ThyssenKrupp techforum 1/2011 (PDF, 13,8 MB)

Propylen-Produktion [kt/a]
7.000
6.000
5.000
4.000
3.000
2.000
1.000
0
'91 '92 '93 '94 '95 '96 '97 '98 '99 '00 '01 '02 '03 '04 '05 '06 '07 '08 '09 '10 '11 '12 '13 '14 '15
Bild 2 / Entwicklung der weltweiten Propylen-Produktionskapazität durch Propandehydrierung
ThyssenKrupp techforum 1 I 2011
Jahr
Bild 3 / Schema der Reaktions-Sektion des STAR process ®
STAR process ® – Ein neues hochproduktives Verfahren zur Propylenherstellung / 47
Kohlenstoffablagerungen sowie eine chemische Reakti-
vierung und Vorreduzierung regeneriert werden.
Wesentliche Nachteile dieser konventionellen Techno-
logien bestehen zum einen in den relativ hohen Investitionskosten
für diese Anlagen und zum anderen im hohen
spezifischen Energie- und Katalysatorbedarf. Zudem ist die
Regenerierung des Katalysators aufwendig.
STAR process ® mit oxidativer Dehydrierung
Im STAR process ® mit oxidativer Dehydrierung werden die
genannten Nachteile behoben. Das Akronym STAR steht
für ‘STeam Active Reforming’, d.h. die Dehydrierung findet
katalytisch in Gegenwart von Wasserdampf statt. Als
Katalysator wird ein spezieller Platin-Zinn-Komplex, fixiert
auf einem Zinkaluminat-Träger, verwendet, der unter dem
Markennamen STAR catalyst ® vertrieben wird. Durch den
Betrieb mit Wasserdampf wird der Partialdruck der Kohlenwasserstoffe
herabgesetzt, was zu höherem Propan-
umsatz führt, und die Reaktion kann somit bei höheren
Absolutdrücken von ca. 6 bar durchgeführt werden. Dies
reduziert die Investitionskosten und den Energie-
verbrauch bei der folgenden Rohgaskompression. Zudem
werden auch die Kohlenstoffablagerungen auf dem Kataly-
sator verringert und die Regeneration des Katalysators
wird dadurch wesentlich vereinfacht.
Die Reaktion im STAR process ® findet in zwei in
Serie geschalteten Festbettreaktoren statt / Bild 3 /. Der
erste Reaktor ist ein aussenbeheizter Rohrreaktor, ein so
genannter Reformer. Die Rohre sind mit Katalysator gefüllt
und befinden sich in einer deckenbefeuerten Ofenbox. Das
Zwischenprodukt wird anschließend einem adiabaten
Festbettreaktor, dem Oxireaktor / Bilder 4 und 5 /, zugeführt.
In diesem Reaktor findet der Schritt der oxidativen
Dehydrierung statt. Oberhalb des Katalysatorbettes wird
ein Gemisch aus Sauerstoff und Dampf eingedüst. Mit
dem zugemischten Sauerstoff wird im oberen Bereich des
Katalysatorbettes Wasserstoff aus dem Zwischenprodukt
selektiv zu Wasser umgesetzt und somit die treibende
Kraft für die Dehydrierungsreaktion deutlich erhöht.
Damit wird die Produktausbeute gesteigert und die
Reaktion kann bei deutlich höheren Raumgeschwindig-
keiten durchgeführt werden. Zudem wird direkt die
benötigte Wärme für die weitere endotherme Dehy-
drierung, die im selben Katalysatorbett stattfindet, zur
Verfügung gestellt. Das Produkt aus dem Oxireaktor wird
in einer Reihe von Wärmetauschern abgekühlt und der
Prozessdampf auskondensiert, wobei die Wärme aus
Abkühlung und Kondensation weitestmöglich für die Vor-
wärmung des Einsatzproduktes, zur Erzeugung von
Dampf, zur Erzeugung von Prozess-Kälte mit Hilfe eines
Absorptionskälteprozesses und zur Beheizung der nachgeschalteten
Prozess-Units verwendet wird. Anschließend
erfolgt die Rohgasverdichtung gefolgt von der Gastrennung
und schließlich der Rektifikation zur Erzeugung des
Propylen-Produktes.
Durch die oxidative Dehydrierung wird die Produkti-
vität bei der Propandehydrierung substantiell erhöht. Der
STAR process ® mit oxidativer Dehydrierung hat eine um
25 % höhere Produktivität als das beste Wettbewerbs-