DE19833941B4

DE19833941B4 - Verfahren und Destillationsvorrichtung zur Gewinnung von 1-Okten

Info

Publication number: DE19833941B4
Application number: DE19833941A
Authority: DE
Inventors: Hans Dr.-Ing. Becker
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1998-07-28
Filing date: 1998-07-28
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2018-07-29
Also published as: DE19833941A1; ZA994809B

Abstract

Verfahren zur Gewinnung von 1-Okten aus einem Gemisch von Kohlenwasserstoffverbindungen, wie es bei Anlagen mit Fischer-Tropsch-Synthese als Leichtbenzin anfällt, wobei das Leichtbenzin neben dem 1-Okten hauptsächlich nahe am 1-Okten siedende Kohlenwasserstoffverbindungen enthält und das 1-Okten durch destillative Abtrennung von leichter und schwerer als das 1-Okten Siedenden angereichert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die destillative Abtrennung der verglichen mit dem 1-Okten leichter Siedenden im Vakuum und die destillative Abtrennung der verglichen mit dem 1-Okten schwerer Siedenden bei einem gegenüber dem Umgebungsdruck erhöhten Druck durchgeführt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von 1-Okten aus einem Gemisch von Kohlenwasserstoffverbindungen, wie es bei Anlagen mit Fischer-Tropsch-Synthese als Leichtbenzin anfällt, wobei das Leichtbenzin neben dem 1-Okten hauptsächlich nahe am 1-Okten siedende Kohlenwasserstoffverbindungen enthält und das 1-Okten durch destillative Abtrennung von leichter und schwerer als das 1-Okten Siedenden angereichert wird.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Destillationsvorrichtung für die Durchführung des Verfahrens mit zwei Destillationskolonnen.

Aus der Literatur (C. L. Render, Z. Denga: "Sasol Alpha Olefins" aus der Vortragsreihe "Neue Prozesse in der chemischen Technik" auf der ACHEMA-Tagung 1994) ist ein Verfahren bekannt, das es erlaubt, Alpha-Olefine und zwar speziell 1-Penten und 1-Hexen in relativ reiner Form aus der bei der Fischer-Tropsch-Synthese entstehenden Flüssigfraktion zu gewinnen. Da in unmittelbare Nähe der Siedetemperatur der gewünschten Alpha-Olefine eine große Anzahl anderer Verbindungen unterschiedlichen Typs sieden, von denen einige sogar azeotrope Gemische mit den gewünschten Alpha-Olefinen bilden, ist zwar die destillative Abtrennung störender Verunreinigungen ein wichtiger Verfahrensschritt, es ist jedoch unter vertretbarem Aufwand nicht möglich, die gewünschte Reinheit des Alpha-Olefin-Produktes allein durch Destillation zu erreichen. Das bekannte Verfahren benutzt daher neben der normalen Destillation noch weitere Trennmethoden wie z.B. die Extraktivdestillation und die Abtrennung von störenden Verbindungen durch chemische Umwandlung zu leichter entfernbaren Verbindungen.

Dieses bekannte Verfahren ist speziell auf die Gegebenheiten bei der Reindarstellung von 1-Penten und 1-Hexen abgestimmt. Alle Reinigungsschritte werden etwa bei Umgebungsdruck durchgeführt. Da die Verhältnisse bei höheren Alpha-Olefinen noch komplexer sind, mußte davon ausgegangen werden, daß deren Gewinnung nach dem bekannten Verfahren zwar vermutlich auch möglich ist, daß aber ein derartiger Prozeß wegen einer Vielzahl von nahe an den höheren Alpha-Olefinen siedenden Kohlenwasserstoffverbindungen, wie sie bei der Fischer-Tropsch-Synthese entstehen, sehr aufwendig ist, wenn die erforderlichen Reinheiten der Alpha-Olefine erreicht werden sollen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein möglichst einfaches und energetisch günstiges Verfahren und eine einfache Destillationsvorrichtung für die Reindarstellung eines höheren Alpha-Olefins und zwar speziell für 1-Okten vorzuschlagen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst von einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und von einer Destillationsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 4. Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Kennzeichnend an dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, daß die destillative Abtrennung der verglichen mit dem 1-Okten leichter Siedenden im Vakuum und die destillative Abtrennung der verglichen mit dem 1-Okten schwerer Siedenden bei einem gegenüber dem Umgebungsdruck erhöhten Druck durchgeführt werden.

Eine theoretische Analyse der relativen Flüchtigkeiten der Komponenten, die in unmittelbarer Nähe von 1-Okten sieden, ergab, daß sich die destillative Feinabtrennung der leichter siedenden Komponenten im Vakuum deutlich besser bewerkstelligen läßt als bei Umgebungsdruck. Ein völlig überraschendes Ergebnis dieser Untersuchungen war, daß sogar Komponenten, die unter Normaldruck etwas schwerer sieden als 1-Okten, sich im Vakuum wie leichte Komponenten verhalten und sich dort sogar relativ gut abtrennen lassen. Ein weiteres unerwartetes Ergebnis dieser Untersuchungen war, daß sich von den schweren Komponenten einige unter etwas erhöhtem Druck besser abtrennen lassen als bei Umgebungsdruck. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können deshalb wesentliche Einsparungen an Energie und bei den Investitionskosten erzielt werden.

Die destillative Abtrennung der verglichen mit dem 1-Okten leichter Siedenden wird günstig bei einem Absolutdruck unter 0,8 bar, vorzugsweise unter 0,5, besonders bevorzugt unter 0,3 bar und die destillative Abtrennung der verglichen mit dem 1-Okten leichter Siedenden bei einem Absolutdruck von mehr als 1,2 bar, vorzugsweise mehr als 1,5 bar, besonders bevorzugt mehr als 2 bar durchgeführt.

In diesen Druckbereichen werden bei einer Produktionsanlage die niedrigsten Kosten für die Anreicherung des 1-Okten bei hohen Reinheiten und Ausbeuten des 1-Okten-Produktes erwartet.

Vorteilhafterweise werden zuerst die leichter Siedenden und dann die schwerer Siedenden abgetrennt.

Die Abtrennung der leichter Siedenden wird mit Vorteil mit der Abtrennung der schwerer Siedenden in der Weise thermisch verkoppelt, daß die zur Abtrennung der leichter Siedenden erforderliche thermische Energie zuerst zur Abtrennung der schwerer Siedenden verwendet und dann auf die Abtrennung der leichter Siedenden übertragen wird.

Die thermische Kopplung der Abtrennung der leichter und der schwerer Siedenden erfolgt mit Vorteil durch indirekte Wärmeübertragung.

Komplexer, aber noch vorteilhafter ist die thermische Kopplung der Abtrennung der leichter und der schwerer Siedenden durch direkte Wärmeübertragung in der Art, daß aus der Abtrennung der schwerer Siedenden an geeigneter(n) Stelle(n) Dampf abgezogen, auf den Druck der Abtrennung der leichter Siedenden entspannt und der Abtrennung der leichter Siedenden an geeigneter(n) Stelle(n) zugeführt wird.

Kennzeichnend an der erfindungsgemäßen Destillationsvorrichtung ist, daß die eine Kolonne als Vakuumkolonne und die andere als Druckkolonne ausgeführt ist. Der Mehraufwand für die Überdruck- und Unterdruckauslegung der Kolonne wird durch geringere Größe der Kolonnen mehr als ausgeglichen.

Die Vakuumkolonne kann in einem mittleren Teil eine Eintrittsleitung für Leichtbenzin, in einem oberen Teil eine Austrittsleitung für die leichter Siedenden und in einem unteren Teil mindestens eine Austrittsleitung für Flüssigkeit besitzen.

Eine Austrittsleitung für Flüssigkeit aus dem unteren Teil der Vakuumkolonne kann mit Vorteil über eine Druckerhöhungspumpe in einen mittleren Teil der Druckkolonne münden, wobei die Druckkolonne an einem unteren Teil eine Abzugsleitung für die schwerer Siedenden und an einem oberen Teil eine Abzugsleitung für das angereicherte 1-Okten enthält. Die Druckerhöhungspumpe für die Flüssigkeit ist für den Betrieb in einer Anlage günstiger als ein ebenfalls denkbarer Verdichter in einer entsprechenden Gasleitung aus der Vakuumkolonne in die Druckkolonne.

Die Vakuumkolonne kann mit Vorteil als thermisch gekoppelte Trennwandkolonne ausgeführt sein, wobei in einem unteren Bereich der Trennwandkolonne die Trennwand zwei separate, parallel durchströmte Destillationsabschnitte bildet und die Destillationsabschnitte mit jeweils einem Kolonnensumpf, einer Austrittsleitung für Flüssigkeit aus dem Sumpf und einer Eintrittsleitung für Gas aus unterschiedlichen Abschnitten der Druckkolonne versehen sind. Durch die Ausführung der Vakuumkolonne als thermisch gekoppelte Trennwandkolonne werden Energiekosten gespart.

Die beiden Austrittsleitungen für die Flüssigkeit aus dem jeweiligen Sumpf der Trennwandkolonne können über eine Druckerhöhungspumpe in die Druckkolonne münden. Der Aufwand für die zusätzlich erforderliche Druckerhöhungspumpe ist geringer als die Einsparung eines Aufkochers in der Vakuumkolonne und eines Kondensators in der Druckkolonne, wie sie bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne Trennwandkolonnen erforderlich sind.

Die Erfindung wird anhand einer Ausführungsform mit zwei Figuren näher erläutert.
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren mit sequentieller Abtrennung von leichter und schwerer Siedenden in einer klassischen Destillationsvorrichtung.
2 zeigt eine erfindungsgemäße Destillationsvorrichtung mit Vakuum-Trennwandkolonne für das Verfahren.
1 zeigt als Schema eine Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Leichtbenzin 1 aus einer Anlage mit Fischer-Tropsch-Synthese wird einer Vakuumkolonne 2 zugeführt und destillativ werden verglichen mit 1-Okten leichter Siedende 3 bei einem Druck unter 0,5 bar abgetrennt und am Kopf der Vakuumkolonne 2 abgezogen. Aus dem Sumpf der Vakuumkolonne 2 wird eine Flüssigkeit 4 mit 1-Okten und schwerer Siedenden entnommen und mit einer Pumpe 5 einer Überdruckkolonne 6 zugeführt. Hier werden bei einem Druck von mehr als 1,5 bar schwerer als das 1-Okten Siedende 7 flüssig abgezogen und am Kopf der Überdruckkolonne ein 1-Okten Produkt 8 mit 95–99 mol% Reinheit gewonnen. Die Kolonnen 2, 6 werden im Sumpf beheizt und am Kopf gekühlt und sind hierzu mit je einem Aufkocher 9, 10 und einem Kondensator 11, 12 ausgerüstet.
2 zeigt schematisch eine Ausführung des Verfahrens mit einer erfindungsgemäß als Trennwandkolonne ausgeführten Vakuumkolonne. (Äquivalente Teile des Verfahrens bzw. der Vorrichtung sind mit gleichen Bezugsziffern versehen.) Das Leichtbenzin 1 wird der Trennwandkolonne 2 zugeführt, und leichter Siedende 3 werden in einem oberen Abschnitt der Kolonne 2 bei einem Druck unter 0,5 bar abgetrennt. In einem unteren Abschnitt 15' der Kolonne 2 wird einerseits ein mit 1-Okten angereicherter Strom 4' abgezogen und über eine Pumpe 5' einem mittleren Teil der Druckkolonne 6 zugeführt, außerdem in einem parallel liegenden und durch die Trennwand 14 gebildeten separaten unteren Abschnitt 15'' der Kolonne 2 ein Strom 4'' mit einer Produktreinheit von 95–99 mol% gewonnen, der teils als 1-Okten-Produkt 8 abgezweigt und zu einem anderen Teil am Kopf der Druckkolonne 6 aufgegeben und als Rücklauf 16 verwendet wird. Gasströme 17, 18 aus einem mittleren Teil und vom Kopf der Druckkolonne 2 werden in den parallelen Abschnitten 15', 15'' als Stripgas verwendet. Die Trennwandkolonne 2 wird am Kopf mit einem Kondensator 11 gekühlt und die Druckkolonne mit einem Aufkocher 10 beheizt. Aufkocher für die Trennwandkolonne 2 und ein Kondensator für die Druckkolonne 6 entfallen.

Claims

Verfahren zur Gewinnung von 1-Okten aus einem Gemisch von Kohlenwasserstoffverbindungen, wie es bei Anlagen mit Fischer-Tropsch-Synthese als Leichtbenzin anfällt, wobei das Leichtbenzin neben dem 1-Okten hauptsächlich nahe am 1-Okten siedende Kohlenwasserstoffverbindungen enthält und das 1-Okten durch destillative Abtrennung von leichter und schwerer als das 1-Okten Siedenden angereichert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die destillative Abtrennung der verglichen mit dem 1-Okten leichter Siedenden im Vakuum und die destillative Abtrennung der verglichen mit dem 1-Okten schwerer Siedenden bei einem gegenüber dem Umgebungsdruck erhöhten Druck durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die destillative Abtrennung der verglichen mit dem 1-Okten leichter Siedenden bei einem Absolutdruck unter 0,8 bar, vorzugsweise unter 0,5 bar, besonders bevorzugt unter 0,3 bar durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die destillative Abtrennung der verglichen mit dem 1-Okten leichter Siedenden bei einem Absolutdruck von mehr als 1,2 bar, vorzugsweise mehr als 1,5 bar, besonders bevorzugt mehr als 2 bar durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die leichter Siedenden und dann die schwerer Siedenden abgetrennt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennung der leichter Siedenden mit der Abtrennung der schwerer Siedenden in der Weise thermisch verkoppelt wird, daß die zur Abtrennung der leichter Siedenden erforderliche thermische Energie zuerst zur Abtrennung der schwerer Siedenden verwendet und dann auf die Abtrennung der leichter Siedenden übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Kopplung der Abtrennung der leichter und der schwerer Siedenden durch indirekte Wärmeübertragung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Kopplung der Abtrennung der leichter und der schwerer Siedenden durch eine direkte Wärmeübertragung in der Art erfolgt, daß aus der Abtrennung der schwerer Siedenden an geeigneter(n) Stelle(n) Dampf abgezogen, auf den Druck der Abtrennung der leichter Siedenden entspannt und der Abtrennung der leichter Siedenden an geeigneter(n) Stelle(n) zugeführt wird.
Destillationsvorrichtung für die Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit zwei Destillationskolonnen, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Kolonne als Vakuumkolonne und die andere als Druckkolonne ausgeführt ist.
Destillationsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumkolonne in einem mittleren Teil eine Eintrittsleitung für Leichtbenzin, in einem oberen Teil eine Austrittsleitung für die leichter Siedenden und in einem unteren Teil mindestens eine Austrittsleitung für Flüssigkeit besitzt.
Destillationsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Austrittsleitung für Flüssigkeit aus dem unteren Teil der Vakuumkolonne über eine Druckerhöhungspumpe in einen mittleren Teil der Druckkolonne mündet, wobei die Druckkolonne an einem unteren Teil eine Abzugsleitung für die schwerer Siedenden und an einem oberen Teil eine Abzugsleitung für das angereicherte 1-Okten enthält.
Destillationsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumkolonne als thermisch gekoppelte Trennwandkolonne ausgeführt ist, wobei in einem unteren Bereich der Trennwandkolonne die Trennwand zwei separate, parallel durchströmte Destillationsabschnitte bildet und die Destillationsabschnitte mit jeweils einem Kolonnensumpf, einer Austrittsleitung für Flüssigkeit aus dem Sumpf und einer Eintrittsleitung für Gas aus unterschiedlichen Abschnitten der Druckkolonne besitzen.
Destillationsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Austrittsleitungen für die Flüssigkeit aus dem jeweiligen Sumpf der Trennwandkolonne über eine Druckerhöhungspumpe in die Druckkolonne münden.