(57)【要約】  本発明は、水素を含有する炭化水素混合物であって、水素の他に、２個の炭素原子を有する炭化水素とメタンとを基本的に含有する炭化水素混合物を、蒸留塔（１０）を使用して分離するための方法に関する。炭化水素混合物の流体（ａ，ｃ，ｅ）は、第１圧力レベルで段階的に冷却され、第１凝縮物（ｂ，ｄ）が流体（ａ，ｃ，ｅ）から分離される。引き続き気体状のままである炭化水素混合物の流体は、第１圧力レベルでＣ２吸収器（７）へ送入され、このＣ２吸収器に戻り液体（ｒ）が上部で送入され、第２凝縮物（ｆ）がＣ２吸収器（７）の底部から排出され、主にメタンと水素とを含有する気体状の上部流（ｇ）が、Ｇ２吸収器（７）の上部から排出される。Ｃ２吸収器（７）の上部からの気体状上部流（ｇ）の流体は、第３温度レベルまで冷却されて、第１圧力レベルで水素分離器（８）へ移送され、ここで富メタン第３凝縮物（ｉ）が気体状上部流（ｇ）の流体から分離され、その結果、気体状の水素富化流（ｈ）が残る。第１凝縮物（ｂ，ｄ）の流体と第２凝縮物（ｆ）の流体とは第１圧力レベルから第２圧力レベルへ減圧され、第２圧力レベルで作動する蒸留塔（１０）へ送入される。第３凝縮物（ｉ）の流体は、Ｃ２吸収器（７）の上部に送入される戻り流（ｒ）として使用され、この流体は、水素分離器（８）でＣ２吸収器（７）の上部からの気体状上部流（ｇ）の流体から分離されたものであり、重力の作用のみによって水素分離器（８）からＣ２吸収器（７）へ移送される。本発明はさらに、対応の分離装置と対応のオレフィン装置とに関する。
2017503994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸留塔（１０）を使用して、炭素原子２個を含む炭化水素とメタンとを水素に加えて基本的に含有する、水素含有の炭化水素混合物（Ｃ２マイナス）を分離する方法であって、
前記炭化水素混合物（Ｃ２マイナス）の流体（ａ，ｃ，ｅ）が第１圧力レベルにおいて第１温度レベルから二つ以上の中間温度レベルを介して第２温度レベルまで段階的に冷却され、前記中間温度レベルの各々で第１凝縮物（ｂ，ｄ）が前記流体（ａ，ｃ，ｅ）から分離され、
前記第２温度レベルにおいて気体状で残っている前記炭化水素混合物（Ｃ２マイナス）の流体（ｅ）が、前記第１圧力レベルでＣ２吸収器（７）へ送入され、還流（ｒ）の流体が上部に追加され、前記Ｃ２吸収器（７）のサンプから第２凝縮物（ｆ）が排出され、メタンと水素とを主に含む気体状上部ストリーム（ｇ）が前記Ｃ２吸収器（７）の上部から排出され、
前記Ｃ２吸収器（７）の前記上部からの前記気体状上部ストリーム（ｇ）の流体が、第３温度レベルまで冷却されて前記第１圧力レベルで水素分離器（８）へ移送され、前記水素分離器で富メタンの第３凝縮物（ｉ）が前記気体状上部ストリーム（ｇ）の前記流体から分離されて気体状の水素富化ストリーム（ｈ）を残し、
前記第１凝縮物（ｂ，ｄ）の流体と前記第２凝縮物（ｆ）の流体とが、前記第１圧力レベルから、前記第１圧力レベルを下回る第２圧力レベルまで減圧されて、前記第２圧力レベルで作動する前記蒸留塔（１０）へ送入され、前記蒸留塔（１０）において、少なくとも、２個の炭素原子を含む炭化水素で基本的に構成される液体ストリーム（ｏ）と、メタンで基本的に構成される液体ストリーム（ｍ）とが得られ、前記蒸留塔（１０）から排出される、
方法において、
前記Ｃ２吸収器の上部に追加される前記還流（ｒ）が、前記Ｃ２吸収器（７）の前記上部からの前記気体状上部ストリーム（ｇ）の流体から前記水素分離器（８）で分離されて前記水素分離器（８）から前記Ｃ２吸収器（７）へ重力の作用のみにより移送される前記第３凝縮物（ｉ）の流体から形成されることを特徴とする、
方法。
【請求項２】
還流（ｒ）として使用される前記第３凝縮物（ｉ）の流体の量が、前記蒸留塔（１０）から排出される、メタンで基本的に構成される前記液体ストリーム（ｍ）の量に対応するように選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記蒸留塔（１０）から排出された前記液体ストリーム（ｍ）からの流体が、前記炭化水素混合物（Ｃ２マイナス）の前記流体（ａ，ｃ，ｅ）を前記第１温度レベルから前記中間温度レベルを介して前記第２温度レベルまで冷却するのに少なくとも使用される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記水素分離器（８）からの前記気体状の水素富化ストリーム（ｈ）からの流体が、前記炭化水素混合物（Ｃ２マイナス）の前記流体（ａ，ｃ，ｅ）を前記第１温度レベルから前記中間温度レベルを介して前記第２温度レベルまで冷却するとともに、前記Ｃ２吸収器（７）の前記上部からの前記気体状上部ストリーム（ｇ）の前記流体を前記第３温度レベルまで冷却するのに使用される、請求項１から３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
水蒸気分解プロセス（５０）によって得られた分解ガスから得られる炭化水素混合物（Ｃ２マイナス）を分離するのに使用される、請求項１から４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
２個の炭素原子を含む炭化水素とメタンとを水素に加えて基本的に含有する、水素含有の炭化水素混合物（Ｃ２マイナス）を分離するように設計され、少なくとも一つの蒸留塔（１０）とＣ２吸収器（７）と水素分離器（８）とともに、
前記炭化水素混合物（Ｃ２マイナス）の流体（ａ，ｃ，ｅ）を第１圧力レベルで第１温度レベルから二つ以上の中間温度レベルを介して第２温度レベルまで段階的に冷却するとともに、前記中間温度レベルの各々で前記流体（ａ，ｃ，ｅ）から第１凝縮物（ｂ，ｄ）を分離し、
前記第１圧力レベルで、前記第２温度レベルで気体状のままである前記炭化水素混合物（Ｃ２マイナス）の流体（ｅ）を前記Ｃ２吸収器（７）へ送入し、還流（ｒ）の液体を前記上部で前記Ｃ２吸収器に追加し、前記Ｃ２吸収器（７）のサンプと、主にメタンおよび水素を含む気体状上部ストリーム（ｇ）とから前記Ｃ２吸収器（７）の上部で第２凝縮物（ｆ）を排出し、
前記Ｃ２吸収器（７）の前記上部からの前記気体状上部ストリーム（ｇ）の流体を第３温度レベルまで冷却するとともに、前記第１圧力レベルで、前記流体を前記水素分離器（８）へ移送し、前記水素分離器で富メタンの第３凝縮物（ｉ）を前記気体状上部ストリーム（ｇ）の前記流体から分離して、気体状水素富化ストリーム（ｈ）を残し、
前記第１凝縮物（ｂ，ｄ）の流体と前記第２凝縮物（ｆ）の流体とを、前記第１圧力レベルから、前記第１圧力レベルを下回る第２圧力レベルまで減圧して、前記流体を前記蒸留塔（１０）へ送入し、前記蒸留塔（１０）を前記第２圧力レベルで作動させ、少なくとも、２個の炭素原子を含む炭化水素で基本的に構成される液体ストリーム（ｏ）とメタンで基本的に構成される液体ストリーム（ｍ）とを前記蒸留塔（１０）で得て前記蒸留塔から排出する、
ように設計された手段を含む、
分離ユニット（１００）において、
前記Ｃ２吸収器（７）の前記上部からの前記気体状上部ストリーム（ｇ）の流体から前記水素分離器（８）で分離されて、重力の作用のみにより前記水素分離器（８）から前記Ｃ２吸収器（７）へ移送される、前記第３凝縮物（ｉ）の流体（ｅ）から前記Ｃ２吸収器の前記上部に追加される還流を形成するように設計された手段が設けられることを特徴とする、
分離ユニット（１００）。
【請求項７】
請求項１から５の一つに記載の方法を実行するために設計された、請求項６に記載の分離ユニット（１００）。
【請求項８】
２個の炭素原子を含む炭化水素とともにメタンと水素で基本的に構成される炭化水素混合物（Ｃ２マイナス）を、少なくとも一つの水蒸気分解プロセス（５０）の分解ガス（Ｃ）の流体から回収するように設計された手段により、少なくとも一つの分解炉（５１〜５３）を使用して水蒸気分解プロセス（５０）を実行するように設計されたオレフィン装置において、
前記炭化水素混合物（Ｃ２マイナス）を分離するように設計された、請求項６または７に記載の少なくとも一つの分離ユニット（１００）を有することを特徴とする、
オレフィン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項の前提部分に記載された、水素含有の炭化水素混合物を分離しながら水素富化ストリームを得る方法と、対応の分離ユニットと、対応の分離ユニットを含むオレフィン装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
炭化水素の水蒸気分解のための方法および装置は周知であり、例えば、ウルマン工業化学事典の「エチレン」項目。２００７年４月１５日以降オンライン、ＤＯＩ  １０，１００２／１４３５６００７．ａ１０＿０４５．ｐｕｂ２に記載されている。
【０００３】
水蒸気分解により、また他の方法および装置を使用して、炭化水素混合物が得られ、炭化水素混合物はそれぞれの成分に少なくとも部分的に分離されなければならない。これは様々なやり方で行われうる。
【０００４】
本発明は例えば、２個の炭素原子を含む炭化水素とメタンと水素とで基本的に構成される炭化水素ストリームが生成される分離から始まる。以下で説明されるように、この種のストリームは「Ｃ２マイナスストリーム」とも称される。しかし、本発明は、後で説明するように、他の種類の分離にも適している。
【０００５】
従来の方法は、熱交換器においてこの種のＣ２マイナスストリームを圧力下で段階的に冷却して、これらの熱交換器の下流で液体凝縮物を形成することを含む。約３５絶対バールの圧力と約−１００℃未満の温度において気体状で残る留分は、一般的に、いわゆるＣ２吸収器（短縮して「吸収器」としても知られる）へ送入される。これは、例えば１４枚のプレートを含み、約３５バールかつ−１００℃未満で作動する。
【０００６】
Ｃ２吸収器の上部には、還流液体が追加される。これは基本的には純粋メタンである。従来のプロセスでは、Ｃ２マイナスストリームから分離された凝縮物とＣ２吸収器自体のサンプ（ｓｕｍｐ）で分離された凝縮物とが送入される蒸留塔（いわゆる脱メタン塔）から、これが得られる。
【０００７】
蒸留塔のサンプでは、２個の炭化水素を含む炭化水素で基本的に構成される凝縮物が分離される。気体の形で残存する留分（基本的に純粋メタン）が蒸留塔の上部から排出され、上部凝縮物で冷媒により（部分的に）液化される。液化生成物の一部は、上述した還流液体としてＣ２吸収器に追加される。
【０００８】
蒸留塔はＣ２吸収器よりも低い圧力、すなわち２８から３４絶対バールまたは３０から３２絶対バールで作動するので、還流液体は、Ｃ２吸収器へ送入される前にポンプによって従来の手法で加圧されなければならない。
【０００９】
オレフィンおよび他の炭化水素の他に、水素化目的など（水素化アセチレンのため、または原油精製所での水素化処理プロセスなど）で使用されるので、水素も、対応の装置の重要な生成物である。水素が搬出され、この場合、経済的には少なくともエチレンと同じく魅力的な生成物である。
【００１０】
ＤＥ１０  ２００５  ００３  ４９９  Ａ１から、Ｃ２吸収器と２台の蒸留塔と還流容器とが単一の塔として設計され、ほぼ均一な圧力レベルで作動する方法が知られている。
【００１１】
水蒸気分解により得られる炭化水素混合物を処理する方法はＤＥ１０  ２００５  ０５０  ３８８  Ａ１から、天然ガスからプロパンを回収する方法はＵＳ５，６８５,１７０Ａからも周知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００５００３４９９号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２００５０５０３８８号明細書
【特許文献３】米国特許第５，６８５,１７０号明細書
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】ウルマン工業化学事典の「エチレン」項目。２００７年４月１５日以降オンライン、ＤＯＩ  １０，１００２／１４３５６００７．ａ１０＿０４５．ｐｕｂ２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、低温媒体のためにポンプおよび膨張器を作動させることは困難であり、細心の注意が必要とされる。そのため、対応方法の改良が必要であり、それでも水素富化ストリームが得られるべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
これを背景として、本発明は、独立請求項の特徴を有する、水素含有の炭化水素混合物を分離する方法と、対応の分離ユニットと、対応の分離ユニットを含むオレフィン装置とを提案する。好適な実施形態は従属請求項の主題であり、その記載は以下に続く。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】炭化水素を生成するための方法を概略的流れ図の形で示す。
【図２】先行技術による炭化水素混合物を分離するための分離ユニットを示す。
【図３】本発明の実施形態による炭化水素混合物を分離するための分離ユニットを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の特徴および利点の説明の前に、その原理と使用される用語とが説明される。
【００１８】
本発明は、特に、水蒸気分解プロセスにより得られる水素含有の炭化水素混合物の分離に使用されるが、これに限定されるわけではない。
【００１９】
水蒸気分解プロセスは、専ら、（コイル管、いわゆるコイルの形の）個々の反応管または対応する反応管のグループが異なる分解条件で作動する管反応器において商業規模で実行される。反応管、または同一または同等の分解条件で作動する反応管集合と、おそらくは、全体として均一な分解条件で作動する管反応器とは、「分解炉」とも称される。水蒸気分解装置（「オレフィン装置」とも称される）は、一つ以上の分解炉を含みうる。
【００２０】
いわゆる「炉原料」が分解炉へ挿入され、ここで少なくとも部分的な反応を受ける。多数の炭化水素と、一般的には６００℃の沸点までのエタンから軽油に及ぶ多数の炭化水素混合物とが、炉原料に適している。炉原料は、いわゆる「新原料」つまり、装置の外部で準備されて、例えば一つ以上の石油留分、石油ガス、および／または石油ガス凝縮物から得られる原料でありうる。炉原料は、一つ以上のいわゆる「再循環ストリーム」、つまり装置自体で生成されて対応の分解炉へ再循環されるストリームでも構成される。炉原料は、一つ以上の新原料と一つ以上の再循環ストリームとの混合物でも構成されうる。
【００２１】
いわゆる「原料ガス」が一つ以上の分解炉から除去され、適当な後処理ステップを受ける。これらは、第一に、いわゆる「分解ガス」を得るように、例えば焼き入れ、冷却、および乾燥による原料ガスの処理を包含する。時々、原料ガスは分解ガスとも称される。
【００２２】
今回の方法は、存在する成分の異なる沸点に基づいて分解ガスを幾つかの留分に分離することを特に含む。当該技術では、主にまたは専ら含有される炭化水素の炭素数を表す略語がこれらに使用されている。ゆえに、Ｃ１留分は主にまたは専らメタンを含有する（しかし慣習により場合によっては水素も含有し、その際には「Ｃ１マイナス留分」と呼ばれる）留分である。他方でＣ２留分は、エタン、エチレン、および／またはアセチレンを主にまたは専ら含有する。Ｃ３留分は、プロパン、プロピレン、メチルアセチレン、および／またはプロパジエンを主に含有する。Ｃ４留分は、ブタン、ブテン、ブタジエン、および／またはブチンを主にまたは専ら含有し、Ｃ４留分の供給源に応じて、それぞれの異性体が異なる量で存在する。同じことがＣ５留分とさらに高次の留分にも当てはまる。このような留分の幾つかは、一つのプロセスで、および／または１回の加熱で合流されてもよい。例えば、Ｃ２プラス留分は、２個以上の炭素原子を含む炭化水素を主にまたは専ら含有し、Ｃ２マイナス留分は、１または２個の炭素原子を含む炭化水素を主にまたは専ら含有する。
【００２３】
液体または気体ストリームは、ここで使用される用語では、一つ以上の成分が富状態または貧状態であり、モル、重量、または容積の基準で、「富状態」は少なくとも９０％、９５％、９９％、９９．５％、９９．９％、９９．９９％、９９．９９９％の含有量を表し、「貧状態」は多くても１０％、５％、１％、０．１％、０．０１％、または０．００１％の含有量を表す。液体または気体ストリームはここで使用される技術の用語では、一つ以上の成分が富化または貧化されてもよく、これらの語は、液体または気体ストリームを得るための開始混合物の対応の含有量にも適用される。液体または気体ストリームは、開始混合物を基準として、少なくとも１．１倍、１．５倍、２倍、５倍、１０倍、１００倍、または１，０００倍の量を含有する場合には「富化」されており、対応の成分の量の多くても０．９倍、０．５倍、０．１倍、０．０１倍、または０．００１倍を含有する場合には「貧化」されている。
【００２４】
液体または気体ストリームは、開始流体に存在していたか、これから得られた少なくとも幾つかの成分を含む場合に、別の液体または気体ストリーム（開始ストリームとも称される）から「導出」される。このようにして導出されたストリームは、部分ストリームまたは一つ以上の成分を分離または導出し、一つ以上の成分を濃縮または貧化し、一つ以上の成分を化学的または物理的に反応させ、加熱、冷却、加圧その他を行うことにより、開始ストリームから得られる。
【００２５】
本出願は、圧力および温度の特徴を記すのに「圧力レベル」および「温度レベル」の語を使用し、発明概念を実行するために対応の装置での対応の圧力および温度が正確な圧力または温度値の形で使用される必要はないことを表すのが、その意図である。しかし、このような圧力および温度は一般的に、中央値のいずれの側でも例えば±１％、５％、１０％、２０％、また５０％である一定範囲内で変化する。対応の圧力レベルおよび温度レベルは、分断範囲か重複する範囲に位置しうる。特に圧力レベルは、例えば冷却の作用により引き起こされる、不可避であるか予想される圧力損失を含む。同じことが温度レベルにも言える。バールで示される圧力レベルは絶対圧力である。
【００２６】
「熱交換器」は、例えば互いに向流で通過する少なくとも二つのストリーム、例えば高温の気体加圧ストリームと一つ以上の低温液体ストリームとの間での熱の間接的移動に使用される。熱交換器は、単一の熱交換器区分、または、熱交換プレートの一つ以上のブロックで構成されるものなど、並列および／または直列に接続された幾つかの熱交換器区分から形成されうる。熱交換器は、熱交換器表面との独立流体流路として構成されている「通路」を含む。
【００２７】
「液体分離器」または「分離タンク」は、液体、いわゆる凝縮物が気体状ストリームまたは二相ストリーム（一部が液体として一部が気体の形で存在）から分離される容器である。凝縮物は、液体分離器から（一般的には下方領域の「サンプ」から）液体の形で少なくとも部分的に排出されるのに対して、気体の形で残存している留分は、少なくとも部分的に気体の形で液体分離器から（一般的には上方領域である「上部」から）除去されうる。
【００２８】
ここで使用される用語での「蒸留塔」は、気体または液体の形か、液体および気体の成分を含む二相混合物の形で、任意であるが超臨界状態で供給される物質（流体）の混合物を少なくとも部分的に分離する、つまり上述した意味において、純物質、または物質の混合物と比較して少なくとも一つの成分が富化または貧化されるか、富状態または貧状態である物質の混合物を、物質の混合物から生成するように配設されている分離ユニットである。蒸留塔は、分離技術の分野から充分に周知である。一般的に、蒸留塔は、穿孔プレートか構造化または非構造化パッキングなどのフィッティングを装備している円筒形の金属容器として構成される。蒸留塔は、サンプとも呼ばれる底部から液体留分が分離されることなどを特徴とする。ここではサンプ液体と称されるこの液体留分は、サンプ液体の一部が連続的に蒸発して蒸留塔内において気体の形で上昇するように、サンプ蒸発器によって蒸留塔内で加熱される。蒸留塔は一般的に、蒸留塔の上方部分で濃縮した気体混合物の少なくとも一部、あるいはここでは上部ガスと称される対応の純ガスが送入され、部分的に液化されて凝縮物を形成し、蒸留塔の上部に還流液体として追加される、いわゆる上部凝縮器も備えている。上部ガスから得られる凝縮物の一部は他のところで使用されうる。
【００２９】
蒸留塔と対照的に、「吸収塔」は一般的に、サンプ蒸発器を有していない。吸収塔も、分離技術から概ね周知である。吸収塔は、相向流での吸収に使用され、そのため向流塔と称される。向流吸収では、放出ガス相が吸収塔の中を上向きに流れる。上部で追加されて底部で排出される吸収液相は、気体相と反対に流れる。気体相は、液相で「洗浄」される。対応の吸収塔では、段階的な相接触（プレート、スプレーゾーン、回転プレート等）または一定の相接触（フィリング、パッキング等の未調整注入）を保証するフィッティングも設けられている。この種の吸収塔の上部では、「上部生成物」として塔から排出される気体状流体が得られる。吸収塔のサンプでは、「サンプ生成物」として排出される液体が分離される。吸収塔では、サンプ生成物となる一つ以上の成分について気体相が貧化される。Ｃ２マイナスストリームを分離するために従来装置で使用される「Ｃ２吸収器」または「吸収器」と称される装置も、吸収塔である。これは上述した幾つかのベースを有し、前述した条件で作動する。一方ではメタン、他方ではＣ２炭化水素（主にエタン、エチレン、そして任意でアセチレン）が互いに分離される（主要）蒸留塔に加えて、吸収器が存在する。Ｃ２吸収器は、基本的に、水素とメタンとを含有する混合物の上流分離のために機能する。
【００３０】
蒸留塔および吸収塔の設計および特定構成のため、この主題についての文献が参照されるとよい（例えば、Ｓａｔｔｌｅｒ，Ｋ．「熱分離方法：原理、設計、装置」２００１年第３版  Ｗｅｉｎｈｅｉｍ，Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨを参照）。
【００３１】
（効果）
本発明は、２個の炭素原子を含む炭化水素とともにメタンおよび水素を基本的に含有する炭化水素の混合物を分離するための周知の方法を始点とする。すでに説明したように、この種の炭化水素混合物は、Ｃ２マイナス留分、Ｃ２ストリーム等としても知られている。この種の方法は、上述したように、メタンとＣ２炭化水素とが互いに分離される蒸留塔を使用して実行される。本発明による方法では、水素富化ストリームも同様に得られる。
【００３２】
この種の方法において、炭化水素混合物からの流体は、第１圧力レベルで、第１温度レベルから二つ以上の中間温度レベルを介して第２温度レベルまで段階的に冷却される。中間温度レベルの各々では、流体から凝縮物が形成される。ここではこれらは「第１凝縮物」と称される。
【００３３】
本出願の範囲において、「ストリームからの流体」または「炭化水素混合物からの流体」が何らかのやり方で処理されると記される際には、例えば、すべての流体、開始流体から導出される流体、または対応の流体から形成されるストリームの部分ストリームが使用されることを意味している。特に、すでに説明したステップで、凝縮物と、気体の形で残っている留分とは、対応の流体から形成される。気体の形で残っている留分は、次の温度レベル（中間温度レベル、または最終的には第２温度レベル）まで冷却される。
【００３４】
第２温度レベルにおいて気体の形で残っている炭化水素混合物から流体、つまり第１凝縮物の形では得られないＣ２マイナス炭化水素混合物からの流体は、還流液体が上部に供給されるＣ２吸収器へ第１圧力レベルで送入される。凝縮物（ここでは「第２凝縮物」と称される）はＣ２吸収器のサンプから排出され、Ｃ２吸収器の上部では気体状の上部ストリームが排出される。後者のストリームは、メタンと水素とを主に含有している。ゆえに、凝縮物および残りの気体状留分への分離もここで実行される。
【００３５】
Ｃ２吸収器の上部からの気体状上部ストリームからの流体は第３温度レベルまで冷却され、同様に第１圧力レベルで水素分離器へ移送される。水素分離器は別の液体分離器であるが、さらに低い温度、この場合には例えばマイナス１５０℃で作動する。上記の３４から３５バールの圧力と上述した温度では、液体のメタン富化留分が水素分離器の底部に形成される。気体状の水素富化ストリームは上部に残され、この方法の生成物の一つを形成する。
【００３６】
本発明によれば、水素分離器で得られて、本出願の範囲では「第３凝縮物」と称される凝縮物の流体は、Ｃ２吸収器の上部に追加される還流として使用される。
【００３７】
こうして本発明は、水素分離器のサンプからのメタン富化第３凝縮物が上述したＣ２吸収器で還流として使用され、蒸留塔で上部凝縮物を使用して得られるメタン富化液体ストリームが使用されないという点で、先行技術などと異なっている。周知の方法と対照的に、本発明はこうして、対応の液体ストリームを蒸留塔から、またはその上部から、Ｃ２吸収器の送入点へ移送するためのポンプを不要にすることを可能にする。水素分離器とＣ２吸収器との間の圧力差は、Ｃ２吸収器よりも測地的に上方の充分な高さに水素分離器を配設することにより、重力の作用で克服されうる。そのため水素分離器からの第３凝縮物は、重力のみによりＣ２吸収器まで流れ落ち、こうして圧力差を克服する。
【００３８】
本発明による解決法の使用は、対応のシステムの材料および熱バランスをほとんど変化させず、プロセス全体への他の影響も伴わない。本発明は、投資コストを削減して装置の動作を簡易化することを可能にする。特に、これは逆転ポンプの始動および待機に関係している。全体として、設備の有効性の向上が見られ、本発明により部分的に不要となりうるポンプと他の装置と機械類は大きな応力および摩耗を受けるものである。その結果、可動部品を含まない構成要素よりも破損しやすく、そのため頻繁に故障するか保守を多く必要とする。時々、故障や計画的保守のためプラント（工場）の広い部分やエリアが停止されなければならず、プラント全体が使用不能となるという結果を招く。
【００３９】
本発明の範囲内では、従来設けられていた液体メタンのためのいわゆる「低温ポンプ」も完全に省略されうる。こうして有効性を高め、本発明による分離ユニットが組み込まれるオレフィン装置の動作を簡易化する。また、一対のポンプを節約することにより投資コストが削減され、調節が簡易化および減少され、ホールドアップ要件の軽減の結果として特定の塔区分が短縮されうる。周知のように、例えば液体メタンに使用されるポンプは、乾燥状態で運転されてはならず、そのためポンピングのための最少量の液体が常に提供されなければならない。一般的には４から５分間は充分でなければならないこの分量は「ホールドアップ」と称される。バルブでは、いわゆるガス破過の際にバルブは破損しないので、ホールドアップが少ないか全く見られない。
【００４０】
こうして、本発明による方法では、還流として使用される第３凝縮物の流体は、重力の作用のみにより、水素分離器からＣ２吸収器へ移送される。「重力の作用のみによる」移送は、ポンプの使用を伴わずに行われ、上で説明された利点を持つ。特に、例えば液体密封プレートの形で使用されるＣ２吸収器の上部に、対応の水素分離器が組み込まれうる。この場合、使用される調整が適応化される。対応の水素分離器の充填レベル調整は、この場合に温度調整により置き換えられる。
【００４１】
本発明による方法では、第１凝縮物の流体と第２凝縮物の流体とが、第１圧力レベルから、第１圧力レベルを下回る第２圧力レベルまで減圧され、第２圧力レベルで作動される蒸留塔へ送入され、この蒸留塔では、２個の炭素原子を含む炭化水素で基本的に構成される少なくとも一つの液体ストリームと、メタンで基本的に構成される一つの液体ストリームとが得られて、蒸留塔から排出される。基本的にメタンで構成される液体ストリームは、Ｃ２吸収器へ還流として追加されるのにポンプによって加圧される必要がないため、本発明による方法は、これに関して特に有利であることが判明している。
【００４２】
上述したように、本発明による方法では、Ｃ２吸収器または水素分離器よりも低い第２の圧力レベルで蒸留塔が作動する。そのため、対応のポンプがないと、蒸留塔の上部からＣ２吸収器へ流体を送入することが可能ではないだろう。最初に述べたように、送入ストリームの冷却と、Ｃ２吸収器の動作と、水素分離器の動作とは、約３５バール、より一般的には３０から４０バール（第１圧力レベル）で行われるのに対して、蒸留塔は、より低い圧力、すなわち約２８から３４または３０から３２バール（第２圧力レベル）で作動し、第２圧力レベルは常に第１圧力レベルを下回っている。
【００４３】
還流として使用される第３凝縮物の流体の量が、蒸留塔から排出されるメタンで基本的に構成される液体ストリームの量に対応するように調節されると有利である。そのため装置はさらに、いかなる制限もなく作動し、特性値は変化しない。
【００４４】
蒸留塔から排出される液体ストリームからの流体が、第１温度レベルから中間温度レベルを介して第２温度レベルまで炭化水素混合物の流体を冷却するのに少なくとも使用されると有利である。これは、対応の流体の効率的な冷却を可能にする。
【００４５】
水素分離器からの気体状の水素富化ストリームからの流体が、第１温度レベルから中間温度レベルを介して第２温度レベルまで炭化水素混合物の液体を冷却して、Ｃ２吸収器の上部からの気体状上部ストリームの流体を第３温度レベルまで冷却するにも使用されると有利である。
【００４６】
本発明による方法は、水蒸気分解プロセスによって抽出される分解ガスから得られる炭化水素混合物を分離するのに特に適している。
【００４７】
本発明はまた、対応の分離ユニットに関係している。分離ユニットは、２個の炭素を含む炭化水素とともにメタンおよび水素で構成される炭化水素混合物を分離するように設計されており、蒸留塔とＣ２吸収器と水素分離器とを含む。この種の装置の他の構成要素については、上に挙げた説明を参照すること。
【００４８】
本発明と本発明の実施形態とは、添付図を参照して説明される。
【００４９】
（図面の説明）
図では、対応する要素には同一の参照番号が与えられ、明瞭性のため繰り返し説明されることはない。
【００５０】
図１は、先行技術による炭化水素を生成するための方法の過程を概略的流れ図の形で示す。一つ以上の分解炉Ｓ１からＳ３を使用して実行されうる水蒸気分解プロセスＳが設けられる。分解炉Ｓ３の動作のみがここで説明され、他の分解炉Ｓ１およびＳ２は対応の手法で作動するか、省略されうる。
【００５１】
分解炉Ｓ３には炉原料としてのストリームＡが充填され、以下で説明されるように、これは少なくとも一部は、装置の外部の供給源から提供されるいわゆる新原料であり、一部は、方法自体で得られるいわゆる再循環ストリームである。他の分解炉Ｓ１およびＳ２にも、対応のストリームが充填されうる。異なるストリームが異なる分解炉Ｓ１からＳ３へ送入され、一つのストリームは幾つかの分解炉Ｓ１からＳ３の間で分割されるか、幾つかの部分ストリームが合流されて、例えばストリームＡとして分解炉Ｓ１からＳ３の一つへ送入される一つの合成ストリームを形成する。
【００５２】
水蒸気分解プロセスＳでの水蒸気分解の結果として、時々この時点ですでに分解ガスストリームと称される原料ガスストリームＢが得られる。原料ガスストリームＢは処理プロセス２０の一連の処理段階（不図示）で処理され、いわゆる油焼き入れ、例えば予備分画、圧縮、さらなる冷却、そして乾燥を受ける。
【００５３】
対応の処理を受けたストリームＢと、実際の分解ガスＣは次に、分離プロセス３０を受ける。このプロセスでは、前に説明したように、主に含有する炭化水素の炭素数により命名される幾つかの留分が得られる。図１に示された分離プロセス３０は、「脱エタン塔ファースト」の原理に従って作動する。
【００５４】
当業者は、例えば、分解ガスＣの準備および／または使用される分離プロセスにおいて特に異なっている上述したウルマン工業化学事典の「エチレン」項目から、他の幾つかのプロセス変形について熟知することになるだろう。本発明は例えば「脱メタン塔ファースト」プロセスにも使用されうることを、明確に指摘しておく。
【００５５】
分離プロセス３０では、主にメタンとエタンとエチレンとアセチレンを、特にまだ水素を含有するＣ２マイナス留分が最初に、分離ユニット３１で分離ガスＣから気体の形で分離される。Ｃ２マイナス留分は全体として、存在しているアセチレンをエチレンに変換する水素化処理プロセス４１を受ける。それから、メタンＣＨ４と水素Ｈ２とが、Ｃ２マイナス分離ユニット３２で次々に、または一緒に、Ｃ２マイナス留分から分離され、例えば燃料ガスとして使用される。本発明は特に、以下の図でも部分的概略図として図示されている分離ユニット３２に関している。
【００５６】
Ｃ２分離ユニット３２でエチレンＣ２Ｈ４とエタンＣ２Ｈ６とに分離されるＣ２留分が残る。後者はまた、一つ以上の分解炉Ｓ１からＳ３で再循環ストリームＤとして水蒸気分解プロセスＳを再び受ける。図の実施形態において、再循環ストリームＤおよびＥがストリームＡに追加される。再循環ストリームＤおよびＥとストリームＡとは、異なる分解炉Ｓ１からＳ３へも搬送されうる。
【００５７】
分離ユニット３１には、分離ユニット（いわゆる脱プロパン塔）へ移送される液体Ｃ３プラス留分が残る。分離ユニット３３ａでは、Ｃ３留分がＣ３プラス留分から分離され、Ｃ３留分に含有されるメチルアセチレンと反応してプロピレンを形成するため、水素化処理４２を受ける。それからＣ３留分はＣ３分離ユニット３４でプロペンＣ３Ｈ６とプロパンＣ３Ｈ８とに分離される。後者はまた、別々に、または他のストリームとともに、一つ以上の分解炉Ｓ１からＳ３で再循環流Ｅとして水蒸気分解プロセスＳを再び受ける。
【００５８】
分離ユニット３３には、液体Ｃ４プラス留分が残っており、これは第４分離ユニット３４（いわゆる脱ブタン塔）へ移送される。分離ユニット３４では、Ｃ４留分がＣ４プラス留分から気体状で分離される。液体Ｃ５プラス留分が残る。
【００５９】
上記の留分すべてが適当な後処理ステップも受けることは理解されるだろう。例えば、１，３−ブタジエンがＣ４留分から分離される。また、再循環ストリームＤおよびＥと同じく、水蒸気分解プロセスＳを受ける追加の再循環ストリームが使用されうる。
【００６０】
図２は、先行技術による炭化水素混合物を分離するための分離ユニットを示す。分離ユニットは全体として２００と記され、基本的に２個の炭素を含む炭化水素とメタンと水素とで構成される炭化水素混合物（つまりＣ２マイナス留分）を分離するように設計されている。Ｃ２マイナス留分は、ストリームａの形で分離ユニット２００へ送入される。
【００６１】
分離ユニット２００は、第１熱交換器１と第２熱交換器２と第３熱交換器４と第４熱交換器４とを含む。ストリームａは最初に第１熱交換器１を通過し、ここで冷却される。それから第１液体分離器５へ送入される。第１熱交換器１での冷却は、液体凝縮物が第１液体分離器５から分離されるように実行される。この凝縮物は、ストリームｂとして第１液体分離器５の底部から排出される。ストリームｂのその他の使用は、後で説明される。
【００６２】
第１液体分離器５に気体状で残存しているストリームａの留分は、ストリームｃとして第２熱交換器２を通過してから第２液体分離器６へ送入される。ここでも、液体凝縮物が底部で分離され、ストリームｄの形で排出される。まだ気体の形で残っているストリームｃの留分は、第３熱交換器３でストリームｅとして冷却され、Ｃ２吸収器７へ送入される。液体凝縮物はまた、Ｃ２吸収器７のサンプで分離されてストリームｆとして排出される。加えて、発生源については後で説明されるストリームｍがＣ２吸収器７の上部に追加される。Ｃ２吸収器７の上部から排出される上部気体は、ストリームｇの形で第４熱交換器４を通過してから、水素分離器８へ送入される。
【００６３】
水素分離器８の底部では、メタン富化凝縮物が分離され、これはストリームｉから排出されて、第４から第１熱交換器４〜１を逆の順序および方向で通過する。水素分離器８の上部からの水素富化上部気体のストリームｈも、第４から第１熱交換器４〜１をこの順序および方向で通過する。
【００６４】
特定のストリーム、例えばストリームｉおよびｈが運ばれる管の間の交差接続を示していないという点で、図面は特に単純化されている。例えば、この種の交差接続は、特定量のストリームｈをストリームｉと混合することを可能にする。図面は、基本的に対応の装置を始動させるのに使用される管も示していない。例えば、分離ユニット２００では、始動中にＣ２吸収器７の上部にストリームｍを追加するのでなく、ストリームｉと同じように第４から第１熱交換器４〜１にこれを通過させることが考えられる。
【００６５】
分離ユニット２００はさらに、サンプ蒸発器１１（詳述せず）とともに作動する蒸留塔１０を含み、その熱交換器は例えば、装置の他の部分から生じるプロピレンストリームにより作動する。蒸留塔１０はさらに、上部凝縮器１２を含み、その動作については後で説明する。
【００６６】
ストリームａ，ｃ，ｅの連続的な冷却の結果として、ストリームｂ，ｄ，ｆの形で適宜得られる凝縮物は、２個の炭素原子を含む炭化水素とメタンとを異なる量で含有している。特に、ストリームｆはストリームｄよりも高いメタン含有量を有し、ストリームｄはストリームｂよりも高いメタン含有量を有する。
【００６７】
そのためストリームｂ，ｄ，ｆは異なる高さで蒸留塔１０へ送入される。蒸留塔１０は、この目的に適した給送装置を、非常に概略的な形で示されているプレートの間に含む。
【００６８】
蒸留塔１０の上部から、気体状ストリームｋが排出され、上部凝縮器１２の凝縮室で液化される。液化ストリームは、蒸留塔１０の上部の領域１３で液相と気相とに分離される。気相は蒸留塔１０の気体スペースへ進み、蒸留塔１０の上部でより多くの上部気体と合流される。気体状ストリームＩは領域１３から排出され、第４熱交換器４の下流で上述のストリームｉと合流される。ストリームＩは主にメタンを含有する。
【００６９】
対応の液体メタン富化ストリームｍも、領域１３から排出されうる。ストリームｍは、ポンプ９（いわゆる低温ポンプ）によって第４熱交換器４の高温端部へ供給され、第４熱交換器４で冷却される。それから上述したように、Ｃ２吸収器７の上部に追加される。蒸留塔１０の上部凝縮器１２には、装置の他の部分からのストリームｎが冷媒として充填される。これは例えばエチレンストリームである。
【００７０】
蒸留塔１０のサンプでは、２個の炭素原子を含む炭化水素で基本的に構成される（そのためいわゆるＣ２留分である）液体凝縮物が分離される。凝縮物はストリームｏの形で排出され、第１熱交換器１で加熱されてから、例えば別の分離ユニットへ送入される。最初に述べたように、ポンプは、液体メタンなどの低温媒体については動作に問題があり、動作中にはより注意を必要とする。図２に示された分離ユニット２００では、これはメタンポンプ９に特に当てはまる。
【００７１】
図２に示されている分離ユニット２００では、蒸留塔１０の領域１３での対応の凝縮物の装填レベルに基づいて、Ｃ２吸収器の上部に送入されるストリームｍの量が調整される。上部凝縮器１２での蒸発冷媒（ストリームｎ）の圧力は、蒸留塔１０で測定される温度に基づいて調整される。ストリームｎの形で送入される冷媒の分量は、上部凝縮器１２の装填レベルに基づいて調整される。
【００７２】
図３は、本発明の一実施形態による分離ユニット１００を示す。分離ユニット１００は、図２に示された分離ユニット２００の基本的構成要素を含む。これらは再び説明されない。
【００７３】
しかし、図２に示された分離ユニット１００と対照的に、ポンプ９がここでは省略されている。また、ストリームｎはＣ２吸収器７の上部に追加されず、メタン分離器８のサンプからのストリームｉと合流されて、ストリームｐを形成する。前のストリームｉのみではなく、ストリームｐは、第４から第１熱交換器４〜１を前述の順序で通過する。
【００７４】
しかし、ストリームｍと合流される前に、部分ストリームｒは特にストリームｉから分岐され、ストリームｍに代わってＣ２吸収器７の上部に追加される（図２の分離ユニット２００参照）。図３に概略的に示されているように、少なくともＣ２吸収器７へのストリームｌの送入点が、水素分離器８からのストリームｉの除去点よりも下に配設されている場合には、水素分離器８で発生する凝縮物は、重力の作用により対応のバルブ（参照番号なし）を通ってＣ２吸収器への限定流の中の還流として通過する。ストリームｒの形でＣ２吸収器の上部に追加される水素分離器８からの凝縮物の量は、ストリームｍの形で蒸留塔１０から排出されるメタンの量に対応していると有利であり、第４熱交換器４で冷気を発生させるためにこれと置き換えられる。第４熱交換器４に対応の供給を行うのに必要なのは低圧レベルのみなので、メタンポンプ９は省略されうる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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