in Serie geschaltete Dephlegmatoren verwendet werden, um aus dem wärmeren Dephlegmator ein an C3 reiches Produkt und aus dem kälteren Dephlegmator ein an C2 reiches Produkt zu gewinnen. In einer solchen Anordnung können auch drei Expander eingesetzt werden, um dem Beschickungskühler und den beiden Dephlegmatoren am effizientesten Kälte zuzuführen. Man könnte eine oder zwei Abtriebsäulen hinzufügen, um leichtere Verunreinigungen aus einem oder beiden Produkten zu entfernen. Die abgetriebenen Dampfströme würden vorzugsweise zu den Dephlegmatoren zurückgeleitet werden, um die Produktausbeute zu steigern.
  • Zusätzliche Destillationssäulen können in das Verfahren integriert werden, um entweder vor der Rektifizierung im Dephlegmator oder unterhalb der Abtriebsäule schwere Kohlenwasserstoffe aus dem C2 +- oder C3 +-Produkt zu entfernen. Wenn im Kohlenwasserstoffproduktstrom eine größere Menge an leichten Verunreini gungen tolerierbar ist, kann die Abtriebsäule wie in der Ausführungsform von 1 weggelassen werden. Anstelle des Dephlegmators kann auch ein Teilkondensator verwendet werden. Jedoch führt dies zu erheblich höheren Mengen an leichten Verunreinigungen im gewonnenen Produkt und erhöht die Menge der erforderlichen Kälte und die Größe der Abtriebsäule, wenn eine solche notwendig ist.
  • In den folgenden Beispielen werden zwei Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht.
  • Beispiel 1
  • 1 zeigt das Trennverfahren mit Kälteerzeugung durch Stickstoff, in dem wie vorstehend beschrieben ein einzelner Gasexpander für das Kältemittel verwendet wird. Dieses Verfahren wird für die Gewinnung von Ethylen- und Ethandampf aus dem Abgas einer katalytischen Krackeinheit für Fluids (FCC) eingesetzt.
  • Das Beschickungsgas in der Leitung 101 hat eine Strömungsgeschwindigkeit von 357 kg Mol/h (787 lb Mol/h) und eine Zusammensetzung (auf Molbasis) von 12,4 % Wasserstoff, 11,4 % Stickstoff, 38,9 % Methan, 18,3% Ethylen, 15,5 % Ethan und 3,5 % Propan und schwereren Kohlenwasserstoffen. Das bei 45°C (113°F) und 10·105 Pa (152 psia) erhaltene Beschickungsgas wird vorbehandelt (nicht gezeigt), in den Trocknern 109 und 111 getrocknet und im Wärmetauscher zum Kühlen der Beschickung von 46 auf –65°C (115 bis –85°F) gekühlt. Dieses Kühlen kondensiert den Beschickungsgasstrom zum Teil und ergibt einen kondensierten Teil von 21 kg Mol/h (47 lb Mol/h) mit einer Zusammensetzung von 23,5 Mol-% Ethylen und 35,7 Mol-% Ethan. Der teilweise kondensierte Strom wird dann in die Trommel 118 geleitet und unkondensierter Dampf mit einer Zusammensetzung von 18,0 Mol-% Ethylen und 14,2 Mol-% Ethan über die Leitung 120 mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 740 lb Mol/h aus der Trommel 118 abgezogen.
  • Dann fließt der Dampf über die Leitung 120 in einen Dephlegmator-Wärmetauscher 121, in dem er auf –133°C (–207°F) gekühlt und rektifiziert wird. Dabei entstehen ein leichtes Destillatgas in der Leitung 123 und eine mit C2 angereicherte Bodenflüssigkeit mit 268 lb Mol/h, die 48,4 Mol-% Ethylen und 39,2 Mol-% Ethan enthält und über die Leitung 120 wieder in die Trommel 118 fließt. Die im Wärmetauscher 115 zum Kühlen der Beschickung und im Dephlegmator-Wärme tauscher 121 kondensierten, mit C2 angereicherten Flüssigkeiten werden in der Trommel 118 kombiniert, über die Leitung 127 daraus abgezogen und mit der Pumpe 129 auf 162 psia aufgepumpt, um in der Leitung 122 unter Druck gesetzte Flüssigkeit zur Verfügung zu stellen. Diese wird im Kühltauscher 115 für die Beschickung verdampft und erzeugt den Großteil der darin erforderlichen Kälte. Mit C2 angereichertes Gasprodukt wird über die Leitung 124 mit 143 kg Mol/h (315 lb Mol/h) aus dem Kühltauscher 115 für die Beschickung abgezogen und enthält bei 4°C (40°F) und 11·105 Pa (160 psia) 44,7 Mol-% Ethylen, 38,6 Mol-% Ethan und 8,9 Mol-% C3 +.
  • Der leichte Destillatgasstrom wird mit 214 kg Mol/h (472 lb Mol/h) über die Leitung 123 aus dem Dephlegmator-Wärmetauscher 121 abgezogen und enthält weniger als 0,6 % Ethylen und im Wesentlichen kein Ethan. Der Strom wird im Dephlegmator-Wärmetauscher 121 und im Wärmetauscher 115 zum Kühlen der Beschickung auf 4°C (40°F) erwärmt, um Kälte zurückzugewinnen, und fließt dann über die Leitung 131 zum Treibstoffsystem der Anlage.
  • Der Rest der für das kryogene Trennverfahren erforderlichen Kälte wird durch das umlaufende Stickstoffkälteerzeugungssystem mit geschlossenem Kreislauf erzeugt. Stickstoff von niedrigem Druck in der Leitung 133 mit 880 kg Mol/h (1940 lb Mol/h), 8°C (46°F) und 11·105 Pa (165 psia) wird im Stickstoffkompressor 135 und in der letzten Kompressorstufe 139 auf 55·105 Pa (795 psia) komprimiert und im Kühler 141 auf 40°C (104°F) gekühlt. Der Stickstoff mit hohem Druck in der Leitung 145 wird dann im Wärmetauscher 115 zum Kühlen der Beschickung auf –79°C (–110°F) gekühlt, der gekühlte Stickstoff mit hohem Druck in der Leitung 142 im Turboexpander 147 kalt auf –142°C (–224°F) und 11·105 Pa (175 psia) expandiert und der expandierte gekühlte Strom 149 zum Dephlegmator-Wärmetauscher 121 geleitet, um dort Kälte zu erzeugen. Der expandierte erwärmte Stickstoffstrom in der Leitung 119 wird dann im Wärmetauscher 115 zum Kühlen der Beschickung weiter auf 8°C (46°F) erwärmt und über die Leitung 133 zum Stickstoffkompressor zurückgeleitet.
  • Mit diesem Verfahren gewinnt man 98,0 % des Ethylens und praktisch 100 % an Ethan und schwereren Komponenten im Beschickungsgas als Gasprodukt in der Leitung 124 zurück. Dieses enthält weniger als 8 Mol-% Methan und leichtere Verunreinigungen.
  • Beispiel 2
  • Ein durch Stickstoff gekühltes kryogenes Trennverfahren zur Gewinnung eines an Propylen reichen flüssigen Produkts aus dem Abgas einer Einheit zum katalytischen Kracken einer Flüssigkeit (FCC) oder zum tiefen katalytischen Kracken (DCC) wird anhand von 2 erläutert. Beschickungsgas mit einer Zusammensetzung von 13,2 Mol-% Wasserstoff, 6,0 % Stickstoff, 31,4 % Methan, 33,7 % Ethylen/Ethan, 10,9 % Propylen und 4,8 % Propan und schwereren (C3 +) Kohlenwasserstoffen fließt bei 40°C (104°F) und 7,5·105 Pa (110 psia) mit 2178 lb Mol/h durch die Leitung 101. Die Beschickung wird in der Abtriebsäule/im Nachverdampfer 217 vorgekühlt, über die Leitung 241 zurückgeleitet, in den Trocknern 109 und 111 getrocknet und im Wärmetauscher 115 zum Kühlen der Beschickung weiter auf –40°F gekühlt und teilweise kondensiert. Der teilweise kondensierte Strom, der einen kondensierten Anteil von 179 lb Mol/h mit 37,8 Mol-% Propylen und 39,9 Mol-% C3 + enthält, wird mit dem Dampfstrom 203 aus der Abtriebsäule 201 kombiniert, und der kombinierte Strom fließt in die Trommel 118.
  • Der unkondensierte Dampf fließt über die Leitung 120 aus der Trommel 118 in den Dephlegmator-Wärmetauscher 121, wo er auf –78°C (–109°F) gekühlt und rektifiziert wird, um einen leichten Destillatgasstrom, der über die Leitung 123 abgezogen wird, und eine mit Propylen angereicherte Bodenflüssigkeit mit 364 lb Mol/h, die 57,3 % Propylen und 10,5 Mol-% C3 + enthält, zu erzeugen. Die Bodenflüssigkeit fließt über die Leitung 120 zurück in die Trommel 118. Der gesamte Dampf in der Leitung 120, der im Dephlegmator rektifiziert wird, fließt mit 998 kg Mol/h (2201 lb Mol/h) und enthält 9,6 % Propylen und 1,7 Mol-% C3 +. Die im Wärmetauscher 115 für die Beschickung und im Dephlegmator-Wärmetauscher 121 kondensierten, mit Propylen angereicherten Flüssigkeiten werden über die Leitung 127 aus der Trommel 118 abgezogen und zur Abtriebsäule 201 geleitet, um Ethylen und leichtere Komponenten zu entfernen. Ein mit Propylen angereichertes flüssiges Produkt mit 154 kg Mol/h (341 lb Mol/h), das 68,9 % Propylen und 30,7 Mol-% C3 + enthält, wird mit 14°C (58°F) und 6,9·105 Pa (100 psia) über die Leitung 205 vom Boden der Abtriebsäule 201 gewonnen und zur weiteren Verarbeitung auf 24·105 Pa (350 psia) aufgepumpt. Der leichte Destillatdampf aus der Abtriebsäule 201, der 20,4 Mol-% Propylen und 5,1 Mol-% C3 + enthält, fließt über die Leitung 203 mit 202 lb Mol/h wieder zur Rektifizierung in den Dephlegmator, um das restliche Propylen im Dampf wie vorstehend beschrie ben zurückzugewinnen. Das leichte Destillatgas aus dem Dephlegmator-Wärmetauscher 121 fließt mit 1837 lb Mol/h durch die Leitung 123 und enthält weniger als 0,2 % Propylen. Das Destillatgas wird im Dephlegmator-Wärmetauscher 121 und im Wärmetauscher 115 zum Kühlen der Beschickung auf 86°F erwärmt, um Kälte zurückzugewinnen, und wird dann über die Leitung 131 ins Treibstoffsystem der Anlage geleitet.
  • Der Großteil der für dieses kryogene Trennverfahren erforderlichen Kälte wird durch ein Stickstoffkälteerzeugungssystem mit geschlossenem Kreislauf erzeugt. Stickstoff von geringem Druck fließt mit 2858 kg Mol/h (6300 lb Mol/h), 30°C (86°F) und 17·105 Pa (249 psia) durch die Leitung 207, wird in einem mehrstufigen Stickstoffkompressor 209 auf 800 psia komprimiert und im Kühler 211 auf 40°C (104°F) gekühlt. Ein Teil des komprimierten Stickstoffs in der Leitung 213 kann über die Leitung 215 zum Kühlen in die Abtriebsäule/den Nachverdampfer 217 geleitet werden, um bei Bedarf die Kühlung der Beschickung zu ergänzen, und wird über die Leitung 223 zurückgeführt. Komprimierter Stickstoff fließt über die Leitung 225 in den Wärmetauscher 115 zum Kühlen der Beschickung und wird auf eine Zwischentemperatur von 15°C (60°F) gekühlt.
  • Ein Teil dieses Stickstoffs wird mit 839 kg Mol/h (1850 lb Mol/h) über die Leitung 227 abgezogen, im warmen Expander 229 kalt auf –57°C (–71 °F) und 17,5·105 Pa (254 psia) expandiert und mit einem weiteren (später definierten) Stickstoffstrom kombiniert. Dann fließt er zum Wärmetauscher 115 zum Kühlen der Beschickung, um dort Kälte zu erzeugen. Der Rest des Stickstoffs mit 2018 kg Mol/h (4450 lb Mol/h) wird im Wärmetauscher 115 zum Kühlen der Beschickung auf –40°C (–40°F) gekühlt. Dann fließt er über die Leitung 231 zum kalten Expander 233, wird dort auf –99°C (–146°F) und 18·105 Pa (259 psia) expandiert und fließt über die Leitung 235 in den Dephlegmator Wärmetauscher 121, um dort Kälte zu erzeugen. Erwärmter Stickstoff in der Leitung 239 aus dem Dephlegmator-Wärmetauscher 121 wird mit dem expandierten Stickstoff in der Leitung 237 kombiniert und der kombinierte Strom im Wärmetauscher 115 zum Kühlen der Beschickung auf 30°C (86°F) erwärmt, um dort Wärme zu erzeugen. Erwärmter Stickstoff fließt wie vorstehend beschrieben über die Leitung 207 zum Stickstoffkompressor 209. Die durch die Stickstoffexpander 229 und 223 erzeugte Energie wird vorzugsweise dazu verwendet, zwei Stufen des Kompressors 209 (nicht gezeigt) anzutreiben.
  • Mit diesem Verfahren werden über die Leitung 205 98,7 % des Propylens und im Wesentlichen 100 % des Propans und der schwereren Komponenten im Beschickungsgas als flüssiges Produkt gewonnen, das weniger als 0,4 Mol-% Ethylen und leichtere Verunreinigungen enthält.
  • Die Erfindung stellt ein preiswertes und energieeffizientes Verfahren zur Gewinnung eines oder mehrerer, aus Ethan, Ethylen, Propan, Propylen und Kohlenwasserstoffen mit höherem Molekulargewicht ausgewählter Kohlenwasserstoffe zur Verfügung. Diese können in Gasströmen, z.B. Abgasen aus der Raffinerie oder Petrochemie, vorhanden sein, die diese Komponenten zusammen mit Wasserstoff und möglicherweise anderen leichten Komponenten enthalten. Bei diesem Verfahren wird eine preiswerte und energieeffiziente Methode verwendet, um die zur Kondensation und Rektifizierung des Beschickungsgases erforderliche Kälte zu erzeugen.
  • Das Stickstoffrückführsystem kann Kälte auf jedem erforderlichen Temperaturniveau erzeugen, stellt sie jedoch am effizientesten und wirtschaftlichsten im Bereich von etwa –50°F bis etwa –250°F (–157°C) zur Verfügung. Bei dieser niedrigen Temperatur ist selbst bei Beschickungsgasen mit relativ niedrigem Druck eine sehr hohe Rückgewinnung von C2 und C3 möglich, und typischerweise ist keine Verdichtung der Beschickung erforderlich. Mit einem Verfahren, bei dem Kälte mit Stickstoff erzeugt wird, kann sehr viel mehr Produkt gewonnen werden als mit Verfahren des Standes der Technik, bei denen das Beschickungsgas oder leichtes Rückstandsgas kalt expandiert wird. In diesen Fällen ist die Produktgewinnung durch die Kälte eingeschränkt, die zwischen dem Druck am Gaseinlass und dem Abgabedruck des rückständigen Gases erzeugt werden kann.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert einen geringeren Kapitalaufwand als Verfahren, in denen gemischte Kälteerzeugungssysteme oder herkömmliche Kälteerzeugungssysteme in Form einer Kaskade verwendet werden, weil Stickstoffkompressoren und -expander im Vergleich zu Kompressionsanlagen für Kohlenwasserstoff preiswert und hocheffizient sind. Außerdem sind keine Kältemitteltrommeln erforderlich, weil der Stickstoff nicht im Verfahren kondensiert wird. Es sind keine komplexen Systeme zur Aufbereitung des Kältemittels notwendig, weil Stickstoff üblicherweise in den meisten Raffinerie- und petrochemischen Anlagen zur Verfügung steht, wo er als Inertgas oder zum Spülen der Anlage verwendet wird.
  • Da das Stickstoffkältemittel typischerweise während des ganzen Verfahrens auf über 7·105 Pa (100 psia) gehalten wird, sind Verluste durch Druckabfall im Vergleich mit Kohlenwasserstoffkältemitteln, die zur Kälteerzeugung üblicherweise bei wesentlich geringeren Drücken verdampft werden, gering. Typischerweise wird der Stickstoff auf mindestens 41·105 Pa (600 psia), vorzugsweise mindestens 55·105 Pa (800 psia) komprimiert, um ein möglichst energieeffizientes Verfahren zur Verfügung zu stellen. Höhere Drücke können noch energieeffizienter sein, aber man muss die Energieersparnis gegen die zusätzlichen Kosten von Hochdruckanlagen abwägen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert geringeren Kapitalaufwand als Verfahren, in denen Absorption zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen eingesetzt wird, weil diese Verfahren zusätzlich zu den Säulen, die zur Entfernung leichter oder schwerer Verunreinigungen gebraucht werden, mehrere Destillationssäulen erfordern, um das Kohlenwasserstoffprodukt aus dem Absorptionslösungsmittel zu absorbieren und abzutreiben. Auch ist üblicherweise externe Kälteerzeugung erforderlich, um das Lösungsmittel zu kühlen und eine hohe Rückgewinnung von C2 sicherzustellen. Die wesentlichen Eigenschaften der Erfindung sind in der vorstehenden Offenbarung umfassend beschrieben. Ein Fachmann wird die Erfindung verstehen und kann verschiedene Abwandlungen vornehmen, ohne von ihrem Grundgedanken abzuweichen und ohne den Rahmen und die Äquivalente der folgenden Ansprüche zu verlassen.

Claims (15)

  1. Verfahren zur Trennung eines Beschickungsgasgemisches, das Wasserstoff und eine oder mehrere aus der aus Ethan, Ethylen, Propan und Propylen bestehenden Gruppe ausgewählte Komponenten umfasst, bei dem man (a) das Beschickungsgasgemisch kühlt; (b) das resultierende abgekühlte Beschickungasgemisch in eine Kühl- und Fraktionierzone einleitet, in der das gekühlte Beschickungsgasgemisch zusätzlich gekühlt und fraktioniert wird, um einen leichten Destillatgasstrom und einen flüssigen Produktstrom, der mit einer oder mehreren, aus der aus Ethan, Ethylen, Propan und Propylen bestehenden Gruppe ausgewählten Komponenten angereichert ist, zu ergeben, und (c) Bereitstellung zumindest eines Teils der in (a) und (c) erforderlichen Kühlung durch indirekten Wärmeaustausch mit einem kalten Kühlstrom, der durch Kaltexpandieren eines unter Druck gesetzten Kühlstroms erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der kalt expandierte unter Druck gesetzte Kühlstrom ein gasförmiger Kühlstrom in einem Gasexpansionskühlverfahren mit geschlossenem Kreislauf ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Kühlen und Fraktionieren des gekühlten Beschickungsgasgemischs in (b) in einem Dephlegmator durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Teil des in der Kühl- und Fraktionierzone von (b) erforderlichen Kühlung und Fraktionierung durch indirekten Wärmeaustausch mit dem leichten Destillatgasstrom von (b) zur Verfügung gestellt wird, wobei ein erwärmter leichter Destillatgasstrom entsteht.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem ein Teil der zum Kühlen des Beschickungsgasgemischs in (a) erforderlichen Kühlung durch den indirekten Wärmeaustausch mit dem erwärmten leichten Destillatgasstrom zur Verfügung gestellt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Teil der zum Kühlen des Beschickungsgasgemischs erforderlichen Kühlung durch indirekten Wärmeaustausch zur Verfügung gestellt wird, indem man den flüssigen Produktstrom von (b) zumindest teilweise verdampft.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der unter Druck gesetzte gasförmige Kühlstrom aus (c) in einem Gasexpansionskühlverfahren mit geschlossenem Kreislauf zur Verfügung gestellt wird, welches das Komprimieren eines erwärmten Kühlgases, das aus der Bereitstellung zumindest eines Teils der in (a) und (b) erforderlichen Kühlung stammt, das Kühlen des resultierenden komprimierten Kühlgases und das Kaltexpandieren des resultierenden gekühlten komprimierten Kühlgases umfasst, um den kalten Kühlstrom aus (c) zur Verfügung zu stellen.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Kühlgas Stickstoff, Methan, ein Gemisch aus Stickstoff und Methan oder Luft umfasst.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem ein Teil der zum Komprimieren des angewärmten Kühlgases erforderlichen Kraft aus dem Kaltexpandieren des resultierenden gekühlten komprimierten Kühlgases stammt.
  9. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem ein Teil der zum Kühlen des resultierenden komprimierten Kühlgases erforderlichen Kühlung durch indirekten Wärmeaustausch zur Verfügung gestellt wird, indem man den flüssigen Produktstrom aus (b) zumindest teilweise verdampft.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zumindest ein Teil der in (a) und (b) erforderlichen Kühlung in einem Gasexpansionskühlverfahren mit geschlossenem Kreislauf zur Verfügung gestellt wird, umfassend: (1) das Komprimieren eines erwärmten Kühlgases, das aus der Bereitstellung mindestens eines Teils der in (a) und (b) erforderlichen Kühlung stammt; (2) das Kühlen des resultierenden komprimierten Kühlgases, um ein gekühltes Kühlgas herzustellen; (3) zusätzliches Kühlen eines ersten Teils des gekühlten Kühlgases, um zusätzliches gekühltes Kühlgas herzustellen, das kalt expandiert und dazu verwendet wird, einen Teil der in (b) erforderlichen Kühlung bereitzustellen, wodurch ein teilweise erwärmtes Kühlgas entsteht, und (4) das Kaltexpandieren eines zweiten Teils des gekühlten Kühlgases, um ein gekühltes expandiertes Kühlgas herzustellen, das Kombinieren des gekühlten expandierten Kühlgases mit dem teilweise erwärmten Kühlgas aus (3) und die Verwendung des resultierenden kombinierten Kühlgases, um einen Teil der zur Kühlung des Beschickungsgasgemischs in (a) erforderlichen Kühlung zur Verfügung zu stellen, wodurch das erwärmte Kühlgas von (1) zur Verfügung gestellt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, das außerdem die Einleitung zumindest eines Teils des flüssigen Produktstroms aus (b) in eine Abtriebssäule und Abziehen eines Bodenstroms, der zusätzlich mit einer oder mehreren, aus der aus Ethan, Ethylen, Propan und Propylen bestehenden Gruppe ausgewählten Komponenten angereichert ist, und eines mit Wasserstoff angereicherten Destillatstroms daraus umfasst.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Destillatstrom vor dem Kühlen und Fraktionieren in (b) mit dem gekühlten Beschickungsgasgemisch kombiniert wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Siededampf für die Abtriebssäule zumindest teilweise durch Verdampfen von Flüssigkeit vom Boden der Säule durch indirekten Wärmeaustausch mit dem Beschickungsgasgemisch zur Verfügung gestellt wird, wodurch das Beschickungsgasgemisch gekühlt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Siededampf für die Abtriebssäule zumindest teilweise durch Verdampfen von Flüssigkeit vom Boden der Säule durch indirekten Wärmeaustausch mit einem Teil des unter Druck gesetzten gasförmigen Kühlstroms zur Verfügung gestellt wird, wodurch der Teil des unter Druck gesetzten gasförmigen Kühlstroms gekühlt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Beschickungsgasgemisch zusätzlich eine oder mehrere niedriger siedende Komponenten enthält, die aus der aus Methan, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Stickstoff bestehenden Gruppe ausgewählt werden.
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