Thyssenkrupp techforum 1/2011

46 / STAR process ® – Ein neues hochproduktives Verfahren zur Propylenherstellung
Marksituation Propylen
Propylen (systematischer Name: Propen) ist, neben Ethylen,
eines der wesentlichen petrochemischen Basisprodukte
mit vielseitigen Verwertungsmöglichkeiten. Es wird zur Er-
zeugung von wichtigen Monomeren, Polymeren, Zwischenprodukten
und Chemikalien verwendet. Der weitaus größte
Anteil des weltweit erzeugten Propylens wird in der Weiter-
verarbeitung zu Polypropylen (PP) verwertet. Die hervorragenden
Produkteigenschaften und damit vielfältigen,
sich immer weiter entwickelnden Einsatzfelder von Poly-
propylen, z.B. in der Verpackungsindustrie, in der Teppichindustrie
und bei der Produktion von Hartschalen-Koffern,
sorgen für gleichbleibend hohe Wachstumsraten des
weltweiten Polypropylen-Marktes. Dies ist somit auch die
wesentliche Triebkraft für das nachhaltig hohe Wachstum
des weltweiten Propylenbedarfes. Weitere wichtige
Folgeprodukte des Propylens sind das Propylenoxid (PO),
Cumol, Acrylnitril (ACN), Acrylsäure und Oxo-Alkohole.
Propylenoxid wird u.a. zur Herstellung von Schaumstoffen
oder Harzen verwendet. Aus Cumol wird Phenol erzeugt, aus
dem wiederum Polymere produziert werden. Acrylnitril ist
ein Monomer zur Herstellung von Polyacrylynitril oder
komplexen Polymeren; Acrylsäure wird bei der Herstellung
von Polyacrylsäuren, z.B. für Superadsorber, eingesetzt.
Im Jahre 2009 wurden weltweit ca. 75 Millionen t
Propylen verbraucht. Der größte Teil des Propylens wurde
dabei als Koppel- oder Nebenprodukt der Ethylen- und
Benzinerzeugung beim Dampf-Cracken in Röhrenspaltöfen
sowie in Raffinerien im Wesentlichen in Fluid Catalytic
Cracking(FCC)-Anlagen erzeugt. Alternative Technologien
zur Produktion von Propylen sind die Propandehydrierung
(PDH), Metathese, Olefin-Cracken und Methanol-zu-Olefin
(MTO) bzw. Methanol-zu-Propylen(MTP)-Synthesen sowie
Bild 1 / Produktionsrouten von Propylen und dessen Folgeprodukte
katalytische Pyrolyse / Bild 1 /. Ca. 7 % des Propylens wurde
auf Basis dieser alternativen Technologien, im Wesentlichen
durch Verfahren zur gezielten Erzeugung von Propylen
(“On-Purpose“), wie der Propandehydrierung oder der
Metathese hergestellt. Tatsächlich findet eine zunehmende
Verschiebung der Propylenproduktion hin zu diesen Techno-
logien statt, da zusätzliche Produktionskapazitäten beim
Dampf-Cracken und in Raffinerien bei weitem nicht die
Wachstumsraten des Propylenbedarfes decken können. Die
Produktionskapazität von Propylen durch Propandehy-
drierung wächst derzeit durchschnittlich mit ca. 500.000 t/a
/ Bild 2 /, d.h. jedes Jahr werden ein bis zwei kommerzielle
Großanlagen für die Propandehydrierung gebaut.
Konventionelle Propandehydrierung
In den kommerziellen Anlagen zur Propandehydrierung
wurden bisher ausschließlich konventionelle Technologien
eingesetzt. Bei der Dehydrierung wird Propan zu Propylen
und Wasserstoff umgesetzt. Es handelt sich dabei um
eine endotherme Gleichgewichts-Reaktion, die durch hohe
Temperaturen und niedrige Drücke begünstigt wird. Auf-
grund der Lage des thermodynamischen Gleichgewichtes
werden bei technisch realisierbaren Bedingungen Propan-
Umsätze von ca. 30-50 % erreicht. Dabei wird das Propan –
ggf. unter Zumischung von Wasserstoff oder Wasser-
dampf – bei Temperaturen von ca. 600 °C und bei Drücken
im Vakuumbereich oder leicht oberhalb atmosphärischem
Druck katalytisch mithilfe eines Platin- oder eines
Chromoxid-Katalysators umgesetzt. Höhere Temperaturen
würden zu einer zu starken Verkokung des Katalysators
führen und die Produktselektivität deutlich reduzieren.
Aufgrund der Verkokungsreaktionen auf dem Katalysator
muss dieser regelmäßig durch ein Abbrennen der
rohstoffe produktionsrouten folgeprodukte
Gas
Kondensat
Öl
Kohle
Synthese-
Gas
LPG/
Propan
Naphtha/
Gasöl
Schweröl/
Rückstand
Dampf-
Cracken
C2=
C4=
PDH
FCC-
Raffinerie
Metathese
C4=/
C5+
Methanol +
MTO/MTP
Olefin-
Cracken
Katalytische
Pyrolyse
C
C
C
PP
PO
Cumol
ACN
Acrylsäure
Oxo-Alkohole
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