CN115066482A - 来自塑料衍生流的化学回收的组合物及其用途 - Google Patents

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Abstract

提供了用于将废塑料转化成各种有用的下游回收成分产物的方法和系统。更特别地，本系统和方法涉及通过将至少一r‑热解气流引入裂化器设施中而将热解设施与裂化器设施集成。在裂化器设施中，可以分离r‑热解气以形成一种或多种回收成分产物，并且可以改善设施的运行。

Description

来自塑料衍生流的化学回收的组合物及其用途
背景技术
废料，尤其是不可生物降解的废料，在单次使用后以垃圾填埋处理时，会对环境产生负面影响。因此，从环境的观点来看，希望尽可能多地回收废料。然而，从经济的观点来看，回收废料可能具有挑战性。
虽然一些废料回收起来相对容易且成本低廉，但是其它废料需要大量且昂贵的处理以便重新使用。此外，不同类型的废料通常需要不同类型的回收过程。在许多情况下，需要对废料进行昂贵的物理分拣，分拣成为相对纯净、单一组成的废物体积。
为了使回收效率最大化，希望大规模生产设施能够处理具有源自各种废料的回收成分的原料。涉及生产不可生物降解产品的商业设施可以从使用回收成分原料中极大地受益，因为使用回收成分原料的积极环境影响可以抵消制造不可生物降解产品的消极环境影响。
发明内容
在一个方面，本技术涉及用于形成回收成分合成气的方法，该方法包括：(a)将热解进料引入热解单元，其中热解进料包含至少一种回收废塑料；(b)热解至少一部分热解进料，从而形成包含热解气的热解流出物；和(c)将至少一部分热解气进料至部分氧化气化器。
在一个方面，本技术涉及用于形成回收成分合成气的方法，该方法包括：(a)在热解单元中热解至少一部分包含至少一种回收废塑料的热解进料，从而形成包含热解气的热解流出物；(b)在压缩单元中压缩至少一部分热解气，从而形成压缩热解气；和(c)将至少一部分压缩热解气进料至部分氧化气化器。
在一个方面，本技术涉及用于形成回收成分合成气的方法，该方法包括：(a)在热解单元中热解至少一部分包含至少一种回收废塑料的热解进料，从而形成包含热解气的热解流出物；(b)在脱卤单元中从热解气中去除至少一部分卤素，从而形成脱卤热解气；和(c)将至少一部分脱卤热解气进料至部分氧化气化器。
在一个方面，本技术涉及用于形成回收成分合成气的方法，该方法包括：(a)提供包含至少一种回收废塑料的热解进料；(b)从热解进料中去除至少一部分卤素，从而形成卤素废物流和脱卤进料；(c)在热解单元中热解至少一部分脱卤进料，从而形成包含热解气的热解流出物；和(d)将至少一部分热解气进料至部分氧化气化器。
在一个方面，本技术涉及用于形成回收成分合成气的方法，该方法包括：(a)将热解进料引入热解单元，其中热解进料包含至少一种回收废塑料；(b)热解至少一部分热解进料，从而形成一包含热解气的热解流出物和一热解残余物流，其中热解残余物流包含至少1wt％(wt％，weight percent，重量百分比)的含碳固体含量和/或至少20wt％的C20+烃含量；和(c)将至少一部分热解残余物进料至部分氧化气化器。
在一个方面，本技术涉及用于形成回收成分合成气的方法，该方法包括：(a)在热解单元中热解热解进料，其中热解进料包含至少一种回收废塑料；(b)从热解单元中的第一位置去除热解塔底流，并从热解单元中的第二位置去除热解气态流，其中第一位置处于低于第二位置；(c)将至少一部分热解塔底流进料至部分氧化气化器。
在一个方面，本技术涉及用于制备烯烃产物的方法，该方法包括在裂化器炉下游的至少一个分馏塔中分离包含回收成分热解气(r-热解气)的进料流。
在一个方面，本技术涉及用于制备烯烃产物的方法，该方法包括：(a)将包含烷烃和烯烃的塔进料流引入脱烷塔，其中塔进料流包含回收成分热解气(r-热解气)；和(b)将塔进料流分离成富含目标烷烃的塔顶流和贫含目标烷烃的塔底流，其中，塔顶流和塔底流中的至少一种包含至少5wt％的烯烃——基于该流的总重量。
在一个方面，本技术涉及用于制备烯烃产物的方法，该方法包括：(a)将包含烷烃和烯烃的塔进料流引入烯烃-烷烃分馏塔，其中该塔进料流包含回收成分热解气(r-热解气)；和(b)在烯烃-烷烃分馏塔中将塔进料流分离成烯烃富集塔顶流和烷烃富集塔底流。
在一个方面，本技术涉及制备烯烃产物的方法，该方法包括：(a)在热解设施中热解包含回收废料的进料流，以提供回收成分热解气(r-热解气)流；和(b)在裂化设施中的裂化器炉下游的分馏段的至少一个分馏塔中，分离塔进料流，以提供烯烃产物，其中该塔进料流包含至少一部分r-热解气，其中在步骤(a)的至少一部分热解之前，操作裂化器炉以形成含烯烃的流出物流，该流出物流在裂化设施的分馏段中分离。
在一个方面，本技术涉及制备烯烃产物的方法，该方法包括：(a)在热解设施中热解包含回收废料的进料流，以提供回收成分热解气(r-热解气)流；和(b)在能量交换区中，在至少一部分r-热解气流和一个或多个热传递流之间交换能量；和(c)将至少一部分来自能量交换区的r-热解气引入裂化器设施。
在一个方面，本技术涉及回收成分热解气(r-热解气)，其中该r-热解气包含：至少20wt％和/或不超过75wt％的乙烯和/或丙烯，至少5wt％和/或不超过50wt％的乙烷和/或丙烷，至少5wt％和/或不超过60wt％的甲烷，乙烯与乙烷的重量比或丙烯与丙烷的重量比为至少1:1和/或不超过3:1，以及以下特性(i)至(ix)中的至少一个：(i)不超过20wt％的量的C4烃；(ii)不超过10wt％的量的氢；(iii)不超过10wt％的量的C3+二烯烃；(iv)不超过10wt％的量的C4+烯烃；(v)不超过5wt％的量的C4链烷烃；(vi)不超过1ppm的量的卤素；(v)不超过100ppm的量的羰基化合物；(vi)不超过100ppm的量的二氧化碳；(vii)不超过2500ppm的量的一氧化碳；(viii)不超过15ppb的量的胂和/或膦；和(ix)不超过100ppm的量的含硫化合物，其中上述量的每一个是按重量计的量，基于组合物的总重量，并且其中r-热解气是通过回收废塑料或由其衍生的材料的热解形成的。
在一个方面，本技术涉及用于分离含烯烃流以形成一个或多个产物流的方法，其中该方法包括在裂化器炉出口下游的位置将包含回收成分热解气(r-热解气)的流引入裂化器设施。
在一个方面，本技术涉及用于分离含烯烃流以形成一个或多个产物流的方法，其中该方法包括(a)热解包含回收废料的热解进料流，以形成回收成分热解气(r-热解气)；和(b)在裂化器炉出口下游的至少一个位置将至少一部分r-热解气引入裂化器设施。
在一个方面，本技术涉及用于分离含烯烃流以形成一个或多个产物流的方法，其中该方法包括：(a)将塔进料流引入烯烃分馏塔，其中该塔进料流包含回收成分热解气(r-热解气)；(b)在烯烃分馏塔中将塔进料物流分离成富含至少一种烯烃的塔顶流和贫含至少一种烯烃的塔底流，其中满足以下条件(i)至(vi)中的至少一个：(i)塔进料流中至少一种烯烃与其对应烷烃的摩尔比，与如果塔进料流不包括r-热解气但具有相同的质量流率的情况相比，高至少0.1％；(ii)塔顶流中至少一种烯烃的对应烷烃的质量流率，与如果塔进料流不包括r-热解气但具有相同的质量流率的情况相比，低至少0.1％；(iii)在分离过程中使用的回流比，与如果塔进料流不包括r-热解气但具有相同的质量流率的情况下所使用的回流比相比，低至少0.1％；(iv)塔两端的压降，与如果塔进料流不包括r-热解气但具有相同的质量流率的情况相比，低至少0.1％；(v)塔内液体的质量流率，与如果塔进料流不包括r-热解气体但具有相同质量流率的情况相比，低至少0.1wt％；和(vi)输入到塔中的能量，与如果塔进料流不包括r-热解气体但具有相同的质量流率的情况相比，低至少0.1％。
附图说明
图1描绘了示例性热解设施，该热解设施可以至少部分地将一种或多种废塑料转化为各种热解衍生产物；
图2描绘了另一个示例性系统，该系统可以至少部分地将一种或多种废塑料转化为各种有用的热解衍生产物；
图3描绘了另一个示例性系统，该系统可以至少部分地将一种或多种废塑料转化为各种有用的热解衍生产物；
图4描绘了用于处理废塑料的示例性系统，该系统包括热解设施、部分氧化(POX)气化设施和裂化器设施；
图5描绘了用于处理废塑料的示例性系统，该系统包括热解设施和裂化器设施，特别地示出了集成策略的实施例；
图6描绘了用于处理废塑料的另一个示例性系统，该系统包括热解设施和裂化器设施，特别地示出了集成策略的其它实施例；
图7描绘了用于处理废塑料的又一个示例性系统，该系统包括热解设施和裂化器设施，特别地示出了集成策略的进一步实施例；
图8描绘了用于处理废塑料的又一个示例性系统，该系统包括热解设施和裂化器设施，特别地示出了集成策略的进一步实施例；
图9描绘了用于处理废塑料的另一个示例性系统，该系统包括热解设施和裂化器设施，特别地示出了集成策略的其它实施例；
图10提供了裂化器炉的示意
图11a描绘了用于在分离之前预处理来自裂化设施的炉流出物的流的示例性系统；
图11b描绘了适用于图11a所示的骤冷区的示例性系统；
图12描绘了用于将热解气引入裂化炉下游的裂化器设施的示例性位置；
图13描绘了裂化器设施中分离区的示例性配置；
图14描绘了裂化器设施中分离区的另一个示例性配置；
图15描绘了裂化器设施中分离区的又一个示例性配置；以及
图16描绘了用于热解设施和裂化器设施之间的热集成的示例性系统。
具体实施方式
当指示数字序列时，应理解为每个数字与第一个数字或最后一个数字相同地修饰，并且处于“或”关系，即每个数字视情况而定是“至少”、或“至多”或“不超过”。例如，“至少10wt％、20、30、40、50、75…”是指与“至少10wt％、或至少20wt％、或至少30wt％、或至少40wt％、或至少50wt％、或至少75wt％”等相同。
除非另有说明，否则所有浓度或量均以重量计。
如本文所用，“PET”包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯的均聚物，或用改性剂改性的或含有除乙二醇和对苯二甲酸以外的残基或部分的聚对苯二甲酸乙二醇酯，例如间苯二甲酸、二乙二醇、TMCD(2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇)、CHDM(环己烷二甲醇)、丙二醇、异山梨醇、1,4-丁二醇、1,3-丙二醇和/或NPG(新戊二醇)，或具有重复对苯二甲酸酯单元(并且无论它们是否含有重复的乙二醇类单元)和一个或多个以下残基或部分的聚酯：TMCD(2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇)、CHDM(环己烷二甲醇)、丙二醇、或NPG(新戊二醇)、异山梨醇、间苯二甲酸、1,4-丁二醇、1,3-丙二醇和/或二乙二醇，或其组合。
根据一个实施例或与任何所提及的实施例的组合，提供了化学回收设施，该化学回收设施包括热解设施和裂化器设施，该裂化器设施配置为生产至少一种回收成分产品。如本文所用，“化学回收”是指这样废塑料回收过程，该过程包括将废塑料聚合物化学转化成较低分子量聚合物、低聚物、单体和/或非聚合物分子(例如氢气和一氧化碳)的步骤，这些分子本身有用和/或用作另一个或多个化学生产过程的原料。如本文描述的化学回收设施可用于将混合塑料废物转化为回收成分产物或化学中间体，该化学中间体用于形成多种最终用途材料。
化学回收设施不是物理回收设施。如本文所用，术语“物理回收”(也称为“机械回收”)是指这样的回收过程，该过程包括熔化废塑料并将熔化的塑料形成为新的中间产品(例如，粒料或片材)和/或新的最终产品(例如，瓶子)的步骤。通常，物理回收不会改变被回收塑料的化学结构。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，本文描述的化学回收设施可以被配置为接收和处理来自物理回收设施和/或通常不能由物理回收设施处理的废物流。
热解设施
图1描绘了示例性热解设施10，该热解设施可用于至少部分地将一种或多种回收废物——特别是回收废塑料，转化为各种有用的热解衍生产物，例如热解残余物、热解油和热解气。如本文所用，“热解设施”是指包括进行废塑料热解所需的所有设备、管线和控制装置的设施。应当理解，图1中所示的热解设施仅仅是本公开内容可以在其中实施的系统的一个实例。本公开可以在各种其它系统中得到应用，在这些系统中期望将废塑料高效且有效地热解成各种期望的最终产物。现在将更详细地描述图1中所示的示例性热解设施。
如图1所示，热解设施10可以包括废塑料源12，废塑料源12用于向系统10供应混合塑料废物(mixed plastic waste，“MPW”)和/或一种或多种废塑料。如本文所用，“混合塑料废物”或MPW是指工业后(或消费前)塑料、消费后塑料或其混合物。塑料材料的例子包括但不限于聚酯、一种或多种聚烯烃(PO)和聚氯乙烯(PVC)。此外，如本文所用，“废塑料”是指任何工业后(或消费前)和消费后塑料，例如但不限于聚酯、聚烯烃(PO)和/或聚氯乙烯(PVC)。在一个或多个实施例中，废塑料还可包括一些次要塑料组分(PET和聚烯烃除外)，这些组分总计小于废塑料含量的50、不超过40、不超过30、不超过20、不超过15或不超过10wt％，可选地可单独代表废塑料含量的小于30、不超过20、不超过15、不超过10或不超过1wt％。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，由塑料源12供应的MPW和/或废塑料可衍生自市政固体废物流(municipal solid waste stream，“MSW”)或作为市政固体废物流(“MSW”)供应。
塑料源12可以包括料斗、储料箱、有轨车、长途运输拖车或任何其它可以容纳或储存废塑料的装置。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，塑料源12可以包括市政再生设施、工业设施、回收设施、商业设施、制造设施或其组合。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，由塑料源12供应的MPW和/或废塑料可以是固体颗粒的形式，例如碎片、薄片或粉末。由塑料源12供应的MPW可包括MPW颗粒。如本文所用，“MPW颗粒”是指平均粒径小于一英寸的MPW。MPW颗粒可以包括例如撕碎的塑料颗粒、切碎的塑料颗粒或塑料粒料。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，由塑料源12提供的MPW和/或废塑料可包含至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少95或至少99wt％的以下任何一种或其组合：聚烯烃(例如，低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、低密度聚丙烯、高密度聚丙烯、交联聚乙烯、无定形聚烯烃、以及上述聚烯烃中的任一种的共聚物)，聚苯乙烯，聚氯乙烯(PVC)，聚偏二氯乙烯(PVDC)，聚酯，包括具有重复芳族或环状单元的那些，例如含有重复对苯二甲酸酯或萘二甲酸酯单元的那些，例如PET和PEN，或含有重复呋喃酸酯重复单元的那些，并且尽管在PET的定义内，还值得提及的是下述这样的聚酯，该聚酯具有重复对苯二甲酸酯单元和以下化合物的一种或多种残基或部分：TMCD(2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇)、CHDM(环己烷二甲醇)、丙二醇、或NPG(新戊二醇)、异山梨醇、间苯二甲酸、1,4-丁二醇、1,3-丙二醇和/或二乙二醇或其组合，以及脂族聚酯例如PLA、聚乙醇酸、聚己内酯和聚己二酸乙二醇酯，聚酰胺，聚(甲基丙烯酸甲酯)，聚四氟乙烯，丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)，聚氨酯，纤维素制品及其衍生物(例如乙酸纤维素、二乙酸纤维素、三乙酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素，以及再生纤维素例如黏胶)，环氧化物，聚酰胺，酚醛树脂，聚缩醛，聚碳酸酯，聚氨酯，聚苯基合金，聚苯乙烯，苯乙烯化合物，乙烯基化合物，聚(甲基丙烯酸甲酯)，苯乙烯丙烯腈，热塑性弹性体，聚乙烯醇缩醛(例如PVB)，脲基聚合物，含三聚氰胺的聚合物，或其组合。
由废塑料源12供应的废塑料可以是在25℃和1atm下为固体的任何有机合成聚合物。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，废塑料可包括热固性塑料、热塑性塑料和/或弹性体塑料。聚合物的数均分子量可以是至少300、或至少500、或至少1000、或至少5,000、或至少10,000、或至少20,000、或至少30,000、或至少50,000、或至少70,000、或至少90,000、或至少100,000、或至少130,000。聚合物的重均分子量可以是至少300、或至少500、或至少1000、或至少5,000、或至少10,000、或至少20,000、或至少30,000、或至少50,000、或至少70,000、或至少90,000、或至少100,000、或至少130,000、或至少150,000、或至少300,000。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，由塑料源12供应的MPW和/或废塑料可包含至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少95或至少99wt％的任何聚烯烃(例如高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、其它聚烯烃)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯、聚酰胺、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚四氟乙烯或其组合。此外，在某些实施例中，由塑料源12供应的MPW和/或废塑料可包括高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、其它聚烯烃或其组合。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，由塑料源12供应的MPW和/或废塑料可包含至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少95或至少99wt％的任何聚烯烃(例如高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、其它聚烯烃)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，由塑料源12供应的MPW和/或废塑料可包含至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少95或至少99wt％的任何下述塑料，该塑料具有由SPI建立的追逐箭头三角形内编号1-7的树脂ID码。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，由塑料源12供应的MPW和/或废塑料可包括不超过50、不超过45、不超过40、不超过35、不超过30、不超过25、不超过20、不超过15、不超过10、不超过5、不超过3、不超过2、不超过1或不超过0.5wt％的具有编号1-7的树脂ID码的任何塑料。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，由塑料源供应的MPW和/或废塑料可包含具有树脂ID码#1-7的塑料和不具有树脂ID码#1-7的塑料。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，由塑料源12供应的MPW和/或废塑料可包含至少10、至少20、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少95或至少99wt％的任何下述塑料，该塑料具有由SPI建立的追逐箭头三角形内编号3-7、或4-7的树脂ID码或对应于该树脂ID码。
在一个实施例中或与任何其它实施例组合，MPW包括但不限于：塑料组分，例如聚酯，包括具有重复芳族或环状单元的那些，例如含有重复对苯二甲酸酯或萘二甲酸酯单元的那些，例如PET和PEN，或含有重复呋喃酸酯重复单元的那些，并且尽管在PET的定义内，还值得提及的是下述这样的聚酯，该聚酯具有重复对苯二甲酸酯单元和以下化合物的一种或多种残基或部分：TMCD(2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇)、CHDM(环己烷二甲醇)、丙二醇、或NPG(新戊二醇)、异山梨醇、间苯二甲酸、1,4-丁二醇、1,3-丙二醇和/或二乙二醇或其组合，以及脂族聚酯例如PLA、聚乙醇酸、聚己内酯和聚己二酸乙二醇酯；聚烯烃(例如，低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、低密度聚丙烯、高密度聚丙烯、交联聚乙烯、无定形聚烯烃，以及上述聚烯烃中的任一种的共聚物)，聚氯乙烯(PVC)，聚苯乙烯，聚四氟乙烯，丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)，纤维素制品，例如乙酸纤维素、二乙酸纤维素、三乙酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素，以及再生纤维素例如黏胶；环氧化物，聚酰胺，酚醛树脂，聚缩醛，聚碳酸酯，聚苯基合金，聚(甲基丙烯酸甲酯)，含苯乙烯聚合物，聚氨酯，乙烯基聚合物，苯乙烯丙烯腈，除轮胎以外的热塑性弹性体，以及含脲的聚合物和三聚氰胺。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，MPW含有热固性聚合物。基于MPW的重量，存在于MPW中的热固性聚合物的量的例子可以为至少1wt％、或至少2wt％、或至少5wt％、或至少10wt％、或至少15wt％、或至少20wt％、或至少25wt％、或至少30wt％、或至少40wt％。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，MPW含有下述塑料，该塑料的至少一部分获自纤维素，例如酰基取代度小于3、或1.8至2.8的纤维素衍生物，例如乙酸纤维素、二乙酸纤维素、三乙酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，MPW含有下述塑料，该塑料的至少一部分获自具有重复对苯二甲酸酯单元的聚合物，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯及其共聚酯。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，MPW含有下述塑料，该塑料的至少一部分获自具有多个二环己烷二甲醇部分、2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇部分或其组合的共聚酯。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，MPW含有下述塑料，该塑料的至少一部分获自低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯、聚丁烯-1、及其共聚物。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，MPW含有下述塑料，该塑料的至少一部分获自眼镜框架或交联聚乙烯。
在一个实施例中或与任何所提及的实施例组合，MPW含有下述塑料，该塑料的至少一部分获自塑料瓶。
在一个实施例中或与任何所提及的实施例组合，MPW含有下述塑料，该塑料的至少一部分获自尿布。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，MPW含有下述塑料，该塑料的至少一部分获自聚苯乙烯泡沫(Styrofoam)或膨胀聚苯乙烯。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，MPW含有下述塑料，该塑料的至少一部分获自闪纺高密度聚乙烯。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，MPW含有下述塑料，该塑料具有或获自树脂ID码编号为1-7(在SPI所建立的追逐箭头三角形内)的塑料。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，MPW的至少一部分含有一种或多种通常不会机械回收的塑料。这些包括具有编号3(聚氯乙烯)、5(聚丙烯)、6(聚苯乙烯)和7(其它)的塑料。在一个实施例中或与任意所提及的实施例组合，基于MPW中塑料的重量，MPW包含至少0.1wt％、或至少0.5wt％、或至少1wt％、或至少2wt％、或至少3wt％、或至少5wt％、或至少7wt％、或至少10wt％、或至少12wt％、或至少15wt％、或至少20wt％、或至少25wt％、或至少30wt％、或至少40wt％、或至少或大于50wt％、或至少65wt％、或至少85wt％、或至少90wt％的具有或对应于3、5、6、7号的塑料或其组合。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，MPW包含具有或获自具有以下含量的至少一种、两种、三种或四种不同种类的树脂ID码的塑料：至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少90、至少95或至少99wt％。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，由塑料源12供应的MPW和/或废塑料可包含至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少95或至少99wt％的至少一种消费后塑料和/或至少一种工业后(消费前)塑料。如本文所用，“消费后塑料”是下述这些塑料：无论磨损如何都已在任何持续时间内针对其预期应用使用至少一次，已被销售给最终使用消费者，或由从事材料制造或销售的制造商或企业之外的任何个人或实体丢弃到回收箱中。
此外，“工业后塑料”(或“消费前塑料”)包括不是消费后塑料的所有制造的可回收有机塑料，例如已由制造商制造或加工且尚未用于其预期应用、尚未出售给最终使用消费者或已由制造商或参与材料的销售或处置的任何其它实体丢弃或转移的材料。工业后(消费前)塑料的例子包括再加工、再研磨、报废、修整、不符合规格的材料和从制造商转移到任何下游消费者(例如，制造商到批发商到经销商)但尚未使用或出售给最终使用消费者的成品材料。
由塑料源12提供的MPW和/或废塑料的形式不受限制，并且可以包括任何形式的制品、产品、材料或其部分。制品的一部分可以采取片材、挤出型材、模制品、膜、地毯、层压材料、泡沫片、碎片、薄片、颗粒、团聚物、坯块、粉末、碎片、长条，或具有各种形状的随机形状的片的形式，或除制品的原始形式之外并适合于进料到热解单元的任何其它形式。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，由塑料源12供应的MPW和/或废塑料可包含至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少95或至少99wt％的回收纺织品和/或回收地毯，例如合成纤维、粗纱、纱线、非织造网、布、织物和由任何前述塑料制成或包含任何前述塑料的产品。纺织品可以包括梭织的、针织的、打结的、缝合的、簇绒的、毡制的、刺绣的、蕾丝的、钩编的、编织的或非织造的网和材料。纺织品可以包括织物、从纺织品或包含纤维的其它产品分离出的纤维、废料或不合规格的纤维或纱线或织物、或任何其它松散纤维和纱线的来源。此外，纺织品还可以包括短纤维、连续纤维、线、丝束带、加捻和/或纺成纱、由纱线制成的坯布、通过湿法加工坯布制成的成品织物、由成品织物制成的服装、或任何其它织物。
在服装工业中可以使用的回收纺织品的例子包括：运动外套，套装，长裤和休闲裤或工作裤，衬衫，袜子，运动服，连衣裙，贴身服装，外衣例如雨衣、低温夹克和外套，毛衣，防护服，制服，和配饰例如围巾、帽子和手套。可以使用的室内装饰类别中的纺织品的例子包括：家具装饰和沙发套，地毯和小地毯，窗帘，床上用品例如床单、枕套、羽绒被、被子、床垫罩，亚麻制品，桌布，毛巾，洗脸巾，和毯子。可以使用的工业纺织品的例子包括：运输座椅、地垫、后备箱衬里和车顶衬里、户外家具和垫子、帐篷、背包、行李、绳索、传送带、压光辊毛毡、抛光布、抹布、土壤侵蚀织物和土工织物、农用垫子和筛网、个人防护设备、防弹背心、医用绷带、缝线、胶带等。
MPW可含有回收(消费后或工业后(或消费前)纺织品。纺织品可含有天然和/或合成纤维、粗纱、纱线、非织造网、布、织物和由任何前述项目制成或包含任何前述项目的产品。纺织品可以是梭织的、针织的、打结的、缝合的、簇绒的、将纤维压在一起的——例如在制毡操作中进行的、刺绣的、蕾丝的、钩编的、编织的或非织造网和材料。如本文所用的纺织品包括：织物，和从纺织品或含有纤维的其它产品分离的纤维、废料或不合规格的纤维或纱线或织物、或任何其它松散纤维和纱线的来源。纺织品还包括短纤维、连续纤维、线、丝束带、加捻和/或纺成纱、由纱制成的坯布、通过湿法加工坯布制成的成品织物、以及由成品织物或任何其它织物制成的服装。纺织品包括服装、室内装饰和工业型纺织品。纺织品还包括工业后纺织品或消费后纺织品或两者。
服装类别(人类穿着或为身体制造的东西)中的纺织品的例子包括：运动外套，套装，长裤和休闲或工作裤，衬衫，袜子，运动服，连衣裙，贴身服装，外衣如雨衣、低温夹克和外套，毛衣，防护服，制服，和配饰如围巾、帽子和手套。室内装饰类别中的纺织品的例子包括：家具装饰和沙发套，地毯和小地毯，窗帘，床上用品例如床单、枕套、羽绒被、被子、床垫罩；亚麻制品，桌布，毛巾，洗脸巾和毯子。工业纺织品的例子包括：运输(汽车、飞机、火车、公共汽车)座椅、地垫、后备箱衬里和车顶衬里；户外家具和垫子、帐篷、背包、行李、绳索、传送带、压光辊毛毡、抛光布、抹布、土壤侵蚀织物和土工织物、农用垫子和筛网、个人防护设备、防弹背心、医用绷带、缝线、胶带等。
被分类为纺织品的非织造网不包括湿铺非织造网和由其制成的制品的类别。虽然具有相同功能的各种制品可以由干铺或湿铺方法制成，但是由干铺非织造网制成的制品被分类为纺织品。可由本文描述的干铺非织造网形成的合适制品的例子可包括用于个人、消费者、工业、食品服务、医疗和其它类型的最终用途的那些。具体的例子可以包括但不限于：婴儿湿巾、可冲洗湿巾、一次性尿布、训练裤、女性卫生产品例如卫生巾和卫生棉条、成人失禁垫、内衣或内裤、以及宠物训练垫。
其它例子包括各种不同的干式或湿式湿巾(wipe)，包括用于消费者(例如个人护理或家庭)和工业(例如食品服务、健康护理或专业)使用的那些。非织造网也可用作枕头、床垫和室内装潢的填充物，棉被(quilt)和被子(comforter)的棉絮。在医疗和工业领域中，本发明的非织造网可用于医疗面罩和工业面罩、防护服、帽子和鞋套、一次性床单、手术服、帷帘、绷带和医用敷料。
另外，本文描述的非织造网可用于环境织物，例如土工织物和油布、油吸收垫和化学吸收垫，以及建筑材料，例如隔音或隔热、帐篷、木材和土壤覆盖物和片材。非织造网也可用于其它消费者最终用途，例如用于：地毯背衬，消费品、工业品和农产品的包装，隔热或隔音，以及各种类型的服装。如本文描述的干铺非织造网也可用于各种过滤应用，包括运输(例如，汽车或航空)、商业、住宅、工业或其它专业应用。例子可包括用于消费者或工业空气或液体过滤器(例如，汽油、油、水)的过滤元件，包括用于微滤的纳米纤维网，以及最终用途例如茶包、咖啡过滤器和烘干纸。此外，如本文描述的非织造网可用于形成用于汽车的各种部件，包括但不限于刹车片、后备箱衬里、地毯簇绒和底垫。
纺织品可以包括单一类型或多种类型的天然纤维和/或单一类型或多种类型的合成纤维。纺织品纤维组合的例子包括：全天然、全合成、两种或更多种类型的天然纤维、两种或更多种类型的合成纤维、一种类型的天然纤维和一种类型的合成纤维、一种类型的天然纤维和两种或更多种类型的合成纤维、两种或更多种类型的天然纤维和一种类型的合成纤维、以及两种或更多种类型的天然纤维和两种或更多种类型的合成纤维。
天然纤维包括植物来源或动物来源的那些。天然纤维可以是纤维素、半纤维素和木质素。植物来源天然纤维的例子包括：阔叶木浆、针叶木浆和木粉；和其它植物纤维，包括在小麦秸秆、水稻秸秆、马尼拉麻、椰壳纤维、棉花、亚麻、大麻、黄麻、甘蔗渣、木棉、纸莎草、苎麻、藤、葡萄藤、洋麻、马尼拉麻、赫纳昆麻、剑麻、大豆、谷类秸秆、竹子、芦苇、细茎针草、甘蔗渣、印度草、乳草绒毛纤维、菠萝叶纤维、柳枝稷、含木质素的植物等中的那些植物纤维。动物来源纤维的例子包括羊毛、丝绸、马海毛、羊绒、山羊毛、马毛、禽纤维、驼毛、安哥拉羊毛和羊驼毛。
合成纤维是至少部分地通过化学反应合成或衍生、或再生的那些纤维，包括但不限于：人造丝、黏胶、丝光纤维或其它类型的再生纤维素(天然纤维素转化成可溶性纤维素衍生物并随后再生)，例如莱赛尔(lyocell)(也称为Tencel)、铜氨丝(CuPro)、莫代尔(Modal)，乙酸酯例如聚乙酸乙烯酯，聚酰胺包括尼龙，聚酯例如PET，烯烃聚合物例如聚丙烯和聚乙烯，聚碳酸酯，聚硫酸酯，聚砜，聚醚例如称为氨纶或弹性纤维的聚醚-脲，聚丙烯酸酯，丙烯腈共聚物，聚氯乙烯(PVC)，聚乳酸，聚乙醇酸，磺基聚酯纤维及其组合。
纺织品可以是以上提及的任何形式，例如通过将纺织品原料切碎、撕碎、耙碎、磨碎、粉碎或切割来减小尺寸，以制造尺寸减小的纺织品。纺织品也可以致密化。致密化方法的例子包括通过摩擦力产生的热量、或通过挤出形成的颗粒、或其它外部热量施加到纺织品，使纺织品的一部分或全部软化或熔化，从而使得纺织品结块的那些方法。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于MPW的重量，MPW中纺织品(包括纺织品纤维)的量为至少0.1wt％、或至少0.5wt％、或至少1wt％、或至少2wt％、或至少5wt％、或至少8wt％、或至少10wt％、或至少15wt％、或至少20wt％的材料，该材料获自纺织品或纺织品纤维。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于MPW的重量，MPW中的纺织品(包括纺织品纤维)的量为不超过50、不超过40、不超过30、不超过20、不超过15、不超过10、不超过8、不超过5、不超过2、不超过1、不超过0.5、不超过0.1、不超过0.05、不超过0.01或不超过0.001wt％。
回到图1，由塑料源12供应的MPW和/或废塑料可以引入原料预处理系统14。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，引入原料预处理系统14的MPW和/或废塑料可以包含至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少90、至少95或至少99wt％的固体含量。
而在原料预处理系统14中，引入的MPW和/或废塑料可经历一次或多次预处理以促进随后的热解反应和/或富集所得热解产物。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，引入的MPW和/或废塑料可以在预处理系统14中时进行预处理。如本文所用，“预处理”是指使用以下步骤中的一个或多个制备用于化学改性的废塑料：(i)粉碎，(ii)制粒，(iii)洗涤，(iv)干燥，和/或(v)分离。此外，在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，原料预处理系统14可以包括预处理设施。如本文所用，“预处理设施”是指包括进行废塑料预处理所需的所有设备、管线和控制装置的设施。
示例性的预处理可以包括例如粉碎、制粒、洗涤、干燥、机械搅拌、浮选、减小尺寸、分离、脱卤或其任意组合。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，引入的MPW和/或废塑料可经受粉碎、机械搅拌和/或制粒以减小废塑料的粒度。
例如，这可以通过切碎、撕碎、耙碎、磨碎、粉碎、切割、模制、压缩或溶解在溶剂中来进行。粉碎、机械搅拌和/或制粒可以通过本领域已知的任何混合、剪切或研磨装置进行，并且可以将引入的塑料的平均粒度减小至少10％、至少25％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％或至少95％。例如，在粉碎、机械搅拌和/或制粒之后，研磨的MPW和/或废塑料的平均粒度可为至少0.1、至少0.2、至少0.3或至少0.4和/或不超过0.9、不超过0.8、不超过0.7、不超过0.6或不超过0.5英寸。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，原料预处理系统14可包括至少一个分离器单元，该分离器单元可选地与前述混合、剪切或研磨装置流体连通，配置为通过去除不期望的组分和塑料来进一步纯化MPW和/或废塑料。分离器单元可以包括过滤器、水力旋流分离器、分馏塔、离心机、浮选槽或其组合。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，预处理系统14可以包括至少一个研磨单元和至少一个分离器单元，其顺序可以根据引入原料预处理系统14的塑料原料的需要而改变。通常，在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，分离器可放置在研磨单元的下游。
经由分离器，原料预处理系统14可以从引入预处理系统14的MPW和/或废塑料中去除至少一部分不期望的塑料，例如聚氯乙烯(PVC)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，原料预处理系统14可以去除至少5％、至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％、至少50％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、至少95％或至少99％的最初存在于由废塑料源12供应的MPW和/或废塑料中的聚氯乙烯(PVC)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，原料预处理系统14可包括浮选槽和/或水力旋流器，其能够基于塑料在液体介质(例如水中)的密度，将MPW和/或废塑料中不期望的塑料与期望的塑料分离。换句话说，这些浮选槽和水力旋流器可以使用密度分离过程从MPW中分离出不期望的塑料和/或从废塑料源12中分离出废塑料。如本文所用，“密度分离过程”是指至少部分地基于材料的各自密度来分离材料的过程。
在浮选槽中，来自废塑料源12的MPW和/或废塑料可引入液体介质例如盐水，以便通过基于目标分离密度的浮沉密度分离，将期望的塑料与不期望的塑料分离。如本文所用，“浮沉密度分离”是指材料的分离主要由选定的液体介质中的漂浮或下沉引起的密度分离过程。如本文所用，“目标分离密度”是指这样的密度，在高于该密度时，经受密度分离过程的材料优先分离成较高密度输出，在低于该密度时，材料分离成较低密度输出。在这样的实施例中，可以从MPW和/或废塑料中去除不期望的塑料(例如PET和/或PVC)。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，液体介质包括水。可以将盐、糖类和/或其它添加剂加入液体介质中，例如以增加液体介质的密度并调节浮沉分离阶段的目标分离密度。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，液体介质包括浓缩盐溶液。
在一个或多个这样的实施例中，盐为氯化钠。然而，在一个或多个其它实施例中，盐为非卤化盐，例如乙酸盐、碳酸盐、柠檬酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐和/或硫酸盐。液体介质可以包括浓缩盐溶液，该浓缩盐溶液包括：溴化钠、磷酸二氢钠、氢氧化钠、碘化钠、硝酸钠、硫代硫酸钠、乙酸钾、溴化钾、碳酸钾、氢氧化钾、碘化钾、氯化钙、氯化铯、氯化铁、氯化锶、氯化锌、硫酸锰、硫酸锌和/或硝酸银。液体介质可以包括糖类，例如蔗糖。液体介质可以包括四氯化碳、氯仿、二氯苯、硫酸二甲酯和/或三氯乙烯。液体介质的特定组分和浓度可以根据分离阶段的所需目标分离密度来选择。
在水力旋流器中，来自废塑料源12的MPW和/或废塑料可被引入到液体介质(例如盐水)中，以便基于离心密度分离将期望的塑料与不期望的塑料分离。如本文所用，“离心密度分离”是指颗粒的分离主要由离心力引起的密度分离过程。在这样的实施例中，可以从MPW和/或废塑料中去除不期望的塑料(例如PET和/或PVC)。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，原料预处理系统14可以包括一个或多个系统或组件，该系统或组件能够至少部分地使引入到原料预处理系统14中的MPW和/或废塑料脱卤。更特别地，预处理系统14可以从引入到预处理系统14中的MPW和/或废塑料中去除至少一部分含卤素(例如含氯)化合物，从而形成脱卤原料。从热解设施10中，可以丢弃被去除的卤素废物，该卤素废物包含被去除的含卤素化合物(例如含氯塑料和化合物例如HCl)。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，预处理系统14内的脱卤过程可以包括以下步骤中的一个或多个：(i)将固体含卤素废塑料与至少一种其它类型的废塑料物理分离(例如，通过使用至少一个浮选槽和/或至少一个水力旋流器)；(ii)熔化来自废塑料源12的MPW和/或废塑料的至少一部分，并将熔化的含卤素废塑料与至少一种其它类型的熔化废塑料物理分离；或(iii)将来自废弃塑料源12的MPW和/或废塑料中的含卤素废塑料加热至足以裂化至少一部分含卤素废塑料的温度，以释放含卤素气体(例如气态氯化氢)，然后排出含卤素气体。步骤(ii)的熔化和/或步骤(iii)的加热可以在至少150℃、至少175℃、至少200℃、至少225℃、至少250℃、至少275℃、或至少300℃和/或不超过400℃、不超过375℃、或不超过350℃的温度下发生。
更特别地，步骤(ii)的熔化和/或步骤(iii)的加热可以在150℃至400℃、175℃至375℃或250℃至375℃的温度下进行。可以使用具有排气系统、管道系统、缩聚反应器、刮膜反应器、搅拌反应器、真空或分离器的塔来进行排气，该分离器能够排出至少一部分气态含卤素副产物，例如气态HCl。
此外，在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，在步骤(ii)的熔化和/或步骤(iii)的加热期间产生的气态含卤素副产物可随后与吸收床中的卤素清除剂接触，以将其从系统中除去。卤素清除剂可包括金属氧化物、金属氢氧化物、碳复合物或其组合。例如，卤素清除剂可包括多孔氧化铝、改性多孔氧化铝、熟石灰、碳酸钙或其组合。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，预处理系统14可以去除至少5％、至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％、至少50％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、至少95％或至少99％的最初存在于衍生自废塑料源12的MPW和/或废塑料中的卤素。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，离开预处理系统14的所得脱卤原料可以包含不超过1,000、不超过500、不超过400、不超过300、不超过250、不超过200、不超过150、不超过100、不超过90、不超过80、不超过70、不超过60、不超过50、不超过40、不超过30、不超过20、不超过10或不超过5ppm的卤素含量，例如氯含量。
回到图1，离开预处理系统14的预处理的塑料原料可被引入到塑料进料系统16。塑料进料系统16可配置为将塑料进料引入到热解反应器18中。塑料进料系统16可以包括本领域已知的能够将固体塑料进料给进料至热解反应器18中的任何系统。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，塑料进料系统16可以包括螺旋进料器、料斗、桨式进料器、叶轮关风器、气动输送系统、机械金属轮系或链条中的一种或多种，或其组合。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，离开预处理系统14并被引入到热解反应器18中的含塑料原料可以包含至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少90、至少95或至少99wt％的至少一种、两种、三种、四种、五种或六种不同类型的回收废塑料。对“种类”的提及可由树脂ID码1-7或特定类型的废塑料(例如，高密度聚乙烯)确定。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，离开预处理系统14并被引入到热解反应器18的含塑料原料可以包含至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少90、至少95或至少99wt％的任何聚烯烃，例如高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、其它聚烯烃或其组合。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，离开预处理系统14并引入热解反应器18的含塑料原料可以包含不超过90、不超过80、不超过70、不超过60、不超过50、不超过40、不超过30、不超过20、不超过10、不超过9、不超过8、不超过7、不超过6、不超过5、不超过4、不超过3、不超过2或不超过1wt％的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和/或聚氯乙烯(PVC)。
而在热解反应器18中，塑料进料的至少一部分可以经受热解反应，该热解反应产生包含热解油、热解气和热解残余物的热解流出物。如本文所用，“热解”是指一种或多种有机材料在升高的温度下在惰性(即基本上无氧)气氛中的热分解。尽管不希望受到任何特定理论的束缚，但废塑料的热解可以用作化学回收的一种形式。
通常，热解是涉及引入的进料的化学和热分解的过程。尽管所有热解过程通常可以基本上不含氧的反应环境为特征，但是热解过程可以进一步由例如反应器内的热解反应温度、热解反应器中的停留时间、反应器类型、热解反应器内的压力和热解催化剂的存在与否来限定。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解反应器可以是例如螺杆挤出机、管式反应器、罐、搅拌罐反应器、提升管反应器、固定床反应器、流化床反应器、回转窑、真空反应器、微波反应器或高压釜。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解反应可涉及在基本不含氧的气氛中或在相对于环境空气含有较少氧的气氛中加热和转化塑料原料。例如，基于反应器18的内部体积，热解反应器18内的气氛可包含不超过5、不超过4、不超过3、不超过2、不超过1或不超过0.5％的氧气。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，提升气和/或进料气可以用于将塑料原料引入热解反应器18和/或促进热解反应器18内的各种反应。例如，提升气和/或进料气可以包括氮气、二氧化碳和/或蒸汽，基本上由氮气、二氧化碳和/或蒸汽组成，或由氮气、二氧化碳和/或蒸汽组成。提升气和/或进料气可以在引入到热解反应器18之前与塑料废物一起加入和/或可以直接加入到热解反应器中。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解过程可以在提升气和/或进料气存在下进行，该提升气和/或进料气包含蒸汽，基本上由蒸汽组成，或由蒸汽组成。例如，热解过程可以在进料气和/或提升气的存在下进行，该进料气和/或提升气包含至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少90、至少95或至少99wt％的蒸汽。
附加地或替代性地，在一个实施例中或与任何所提及的实施例组合，热解过程在进料气和/或提升气的存在下进行，该进料气和/或提升气包含不超过99、不超过90、不超过80、不超过70、不超过60、不超过50、不超过40、不超过30或不超过20wt％的蒸汽。尽管不希望受理论的束缚，但认为在热解反应器18中蒸汽的存在可促进水煤气变换反应，这可促进除去在热解反应过程中可能产生的任何卤素化合物。蒸汽可以在引入到热解反应器18之前与塑料废物一起加入和/或可以直接加入到热解反应器中。
附加地或替代性地，在一个实施例中或与任何所提及的实施例组合，热解过程可以在提升气和/或进料气的存在下进行，该提升气和/或进料气包含还原气体，基本上由还原气体组成，或由还原气体组成，该还原气体例如氢气、一氧化碳或其组合。还原气体可以起到进料气和/或提升气的作用，并且可以促进将塑料进料引入到热解反应器18中。还原气体可以在引入热解反应器18之前与塑料废物一起加入和/或可以直接加入到热解反应器中。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解过程可以在进料气和/或提升气的存在下进行，该进料气和/或提升气包含至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少90、至少95或至少99wt％的至少一种还原气体。附加地或替代性地，热解过程可以在进料气和/或提升气的存在下进行，该进料气和/或提升气包含不超过99、不超过90、不超过80、不超过70、不超过60、不超过50、不超过40、不超过30或不超过20wt％的至少一种还原气体。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解过程可以在进料气和/或提升气115存在下进行，该进料气和/或提升气包含至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少90、至少95或至少99wt％的氢气。附加地或替代性地，热解过程可以在进料气和/或提升气的存在下进行，该进料气和/或提升气包含不超过99、不超过90、不超过80、不超过70、不超过60、不超过50、不超过40、不超过30或不超过20wt％的氢气。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解过程可以在进料气和/或提升气的存在下进行，该进料气和/或提升气包含至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少90、至少95或至少99wt％的一氧化碳。附加地或替代性地，热解过程可以在进料气和/或提升气的存在下进行，该进料气和/或提升气包含不超过99、不超过90、不超过80、不超过70、不超过60、不超过50、不超过40、不超过30或不超过20wt％的一氧化碳。
此外，可以调节热解反应器18中的温度以促进某些最终产物的产生。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解反应器18中的热解温度可以是至少325℃、至少350℃、至少375℃、至少400℃、至少425℃、至少450℃、至少475℃、至少500℃、至少525℃、至少550℃、至少575℃、至少600℃、至少625℃、至少650℃、至少675℃、至少700℃、至少725℃、至少750℃、至少775℃或至少800℃。
附加地，或替代性地，热解反应器18中的热解温度可以是不超过1,100℃、不超过1,050℃、不超过1,000℃、不超过950℃、不超过900℃、不超过850℃、不超过800℃、不超过750℃、不超过700℃、不超过650℃、不超过600℃、不超过550℃、不超过525℃、不超过500℃、不超过475℃、不超过450℃、不超过425℃或不超过400℃。更特别地，热解反应器18中的热解温度可以在325至1,100℃、350至900℃、350至700℃、350至550℃、350至475℃、425至1,100℃、425至800℃、500至1,100℃、500至800℃、600至1,100℃、600至800℃、650至1,000℃或650至800℃的范围内。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，塑料原料在热解反应器18内的停留时间可以是至少0.1、至少0.2、至少0.3、至少0.5、至少1、至少1.2、至少1.3、至少2、至少3或至少4秒。或者，塑料原料在热解反应器18内的停留时间可以是至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9、至少10、至少20、至少30、至少45、至少60、至少75或至少90分钟。附加地或替代性地，塑料原料在热解反应器18内的停留时间可以为不超过6、不超过5、不超过4、不超过3、不超过2、不超过1或不超过0.5小时。
此外，塑料原料在热解反应器18内的停留时间可以为不超过100、不超过90、不超过80、不超过70、不超过60、不超过50、不超过40、不超过30、不超过20、不超过10、不超过9、不超过8、不超过7、不超过6、不超过5、不超过4、不超过3、不超过2或不超过1秒。更特别地，在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，塑料原料在热解反应器18内的停留时间可以是在0.1至10秒、0.5至10秒、30分钟至4小时、或30分钟至3小时、或1小时至3小时、或1小时至2小时的范围内。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解反应器18内的压力可以保持在至少0.1、至少0.2或至少0.3巴和/或不超过60、不超过50、不超过40、不超过30、不超过20、不超过10、不超过8、不超过5、不超过2、不超过1.5或不超过1.1巴的压力。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，热解反应器18内的压力可以保持在约大气压下或在0.1至100巴、或0.1至60巴、或0.1至30巴、或0.1至10巴、或1.5巴、0.2至1.5巴、或0.3至1.1巴的范围内。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解催化剂可以在引入热解反应器18之前引入塑料原料和/或直接引入热解反应器18。此外，催化剂可以包括：(i)固体酸，例如沸石(例如ZSM-5、丝光沸石、β沸石、镁碱沸石和/或沸石-Y)；(ii)超强酸，例如磺化、磷酸化或氟化形式的氧化锆、二氧化钛、氧化铝、硅-铝氧化物(silica-alumina)，和/或黏土；(iii)固体碱，例如金属氧化物、混合金属氧化物、金属氢氧化物和/或金属碳酸盐，特别是碱金属、碱土金属、过渡金属和/或稀土金属的那些；(iv)水滑石和其它黏土；(v)金属氢化物，特别是碱金属、碱土金属、过渡金属和/或稀土金属的那些；(vi)氧化铝和/或硅-铝氧化物；(vii)均相催化剂，如路易斯酸、金属四氯铝酸盐或有机离子液体；(viii)活性炭；或(ix)其组合。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解催化剂可以包括均相催化剂或非均相催化剂。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解催化剂可包括介孔结构的催化剂，例如MCM-41、FSM-16、Al-SBA-15或其组合。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解催化剂可以包括硅-铝氧化物、氧化铝、丝光沸石、沸石、微孔催化剂、大孔催化剂或其组合。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，在热解反应器18中的热解反应在基本上不存在催化剂的情况下发生。在这样的实施例中，非催化的、热保持惰性添加剂(例如砂)仍然可以引入热解反应器18，以促进反应器18内的热传递。这种无催化剂的热解过程可称为“热力热解(thermal pyrolysis)”。“
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解反应器18中的热解反应可以在基本上不存在热解催化剂的情况下，在350至550℃范围内的温度下，在0.1至60巴范围内的压力下，以及在0.2秒至4小时或0.5小时至3小时的停留时间下发生。
再次参考图1，离开热解反应器18的热解流出物20通常包括热解气、热解油和热解残余物。在离开热解反应器18时，由于热解反应器18的热量，热解油可以是蒸气的形式。
如本文所用，“热解油”(“pyrolysis oil”或“pyoil”)是指由热解获得的、在25℃和1atm下为液体的组合物。
如本文所用，“热解气”是指由热解获得的、在25℃下为气态的组合物。
如本文所用，“热解残余物”是指由热解获得的组合物，该组合物不是热解气或热解油，且主要包含热解炭和热解重质蜡。通常，热解残余物可以包括炭、灰分、重质蜡、未转化的塑料固体和/或废催化剂(如果使用催化剂)的颗粒。如本文所用，“热解炭”是指由热解获得的含碳组合物，其在200℃和1atm下为固体。如本文所用，“热解重质蜡”是指由热解获得的C20+烃，其不是热解炭、热解气或热解油。
例如，如图1所示，热解油馏分可以包含在：离开热解反应器18的热解流出物20中，离开分馏塔34的管线36中，离开骤冷系统的管线40中，或离开加氢处理单元的管线42中。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解流出物20中的固体可以包括炭、灰分、未转化的塑料固体和/或废催化剂(如果使用催化剂)的颗粒。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解流出物20可以包含至少1、至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70或至少75wt％的热解油，该热解油在离开加热反应器18时在热解流出物20中可以为蒸气的形式；然而，这些蒸气随后可冷凝为所得热解油。附加地，或替代性地，热解流出物20可以包含不多于99、不多于95、不多于90、不多于85、不多于80、不多于75、不多于70、不多于65、不多于60、不多于55、不多于50、不多于45、不多于40、不多于35、不多于30或不多于25wt％的热解油，该热解油在离开加热反应器18时在热解流出物20中可以为蒸气的形式。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解流出物20可以包含在20wt％-99wt％、25wt％-80wt％、30wt％-85wt％、30wt％-80wt％、30wt％-75wt％、30wt％-70wt％或30wt％-65wt％的范围内的热解油。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解流出物20可以包含至少1、至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、或至少80wt％的热解气。附加地或替代性地，热解流出物20可以包含不超过99、不超过95、不超过90、不超过85、不超过80、不超过75、不超过70、不超过65、不超过60、不超过55、不超过50或者不超过45wt％的热解气。热解流出物20可以包含1wt％-90wt％、10wt％-85wt％、15wt％-85wt％、20wt％-80wt％、25wt％-80wt％、30wt％-75wt％或35wt％-75wt％的热解气。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解流出物20可以包含至少0.5、至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9或者至少10wt％的热解残余物。附加地或替代性地，热解流出物20可以包含不超过60、不超过50、不超过40、不超过30、不超过25、不超过20、不超过15、不超过10、不超过9、不超过8、不超过7、不超过6、或不超过5wt％的热解残余物。热解流出物20可以包含在0.1wt％-25wt％、1wt％-15wt％、1wt％-8wt％或1wt％-5wt％的范围内的热解残余物。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解流出物20可以包含不超过15、不超过14、不超过13、不超过12、不超过11、不超过10、不超过9、不超过8、不超过7、不超过6、不超过5、不超过4、不超过3、不超过2、不超过1或不超过0.5wt％的游离水。如本文所用，“游离水”是指先前加入到热解单元中的水和在热解单元中产生的水。
如图1所示，来自热解反应器18的转化流出物20可以被引入固体分离器22中。固体分离器22可以是能够从气体和蒸气中分离固体和较重质蜡的任何常规装置，例如旋风分离器、多级分离器、逸出分离器或气体过滤器。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，固体分离器22从转化流出物20中除去大部分固体和较重质蜡。
回到图1，来自固体分离器22的剩余气体和蒸气转化产物24可以被引入到气体分离单元26。在气体分离单元26中，至少一部分热解油蒸气可以与热解气体分离，从而形成热解气流和热解油流。用作气体分离单元26的合适系统可包括例如蒸馏塔、膜分离单元、过滤器、骤冷塔、冷凝器或本领域已知的任何其它已知的分离单元。如果需要，在从气体分离单元26中去除之后，可以将热解油流在冷凝器中进一步骤冷，以将热解蒸气骤冷为它们的液体形式(即热解油)。所得的热解油流和热解气流可从设施10中去除并用于本文描述的其它下游应用中。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，废塑料源12、原料预处理系统14、热解进料系统16、热解反应器18、固体分离器22和气体分离单元26可以在所有单元之间或所述单元的一些之间流体连通。例如，热解反应器18可以与原料预处理系统14、热解进料系统16、固体分离器22和气体分离单元26流体连通。流体连通可以包括夹套管道、伴热管道和/或绝热管道。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解反应器18不与废塑料源12流体连通。
尽管在图1中未示出，但图1中示出的热解设施10可以是化学回收设施的一部分。如本文所用，“化学回收设施”是指通过化学回收废塑料产生回收成分产品的设施。化学回收设施可以采用以下步骤中的一个或多个：(i)预处理，(ii)溶剂分解，(iii)热解，(iv)裂化，和/或(v)POX气化。
本文描述的热解系统可以产生热解油、热解气和热解残余物，它们可以基于其制剂直接用于各种下游应用。热解油、热解气和热解残余物的各种特征和特性描述如下。应当注意，虽然可以单独列出所有下列特征和特性，但是可以设想，热解气、热解油和/或热解残余物的下列特征和/或特性中的每一个不是相互排斥，且可以组合并以任何组合存在。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解油可以主要包含每个分子具有4至30个碳原子的烃(例如C4-C30烃)。如本文所用，术语“Cx”或“Cx烃”是指每分子包括总共“x”个碳的烃化合物，并且涵盖具有该碳原子数的所有烯烃、链烷烃、芳香烃、杂环和异构体。例如，正丁烷、异丁烷和叔丁烷，以及丁烯和丁二烯分子中的每一种都落入“C4”的一般性描述。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于热解油的总重量，热解油的C4-C30烃含量可以为至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少90或至少95wt％。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解油可以主要包含C5-C25烃、C5-C22烃或C5-C20烃。例如，基于热解油的总重量，热解油可以包含至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少90或至少95wt％的C5-C25烃、C5-C22烃或C5-C20烃。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于热解油的总重量，热解油的C5-C12烃含量可以为至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50或至少55wt％。附加地，或替代性地，热解油的C5-C12烃含量可以为不超过95、不超过90、不超过85、不超过80、不超过75、不超过70、不超过65、不超过60、不超过55或不超过50wt％。热解油的C5-C12烃含量可以在10wt％-95wt％、20wt％-80wt％或35wt％-80wt％的范围内。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于热解油的总重量，热解油的C13-C23烃含量可以为至少1、至少5、至少10、至少15、至少20、至少25或至少30wt％。附加地，或替代性地，热解油的C13-C23烃含量可以为不超过80、不超过75、不超过70、不超过65、不超过60、不超过55、不超过50、不超过45或不超过40wt％。热解油的C13-C23烃含量可以在1wt％-80wt％、5wt％-65wt％或10wt％-60wt％的范围内。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于热解油的重量，热解油的C24+烃含量可以为至少1、至少2、至少3、至少4、或至少5和/或不超过15、不超过10、不超过9、不超过8、不超过7、或不超过6wt％。热解油的C24+烃含量可以在1wt％-15wt％、3wt％-15wt％或5wt％-10wt％的范围内。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，在热解油中具有最高浓度的两种脂族烃(支化或未支化的烷烃和烯烃，以及脂环族烃)在C5-C18、C5-C16、C5-C14、C5-C10或C5-C8的范围内，包括端值。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解油还可以包括各种量的烯烃和芳香烃。基于热解油的总重量，热解油包含至少1、至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35或至少40wt％的烯烃和/或芳香烃。附加地或替代性地，热解油可以包括不超过90、不超过80、不超过70、不超过60、不超过50、不超过45、不超过40、不超过35、不超过30、不超过25、不超过20、不超过15、不超过10、不超过5或不超过1wt％的烯烃和/或芳香烃。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解油还可以包括各种量的烯烃。基于热解油的总重量，热解油可以包含至少1、至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60或至少65wt％的烯烃。附加地或替代性地，热解油可以包括不超过90、不超过80、不超过70、不超过60、不超过50、不超过45、不超过40、不超过35、不超过30、不超过25、不超过20、不超过15、不超过10、不超过5或不超过1wt％的烯烃。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于热解油的总重量，热解油的芳香烃含量可以为不超过25、不超过20、不超过15、不超过10、不超过9、不超过8、不超过7、不超过6、不超过5、不超过4、不超过3、不超过2或不超过1wt％。本文所用的术语“芳香烃”是指含有芳香部分的任何化合物的总量(以重量计)，例如苯、甲苯、二甲苯和苯乙烯。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于热解油的总重量，热解油的环烷烃(例如环状脂族烃)含量可以为至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9、至少10、至少11、至少12、至少13、至少14或至少15和/或不超过50、不超过45、不超过40、不超过35、不超过30、不超过25或不超过20wt％。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于热解油的总重量，热解油的链烷烃(例如直链或支化烷烃)含量可以为至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60或至少65wt％。附加地或替代性地，热解油的链烷烃含量可以为不超过99、不超过97、不超过95、不超过93、不超过90、不超过85、不超过80、不超过75、不超过70、不超过65、不超过60、不超过55、不超过50、不超过45、不超过40、不超过35或不超过30wt％。热解油的链烷烃含量可以在25wt％-90wt％、35wt％-90wt％或50wt％-80wt％的范围内。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于热解油的总重量，链烷烃与环烷烃的重量比可以为至少1:1、至少1.5:1、至少2:1、至少2.2:1、至少2.5:1、至少2.7:1、至少3:1、至少3.3:1、至少3.5:1、至少3.75:1、至少4:1、至少4.25:1、至少4.5:1、至少4.75:1、至少5:1、至少6:1、至少7:1、至少8:1、至少9:1、至少10:1、至少13:1、至少15:1或至少17:1。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于热解油的总重量，链烷烃和环烷烃的组合与芳香烃的重量比可以为至少1:1、至少1.5:1、至少2:1、至少2.5:1、至少2.7:1、至少3:1、至少3.3:1、至少3.5:1、至少3.75:1、至少4:1、至少4.5:1、至少5:1、至少7:1、至少10:1、至少15:1、至少20:1、至少25:1、至少30:1、至少35:1或至少40:1。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于热解油的总重量，热解油的合计链烷烃和烯烃含量可以为至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40或至少45和/或不超过99、不超过90、不超过85、不超过80、不超过75或不超过70wt％。热解油的合计链烷烃和烯烃含量可以在25wt％-90wt％、35wt％-90wt％或50wt％-80wt％的范围内。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于热解油的总重量，热解油可以包括至少0.01、至少0.1、至少1、至少2或至少5和/或不超过20、不超过15、不超过14、不超过13、不超过12、不超过11、不超过10、不超过9、不超过8、不超过7或不超过6wt％的量的含氧化合物或聚合物。含氧化合物和聚合物是含有氧原子的那些。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于热解油的总重量，热解油可以包括不超过20、不超过15、不超过10、不超过9、不超过8、不超过7、不超过6、不超过5、不超过4、不超过3、不超过2、不超过1、不超过0.5或不超过0.1wt％的量的杂原子化合物或聚合物。杂原子化合物或聚合物包括含氮、硫或磷的任何化合物或聚合物。为了确定存在于热解油中的杂原子、杂化合物或杂聚物的量，任何其它原子不被视为杂原子。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于热解油的总重量，热解油包含不超过5、不超过4、不超过3、不超过2、不超过1或不超过0.5wt％的水。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于热解油的总重量，热解油包含小于5、不超过4、不超过3、不超过2、不超过1、不超过0.5、不超过0.4、不超过0.3、不超过0.2或不超过0.1wt％的固体。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于热解油的总重量，热解油包含至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80或至少85和/或不超过99、不超过95、不超过90、不超过85、不超过80、不超过75、不超过70、不超过65或不超过60wt％的原子碳。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于热解油的总重量，热解油包含至少5、至少6、至少7、至少8、至少9或至少10和/或不超过30、不超过25、不超过20、不超过15、不超过14、不超过13、不超过12或不超过11wt％的原子氢。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于热解油的总重量，热解油包含不超过10、不超过9、不超过8、不超过7、不超过6、不超过5、不超过4、不超过3、不超过2、不超过1或不超过0.5wt％的原子氧。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于热解油的总重量，热解油包含小于1,000、不超过500、不超过400、不超过300、不超过200、不超过100或不超过50ppm的原子硫。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于热解油的总重量，热解油包含小于1,000、不超过500、不超过400、不超过300、不超过200、不超过100或不超过50ppm的金属。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于热解油的总重量，热解油包含小于1,000、不超过500、不超过400、不超过300、不超过200、不超过100或不超过50ppm的金属。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于热解油的总重量，热解油包含小于1,000、不超过500、不超过400、不超过300、不超过200、不超过100或不超过50ppm的碱金属和/或碱土金属。
应当注意，所有公开的烃重量百分比都可以使用气相色谱-质谱(GC-MS，gaschromatography-mass spectrometry)测定。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解油在15℃下可以表现出至少0.6、至少0.65或至少0.7和/或不超过1、不超过0.95、不超过0.9或不超过0.9g/cm3的密度。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解油在15℃下表现出0.6至1g/cm3、0.65至0.95g/cm3或0.7至0.9g/cm3的密度。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解油在15℃下可以表现出至少28、至少29、至少30、至少31、至少32或至少33和/或不超过50、不超过49、不超过48、不超过47、不超过46或不超过45的API重度。热解油在15℃下表现出在28-50、29-58或30-44的范围内的API重度。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解油的中沸点可以为至少75℃、至少80℃、至少85℃、至少90℃、至少95℃、至少100℃、至少105℃、至少110℃、或至少115℃和/或不超过250℃、不超过245℃、不超过240℃、不超过235℃、不超过230℃、不超过225℃、不超过220℃、不超过215℃、不超过210℃、不超过205℃、不超过200℃、不超过195℃、不超过190℃、不超过185℃、不超过180℃、不超过175℃、不超过170℃、不超过165℃、不超过160℃、不超过155℃、不超过150℃、不超过145℃、不超过140℃、不超过135℃、不超过130℃、不超过125℃或不超过120℃，是根据ASTMD5399测量的。热解油的中沸点可以在75至250℃、90至225℃或115至190℃的范围内。如本文所用，“中沸点”是指热解油的中值沸点温度，其中按体积计50％的热解油在中沸点以上沸腾，且按体积计50％在中沸点以下沸腾。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解油的沸点范围可以使得不超过10％的热解油具有至少250℃、至少280℃、至少290℃、至少300℃或至少310℃的终沸点(FBP，final boiling point)，是根据ASTM D-5399测量的。
转向热解气，基于热解气的总重量，热解气的甲烷含量可以为至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9、至少10、至少11、至少12、至少13、至少14、或至少15和/或不超过50、不超过45、不超过40、不超过35、不超过30、不超过25、或不超过20wt％。热解气体的甲烷含量可以在1wt％-50wt％、5wt％-50wt％或15wt％-45wt％的范围内。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于热解气的总重量，热解气的C3烃含量可以为至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9、至少10、至少15、至少20、或至少25和/或不超过50、不超过45、不超过40、不超过35、或不超过30wt％。热解气体的C3烃含量可以在1wt％-50wt％、5wt％-50wt％或20wt％-50wt％的范围内。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于热解气的总重量，热解气的C4烃含量可以为至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9、至少10、至少11、至少12、至少13、至少14、至少15、至少16、至少17、至少18、至少19、至少20、或至少25和/或不超过50、不超过45、不超过40、不超过35、或不超过30wt％。热解气体的C4烃含量可以在1wt％-50wt％、5wt％-50wt％或20wt％-50wt％的范围内。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于热解气体的总重量，热解气体的合计C3和C4烃含量(包括碳链长度为C3或C4的所有烃)可以为至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55或至少60和/或不超过99、不超过95、不超过90、不超过85、不超过80、不超过75、不超过70或不超过65wt％。热解气体的合计C3/C4烃含量可以在10wt％-90wt％、25wt％-90wt％或25wt％-80wt％的范围内。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解气体包含至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9、至少10、至少11、至少12、至少13、至少14或至少15和/或不超过1,000、不超过500、不超过400、不超过300、不超过200或不超过100ppm的硫含量。
尽管不希望受理论的束缚，但认为通过较高的热解温度(例如超过550℃的那些温度)、选择特定的催化剂类型或不存在特定的催化剂(例如ZSM-5)可以促进C3和C4烃的生产。
转向热解残余物，在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于热解残余物的总重量，热解残余物包含至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80或至少85wt％的C20+烃。如本文所用，“C20+烃”是指每分子含有至少总计20个碳的烃化合物，并涵盖具有该碳原子数的所有烯烃、链烷烃和异构体。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于热解残余物的总重量，热解残余物包含不超过15、不超过14、不超过13、不超过12、不超过11、不超过10、不超过9、不超过8、不超过7、不超过6、不超过5、不超过4、不超过3、不超过2、不超过1或不超过0.5wt％的水。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于热解残余物的总重量，热解残余物包含至少1、至少2、至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少90、至少95或至少99wt％的含碳固体。附加地或替代性地，热解残余物包含不超过99、不超过90、不超过80、不超过70、不超过60、不超过50、不超过40、不超过30、不超过20、不超过10、不超过9、不超过8、不超过7、不超过6、不超过5或不超过4wt％的含碳固体。如本文所用，“含碳固体”是指衍生自热解且在25℃和1atm下为固体的含碳组合物。基于含碳固体的总重量，含碳固体可以包含至少20、至少30、至少40、至少50、至少60、至少70、至少80或至少90wt％的碳。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解残余物包含大于或等于链烷烃、或大于或等于0.25:1、0.3:1、0.35:1、0.4:1或0.45:1的C：H原子比。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于热解残余物的总重量，分离的热解残余物包含不超过40、不超过30、不超过20、不超过10、不超过5、不超过4、不超过3、不超过2、或不超过1wt％的热解油。
图2描绘了另一个示例性系统10，其可以用于将一种或多种废塑料，特别是回收的塑料废物，至少部分地转化为各种有用的热解衍生产物。应当理解，图2中所示的系统仅是本公开可以在其中实施的系统的一个例子。本公开可以在各种其它系统中得到应用，在这些系统中期望将热解产物高效且有效地转化为各种期望的最终产物。此外，用虚线描绘的组件或单元表示可以在示例性系统10中找到的可选的流和/或组件。因此，存在预想的实施例，在其中虚线中的组件可以存在或可以不存在。现在将更详细地描述图2中所示的示例性系统。
如图2所示的热解设施10包括废塑料源12、原料预处理系统14、热解进料系统16、热解反应器18、固体分离器22和气体分离单元26，它们以与以上关于图1描述的组件相同的方式起作用。图2演示了这样一个实施例，其中将部分氧化(POX)气化设施并入整个系统中。如本文所用，“部分氧化(partial oxidation，POX)气化设施”或“POX设施”是指包括进行废塑料的POX气化所需的所有设备、管线和控制装置的设施。例如，气化设施可包括气化器、气化器进料喷射器、气化器球磨机、进料喷雾单元和/或固化罐。如图2所示，可以将来自气体分离单元26的至少一部分热解气流引入脱卤单元30、压缩系统32和/或部分氧化(POX)单元34。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，来自气体分离单元26的至少一部分热解气可以在压缩系统32中压缩，以形成压缩的热解气。压缩系统32可以包括本领域已知的任何压缩系统，并且可以包括具有1-10、2-8或2-6个压缩级的气体压缩机，每个压缩级具有可选的级间冷却和液体去除。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，在压缩系统32的出口处的压缩的热解气流的压力可以是在7-50巴表压、8.5-40psig或9.5-30barg的范围内。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，压缩系统的吸入压力可以为至少0.01、至少0.05或至少0.1barg和/或不超过1.1、不超过0.95、不超过0.90或不超过0.85barg，而第一压缩级的出口可以为至少1.3、至少1.4、至少1.5或至少1.6barg和/或不超过4、不超过3.75、不超过3.5、不超过3.25、不超过3、不超过2.9、不超过2.8或不超过2.7barg。
第二压缩级的出口可以为至少3.8、至少3.9、至少4、至少4.5、至少5或至少5.5barg和/或不超过11、不超过10.5、不超过10、不超过9、不超过8.5、不超过8、不超过7、不超过6.5、不超过6.4或不超过6.3barg，而第三压缩级的出口可以为至少8.7、至少8.8、至少8.9、至少9、至少10、至少12或至少14barg和/或不超过30、不超过27、不超过25、不超过20、不超过15、不超过13.5、不超过13.4或不超过13.25barg。第四压缩级的出口可以是至少14.2、至少14.3或至少14.4barg，和/或不超过23.5、不超过23.4、不超过23.3、或不超过23.2barg。第五压缩级的出口，当存在时，可以为至少27.5、至少27.7或至少27.9barg和/或不超过46、不超过45.5、不超过45.2barg。当不存在第五压缩级时，第四压缩级的出口压力可以为至少30、至少32、至少35、至少37或至少40barg和/或不超过65、不超过60或不超过57barg。
第一级的吸入压力可以在0.1至0.8barg的范围内，并且第一级的出口压力可以在1.6至2.7barg的范围内。第二级的出口压力可以为4至6barg，而第三阶段的出口压力可以为9至13barg。第四级的出口压力可以为14至23barg，第五级(当存在时)的出口压力可以为28至45barg。第一级的吸入压力可以在0.1至1barg的范围内，第一级的出口压力可以在1.5至3.75barg的范围内，第二级的出口压力可以在14.5至27barg的范围内。第四级的出口压力，特别是当例如第四级是最后一级时，可以在30至60barg的范围内。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，压缩系统32可以去除至少一部分残余热解油，该残余热解油可以冷凝残余热解油的形式存在于热解气体中。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，可将该去除的残余热解油的至少一部分引回到热解反应器和/或裂化单元，例如石脑油裂化器。
附加地或替代性地，在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，去除的残余热解油的至少一部分可以与来自气体分离单元26的热解油流组合。
附加地或替代性地，在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，可将来自气体分离单元26的至少一部分热解气和/或来自压缩系统32的至少一部分压缩热解气引入脱卤单元30。同时在脱卤单元30中，可去除热解气中的至少一部分卤素，从而形成脱卤热解气和含卤素的废物流。含卤素的废物流(例如含氯化合物如HCl)可以是气体形式，并可以从热解系统中丢弃。脱卤单元30可以包括蒸馏塔、刮膜反应器(wiped film reactor)、卤素清除剂容器或其组合。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，脱卤单元30可包括卤素清除剂，该卤素清除剂可吸收至少一部分气态含卤素副产物。卤素清除剂可包括金属氧化物、金属氢氧化物、碳复合物或其组合。例如，卤素清除剂可包括多孔氧化铝、改性多孔氧化铝、熟石灰、碳酸钙或其组合。
通常，在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，由脱卤单元30去除的卤素包括最初存在于废塑料的聚合物骨架中的共价键合的卤素原子，该废塑料用作热解原料以生产热解气体。脱卤单元30可从热解气中除去至少5％、至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％、至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、至少95％或至少99％的共价键合的卤素原子。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，脱卤的热解气可以包含小于500、不超过400、不超过300、不超过250、不超过200、不超过150、不超过100、不超过90、不超过80、不超过70、不超过60、不超过50、不超过40、不超过30、不超过20、不超过10或不超过5ppm的卤素含量。
或者，在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，可首先将至少部分热解气引入脱卤单元30，且可将至少部分所得脱卤气引入压缩系统32以形成压缩的热解气。
回到图2，可以将来自气体分离26的至少一部分热解气、来自脱卤单元30的至少一部分脱卤热解气和/或来自压缩系统32的至少一部分压缩热解气引入气化器，例如部分氧化(POX)单元34。而在部分氧化单元34中，可以使至少一部分热解气经受部分氧化(POX)气化。如本文所用，“部分氧化(POX)气化”或“POX”是指含烃进料被高温转化成合成气(一氧化碳、氢气和二氧化碳)，其中该转化是在氧气量低于将碳完全氧化成CO2所需的氧气化学计量的情况下进行的。POX气化的进料可以包括固体、液体和/或气体。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，POX气化单元可以包括气体进料气化器、液体进料气化器、固体进料气化器或其组合。更特别地，POX气化单元可以进行液体进料POX气化。如本文所用，“液体进料POX气化”是指这样一种POX气化过程，其中至该过程的进料主要包含在25℃和1atm下为液体的组分。附加地，或替代性地，POX气化单元可以进行气体进料POX气化。如本文所用，“气体进料POX气化”是指这样一种POX气化过程，其中至该过程的进料主要包含在25℃和1atm下为气态的组分。
如图2所示，提供了用于生产回收成分合成气的方法，其中该方法包括：(a)将氧剂和包含热解气的原料组合物装入气化器内的气化区；(b)在气化区中将原料组合物与氧剂一起气化，从而产生合成气组合物；和(c)从气化器中排出至少一部分合成气组合物。如图2所示，化石燃料(例如天然气、煤、石油焦、生物质及其组合)可与来自气体分离26、脱卤单元30和/或压缩系统32的热解气组合，以产生气化原料。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，气化原料包含至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9、至少10、至少11、至少12、至少13、至少14、至少15、至少16、至少17、至少18、至少19、至少20、至少21、至少22、至少23、至少24或至少25和/或不超过90、不超过85、不超过80、不超过75、不超过70、不超过65、不超过60、不超过55、不超过50、不超过40、不超过35或不超过30wt％的热解气，该热解气可衍生自气体分离26、脱卤单元30和/或压缩系统32。
更特别地，基于气化原料的总重量，气化原料包含1wt％-75wt％、1wt％-50wt％、1wt％-40wt％或1wt％-30wt％的热解气，该热解气可衍生自气体分离26、脱卤单元30和/或压缩系统32。
如上所述，气化原料还可包括化石燃料，例如煤、或PET焦、或天然气、或液态烃例如重油。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于气化原料的总重量，气化原料可以包含至少1、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80或至少85和/或不超过99、不超过95或不超过90wt％的化石燃料，例如天然气。更特别地，气化原料包含10wt％-99wt％、40wt％-99wt％或75wt％-99wt％的化石燃料，例如天然气。
气化原料流期望地与氧剂一起注入到合成气发生气化器的耐火材料衬里的燃烧室中。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，通过喷射器将原料流和氧剂喷射到在显著压力下的气化区中，该压力通常为至少500、至少600、至少800、至少1000或至少1250psig。通常，从喷射器喷嘴喷射到燃烧室中的原料和氧剂流的速度或流速将超过火焰传播的速率以避免反闪。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，氧剂包括氧化气体，该氧化气体可以包括空气。更特别地，氧剂包括富氧气体，其氧气量大于空气中的量。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于注入气化器的反应(燃烧)区的氧剂流中的所有摩尔数，氧剂包含至少25、至少35、至少40、至少50、至少60、至少70、至少80、至少90、至少95、至少97、至少99或至少99.5mol％(mol％，mole percent，摩尔百分比)的氧。考虑到相对于原料流的量、装入原料的量、工艺条件和反应器设计，相对于原料流中的组分，供应至反应区的氧气的特定量期望地足以获得从气化反应获得的最大产率或接近最大产率的一氧化碳和氢气。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，不将蒸汽供应至气化区。替代性地，或附加地，可将蒸汽供应至气化区。
除了氧剂之外，其它可还原的含氧气体也可供应至反应区，例如二氧化碳、氮气或仅为空气。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，不将富含二氧化碳或氮气的气流(例如，大于在空气中发现的摩尔量，或至少2、至少5、至少10或至少40mol％)被装入气化器中。这些气体可以用作载气以将原料推进至气化区。由于气化区内的压力，这些载气可被压缩以提供用于引入到气化区中的动力。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，不将含有大于0.01mol％或0.02mol％的二氧化碳的气流装入气化器或气化区。附加地或替代性地，不将含有大于77、70、50、30、10、5或3mol％的氮气的气流装入气化器或气化区。此外，大于0.1、0.5、1或5mol％的氢气的气态氢气流可以不被装入气化器或气化区。此外，含有大于0.1、0.5、1或5mol％的甲烷的甲烷气体流可以不被装入气化器或气化区。在某些实施例中，引入气化区的唯一气态流是氧剂，该氧剂是如上文描述的富氧的气流。
期望地采用的气化过程是部分氧化气化反应，如上文描述的。通常，为了提高氢气和一氧化碳的产量，氧化过程涉及气化原料的部分氧化而不是完全氧化，因此，相对于完全氧化100％的碳键和氢键所需的量，氧化过程可以在贫氧环境中操作。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，气化器的总氧气需求量可以超过将气化原料的碳含量转化成一氧化碳理论上所需的量至少5％、至少10％、至少15％或至少20％。通常，当总氧气供应超过理论要求的10％至80％时，可以获得令人满意的操作。例如，每磅碳的合适氧气量的例子可以是在每磅碳0.4至3.0、0.6至2.5、0.9至2.5或1.2至2.5磅游离氧的范围内。
原料流和氧剂流的混合可以通过引入单独的原料流和氧剂流，使得它们在反应区内彼此撞击而在反应区内完全完成。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，将氧剂流以高速引入气化器的反应区，以既超过火焰传播速率又改善与原料流的混合。氧化剂可以25至500、50至400或100至400英尺/秒的范围注入气化区。这些值将是气态氧剂流在喷射器-气化区界面处的速度，或喷射器尖端速度。
在一个实施例中或与任何所提及的实施例组合，气化原料流和氧剂流可以可选地预热至至少200℃、至少300℃或至少400℃的温度。然而，所采用的气化过程不需要预热原料流以有效地气化原料，并且预热处理步骤可导致过程的能效降低。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，所采用的气化技术的类型是产生合成气的部分氧化气流床气化器。该技术不同于固定床(或者称为移动床)气化器和流化床气化器。在固定床(或移动床气化器)中，原料流以与氧化剂气体逆流流动的方向移动，并且通常采用的氧化剂气体是空气。原料流落入气化室，积聚并形成原料床。
空气(或或者氧气)从气化器的底部连续地向上流动通过原料材料床，同时新鲜原料由于重力从顶部连续地落下以在床燃烧时更新床。燃烧温度通常低于灰分的熔化温度并且不会排渣。无论固定床以逆流或在某些情况下以并向流方式操作，固定床反应过程都会在床中产生大量的由原料热解产生的焦油、油和甲烷，从而污染所产生的合成气和污染气化器。
被污染的合成气需要大量的努力和成本以除去焦油状残留物(一旦合成气冷却，焦油状残留物将冷凝)，并且因此，这样的合成气流通常不用于制备化学品，而是用于直接加热应用中。在流化床中，气化区中的原料材料通过氧化剂的作用流化，氧化剂以足够高的速度流过床，使床中的颗粒流化。在流化床中，气化区中的均相反应温度和低反应温度也促进产生大量的未反应原料材料和低碳转化，流化床中的操作温度通常在800-1000℃之间。此外，在流化床中，重要的是在低于排渣条件下操作以保持原料颗粒的流化，否则原料颗粒将粘附到炉渣和团聚物上。通过采用气流床气化，克服了通常用于处理废料的固定床(或移动床)和流化床气化器所存在的这些缺陷。
美国专利No3,544,291中描述了可用的示例性气化器，其全部公开内容通过引用整体并入本文。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，气化器是非催化的，这意味着气化器不含催化剂床，且气化过程是非催化的，这意味着催化剂不会作为离散的未结合的催化剂引入到气化区。此外，气化过程也可以是排渣气化过程；即在排渣条件(远高于灰分的熔化温度)下操作，使得在气化区中形成熔渣并沿着耐火壁向下流动。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，气化器中的气化区和可选地所有反应区在至少1000℃、至少1100℃、至少1200℃、至少1250℃、或至少1300℃和/或不超过2500℃、不超过2000℃、不超过1800℃或不超过1600℃的温度下操作。反应温度可以是自生的。有利地，以稳态模式操作的气化器可以处于自生温度，并且不需要应用外部能量来加热气化区。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，气化器是主要气体进料的气化器。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，气化器是非排渣气化器或在不形成炉渣的条件下操作。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，气化器在操作期间不处于负压下，而是在操作期间处于正压下。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，气化器在气化区(或燃烧室)内至少200psig(1.38MPa)、至少300psig(2.06MPa)、至少350psig(2.41MPa)、至少400psig(2.76MPa)、至少420psig(2.89MPa)、至少450psig(3.10MPa)、至少475psig(3.27MPa)、至少500psig(3.44MPa)、至少550psig(3.79MPa)、至少600psig(4.13MPa)、至少650psig(4.48MPa)、至少700psig(4.82MPa)、至少750psig(5.17MPa)、至少800psig(5.51MPa)、至少900psig(6.2MPa)、至少1000psig(6.89MPa)、至少1100psig(7.58MPa)或至少1200psig(8.2MPa)的压力下操作。
附加地，或替代性地，气化器在气化区(或燃烧室)内不超过1300psig(8.96MPa)、不超过1250psig(8.61MPa)、不超过1200psig(8.27MPa)、不超过1150psig(7.92MPa)、不超过1100psig(7.58MPa)、不超过1050psig(7.23MPa)、不超过1000psig(6.89MPa)、不超过900psig(6.2MPa)、不超过800psig(5.51MPa)或不超过750psig(5.17MPa)的压力下操作。
合适的压力范围的例子包括400至1000、425至900、450至900、475至900、500至900、550至900、600至900、650至900、400至800、425至800、450至800、475至800、500至800、550至800、600至800、650至800、400至750、425至750、450至750、475至750、500至750或550至750psig。
通常，气体在气化器反应器中的平均停留时间可以非常短，以增加吞吐量。由于气化器可在高温和高压下操作，因此原料至气体的基本完全转化可以在非常短的时间范围内发生。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，气体在气化器中的平均停留时间可以不超过30秒、不超过25秒、不超过20秒、不超过15秒、不超过10秒、或不超过7秒。
为了避免气化器的下游设备(洗涤器、CO/H2变换反应器、酸性气体去除、化学合成)和中间管道结垢，所得合成气可具有低焦油含量或没有焦油含量。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于合成气流中所有可冷凝固体的重量，从气化器排出的合成气流可以包含不超过4、不超过3、不超过2、不超过1、不超过0.5、不超过0.2、不超过0.1或不超过0.01wt％的焦油。为了测量的目的，可冷凝的固体是在15℃的温度和1atm下冷凝的那些化合物和元素。焦油产物的例子包括萘、甲酚、二甲苯酚、蒽、菲、酚、苯、甲苯、吡啶、儿茶酚、联苯、苯并呋喃、苯甲醛、苊、芴、萘并呋喃、苯并蒽、芘、醋菲烯、苯并芘和其它高分子量芳香族多核化合物。焦油含量可以通过GC-MSD确定。
通常，从气化容器排出的粗合成气流包括例如氢气、一氧化碳和二氧化碳的气体，并且根据燃料源和反应条件可包括其它气体，例如甲烷、硫化氢和氮气。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，粗合成气流(从气化器排出并且在通过洗涤、变换或酸性气体去除的任何进一步处理之前的流)可以具有以下组成，以干基摩尔百分比计，且基于粗合成气流中的所有气体(在25℃和1atm下为气态的元素或化合物)的摩尔数：
·在15mol％-60mol％、18mol％-50mol％、18mol％-45mol％、18mol％-40mol％、23mol％-40mol％、25mol％-40mol％、23mol％-38mol％、29mol％-40mol％、31mol％-40mol％的范围内的氢气含量；
·20mol％-75mol％、20mol％-65mol％、30mol％-70mol％、35mol％-68mol％、40mol％-68mol％、40mol％-60mol％、35mol％-55mol％或40mol％-52mol％的一氧化碳含量；
·1.0mol％-30mol％、2mol％-25mol％、2mol％-21mol％、10mol％-25mol％或10mol％-20mol％的二氧化碳含量；
·2.0mol％-40mol％、5mol％-35mol％、5mol％-30mol％或10mol％-30mol％的水含量；
·0.0mol％-30mol％、0.01mol％-15mol％、0.01mol％-10mol％、0.01mol％-8mol％、0.01mol％-7mol％、0.01mol％-5mol％、0.01mol％-3mol％、0.1mol％-1.5mol％或0.1mol％-1mol％的甲烷含量；
·0.01mol％-2.0mol％、0.05mol％-1.5mol％、0.1mol％-1mol％或0.1mol％-0.5mol％的H2S含量；
·0.05mol％-1.0mol％、0.05mol％-0.7mol％或0.05mol％-0.3mol％的COS含量；
·0.015mol％-3.0mol％、0.02mol％-2mol％、0.05mol％-1.5mol％、或0.1mol％-1mol％的硫含量；和/或
·0.0mol％-5mol％、0.005mol％-3mol％、0.01mol％-2mol％、0.005mol％-1mol％、0.005mol％-0.5mol％或0.005mol％-0.3mol％的氮含量。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，合成气包含至少0.65、至少0.68、至少0.7、至少0.73、至少0.75、至少0.78、至少0.8、至少0.85、至少0.88、至少0.9、至少0.93、至少0.95、至少0.98或至少1的氢气/一氧化碳摩尔比。
气体成分可以通过FID-GC和TCD-GC或任何其他公认的分析气流成分的方法来确定。
回到图2，来自固体分离器22的热解残余物28的至少一部分可以被引入到可选的再生器30用于再生，通常通过燃烧。在再生之后，至少一部分热再生固体可以直接再引入热解反应器18。附加地，或替代性地，在固体分离器22中回收的固体颗粒的至少一部分可以直接引回到热解反应器18，特别是如果固体残余物含有显著量的未转化的塑料废物。此外，残余固体可通过固体去除单元32从再生器26去除，并从系统排出。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，废塑料源12、原料预处理系统14、热解进料系统16、热解反应器18、固体分离器22、气体分离单元26、脱卤单元30、压缩系统32和POX单元34可以在所有单元或所述单元的一些之间流体连通。例如，热解反应器18可以与POX单元34流体连通。在一个实施例中或者与任何提及的实施例组合，流体连通包括夹套管道、伴热管道和/或绝热管道。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解反应器18不与POX单元34流体连通。
图3描绘了又一个示例性系统10，其可以用于将一种或多种废塑料，特别是回收的塑料废物，至少部分转化为各种有用的热解衍生产物。应当理解，图3中所示的系统仅是本公开可以在其中实施的系统的一个例子。本公开可以在各种其它系统中得到应用，在这些系统中期望将热解产物高效且有效地转化为各种期望的最终产物。此外，用虚线描绘的组件或单元表示可以在示例性系统10中找到的可选的流和/或组件。因此，存在预想的实施例，在其中虚线中的组件可以存在或可以不存在。现在将更详细地描述图3中所示的示例性系统。
如图3所示的热解设施10包括废塑料源12、原料预处理系统14、热解进料系统16、热解反应器18、固体分离器22、气体分离单元26和部分氧化(POX)单元34，它们可以与以上关于图1和2描述的相同组件相同的方式起作用。图3演示了这样一个实施例，其中至少一部分热解残余物，以衍生自热解反应器18的塔底流和/或来自固体分离器22的热解残余物44的形式，被引入部分氧化(POX)气化设施，以产生回收成分合成气。如图2所示，来自热解反应器18的热解塔底流40和/或来自固体分离器22的热解残余物44的至少一部分可以引入部分氧化(POX)单元34。替代性地，或附加地，也可将热解油的至少一部分引入POX单元，如图3中一般性所示。
如图3所示，热解塔底流40可以从热解反应器18中排出。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，该热解塔底流40主要包含以上关于图1描述的热解残余物。例如，基于热解塔底流的总重量，该热解塔底流40可以包含至少50、至少60、至少70、至少75、至少80、至少85、至少90、至少95、至少96、至少97、至少98、至少99或至少99.9wt％的热解残余物。通常，可以在低于从热解反应器18中去除热解流出物20的排出点的高度位置，从热解反应器18中取出热解塔底流40。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于热解塔底流的总重量，热解塔底流40包含至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80或至少85wt％的C20+烃。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于热解塔底流的总重量，热解塔底流40包含不超过15、不超过14、不超过13、不超过12、不超过11、不超过10、不超过9、不超过8、不超过7、不超过6、不超过5、不超过4、不超过3、不超过2、不超过1或不超过0.5wt％的水。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于热解塔底流的总重量，热解塔底流40包含至少1、至少2、至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少90、至少95或至少99wt％的含碳固体。附加地或替代性地，在一个实施例中或与任何所提及的实施例组合，热解塔底流包含不超过99、不超过90、不超过80、不超过70、不超过60、不超过50、不超过40、不超过30、不超过20、不超过10、不超过9、不超过8、不超过7、不超过6、不超过5或不超过4wt％的含碳固体。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解塔底流40包含大于或等于链烷烃、或大于或等于0.25:1、0.3:1、0.35:1、0.4:1或0.45:1的C：H原子比。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于热解塔底流的总重量，热解塔底流40包含不超过40、30、20、10、5、4、3、2或1wt％的热解油。
回到图3，可以将至少一部分热解塔底流40引入到可选的重质精炼机，以从热解塔底流40中去除至少一部分不期望的固体(例如金属)。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，重质精炼机42可以除去存在于热解塔底流40中的至少25％、50％、75％、80％、85％、90％、95％或99％的含金属化合物。重质精炼机42可包括例如旋风分离器、过滤器或本领域已知的能够分离固体的任何其它分离器。
回到图3，至少一部分热解塔底流40可以与来自固体分离器22的至少一部分热解残余物流44组合。应当注意，该组合的热解残余物流(即含有热解塔底流40和热解残余物流44的流)可以包含并表现出以上描述的关于图1的热解残余物的特征。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于组合流的总重量，该组合热解残余物流包含至少80、至少85、至少90、至少95、至少99或至少99.9wt％的热解残余物。在某些实施例中，热解塔底流40可以在重质精炼机42中处理之后与热解残余物流44组合。
如图3所示，至少一部分热解塔底流40和/或热解残余物流44可以被到引入气化器，例如部分氧化(POX)单元34。而在部分氧化气化器单元34中，至少一部分热解塔底流40和/或热解残余物流44可以经受部分氧化(POX)气化。附加地，或替代性地，来自气体分离单元26的至少一部分热解油流也可经受部分氧化气化。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，POX气化单元可以包括气体进料气化器、液体进料气化器、固体进料气化器或其组合。
如图3所示，提供了用于生产回收成分合成气的方法，其中该方法包括：(a)将氧剂和包含热解塔底流40和/或热解残余物流44的原料组合物装入气化器内的气化区；(b)在气化区中将原料组合物与氧剂一起气化，从而产生合成气组合物；和(c)从气化器中排出至少一部分合成气组合物和残余物。如图3中所示，另一固体燃料(例如化石燃料如煤，和/或固体废塑料)可与热解塔底流40和/或热解残余物流44组合，以产生气化原料46。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于原料的总重量，气化原料46包含至少0.1、至少0.5、至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9、至少10、至少11、至少12、至少13、至少14、至少15、至少16、至少17、至少18、至少19、至少20、至少21、至少22、至少23、至少24或至少25和/或不超过90、不超过85、不超过80、不超过75、不超过70、不超过65、不超过60、不超过55、不超过50、不超过40、不超过35、不超过30、不超过25、不超过20、不超过15、不超过10或不超过5wt％的热解残余物，该热解残余物可以衍生自热解塔底流40和/或热解残余物流44。更特别地，基于气化原料的总重量，气化原料可以包含1wt％-75wt％、1wt％-50wt％、1wt％-40wt％或1wt％-30wt％的热解残余物，该热解残余物可以衍生自热解塔底流40和/或热解残余物流44。
如上所述，气化原料还可包含另一种含碳固体燃料例如煤，和/或固体废塑料。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于气化原料的总重量，气化原料可以包含至少1、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80或至少85和/或不超过99、不超过95或不超过90wt％的固体化石燃料(例如煤)和/或固体废塑料。更特别地，气化原料可以包含10wt％-99wt％、40wt％-99wt％或75wt％-99wt％的固体化石燃料(例如煤)和/或固体废塑料。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于气化原料的总重量，或替代性地基于固体的重量，气化原料可以包含至少1、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80或至少85和/或不超过99、不超过95或不超过90wt％的煤。更特别地，基于气化原料的重量，或替代性地基于固体的重量，气化原料可以包含10wt％-99wt％、40wt％-99wt％、或65wt％-78wt％、或75wt％-99wt％的量的煤。
采用的煤的质量不受限制。无烟煤、烟煤、次烟煤、褐煤(browncoal)和褐煤(lignite coal)可以是煤原料的来源。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，为了提高反应器的热效率，基于煤的重量，采用的煤的碳含量超过35wt％或42wt％。因此，烟煤或无烟煤由于其较高的能量含量而可能是期望的。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于煤的总重量，煤可包含不超过25、不超过20、不超过15、不超过10或不超过8的水分含量。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，煤的热值为至少11,000BTU/lb、至少11,500BTU/lb、至少12,500BTU/lb、至少13,000BTU/lb、至少13,500BTU/lb、14,000BTU/lb、14,250BTU/lb，或至少14,500BTU/lb。
在一个实施例中或与任何所提及的实施例组合，水可在喷射到气化器34中之前添加到气化原料46中，以便产生含有水的浆料。因此，在这样的实施例中，气化原料是浆料的形式。气化原料46包含至少1、至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少28、至少30或至少31和/或不超过90、不超过80、不超过70、不超过60、不超过50、不超过40、不超过35或不超过30wt％的水。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，固体燃料例如煤，和/或废塑料，可以研磨至2mm或更小的尺寸。固体燃料的小尺寸对于确保在浆料中的均匀悬浮、允许相对于气态反应物的充分运动、确保基本上完全气化以及提供具有最小研磨的高固体含量的可泵送浆料可能是重要的。
虽然在图3中未示出，但是气化设施可以包括研磨设备，例如球磨机、棒磨机、锤磨机、雷蒙磨机或超声磨机，以将气化原料的固体颗粒(包括热解残余物和另外的固体燃料)研磨成期望的粒度(例如，平均直径小于2mm)。应当注意，可以将水加入热解残余物和/或其它固体燃料(例如煤)中——当这些组分在研磨设备中研磨时。
热解塔底流40和/或热解残余物流44可以研磨至合适的粒度，可选地过筛，然后在将原料流引入到气化器内的气化区之前，在任何位置与原料流的一种或多种化石燃料组分组合。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解塔底流40和/或热解残余物流44可以与固体含碳燃料(例如煤和/或废塑料)在研磨设备中组合。该位置对于浆料进料气化器可能特别有吸引力，因为可能期望使用具有可能最高的稳定固体浓度的进料，并且在较高固体浓度下，浆料的黏度也高。在矿物燃料研磨设备中使用的扭矩和剪切力很高，再加上煤浆的剪切稀化行为，可以在化石燃料研磨设备中获得预研磨的热解残余物与研磨的化石燃料的良好混合。
其它固体燃料(例如，化石燃料例如煤)、热解塔底流40和/或热解残余物流44可以出于多种目的而研磨或碾磨。通常，与化石燃料源一样，热解塔底流40和/或热解残余物流44必须被研磨至小尺寸，以(i)由于传质的限制，一旦在气化器内部使得反应更快，(ii)在煤至水中高浓度的情况下，产生稳定的、流体的和可流动的浆料，和(iii)通过具有紧密间隙的处理设备，例如高压泵、阀和进料喷射器。通常，这意味着原料中的固体可被研磨至下述这样的粒度，其中至少90％的颗粒的平均粒度不超过4、不超过3、不超过2、不超过1.9、不超过1.8或不超过1.7mm。
如上所述，气化原料可以是含水浆料的形式。原料流中的固体(例如化石燃料和轮胎)浓度不应超过浆料的稳定性限制，或不超过以目标固体浓度将原料泵送或进料至气化器的能力。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，浆料的固体含量应为至少50、至少55、至少60、至少65、至少70或至少75wt％，其余为可包括水和液体添加剂的液相。上限没有特别限制，因为它取决于气化器的设计。
可以调节原料浆流中的固体的量及它们的粒度，以使固体含量最大化，同时保持稳定且可泵送的浆料。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，可泵送浆料是在25℃和1atm下黏度不超过30,000cP、不超过25,000cP、不超过23,000cP、不超过20,000cP、不超过18,000cP、不超过15,000cP、不超过13,000cP、不超过10,000cP、不超过8,000cP、或不超过5,000cP和/或至少500cP、至少1000cP、至少1500cP、至少2000cP、或至少2500cP的浆料。
在较高的黏度下，浆料可能变得太稠而不能实际泵送。通过如下如下步骤进行黏度测量以确定浆料的可泵送性：混合浆料样品直到获得颗粒的均匀分布，然后立即将带有LV-2转子的以0.5rpm的速率旋转的博勒飞(Brookfield)黏度计浸入充分混合的浆料中，并立即读数。或者，可以使用带有V80-40叶片转子的在1.83/s的剪切速率下运转的博勒飞R/S流变仪。由于在两个流变仪之间在它们的不同剪切速率下的测量值将产生不同的值，因此报告了测量方法。然而，上文陈述的cP值适用于这两种流变仪装置和程序中的任一个。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，包含热解塔底流40、热解残余物流44、其它固体燃料和水的气化原料流46可保持在足以将该流保持为可泵送液体的温度。
如图3所示，图3中的气化原料流46可与氧剂一起注入到合成气发生气化器的耐火材料衬里的燃烧室中。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，通过喷射器将原料流和氧剂喷射到在显著压力下的气化区中，该压力通常为至少500、至少600、至少800、至少1000psig。通常，从喷射器喷嘴喷射到燃烧室中的原料和氧剂流的速度或流速可超过火焰传播的速率以避免反闪。
气化器单元34的运行条件和氧剂在上文关于图2进行了描述。关于气化器运行条件(例如温度、压力和停留时间)和氧剂的上述描述也可应用于图3中描绘的气化系统。
除了氧剂之外，其它可还原的含氧气体也可供应至反应区，例如二氧化碳、氮气或仅为空气。如图3所示，二氧化碳流可与原料一起引入，以用作载气，从而将原料推进至气化区。由于气化区内的压力，这些载气可被压缩以提供用于引入到气化区中的动力。
如前所述，期望地采用的气化过程是部分氧化气化反应。通常，为了提高氢气和一氧化碳的产量，氧化过程涉及气化原料的部分氧化而不是完全氧化，因此，相对于完全氧化100％的碳键和氢键所需的量，氧化过程可以在贫氧环境中操作。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，气化器的总氧气需求量可以超过将气化原料的碳含量转化成一氧化碳理论上所需的量至少5％、至少10％、至少15％或至少20％。通常，当总氧气供应超过理论需求的10％至80％时，可以获得令人满意的操作。例如，每磅碳的合适氧气量的例子可以是在每磅碳0.4至3.0、0.6至2.5、0.9至2.5或1.2至2.5磅游离氧的范围内。
原料流和氧剂流的混合可以通过引入单独的原料流和氧剂流，使得它们在反应区内彼此撞击而在反应区内完全完成。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，将氧剂流以高速引入气化器的反应区，以既超过火焰传播速率又改善与原料流的混合。
在一个实施例中或与任何所提及的实施例组合，气化原料流和氧剂流可以可选地预热至至少200℃、至少300℃或至少400℃的温度。然而，所采用的气化过程不需要预热原料流以有效地气化原料，并且预热处理步骤可导致过程的能效降低。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，所采用的气化技术的类型是产生合成气的部分氧化气流床气化器。
美国专利No3,544,291中描绘了可用于图3中的气化器的示例性气化器。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，气化器是非催化的，这意味着气化器不含催化剂床，且气化过程是非催化的，这意味着催化剂不会作为离散的未结合的催化剂引入到气化区。
为了避免气化器的下游设备(洗涤器、CO/H2变换反应器、酸性气体去除、化学合成)和中间管道结垢，所得合成气可具有低焦油含量或没有焦油含量。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于合成气流中所有可冷凝固体的重量，从图3中的气化器34排出的合成气流可以包含不超过4、不超过3、不超过2、不超过1、不超过0.5、不超过0.2、不超过0.1或不超过0.01wt％的焦油。为了测量的目的，可冷凝的固体是在15℃的温度和1atm下冷凝的那些化合物和元素。焦油产物的例子包括萘、甲酚、二甲苯酚、蒽、菲、酚、苯、甲苯、吡啶、儿茶酚、联苯、苯并呋喃、苯甲醛、苊、芴、萘并呋喃、苯并蒽、芘、醋菲烯、苯并芘和其它高分子量芳香族多核化合物。焦油含量可以通过GC-MSD确定。
通常，从气化容器34排出的粗合成气流包括例如氢气、一氧化碳和二氧化碳的气体，并且根据燃料源和反应条件可包括其它气体例如甲烷、硫化氢和氮气。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，粗合成气流(从气化器34排出并且在通过洗涤、变换或酸性气体去除的任何进一步处理之前的流)可以具有以下组成，以干基摩尔百分比计，且基于粗合成气流中的所有气体(在25℃和1atm下为气态的元素或化合物)的摩尔数：
·在15mol％-60mol％、18mol％-50mol％、18mol％-45mol％、18mol％-40mol％、23mol％-40mol％、25mol％-40mol％、23mol％-38mol％、29mol％-40mol％、31mol％-40mol％的范围内的氢气含量；
·20mol％-75mol％、20mol％-65mol％、30mol％-70mol％、35mol％-68mol％、40mol％-68mol％、40mol％-60mol％、35mol％-55mol％或40mol％-52mol％的一氧化碳含量；
·1.0mol％-30mol％、2mol％-25mol％、2mol％-21mol％、10mol％-25mol％或10mol％-20mol％的二氧化碳含量；
·2.0mol％-40mol％、5mol％-35mol％、5mol％-30mol％或10mol％-30mol％的水含量；
·0.0mol％-30mol％、0.01mol％-15mol％、0.01mol％-10mol％、0.01mol％-8mol％、0.01mol％-7mol％、0.01mol％-5mol％、0.01mol％-3mol％、0.1mol％-1.5mol％或0.1mol％-1mol％的甲烷含量；
·0.01mol％-2.0mol％、0.05mol％-1.5mol％、0.1mol％-1mol％或0.1mol％-0.5mol％的H2S含量；
·0.05mol％-1.0mol％、0.05mol％-0.7mol％或0.05mol％-0.3mol％的COS含量；
·0.015mol％-3.0mol％、0.02mol％-2mol％、0.05mol％-1.5mol％、或0.1mol％-1mol％的硫含量；和/或
·0.0mol％-5mol％、0.005mol％-3mol％、0.01mol％-2mol％、0.005mol％-1mol％、0.005mol％-0.5mol％或0.005mol％-0.3mol％的氮含量。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，合成气包含至少0.65、至少0.68、至少0.7、至少0.73、至少0.75、至少0.78、至少0.8、至少0.85、至少0.88、至少0.9、至少0.93、至少0.95、至少0.98或至少1的氢气/一氧化碳摩尔比。
在气化器34中形成的剩余残余废物可从系统中去除和清除。
气体成分可以通过FID-GC和TCD-GC或任何其他公认的分析气流成分的方法来确定。
回到图3，来自固体分离器22的热解残余物44的至少一部分可以被引入到可选的再生器30用于再生，通常通过燃烧。在再生之后，至少一部分热再生固体可以直接再引入热解反应器18。附加地，或替代性地，在固体分离器22中回收的固体颗粒的至少一部分可以直接引回到热解反应器18，特别是如果固体残余物含有显著量的未转化的塑料废物。此外，残余固体可通过固体去除单元32再生器26去除，并从系统排出。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，废塑料源12、原料预处理系统14、热解进料系统16、热解反应器18、固体分离器22、气体分离单元26和POX单元34可以在所有单元之间或所述单元的一些之间流体连通。例如，热解反应器18可以与POX单元34流体连通。在一个实施例中或者与任何提及的实施例组合，流体连通包括夹套管道、伴热管道和/或绝热管道。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解塔底流44可以是可泵送液体的形式，并且可以与POX气化器单元34的进料喷射器流体连通。或者，热解塔底流44可以是可泵送液体的形式，并且可以在POX气化器单元34的进料喷射器之前的点与气化设施流体连通。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解反应器18不与POX单元34流体连通。
最后，如图3所示，除了气化原料46之外，来自原料预处理系统14的单独的固体废塑流48可单独地引入气化器单元34中。
裂化设施
图4描绘了另一个示例性化学回收设施或系统400，其可以用于将一种或多种废塑料，特别是回收的塑料废物，至少部分转化为各种有用的热解衍生产物。应当理解，图4中所示的系统400仅是本公开可以在其中实施的系统的一个例子。
图4示出了用于处理废料的系统，其通常包括热解设施410和裂化设施420。热解设施410可利用回收废物，例如混合塑料废物，以提供回收成分热解气(r-热解气)流110和回收成分热解油(r-热解油)流112。如本文所用，术语“回收成分”是指直接和/或间接衍生自废塑料的组合物或包含直接和/或间接衍生自废塑料的组合物。如本文所用，术语“直接衍生”是指具有至少一种源自废塑料的物理组分，而“间接衍生”是指具有指定的回收成分，该指定的回收成分i)可归因于废塑料，但ii)不是基于具有源自废塑料的物理组分。
如本文所用，“r-热解油”是指当在25℃和1atm下测量时为液体的物质组合物，并且其至少一部分获自回收废物的热解。如本文所用，“r-热解气”是指当在25℃和1atm下测量时为气态的物质组合物，并且其至少一部分获自回收废物的热解。
如图4所示，在热解设施410中形成的r-热解气流110和/或r-热解油流112的至少一部分可以送至裂化器设施420，其中该流可以被处理以形成回收成分烯烃(r-烯烃)的流。如本文所用，术语“裂化”是指通过碳-碳双键的断裂将复杂的有机分子分解成较简单的分子的过程。如本文所用，术语“裂化器设施”和“裂化设施”是指包括进行衍生自废塑料的原料的裂化所必需的所有设备、管线和控制装置的设施。裂化设施可以包括一个或多个裂化器炉，以及用于处理裂化器炉流出物的下游分离设备。如本文所用，术语“裂化器炉”或“裂化炉”是指具有内管的加热外壳，经历热裂化的流穿过该内管流动。
图4所示的热解设施410可包括一个实施例，或与本文前述热解设施的任何提及的实施例组合。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，直接来自热解单元的热解气110和/或热解油120(例如，粗r-热解气和粗r-热解油)可以在引入下游单元(例如裂化设施420)之前，经受一个或多个处理步骤。合适的处理步骤的例子可以包括但不限于：分离不太期望的组分(例如，含氮化合物、含氧化合物和/或烯烃和芳香烃)，蒸馏以提供特定的热解油组合物，以及预热。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，引入到裂化器设施420的热解气110的流可以主要包含C2至C4烯烃和链烷烃。例如，在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于r-热解气流的总重量，r-热解气可以包含至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少90或至少95和/或不超过99、不超过97、不超过95、不超过90、不超过85、不超过80、不超过75、不超过70、不超过65或不超过60wt％的C2至C4烯烃和链烷烃。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于r-热解气流110的总重量，r-热解气流110可以包含至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45或至少50wt％和/或不超过75、不超过70、不超过65、不超过60、不超过55或不超过50wt％的乙烯和/或丙烯。r-热解气流110也可包含乙烷和/或丙烷，基于r-热解气流110的总重量，以下述的量包含：至少5、至少10、至少15、至少20或至少25和/或不超过50、不超过45、不超过40、不超过35、不超过30或不超过25wt％的乙烷和/或丙烷。
r-热解气流110中的乙烯与乙烷的重量比可以是至少1:1、至少1.1:1、至少1.2:1、至少1.25:1、至少1.3:1、至少1.35:1、至少1.4:1、至少1.45:1、至少1.5:1和/或不超过3:1、不超过2.75:1、不超过2.5:1、不超过2.25:1、不超过2.1:1。附加地，或替代性地，r-热解气流110中的丙烯与丙烷重量比可以是至少1:1、至少1.1:1、至少1.2:1、至少1.25:1、至少1.3:1、至少1.35:1、至少1.4:1、至少1.45:1、至少1.5:1和/或不超过3:1、不超过2.75:1、不超过2.5:1、不超过2.25:1、不超过2.1:1。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于r-热解气流110的总重量，r-热解气流110可以包含至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45或至少50wt％和/或不超过75、不超过70、不超过65、不超过60、不超过55或不超过50wt％的乙烯，并且，基于r-热解气流110的总重量，它还可以包含至少5、至少10、至少15、至少20或至少25和/或不超过50、45、40、35、30或25wt％的量的乙烷。r-热解气流110中的乙烯与乙烷的重量比可以是至少1:1、至少1.1:1、至少1.2:1、至少1.25:1、至少1.3:1、至少1.35:1、至少1.4:1、至少1.45:1、至少1.5:1和/或不超过3:1、不超过2.75:1、不超过2.5:1、不超过2.25:1、不超过2.1:1。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于r-热解气流110的总重量，r-热解气流110可以包含至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45或至少50wt％和/或不超过75、不超过70、不超过65、不超过60、不超过55或不超过50wt％的丙烯，并且基于r-热解气流110的总重量，它还可以包含至少5、至少10、至少15、至少20或至少25和/或不超过50、45、40、35、30或25wt％的量的丙烷。r-热解气流110中丙烯与丙烷的重量比可以是至少1:1、至少1.1:1、至少1.2:1、至少1.25:1、至少1.3:1、至少1.35:1、至少1.4:1、至少1.45:1、至少1.5:1和/或不超过3:1、不超过2.75:1、不超过2.5:1、不超过2.25:1、不超过2.1:1。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于r-热解气流110的总重量，r-热解气流110的甲烷含量可以为至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30或至少35和/或不超过60、55、50、45、35、30、25或20wt％。附加地，或替代性地，基于组合物的总重量，r-热解气流110可以包含至少0.5、至少1、至少2、至少5、至少8、至少10、至少12、至少15和/或不超过约35、30、25、20、15、10、8、5wt％的丁二烯。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于组合物的总重量，r-热解气流110包含不超过约35、不超过30、不超过25、不超过20、不超过15、不超过10、不超过5wt％的C5和更重组分。基于组合物的总重量，r-热解气流110也可以包含不超过约35、不超过30、不超过25、不超过20、不超过15、不超过10、不超过5wt％的芳香烃。基于流110的总重量，r-热解气流110可以包含至少0.1、至少0.5、至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少8、至少10或至少12和/或不超过25、不超过20、不超过18、不超过15、不超过12、不超过10、不超过8或不超过5wt％的一种或多种含氮化合物。
此外，在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，引入裂化器设施的r-热解气流110可以具有以下特性中的至少一种：
(a)不超过20、不超过15、不超过10、不超过5、不超过2、不超过1、不超过0.5wt％的量的C4烃；
(b)不超过10、不超过8、不超过6、不超过5、不超过2、不超过1wt％的量的氢气；
(c)不超过10、不超过8、不超过6、不超过5、不超过2、不超过1wt％的量的C3+二烯烃；
(d)不超过10、不超过8、不超过6、不超过5、不超过2、不超过1wt％的量的C4+烯烃；
(e)不超过5、不超过3、不超过2、不超过1、不超过0.5、不超过0.1wt％的量的C4链烷烃；
(f)不超过1、不超过0.5、不超过0.1、不超过0.05、不超过0.01ppm的量的卤素；
(g)不超过100、不超过75、不超过50、不超过25、不超过10、不超过5ppm的量的羰基；
(h)不超过100、不超过75、不超过50、不超过25、不超过10、不超过5ppm的量的二氧化碳；
(i)不超过2500、不超过2000、不超过1500、不超过1000、不超过750、不超过500、不超过250、不超过100、不超过50、不超过25、不超过10ppm的量的一氧化碳；
(j)不超过15、不超过10、不超过8、不超过5、不超过2、不超过1ppb的量的胂和/或膦；以及
(k)不超过100、不超过75、不超过50、不超过25、不超过10、不超过5ppm的量的含硫化合物，其中上述量中的每一个都是以重量计的量——基于组合物的总重量。
引入到裂化器设施的r-热解气流110中可能存在这些特性中的至少两种、三种、四种、五种、六种、七种、八种或所有。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，r-热解气流110的压力可以至少200(13.8barg)、至少250(17.2barg)、至少300(20.7barg)、至少350(24.1barg)、至少400(27.6barg)、至少450(31.0barg)或至少500(34.5barg)，均以psig为单位。附加地，或替代性地，该压力可以不超过500(34.5barg)、不超过450(31.0barg)、不超过400(27.6barg)、不超过350(24.1barg)、不超过300(20.7barg)、不超过250(17.2barg)、不超过200(13.78barg)、不超过150(10.35barg)或不超过100(6.89barg)，均以psig为单位。
r-热解气流110的温度可以为至少250、至少300、至少350、至少400、至少450、至少500、至少550、至少600或至少650℃和/或不超过1000、不超过950、不超过900、不超过850、不超过800、不超过750、不超过700、不超过650、不超过600、不超过550或不超过500℃。r-热解气的温度和/或压力可以在压缩机或热交换器之前或之后、在热解设施的出口或在热解器设施420引入热解气体的位置测量。
在一个实施例中或与任何所提及的实施例组合，r-热解油流112可包含至少55、或至少60、或至少65、或至少70、或至少75、或至少80、或至少85、或至少90、或至少95(在每种情况下为重量百分比)的C4至C30烃，，且如本文所用，烃包括脂族、脂环族、芳香族和杂环化合物。在一个实施例中或与任何所提及的实施例组合，r-热解油流112可主要包含C5-C25、C5-C22或C5-C20烃，或可包含至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少90或至少95wt％的C5-C25、C5-C22或C5-C20烃。
在一个实施例中或与任何所提及的实施例组合，r-热解油流112可包含C4-C12脂族化合物(支化或未支化的烷烃和烯烃，包括二烯烃和脂环烃)和C13-C22脂族化合物，其重量比为大于1:1、或至少1.25:1、或至少1.5:1、或至少2:1、或至少2.5:1、或至少3：1、或至少4:1、或至少5:1、或至少6:1、或至少7:1、10:1、20:1、或至少40:1，各自按重量计且基于r-热解油流112的重量。
在一个实施例中或与任何所提及的实施例组合，r-热解油流112可包含C13-C22脂族化合物(支化或未支化的烷烃和烯烃，包括二烯烃和脂环烃)和C4-C12脂族化合物，其重量比为大于1:1、或至少1.25:1、或至少1.5:1、或至少2:1、或至少2.5:1、或至少3：1、或至少4:1、或至少5:1、或至少6:1、或至少7:1、10:1、20:1、或至少40:1，各自按重量计且基于r-热解油流112的重量。
在一个实施例中，在r-热解油中具有最高浓度的两种脂族烃(支化或未支化的烷烃和烯烃，以及脂环族化合物)在C5至C18、或C5至C16、或C5至C14、或C5至C10、或C5至C8(包括端值)的范围内。
r-热解油112包括链烷烃、环烷烃或环状脂族烃、芳香烃、含芳香族化合物、烯烃、含氧的化合物和聚合物、杂原子化合物或聚合物、以及其它化合物或聚合物中的一种或多种。
例如，在一个实施例中或与任何所提及的实施例组合，基于r-热解油流112的总重量，r-热解油112可包含至少5、或至少10、或至少15、或至少20、或至少25、或至少30、或至少35、或至少40、或至少45、或至少50、或至少55、或至少60、或至少65、或至少70、或至少75、或至少80、或至少85、或至少90、或至少95(在每种情况下为重量百分比)和/或不超过99、或不超过97、或不超过95、或不超过93、或不超过90、或不超过87、或不超过85、或不超过83、或不超过80、或不超过78、或不超过75、或不超过70、或不超过65、或不超过60、或不超过55、或不超过50、或不超过45、或不超过40、或不超过35、或不超过30、或不超过25、或不超过20、或不超过15(在每种情况下为重量百分比)的链烷烃(或直链或支化烷烃)。基于r-热解油组合物的重量，r-热解油流112中所含链烷烃的量的范围的例子为5至50、或5至40、或5至35、或10至35、或10至30、或5至25、或5至20，在每种情况下为重量百分比。
在一个实施例中或与任何所提及的实施例组合，r-热解油流112可包含环烷烃或环状脂族烃，基于r-热解油的重量，其量为0、或至少1、或至少2、或至少5、或至少8、或至少10、或至少15、或至少20(在每种情况下为重量百分比)和/或不超过50、或不超过45、或不超过40、或不超过35、或不超过30、或不超过25、或不超过20、或不超过15、或不超过10、或不超过5(在每种情况下为重量百分比)。基于r-热解油流112的重量，r-热解油流112中所含的环烷烃(或环状脂族烃)的量的范围的例子为0-35、或1-30、或2-25、或2-20、或2-15、或2-10、或1-10，在每种情况下为重量百分比。
在一个实施例中或与任何所提及的实施例组合，基于r-热解油流112的重量，r-热解油流112包含不超过30、或不超过25、或不超过20、或不超过15、或不超过10、或不超过8、或不超过5、或不超过2、或不超过1(在每种情况下为重量百分比)的芳香烃。如本文所用，术语“芳香烃”是指苯、甲苯、二甲苯和苯乙烯的总量(按重量计)。基于r-热解油流112的总重量，r-热解油流112可包含至少1、或至少2、或至少5、或至少8、或至少10(在每种情况下为重量百分比)的芳香烃。
在一个实施例中或与任何所提及的实施例组合，基于r-热解油流112的总重量，r-热解油流112可包含含芳香族化合物，其量为不超过30、或不超过25、或不超过20、或不超过15、或不超过10、或不超过8、或不超过5、或不超过2、或不超过1(在每种情况下为重量百分比)，或不可检测。含芳香族化合物包括以上提及的芳香烃和任何含芳香部分的化合物，例如对苯二甲酸酯残基和稠环芳香烃，例如萘和四氢化萘。
在一个实施例中或与任何所提及的实施例组合，基于r-热解油流112的重量，r-热解油流112可包含至少1、或至少2、或至少5、或至少8、或至少10、或至少15、或至少20、或至少30、或至少40、或至少45、或至少50、或至少55、或至少60、或至少65(在每种情况下为重量百分比)的烯烃，和/或不超过85、或不超过80、或不超过75、或不超过70、或不超过65、或不超过60、或不超过55、或不超过50、或不超过45、或不超过40、或不超过35、或不超过30、或不超过25、或不超过20、或不超过15、或不超过10(在每种情况下为重量百分比)。烯烃包括单烯烃和二烯烃。合适范围的例子包括以40至85、或45至85、或50至85、或55至85、或60至85、或65至85、或40至80、或45至80、或50至80、或55至80、或60至80、或65至80、或45至80、或50至80、或55至80、或60至80、或65至80、或40至75、或45至75、或50至75、或55至75、或60至75、或65至75、或40至70、或45至70、或50至70、或55至70、或60至70、或65至70、或40至65、或45至65、或50至65、或55至65的量(在每种情况下为wt％)存在的烯烃，基于r-热解油流112的重量。
在一个实施例中或与任何所提及的实施例组合，r-热解油流112可包含含氧的化合物或聚合物，基于r-热解油流112的重量，包含的量为：0或至少0.01、或至少0.1、或至少1、或至少2、或至少5(在每种情况下为重量百分比)和/或不超过20、或不超过15、或不超过10、或不超过8、或不超过6、或不超过5、或不超过3、或不超过2(在每种情况下为重量百分比)的含氧的化合物或聚合物。含氧的化合物和聚合物是含有氧原子的那些。合适范围的例子包括以0-20、或0-15、或0-10、或0.01-10、或1-10、或2-10、或0.01-8、或0.1-6、或1-6、或0.01-5的范围内的量(在每种情况下为wt％)存在的含氧的化合物，基于r-热解油流112的重量。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，基于r-热解油流112的重量，r-热解油流112的硫含量不超过2.5wt％、或不超过2、或不超过1.75、或不超过1.5、或不超过1.25、或不超过1、或不超过0.75、或不超过0.5、或不超过0.25、或不超过0.1、或不超过0.05，期望地或不超过0.03、或不超过0.02、或不超过0.01、或不超过0.008、或不超过0.006、或不超过0.004、或不超过0.002、或不超过0.001，在每种情况下为重量百分比的。
在一个实施例中或与任何所提及的实施例组合，基于r-热解油流112的重量，链烷烃与环烷烃的重量比可为至少1:1、或至少1.5:1、或至少2:1、或至少2.2:1、或至少2.5:1、或至少2.7:1、或至少3:1、或至少3.3:1、或至少3.5:1、或至少3.75:1、或至少4:1、或至少4.25:1、或至少4.5:1、或至少4.75:1、或至少5:1、或至少6:1、或至少7:1、或至少8:1、或至少9:1、或至少10:1、或至少13:1、或至少15:1、或至少17:1。
在一个实施例中或与任何所提及的实施例组合，基于r-热解油流112的重量，合计的链烷烃和环烷烃与芳香烃的重量比可为至少1:1、或至少1.5:1、或至少2:1、或至少2.5:1、或至少2.7:1、或至少3:1、或至少3.3:1、或至少3.5:1、或至少3.75:1、或至少4:1、或至少4.5:1、或至少5:1、或至少7:1、或至少10:1、或至少15:1、或至少20:1、或至少25:1、或至少30:1、或至少35:1、或至少40:1。在一个实施例中或与任何所提及的实施例组合，r-热解油流112中合计的链烷烃和环烷烃与芳香烃的比率可在1:1-7:1、或1:1-5:1、1:1-4:1或1:1-3:1的范围内。
在一个实施例中或与任何所提及的实施例组合，r-热解油流112可具有由其10％沸点、其50％沸点和其90％沸点中的一个或多个定义的沸点曲线，如下文所定义。如本文所用，“沸点”是指通过ASTMD2887-13确定的组合物的沸点。另外，如本文所用，“x％沸点”是指这样的沸点，根据ASTMD-2887-13，在该沸点，x重量百分比的组合物沸腾。
在一个实施例或与任何所提及的实施例的组合中，r-热解油流112的90％沸点可以为不超过350、或不超过325、或不超过300、或不超过295、或不超过290、或不超过285、或不超过280、或不超过275、或不超过270、或不超过265、或不超过260、或不超过255、或不超过250、或不超过245、或不超过240、或不超过235、或不超过230、或不超过225、或不超过220、或不超过215、不超过200、不超过190、不超过180、不超过170、不超过160、不超过150或不超过140(在每种情况下为℃)和/或至少200、或至少205、或至少210、或至少215、或至少220、或至少225、或至少230(在每种情况下为℃)，和/或，不超过25wt％、20wt％、15wt％、10wt％、5wt％、或2wt％的r-热解油流112可具有300℃或更高的沸点。
现在转向图5-8，显示了热解410和裂化器420设施的集成的几个实施例。在图5-8的每一个中，显示了用于处理废塑料的系统，该系统包括热解设施410和至少一个裂化器设施420，该裂化器设施配置为接收来自热解设施的r-热解油112和/或r-热解气110的流。
现在转向图5，废塑料流100可被引入热解设施410，以提供r-热解气流110。热解气流110可以可选地在处理区(未示出)中处理，并且之后可以将r-热解气流110的全部或一部分送至裂化器设施420。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，r-热解气流110(并且特别是，不是在裂化器炉中产生的r-热解气流)可以被引入裂化器炉430的下游位置。
可选地，可将r-热解油流112的全部或一部分与裂化器原料流116组合，其可在裂化器炉430中热力裂化，以提供来自炉430的含烯烃的流出物流117。如图5所示，至少一部分r-热解气流110可以与含烯烃的流出物流117组合，并且可将组合流119引入裂化器设施420的分离区440中。在分离区440中，可以分离至少一部分组合流119，以形成至少一种回收成分烯烃(r-烯烃)流118。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于组合流119的总重量，含烯烃流出物和r-热解气的组合流119可以包括至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85或至少90和/或不超过约95、不超过90、不超过85、不超过80、不超过75、不超过70、不超过65、不超过60、不超过55、不超过50、不超过45、不超过40、不超过35或不超过30wt％的r-热解气。
基于组合流119的总重量，含烯烃流出物可以以下面的量存在：至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85或至少90和/或不超过约95、不超过90、不超过85、不超过80、不超过75、不超过70、不超过65、不超过60、不超过55、不超过50、不超过45、不超过40、不超过35或不超过30wt％。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，在炉出口下游的组合流119中r-热解气与含烯烃流出物的重量比为至少1:10、至少1:8、至少1:6、至少1:5、至少1:4、至少1:3、至少1:2.5、至少1:2、至少1:1.5或至少1:1和/或不超过约10:1、不超过8:1、不超过6:1、不超过5:1、不超过4:1、不超过3:1、不超过2.5:1、不超过2:1、不超过1:5:1或不超过1:1。
现在转向图6，显示了用于处理废塑料的另一个系统，该系统包括一个热解设施410和两个并联操作的裂化器设施420a、b。每个裂化器设施420a、b包括裂化器炉430a、b和分离区440a、b，分离区440a、b在每个裂化器炉430a、b的下游。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，如图6中一般性所示，由废塑料进料流110在热解设施410中热解形成的r-热解气流110的至少一部分可在裂化器炉430a的下游位置引入两个裂化器设施420a之一。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，将r-热解气流110引入分离区430a可以降低裂化器炉430a所需的含烯烃的流出物流117a的流速，并且在一些实施例中，可以使得无需操作裂化器炉430a。例如，在一些实施例中，与将r-热解气体流110引入裂化器设施时相比，来自裂化器炉430a出口的含烯烃流出物117a的总质量流率可以降低至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70或至少75％。结果，与将r-热解气流110引入裂化器设施430a时相比，裂化器原料流116a的质量流率可以降低至少5％、至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％、至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％或至少75％。
在其它实施例中，之前用于生产含烯烃流出物117a(其在下游分离区440a中分离)的裂化器炉430a可以是闲置的，使得含烯烃流出物117a和/或裂化器原料流116a的总质量流率，可以比当r-热解气流110没有引入裂化器设施时，低至少90％、至少92％、至少95％、至少97％、至少99％。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于进料流117a的总重量，至分离设施440a的分馏段(或其中的第一塔)的进料可以包含来自裂化器炉430a的含烯烃的流出物流的不超过20、不超过15、不超过10、不超过5、不超过2、不超过1或不超过0.5wt％。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，裂化器炉430a可以是闲置的，并且至少80％、至少85％、至少90％、至少95％、至少97％、至少99％或至少100％的至裂化器设施430a的分离区的进料可以来自热解设施(例如，r-热解气流110)。在其它实施例中，裂化器炉430a可以是运转中的，但构成裂化器炉430a下游分离区440a的进料的小于80、不超过75、不超过70、不超过65、不超过60、不超过55、不超过50、不超过45、不超过40、不超过35或不超过30wt％。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，来自第二裂化器设施的裂化器炉的含烯烃流出物可以构成至第二分离区的进料的至少90％、至少95％、至少99％或全部。
类似地，在一些实施例中，其中裂化器设施包括两个或更多个并联操作的炉，这些炉共享共同的分离区，引入r-热解气可以导致来自至少一个裂化器炉的含烯烃流出物和/或至至少一个裂化器炉的裂化器原料的减少。图7中提供了这种设施600的示意性描述。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，将r-热解气流110引入炉430a和430b的炉出口中的至少一个下游位置可以导致来自炉430a、b之一或两者的含烯烃流出物117a、b的质量流率降低，基于来自炉430a、b之一或两者的含烯烃流出物流117a、b的总质量流率，降低的量为至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％、至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％或至少95％。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，一个或多个炉430a、b可以以相同或降低的进料或产物速率运转，而一个或多个其它炉430a、b可以是闲置的。尽管显示为仅包括两个炉430a、b，但应理解，根据本公开的裂化设施420a、b可包括向单个分离区440进料的至少两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个或九个或更多个炉。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，其中裂化器设施420包括两个或更多个炉430，来自炉430的流出物流117可以被送至两个或更多个分离区440a、b。图8中提供了这种系统的一个实例。
如图8所示，两个或更多个裂化器炉430a、b(在相同或不同的裂化器设施中)可以共享一个共同的压缩机450，该压缩机可以将压缩的含烯烃的流117引导至一个或多个分离区。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，当r-热解气流110引入裂化器设施中时，其可以在压缩机450的第一级上游的位置处添加，并且压缩的r-热解气可引入例如分开的分馏段460a、b中的一个或两个分离区。如先前详细描述的，裂化器炉430a、430b中的一个或两个可以是闲置的、运转中的，或者可以是运转中的，但是以降低的进料和/或产品速率运转。
现在转向图9，说明了用于处理废塑料的系统，该系统包括热解设施410和裂化器设施420，特别显示了裂化器设施的各个方面。如图9所示，r-热解气流110可以与从裂化器炉430a取出的含烯烃的流出物流117组合，然后可以将组合流引入裂化器设施的分离区440。在分离区440中，可以将该流分离以形成一个或多个烯烃流和一个或多个链烷烃流。回收成分烯烃(r-烯烃)可以作为产物或中间流118从裂化器设施中去除，而至少一部分回收成分链烷烃(r-链烷烃)流130可以回收到至少一个裂化器炉的入口，以用于裂化器原料。裂化器炉可以是从中取出含烯烃流的相同裂化器炉430a，和/或它可以是另行的裂化器炉，如图9中430c所示。附加地，或替代性地，至少一部分链烷烃流130可以作为原料送至下游链烷烃处理设施460和/或用于进一步储存或销售，如管线132所示。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，裂化器进料流116可以引入裂化器炉430中。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，裂化器进料流116可以包含含有主要为C2至C4烃的组合物，或含有主要为C5至C22烃的组合物。如本文所用，术语“主要为C2至C4烃”是指含有至少50wt％的C2至C4烃组分的流或组合物。C2至C4烃流或组合物的具体类型的例子包括丙烷、乙烷、丁烷和LPG。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，裂化器进料流116可以包含至少50、或至少55、或至少60、或至少65、或至少70、或至少75、或至少80、或至少85、或至少90、或至少95(在每种情况下为wt％——基于进料的总重量)和/或不超过100、或不超过99、或不超过95、或不超过92、或不超过90、或不超过85、或不超过80、或不超过75、或不超过70、或不超过65或不超过60(在每种情况下为重量百分比)的C2至C4烃或线性烷烃——基于进料的总重量。裂化器进料流116可以包含主要为丙烷、主要为乙烷、主要为丁烷或这些组分中的两种或更多种的组合。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，裂化器进料流116可以包含含有主要为C5至C22烃的组合物。如本文所用，“主要为C5至C22烃”是指包含至少50wt％的C5至C22烃组分的流或组合物。
例子包括汽油、石脑油、中间馏分、柴油、煤油。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于流116的总重量，裂化器进料流116可以包含至少20、或至少25、或至少30、或至少35、或至少40、或至少45、或至少50、或至少55、或至少60、或至少65、或至少70、或至少75、或至少80、或至少85、或至少90、或至少95(在每种情况下重量百分比)和/或不超过100、或不超过99、或不超过95、或不超过92、或不超过90、或不超过85、或不超过80、或不超过75、或不超过70、或不超过65、或不超过60(在每种情况下为重量百分比)的C5至C22、或C5至C20烃。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，基于进料流116的总重量，裂化器进料流116的C15和更重质(C15+)含量可以为至少0.5、或至少1、或至少2、或至少5(在每种情况下为重量百分比)和/或不超过40、或不超过35、或不超过30、或不超过25、或不超过20、或不超过18、或不超过15、或不超过12、或不超过10、或不超过5、或不超过3(在每种情况下为重量百分比)。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于流116的总重量，裂化器进料流116的C15和更重质(C15+)含量可以为至少20、或至少25、或至少30、或至少35、或至少40、或至少45、或至少50、或至少55、或至少60、或至少65、或至少70、或至少75、或至少80、或至少85、或至少90、或至少95(在每种情况下为wt％)和/或不超过100、或不超过99、或不超过95、或不超过92、或不超过90、或不超过85、或不超过80、或不超过75、或不超过70、或不超过65、或不超过60(在每种情况下为重量百分比)的C5至C22、或C5至C20烃。这些类型的烃的例子可以包括但不限于真空瓦斯油(VGO，vacuum gas oil)、氢化真空瓦斯油(HVGO，hydrogenated vacuum gas oil)和常压瓦斯油(AGO，atmospheric gas oil)。
在一个实施例中或与任何所提及的实施例组合，裂化器原料或流或组合物的90％沸点可以是至少350℃，10％沸点可以是至少60℃；并且50％沸点可以在95℃至200℃的范围内。在一个实施例中或与任何所提及的实施例组合，裂化器原料流116的90％沸点可以是至少150℃，10％沸点可以是至少60℃；并且50％沸点可以在80℃至145℃的范围内。裂化器原料流116的90％沸点可以是至少350℃，10％沸点可以是至少150℃；并且50％沸点可以在220℃至280℃的范围内。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，裂化器炉430可以是气体炉。气体炉是具有至少一个下述这样盘管的炉，该盘管在对流区的入口处的盘管入口处接收(或操作以接收或配置为接收)主要为气相的进料(超过50％重量的进料为蒸气)(“气体盘管”)。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，气体盘管可以接收至对流段中盘管的入口处的主要为C2至C4的原料，或主要为C2和/或C3的原料，或替代性地，具有至少一个盘管，基于至盘管的裂化器进料的重量，或替代性地基于至对流区的裂化器进料的重量，该盘管接收多于50wt％的乙烷和/或多于50％的丙烷和/或多于50％的LPG，或在这些情况的任何一种中，为至少60wt％、或至少70wt％，或至少80wt％。
气体炉可具有多于一个的气体盘管。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，在炉的对流区中或对流箱中的至少25％的盘管、或至少50％的盘管、或至少60％的盘管、或所有盘管可以是气体盘管。气体盘管可在对流区的入口处的盘管入口处接收气相进料，其中进料的至少60wt％、或至少70wt％、或至少80wt％、或至少90wt％、或至少95wt％、或至少97wt％、或至少98wt％、或至少99wt％、或至少99.5wt％、或至少99.9wt％可以是蒸气。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，炉可以是裂式炉。裂式炉是一种气体炉。裂式炉在同一炉内，或在同一对流区内，或在同一对流箱内含有至少一个气体盘管和至少一个液体盘管。液体盘管可以是在对流区入口处的盘管入口处接收主要为液相的进料(超过50％重量的进料为液体)的盘管(“液体盘管”)。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，裂化器可以是热力气体裂化器。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，裂化器进料可以在蒸汽存在下，在热蒸汽气体裂化器中热力裂化。蒸汽裂化是指在蒸汽存在下烃的高温裂化(分解)。
当裂化器进料流与一种或多种其它流(例如r-热解油)组合时，这种组合可以在裂化炉的上游、或在裂化炉内部、或在单个盘管或管内发生。或者，可将含r-热解油的进料流和裂化器进料分别地引入炉中，并且可同时通过炉的一部分或全部，同时通过进料至同一炉(例如，裂式炉)内分别的管中而彼此隔离。
现在转向图10，显示了适用于一个或多个实施例的裂化器炉的示意图。如图7所示，裂化炉可以包括对流段746、辐射段748和位于对流段746和辐射段748之间的交叉段750。交叉段750位于对流段746和辐射段748之间，并与对流段746和辐射段748流体流动连通。
对流段746是炉742的部分，该部分从热烟气中接收热量，并包括一组管或盘管752a、b，其中裂化器流160经由该管或盘管通过。在对流段746中，裂化器流160通过对流加热，对流来自穿过其中的热烟气。尽管在图10中显示为包括水平定向的对流段管752a和垂直定向的辐射段管752b，但应当理解，管752可按任何合适的构造定向。例如，在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，对流段管752a可以是垂直的。在一个实施例中或与任何所提及的实施例组合，辐射段管752b可以是水平的。另外，虽然显示为单个管，但是裂化器炉可以包括一个或多个管或盘管752，其可以包括至少一个分叉(split)、弯曲、U形、弯头或其组合。当存在多个管或盘管时，它们可以并联和/或串联布置。
辐射段748是炉742的段，热量主要通过来自高温气体的辐射传递到加热管进入该段中。辐射段748还包括多个燃烧器756，用于将热量引入炉742的下部。炉742包括火箱754，该火箱754围绕并容纳辐射段748内的管752b，并且燃烧器756定向到该火箱内。交叉段750包括用于连接对流段746和辐射段748的管道，并且可以将加热的裂化器流160从一个段转移至另一个段，该另一个段在炉内部中或在炉内部之外。
当热的燃烧气体向上升高通过炉身时，该气体可以通过对流段746，其中废热的至少一部分可以被提取并用于加热通过对流段的裂化器流116。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，裂化炉742可具有单个对流(预热)段和单个辐射段，而在其它实施例中，炉可包括共享共同的对流段的两个或更多个辐射段。炉身(未示出)附近的至少一个引风(I.D.，induced draft)风扇760可控制通过炉742的热烟气的流动，从而控制其加热分布。另外，在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热交换器760中的一个或多个可用于冷却炉流出物119。在一个或多个实施例中(未示出)，除了图7中所示的炉出口上的交换器(例如输送管线热交换器或TLE)，或替代性地与图10中所示的炉出口上的交换器一起，可以使用液体骤冷流来冷却裂化的含烯烃的炉流出物119。
裂化器设施可以具有单个裂化炉，或者它可以具有并联操作的至少2个、或至少3个、或至少4个、或至少5个、或至少6个、或至少7个、或至少8个或更多个裂化炉。任何一个炉或每个炉可以是气体裂化器、或液体裂化器、或裂式炉。在一个实施例中，或与本文提及的任何实施例组合，或与任何提及的实施例组合，炉是气体裂化器，其接收通过炉、或通过炉中的至少一个盘管、或通过炉中的至少一个管的裂化器进料流，基于至炉的所有裂化器进料的重量，该裂化器进料流含有至少50wt％、或至少75wt％、或至少85wt％、或至少90wt％的乙烷、丙烷、LPG、或其组合。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，炉可以是接收裂化器进料流的液体或石脑油裂化器，基于至炉的所有裂化器进料的重量，该裂化器进料流含有至少50wt％、或至少75wt％、或至少85wt％的通过炉、或通过炉中的至少一个盘管、或通过炉中的至少一个管的具有C5至C22碳数的液体(当在25℃和1atm测量时)烃。
在一个实施例中或与任何所提及的实施例组合，炉可以是裂式炉，其接收裂化器进料流，该裂化器进料流含有至少50wt％、或至少75wt％、或至少85wt％、或至少90wt％的通过炉、或通过炉中的至少一个盘管、或通过炉中的至少一个管的乙烷、丙烷、LPG或其组合，并且接收含有至少0.5wt％、或至少0.1wt％、或至少1wt％、或至少2wt％、或至少5wt％、或至少7wt％、或至少10wt％、或至少13wt％、或至少15wt％、或至少20wt％液体和/或r-热解油(当在25℃和1atm测量时)的裂化器进料流，各自基于至炉的所有裂化器进料的重量。
当裂化器炉进料包含r-热解油时，可将r-热解油单独(例如，在包含至少85、或至少90、或至少95、或至少99、或100[在每种情况下为wt％]的热解油的流中——基于裂化器进料流的重量的)或与一种或多种其它裂化器炉进料流组合引入裂化器炉或炉的盘管或管中。
当与非回收裂化器进料流一起引入裂化器炉、盘管或管中时，r-热解油存在的量可以为至少1、或至少2、或至少5、或至少8、或至少10、或至少12、或至少15、或至少20、或至少25、或至少30(在每种情况下为wt％)和/或不超过40、或不超过35、或不超过30、或不超过25、或不超过20、或不超过15、或不超过10、或不超过8、或不超过5、或不超过2(在每种情况下为重量百分比)，基于组合流的总重量。
因此，其它裂化器进料流可以以下面的量存在于组合流中：至少20、或至少25、或至少30、或至少35、或至少40、或至少45、或至少50、或至少55、或至少60、或至少65、或至少70、或至少75、或至少80、或至少85、或至少90(在每种情况下为重量百分比)和/或不超过99、或不超过95、或不超过90、或不超过85、或不超过80、或不超过75、或不超过70、或不超过65、或不超过60、或不超过55、或不超过50、或不超过45、或不超过40(在每种情况下为重量百分比)，基于组合流的总重量。除非本文另有说明，如下所描述的裂化器进料流的特性适用于与包含r-热解油的流组合之前(或不存在)的裂化器进料流，以及适用于包括另一裂化器进料和r-热解油进料两者的组合裂化器流。
回到图10，裂化器进料流160可以在对流段746的入口处或附近引入炉盘管752中。然后，裂化器进料流160可以穿过对流段746中的炉盘管752a的至少一部分，并且可以在一些点添加稀释蒸汽162以控制辐射段748中的温度和裂化严重程度。
加入的蒸汽量可取决于炉操作条件，包括进料类型和期望的产物分布，但可以加入以实现0.1至1.0、0.15至0.9、0.2至0.8、0.3至0.75或0.4至0.6范围内的蒸汽与烃的比率。蒸汽与烃的比率可以是至少0.25:1、至少0.27:1、至少0.30:1、至少0.32:1、至少0.35:1、至少0.37:1、至少0.40:1、至少0.42:1、至少0.45:1、至少0.47:1、至少0.50:1、至少0.52:1、至少0.55:1、至少0.57:1、至少0.60:1、至少0.62:1、至少0.65:1和/或不超过0.80:1、不超过0.75:1、不超过0.72:1、不超过0.70:1、不超过0.67:1、不超过0.65:1、不超过0.62:1、不超过0.60:1、不超过0.57:1、不超过0.55:1、不超过0.52:1、不超过0.50:1。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，蒸汽162可以使用在同一炉(图10中未示出)的对流段中加热的单独的锅炉进料水/蒸汽管产生。当裂化器进料流160的的蒸汽分率为0.60-0.95、或0.65-0.90、或0.70-0.90时，可以将蒸汽加入裂化器进料流160(或在炉内的任何中间裂化器进料流)。
加热的裂化器流，其通常具有如下温度：至少500、或至少510、或至少520、或至少530、或至少540、或至少550、或至少560、或至少570、或至少580、或至少590、或至少600、或至少610、或至少620、或至少630、或至少640、或至少650、或至少660、或至少670、或至少680(在每种情况下为℃)和/或不超过850、或不超过840、或不超过830、或不超过820、或不超过810、或不超过800、或不超过790、或不超过780、或不超过770、或不超过760、或不超过750、或不超过740、或不超过730、或不超过720、或不超过710、或不超过705、或不超过700、或不超过695、或不超过690、或不超过685、或不超过680、或不超过675、或不超过670、或不超过660、或不超过665，或不超过655℃，或不超过650℃(在每种情况下为℃)，或在500至710℃、620至740℃、560至670℃或510至650℃的范围内，然后可从炉的对流段经由交叉段到达辐射段。可将至少一部分进料流160(例如r-热解油，当使用时)在交叉段750处添加至裂化器流。
裂化器进料流然后通过辐射段748，其中将该流热力裂化以形成更轻的烃，包括烯烃例如乙烯、丙烯和/或丁二烯。裂化器进料流在辐射段748中的停留时间可以为至少0.1、或至少0.15、或至少0.2、或至少0.25、或至少0.3、或至少0.35、或至少0.4、或至少0.45(在每种情况下为秒)和/或不超过2、或不超过1.75、或不超过1.5、或不超过1.25、或不超过1、或不超过0.9、或不超过0.8、或不超过0.75、或不超过0.7、或不超过0.65、或不超过0.6、或不超过0.5(在每种情况下为秒)。
在炉盘管的入口处的温度为至少500、或至少510、或至少520、或至少530、或至少540、或至少550、或至少560、或至少570、或至少580、或至少590、或至少600、或至少610、或至少620、或至少630、或至少640、或至少650、或至少660、或至少670、或至少680(在每种情况下为℃)和/或不超过850、或不超过840、或不超过830、或不超过820、或不超过810、或不超过800、或不超过790、或不超过780、或不超过770、或不超过760、或不超过750、或不超过740、或不超过730、或不超过720、或不超过710、或不超过705、或不超过700、或不超过695、或不超过690、或不超过685、或不超过680、或不超过675、或不超过670、或不超过665、或不超过660、或不超过655、或不超过650(在每种情况下为℃)，或在550至710℃，560至680℃，或590至650℃，或580至750℃，620至720℃，或650至710℃的范围内。
盘管出口温度可以为至少640、或至少650、或至少660、或至少670、或至少680、或至少690、或至少700、或至少720、或至少730、或至少740、或至少750、或至少760、或至少770、或至少780、或至少790、或至少800、或至少810、或至少820(在每种情况下为℃)和/或不超过1000、或不超过990、或不超过980、或不超过970、或不超过960、或不超过950、或不超过940、或不超过930、或不超过920、或不超过910、或不超过900、或不超过890、或不超过880、或不超过875、或不超过870、或不超过860、或不超过850、或不超过840、或不超过830(在每种情况下为℃)，在730至900℃、750至875℃、或750至850℃的范围内。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，通过辐射盘管的裂化器流的质量速度在60-165千克/秒(kg/s)每平方米(m2)的横截面积(kg/s/m2)、70-110(kg/s/m2)或80-100(kg/s/m2)的范围内。当存在蒸汽时，质量速度基于烃和蒸汽的总流率。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，辐射区748中的燃烧器756向盘管中提供的平均热通量在60-160kW/m2、或70-145kW/m2、或75-130kW/m2的范围内。最高(最热)盘管表面温度在1035至1150℃、或1060至1180℃的范围内。在辐射段748中的炉盘管的入口处的压力在1.5至8巴绝对压力(bara)或2.5至7bara的范围内，而在辐射段748中的炉盘管752b的出口压力在15至40psia或15至30psia的范围内。辐射段748中的炉盘管752b两端的压降可以是1.5至5bara、或1.75至3.5bara、或1.5至3bara、或1.5至3.5bara。
在一个实施例中或与任何所提及的实施例组合，烯烃——乙烯、丙烯、丁二烯或其组合的产率可为至少15、或至少20、或至少25、或至少30、或至少35、或至少40、或至少45、或至少50、或至少55、或至少60、或至少65、或至少70、或至少75、或至少80，在每种情况下为百分比。如本文所用，术语“产率”是指由原料产生的产物的质量/原料的质量×100％。基于流出物流的总重量，含烯烃的流出物流119包含至少约30、或至少40、或至少50、或至少60、或至少70、或至少75、或至少80、或至少85、或至少90、或至少95、或至少97、或至少99(在每种情况下为重量百分比)的乙烯、丙烯、或乙烯和丙烯。
在一种实施例中或者与任意提及的实施例组合，含烯烃的流出物流119可以包含至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85或至少90wt％的C2至C4烯烃。基于含烯烃流的总重量，流可以主要包含乙烯、主要包含丙烯、或主要包含乙烯和丙烯。含烯烃的流出物流中乙烯与丙烯的重量比可以为至少0.2:1、至少0.3:1、至少0.4:1、至少0.5:1、至少0.6:1、至少0.7:1、至少0.8:1、至少0.9:1、至少1:1、至少1.1:1、至少1.2:1、至少1.3:1、至少1.4:1、至少1.5:1、至少1.6:1、至少1.7:1、至少1.8:1、至少1.9:1或至少2:1和/或不超过3:1、2.9:1、2.8:1、2.7:1、2.5:1、2.3:1、2.2:1、2.1:1、2:1、1.7:1、1.5:1或1.25:1。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，裂化的含烯烃的流出物流119可以包括相对少量的芳香烃和其它重质组分。例如，基于流的总重量，含烯烃的流出物流可以包括至少0.5、至少1、至少2或至少2.5wt％和/或不超过约20、不超过19、不超过18、不超过17、不超过16、不超过15、不超过14、不超过13、不超过12、不超过11、不超过10、不超过9、不超过8、不超过7、不超过6、不超过5、不超过4、不超过3、不超过2或不超过1wt％的芳香烃。
含烯烃流出物的烯烃与芳香烃的比(以重量计)可以为至少1.25:1、至少1.5:1、至少2:1、至少3.1、至少4:1、至少5:1、至少6:1、至少7:1、至少8:1、至少9:1、至少10:1、至少11:1、至少12:1、至少13:1、至少14:1、至少15:1、至少16:1、至少17:1、至少18:1、至少19:1、至少20:1、至少21:1、至少22:1、至少23:1、至少24:1、至少25:1、至少26:1、至少27:1、至少28:1、至少29:1或至少30:1和/或不超过100:1、不超过90:1、不超过85:1、不超过80:1、不超过75:1、不超过70:1、不超过65:1、不超过60:1、不超过55:1、不超过50:1、不超过45:1、不超过40:1、不超过35:1、不超过30:1、不超过25:1、不超过20:1、不超过15:1、不超过10:1、不超过5:1、不超过4:1、或不超过3:1。如本文所用，“烯烃与芳香烃的比”是C2和C3烯烃的总重量与芳香烃的总重量的比，如前文定义的。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，流出物流的烯烃与芳香烃的比可以为至少2.5:1、至少2.75:1、至少3.5:1、至少4.5:1、至少5.5:1、至少6.5:1、至少7.5:1、至少8.5:1、至少9.5:1、至少10.5:1、至少11.5:1、至少12.5:1或至少13:5:1。
附加地，或替代性地，含烯烃的流出物流的烯烃与C6+的比可以为至少1.5:1、至少1.75:1、至少2:1、至少2.25:1、至少2.5:1、至少2.75:1、至少3:1、至少3.25:1、至少3.5:1、至少3.75:1、至少4:1、至少4.25:1、至少4.5:1、至少4.75:1、至少5:1、至少5.25:1、至少5.5:1、至少5.75:1、至少6:1、至少6.25:1、至少6.5:1、至少6.75:1、至少7:1、至少7.25:1、至少7.5:1、至少7.75:1、至少8:1、至少8.25:1、至少8.5:1、至少8.75:1、或至少9:1。
含烯烃的流还可以包括痕量的芳香烃。例如，组合物的苯含量可以为至少0.25、至少0.3、至少0.4、至少0.5wt％和/或不超过约2、1.7、1.6、1.5wt％。附加地，或替代性地，组合物的甲苯含量可以为至少0.005、至少0.010、至少0.015、或至少0.020和/或不超过0.5、不超过0.4、不超过0.3、或不超过0.2wt％。两个百分比均基于组合物的总重量。替代性地，或附加地，流出物的苯含量可为至少0.2、至少0.3、至少0.4、至少0.5或至少0.55和/或不超过约2、1.9、1.8、1.7或1.6wt％，和/或甲苯含量可为至少0.01、至少0.05或至少0.10和/或不超过0.5、不超过0.4、不超过0.3或不超过0.2wt％。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，含烯烃的流出物流可包含乙炔。基于来自炉的流出物流的总重量，乙炔的量可以为至少2000ppm、至少5000ppm、至少8000ppm或至少10,000ppm。它也可以不超过50,000ppm、不超过40,000ppm、不超过30,000ppm、或不超过25,000ppm。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，含烯烃的流出物流可以包含甲基乙炔和丙二烯(MAPD)。基于流出物流的总重量，MAPD的量可以为至少2ppm、至少5ppm、至少10ppm、至少20ppm、至少50ppm、至少100ppm、至少500ppm、至少1000ppm、至少5000ppm或至少10,000ppm。它也可以不超过50,000ppm、不超过40,000ppm、或不超过30,000ppm。
在一些实施例中，裂化器设施的分离区可以被分成处理段和分馏段。如本文所用，术语“处理段”是裂化设施分离区的一部分，用于冷却、处理和压缩含烯烃的流(其可以包括来自裂化器炉的含烯烃的流出物)，以准备在分馏段中分馏。处理段可从炉出口延伸至分馏区的第一分馏塔的入口。
如本文所用，术语“分馏”是指将混合物分离成它们的纯组分或纯化组分。用于完成分馏的设备的例子可以包括但不限于：蒸馏塔、闪蒸塔、萃取容器、汽提塔、精馏塔、膜单元、吸附塔或容器、吸附塔或容器，及其组合。在裂化器设施中，分馏段可以配置为分离从处理段去除的含烯烃流以形成各种纯化的烯烃和/或烷烃流。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，分馏段可以配置为分离包含来自裂化器炉的含烯烃流出物的流和/或r-热解气的流。
现在转向图11a，显示了说明裂化器设施中分离区处理段的主要元件的框图。另外，图11b提供了图11a中描绘的骤冷和压缩区中的若干步骤的示意图。
首先转向图11a，当存在时，来自裂化炉430的含烯烃的流出物流119可以被快速冷却(例如骤冷)，以防止产生大量不期望的副产物和使下游设备中的结垢最小化。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，来自炉的流出物流119的温度可以降低35至485℃、35至375℃、或90至550℃，降低至500至760℃的温度。冷却步骤可以在流出物流离开炉430之后立即进行，例如在1至30、5至20、或5至15毫秒内。总之，冷却步骤可以将含烯烃的流出物流119的温度降低至少25、至少50、至少75、至少100、至少125、至少150、至少175、至少200、至少225或至少250℃和/或不超过700、不超过650、不超过600、不超过550、不超过500、不超过450或不超过400℃。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，骤冷步骤可以经由在热交换器中与高压水或蒸汽的间接热交换进行，而在其它实施例中，骤冷步骤通过使流出物与骤冷塔(具有或不具有塔内部构件的分离器)中流121中的骤冷液体直接接触进行。骤冷液流121的温度可以是至少65、或至少80、或至少90、或至少100(在每种情况下为℃)和/或不超过210、或不超过180、或不超过165、或不超过150、或不超过135(在每种情况下为℃)。
当使用骤冷液流121时，接触可以在骤冷区510的骤冷塔中发生，并且可以从骤冷塔中去除包含汽油和其它类似沸程的烃组分的液体流。在一些情况下，当裂化器进料主要是液体时，可以在骤冷区510中使用骤冷液流121，并且当裂化器进料主要是蒸气时，可以在骤冷区510中使用热交换器(未示出)。
如图11b所示，在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，骤冷区510可以包括至少一个分馏塔612(图11b所示)，用于分离出冷却的含烯烃流出物的至少一部分液相，该含烯烃流出物在炉出口处从输送管线交换器(transfer line exchanger，TLE)610中去除。分馏塔612可以配置为将部分冷却的含烯烃流出物分离成富含C6和更轻、C7和更轻、或C8和更轻组分的塔顶蒸气流180，和富含C7和更重、C8和更重、或C9和更重组分的底部液体流182(在图11b中称为热解焦油[py-tar])。然后，可以将所得塔顶蒸气流180引入骤冷塔614中，其中如前文讨论的，该流可以通过与骤冷液体接触而进一步冷却。来自分馏塔612的底部液体流182，也称为热解焦油，可以被送去进一步处理、运输、储存和/或使用。
再次参考图11a和11b，然后可以在汽液分离罐(knock out drum)(图11a和11b中未示出)中分离来自骤冷塔614的所得冷却的流出物流，使得所得蒸气可以在气体压缩机620中压缩，该气体压缩机具有例如1至10、2至8或2至6个压缩级，每个压缩级具有可选的级间冷却和液体去除。在第一组压缩级的出口处的气流的压力在19至59psig(1.3至4.0barg)、21至49psig(1.4至3.3barg)或24至46psig(1.6至2.7barg)的范围内。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，该系统可以进一步包括至少一个附加分离器(图11b中未示出)，用于进一步分离从一个或多个汽液分离罐中去除的含重组分的液体流的至少一部分，所述汽液分离罐位于气体压缩机的压缩级之前或之间(图11b中示出为单个汽液分离罐618)。尽管在图11b中显示为仅包括单个压缩级和汽液分离罐，但应当理解的是，压缩系统包括多个压缩级，其中汽液分离罐在每一级或每组级之前。汽液分离罐可以在气体压缩机620的第一、第二、第三、第四、第五、第六或第七压缩级中的一个或多个的上游。来自汽液分离罐188的液体流可以包括冷凝物，例如含水冷凝物和/或有机冷凝物。
当存在时，来自这些汽液分离罐中每一个的液体流188可以彼此组合(并且可选地与来自流182中汽油分馏塔的所有或部分塔底流组合)，以形成组合流。或者，液体流188可源自单个容器。
附加地，在管线182中从气-液分离器去除的全部或部分重馏分可以在另一个分离器(图11b中未显示)中进一步分离成至少塔顶蒸气流和底部液体流。从分离器612的底部去除的液体馏分可以主要包含C4和更重、C5和更重、或C6和更重的烃，并且可以包括或用于形成回收成分汽油组合物(r-热解汽油)。
在一些情况下，基于流182的总重量，管线182中的液体流可以包含至少1、至少2、至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少90或至少95wt％和/或不超过99、不超过97、不超过95、不超过90、不超过85、不超过80、不超过75、不超过70、不超过65、不超过60、不超过55、不超过50、不超过45、不超过40或不超过35wt％的量的r-热解汽油。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，至少一部分r-热解汽油流182可以在又一个分馏塔(图11b中未示出)中进一步分离成轻馏分和重馏分，并且一种或两种可以用于下游过程，例如用于形成树脂，该树脂用于黏合剂、燃料、聚合物、增塑剂或其组合。
现在转向图12，提供了包括热解设施410和裂化器设施420的化学回收设施的一个实施例，特别地说明了裂化器炉430下游的各种位置，在这些位置处可以将包含r-热解气110的流引入裂化器设施420。通常，如图12所示，可以在裂化器炉出口下游的位置将r-热解气流110引入裂化器设施。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，该位置可以在分馏段的上游(例如，分馏段中第一容器或塔的入口的上游)。
如图12所示，可将包含废塑料的流100引入热解设施410中，其中可将其热解以形成r-热解气流110和r-热解油流112。热解设施410可以是任何适于处理废塑料或衍生自废塑料的流的热解设施，并且可以包括本文描述的一个或多个特征或特性。
在一些实施例中，热解设施410可以是可包括一个或多个上游设施的较大化学回收设施的一部分。例如，较大化学回收设施可以配置为接收混合塑料废物，混合塑料废物可以在预处理设施中分类，以提供PET富集废塑料的流和PO富集废塑料的流。至少一部分混合塑料废物、PET富集废塑料和/或PO富集塑料可以在进料流100中或作为进料流100引入到热解设施410中。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，以未稀释固体干基计，相对于MPW流或PET贫化流或两者中的PET浓度，PET富集流富含PET浓度。例如，如果在分离之后用液体或其它固体稀释PET富集流，则富集将基于未稀释的PET富集流中的浓度，并且以干基计。在一个实施例中或与任意所提及的实施例组合，相对于MPW流、PET贫化流、或这两者，PET富集流的PET富集百分比为至少10％、至少20％、至少40％、至少50％、至少60％、至少80％、至少100％、至少125％、至少150％、至少175％、至少200％、至少225％、至少250％、至少300％、至少350％、至少400％、至少500％、至少600％、至少700％、至少800％、至少900％或至少1000％，是通过下式确定的：
Figure BDA0003790529770000791
和
Figure BDA0003790529770000792
其中PETe是PET富集流中PET的浓度，基于未稀释干重；以及
PETm是MPW流中PET的浓度，基于干重；且PETd是PET贫化流中PET的浓度，基于干重，
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，相对于MPW流或PET贫化流或这两者中卤素的浓度，PET富集流还富含卤素，例如氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)和砹(At)，和/或含卤素化合物，例如PVC。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，相对于MPW流，PET富集流的PVC富集百分比为至少1％、至少3％、至少5％、至少7％、至少10％、至少15％、至少20％、至少40％、至少50％、至少60％、至少80％、至少100％、至少125％、至少150％、至少175％、至少200％、至少225％、至少250％、至少300％、至少350％、至少400％、至少500％，是通过下式确定的：
Figure BDA0003790529770000793
和
Figure BDA0003790529770000801
其中PVCe是PET富集流中PVC的浓度，基于未稀释干重；以及
PVCm是MPW流中PVC的浓度，基于未稀释干重，并且
其中PVCd是PET贫化流中PVC的浓度，基于未稀释干重；且
由于聚烯烃与PET的分离，相对于MPW进料或PET富集流或这两者中聚烯烃的浓度，以未稀释固体干基计，PET贫化流富含聚烯烃。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，相对于MPW流或相对于PET富集流或这两者，PET贫化流的聚烯烃富集百分比为至少10％、至少20％、至少40％、至少50％、至少60％、至少80％、至少100％、至少125％、至少150％、至少175％、至少200％、至少225％、至少250％、至少300％、至少350％、至少400％、至少500％、至少600％、至少700％、至少800％、至少900％或至少1000％，是通过下式确定的：
Figure BDA0003790529770000802
和
Figure BDA0003790529770000803
其中POd是PET贫化流中聚烯烃的浓度，基于未稀释干重；以及
POm是MPW流中PO的浓度，基于干重，以及
POe是PET富集流中PO的浓度。
在一个实施例中或与任何其它实施例组合，相对于MPW流、PET富集流或这两者中卤素的浓度，PET贫化流还贫含卤素，例如氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)和砹(At)，和/或含卤素化合物，例如PVC。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，相对于MPW流或相对于PET富集流，PET贫化流的PVC贫化百分比为至少1％、至少3％、至少5％、至少7％、至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少50％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％，是通过下式确定的：
Figure BDA0003790529770000804
和
Figure BDA0003790529770000805
其中PVCm是MPW流中PVC的浓度，基于未稀释干重；
PVCd是PET贫化流中PVC的浓度，基于未稀释干重；以及
PVCe是PET富集流中PVC的浓度，以未稀释干重计。
在一个实施例中或与任何其它实施例组合，相对于MPW流、PET富集流或这两者中的PET浓度，PET贫化流也贫含PET。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，相对于MPW流或相对于PET富集流，PET贫化流的PET贫化百分比为至少1％、至少3％、至少5％、至少7％、至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少50％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％，是通过下式确定的：
Figure BDA0003790529770000811
和
Figure BDA0003790529770000812
其中PETm是MPW流中PET的浓度，基于未稀释干重；
PETd是PET贫化流中PET的浓度，基于未稀释干重；以及
PETe是PET富集流中PET的浓度，以未稀释干重计。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，相对于PET贫化流30，PET富集流20贫含尼龙。PET富集流20在尼龙原子方面可以贫化至少10％、或至少25％、或至少40％、或至少50％、或至少60％、或至少70％、或至少80％、或至少85％、或至少90％、或至少95％、或至少97％、或至少98％，在每种情况下，相对于PET贫化流30中的尼龙原子浓度，基于单个流中氮原子的重量百分比计算。取样方法可包括从每个流中随机取样，可选地在两周内每24小时从每个流中取样2个样品，并干燥至水分含量小于10wt％。进行这种计算的公式如公式1所示：
Figure BDA0003790529770000813
其中：
wt％N是流中尼龙原子的重量百分比
dPET是PET贫化流，且
ePET是PET富集流
相对于MPW10流，PET富集流20可以贫含尼龙原子浓度，以上面陈述的相同的浓度，使用相同的公示，用wt％NMPW(MPW流中尼龙原子的重量百分比)代替公式1中wt％NePET。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，相对于PET富集流20，PET贫化流30富含尼龙原子浓度。PET贫化流30的尼龙原子浓度可以富集至少10％、或至少25％、或至少50％、或至少75％、或至少100％、或至少150％、或至少200％、或至少250％、或至少300％、或至少350％、或至少400％、或至少450％、或至少500％、或至少600％、或至少700％、或至少800％、或至少1000％，在每种情况下，相对于PET富集流20中的尼龙原子浓度，基于单个流中氮原子的重量百分比计算。取样方法可包括从每个流中随机取样，可选地在两周内每24小时从每个流中取2个样品。进行这种计算的公式是根据公式2：
Figure BDA0003790529770000821
其中：
wt％N是流中尼龙原子的重量百分比
dPET是PET贫化流，且
ePET是PET富集流
使用相同的公式2，用wt％NMPW(MPW流中尼龙原子的重量百分比)代替公式2中wt％NePET，相对于MPW 10流，PET贫化流30可以富集尼龙原子浓度至少10％、或至少25％、或至少40％、或至少50％、或至少60％、或至少70％、或至少80％、或至少85％、或至少90％，在每种情况下，相对于MPW10流中的尼龙原子浓度。
在上述任何实施例中的富集或贫化的百分比可以为1周内、或3天内、或1天内的平均值，并且可以进行测量以合理地将在过程出口处取出的样品与MPW体积相关联，从MPW样品中考虑了MPW从入口流到出口的停留时间。例如，如果MPW的平均停留时间是2分钟，则出口样品在输入样品两分钟之后取出，使得样品彼此关联。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，可以将至少一部分PET富集废塑料和/或至少一部分PO富集废塑料送到另一个化学回收设施，并且可以将来自那个化学回收设施的一个或多个流作为进料或与进料一起引入热解设施。其它化学回收设施的例子可以包括但不限于：溶剂分解设施、部分氧化(POX)气化设施、固化设施，及其组合。
附加地，或替代性地，来自热解设施410的至少一种流可以作为至该设施的进料或作为该进料的一部分，被引入到溶剂分解设施、部分氧化(POX)气化设施和固化设施中的一个或多个。引入到这些设施中的一个或多个中的流可包含r-热解油、r-热解气或其组合。
回到图12，可以将r-热解气流110引入裂化器设施420中的一个或多个位置。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，可以将r-热解气流110的至少一部分引入裂化器设施420内下述这样的位置处，该位置在处理段内的压缩机450的上游。当引入压缩机450的上游时，r-热解气可以可选地与从裂化器炉430取出的含烯烃的流出物流组合。可以将组合流引入压缩机、热交换器、容器如碱洗涤器或其组合中。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，热解设施的处理段中的压缩机450可以是多级压缩机，其具有例如至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少8、至少9或至少10级和/或不超过15、不超过14、不超过13、不超过12、不超过11、不超过10、不超过9、不超过8、不超过7、不超过6或不超过5个压缩级。
可以在一个或多个压缩级上游和/或至少一个压缩级下游的位置引入至少一部分r-热解气流110。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，可以在压缩机最后一级上游的位置引入至少一部分r-热解气流110。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，可以在多级压缩机的级1-3之间的位置、级3-5之间的位置和/或级5-7之间的位置引入至少一部分r-热解气流。在一个或多个其它实施例中，至少一部分r-热解气流110可以在压缩机450出口下游的位置引入，并且可选地可以在引入裂化器设施之前在单独的压缩机452中压缩。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，可以将至少一部分r-热解气流110引入到热交换器610下游和/或至少一个分馏塔或容器下游的位置。例如，至少一部分r-热解气可以引入骤冷塔614和/或汽油分馏塔612的上游，而在其它实施例中，至少一部分r-热解气可以引入骤冷塔614和/或汽油分馏塔612的下游。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，至少一部分r-热解气流110可以在紧邻裂化器炉430的出口，包括例如出口热交换器610(例如，输送管线交换器或TLE)的上游，引入裂化器设施。替代性地，或附加地，可将至少一部分r-热解气流110引入炉出口交换器610下游的裂化器设施420中和/或可以可选地在引入裂化器设施420之前已经通过了单独的热交换器611。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，在裂化器设施420内的位置引入的r-热解气流110的至少一部分的温度可以为至少300、至少350、至少400、至少450、至少500、至少550和/或不超过约700、不超过650、不超过600、不超过550、不超过500、不超过450℃。替代性地，或附加地，引入裂化器设施420的一个位置的r-热解气流的至少一部分的温度可以为至少100、至少150、至少200和/或不超过350、不超过300、不超过250℃。
引入裂化器设施420的一个位置的r-热解气流110的至少一部分的温度可以为至少500、至少550、至少600、至少650、至少700、至少750℃和/或不超过约1000、不超过950、不超过900、不超过850、不超过800℃。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，引入裂化器设施420的一个位置的r-热解气流110的至少一部分的温度可以为至少25、至少50、至少75和/或不超过150、不超过100、不超过75℃。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，在裂化器设施420内的位置引入的r-热解气流110的至少一部分的压力可以为至少25(1.73barg)、至少50(3.5barg)、至少75(5.2barg)和/或不超过100(6.89barg)、不超过75(5.1barg)、不超过50(3.45barg)，均以psig为单位。附加地，或替代性地，引入压缩机450上游位置的至少一部分r-热解气流110的压力可以不超过350(24.1barg)、不超过300(20.67barg)、不超过275(18.9barg)、不超过250(17.2barg)、不超过225(15.5barg)、不超过200(13.78barg)、不超过175(12.1barg)、不超过150(10.3barg)或不超过125(8.6barg)、不超过100(6.89barg)、不超过75(5.2barg)、不超过50(3.5barg)、不超过25(1.73barg)、不超过10(0.69barg)，均以psig为单位或在大气压下。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，至少一部分r-热解气流110的压力可以为至少450(31barg)、500(34.5barg)、550(37.9barg)和/或不超过约650(44.8barg)、不超过600(41.3barg)、不超过550(37.9barg)，均以psig为单位。至少一部分r-热解气流110的压力可以为不超过500(34.5barg)、不超过450(31.0barg)、不超过400(27.6barg)、不超过350(24.1barg)、不超过300(20.7barg)、不超过250(17.2barg)、不超过200(13.8barg)、不超过150(10.3barg)或不超过100(6.89barg)，均以psig为单位。
如图12所示，r-热解气流110也可与从分馏段460取出的回收烷烃流130的一部分组合，并返回到裂化器炉430的入口。回收烷烃流130可以富含至少一种烷烃，例如乙烷或丙烷，并且全部或部分可以返回到裂化器炉430的入口以进行额外的处理。
现在转向图13-15，提供了分馏段460的主要步骤的示意图，该分馏段用于分离离开骤冷区的含烯烃流119。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，至裂化器设施的分馏段460的初始塔的进料流119可以包含来自骤冷区(炉的下游)的含烯烃流出物119的至少一部分，并且还可以包含r-热解气流110的至少一部分。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于流的总重量，至第一塔的进料流包含至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少90或至少95和/或不超过75、不超过70、不超过65、不超过60、不超过55、不超过50、不超过45、不超过40、不超过35、不超过30、不超过25或不超过20wt％的烯烃。烯烃可以主要包含丙烯和/或主要包含乙烯。
基于流的总重量，进料流包含至少约5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50和/或不超过75、不超过70、不超过65、不超过60、不超过55、不超过50、不超过45、不超过40或不超过35wt％的乙烯。基于流的总重量，进料流可包含至少约5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50和/或不超过75、不超过70、不超过65、不超过60、不超过55、不超过50、不超过45、不超过40或不超过35wt％的丙烯。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于流的总重量，进料流包含至少5、至少10、至少15、至少20或至少25和/或不超过60、不超过55、不超过50、不超过45、不超过40、不超过35、不超过30、不超过25或不超过20wt％的乙烷。进料流中乙烯与乙烷的重量比可以大于1:1、大于1.01:1、大于1.05:1、大于1.10:1、大于1.15:1、大于1.2:1。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于流的总重量，进料流包含至少约5、至少10、至少15、至少20、至少25和/或不超过60、不超过55、不超过50、不超过45、不超过40、不超过35、不超过30、不超过25或不超过20wt％的丙烷。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，进料流中丙烯与丙烷的重量比可以大于1:1、至少1.01:1、至少1.05:1、至少1.10:1、至少1.15:1或至少1.2:1。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于流的总重量，进料流包含至少约5、至少10、至少15、至少20、至少25和/或不超过60、不超过55、不超过50、不超过45、不超过40或不超过35wt％的丙烷。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于流的总重量，至分馏段的第一塔的进料流包含至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55和/或不超过99、不超过95、不超过90、不超过85、不超过80、不超过75、不超过70、不超过65、不超过60、不超过55、不超过50、不超过45、不超过40、不超过35、不超过30、不超过25、不超过20、不超过15或不超过10wt％的甲烷和更轻组分。基于流的总重量，进料流包含至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55和/或不超过99、不超过95、不超过90、不超过85、不超过80、不超过75、不超过70、不超过65、不超过60、不超过55、不超过50、不超过45、不超过40、不超过35、不超过30、不超过25、不超过20、不超过15或不超过10wt％的C2和更重组分。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于流的总重量，至分馏段的第一塔的进料流包含至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55和/或不超过99、不超过95、不超过90、不超过85、不超过80、不超过75、不超过70、不超过65、不超过60、不超过55、不超过50、不超过45、不超过40、不超过35、不超过30、不超过25、不超过20、不超过15或不超过10wt％的C2和更轻组分。
基于流的总重量，进料流可包含至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55和/或不超过99、不超过95、不超过90、不超过85、不超过80、不超过75、不超过70、不超过65、不超过60、不超过55、不超过50、不超过45、不超过40、不超过35、不超过30、不超过25、不超过20、不超过15或不超过10wt％的C3和更重组分。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于流的总重量，至分馏段的第一塔的进料流可包含至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55和/或不超过99、不超过95、不超过90、不超过85、不超过80、不超过75、不超过70、不超过65、不超过60、不超过55、不超过50、不超过45、不超过40、不超过35、不超过30、不超过25、不超过20、不超过15或不超过10wt％的C3和更轻组分。基于流的总重量，进料流包含至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55和/或不超过99、不超过95、不超过90、不超过85、不超过80、不超过75、不超过70、不超过65、不超过60、不超过55、不超过50、不超过45、不超过40、不超过35、不超过30、不超过25、不超过20、不超过15或不超过10wt％的C4和更重组分。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于流的总重量，进料流可以具有不超过约5、不超过3、不超过2、不超过1、不超过0.5、不超过0.1、不超过0.05或不超过0.01wt％的芳香烃。在一些情况下，如果塔进料流不包含r-热解气，所有其它条件相同的情况下，则进料流包含的芳香烃要少去至少1、至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少90或至少95％。
基于流的总重量，进料流可包含不超过1、不超过0.75、不超过0.50、不超过0.25或不超过0.10ppm的水。基于流的总重量，进料流可包含不超过1500、不超过1250、不超过1000、不超过750、不超过500、不超过250、不超过100、不超过75、不超过50或不超过25ppm的苯。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，至分馏段的第一塔的进料流的蒸汽分率可以为至少0.90、至少0.92、至少0.95、至少0.97或至少0.99。进料流可以是压缩气体，或者当引入塔时可以是加压液体。至塔的进料流的压力可以为至少150(10.3barg)、至少200(13.8barg)、至少250(17.2barg)、至少300(20.7barg)、至少350(24.1barg)、至少400(27.6barg)、或至少450(31.0barg)和/或不超过1000(68.9barg)、不超过950(65.5barg)、不超过900(62.0barg)、不超过850(58.6barg)、不超过800(55.1barg)、不超过750(51.7barg)、不超过700(48.2barg)、不超过650(44.7barg)、不超过600(41.3barg)、不超过550(37.8barg)、不超过500(34.5barg)、不超过450(31barg)、不超过400(27.6barg)、或不超过350(24.1barg)，均以psig为单位。
然后可以将组合流引入脱烷塔中，该组合流可以包含至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少90或至少95wt％和/或不超过99、不超过95、不超过90、不超过85、不超过80、不超过75、不超过70、不超过65、不超过60、不超过55、不超过50、不超过45、不超过40、不超过35、不超过30、不超过25、不超过20、不超过15、不超过10或不超过5wt％的含烯烃流或r-热解气流。
如本文所用，术语“脱烷塔”是指用于将进料流分离成富含目标烷烃的塔顶流和贫含目标烷烃的塔底流的分馏塔。例如，脱甲烷塔是用于将进料流分离成富含甲烷的塔顶流和贫含甲烷的塔底流的分馏塔。适用于本技术的实施例中的脱烷塔的例子可以包括但不限于：脱甲烷塔(目标烷烃为甲烷)、脱乙烷塔(目标烷烃为乙烷)、脱丙烷塔(目标烷烃为丙烷)和脱丁烷塔(目标烷烃为丁烷)。可以组合使用一种或多种脱烷塔以提供所需组成的产物流。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于进料流的总重量，至脱烷塔的进料可以包含至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少90或至少95wt％和/或不超过99、不超过95、不超过90、不超过85、不超过80、不超过75、不超过70、不超过65、不超过60、不超过55、不超过50、不超过45、不超过40、不超过35、不超过30、不超过25、不超过20、不超过15、不超过10或不超过5wt％的烯烃。
在一些情况下，至少一部分或大部分烯烃可能最终进入塔顶流，而在一些情况下，至少一部分或大部分烯烃可能最终进入塔底流。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，基于塔顶或塔底流的总重量，来自脱烷塔的塔底流和塔顶流中的至少一种可以包含至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50或至少55wt％和/或不超过70、不超过65、不超过60、不超过55、不超过50、不超过45、不超过40、不超过35、不超过30、不超过25、不超过20、不超过15、不超过10或不超过5wt％的烯烃。
分离区440可以具有任何适于从进料流中分离出所需组分并提供一个或多个烯烃和链烷烃产物流的配置。图13-15提供了几种可能的配置的示意表示图。特别地，图13首先说明具有脱甲烷塔的分离区，图14首先说明具有脱乙烷塔的分离区，图15首先说明具有脱丙烷塔的分离区。这些配置的共同元件以及每个配置的操作条件将在下面进一步详细讨论。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，来自脱甲烷塔210的塔顶流190可以包含不超过35、不超过30、不超过25、不超过20、不超过15、不超过10、不超过5、不超过2、或不超过1wt％的烯烃，基于塔顶流190的总重量。来自脱甲烷塔210的塔底流192可以包含至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40或至少45wt％和/或不超过85、不超过80、不超过75、不超过70、不超过65、不超过60、不超过55、不超过50、不超过45或不超过40wt％的烯烃，基于塔底流192的总重量。基于塔底流192中的烯烃的总重量，塔底流192中的烯烃可以包含至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少90或至少95wt％的乙烯和丙烯。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，来自脱乙烷塔220的塔顶流194可以包含至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40或至少45wt％和/或不超过85、不超过80、不超过75、不超过70、不超过65、不超过60、不超过55、不超过50、不超过45或不超过40wt％的烯烃，基于塔顶流194的总重量。基于塔顶流194中烯烃的总重量，塔顶流194中的烯烃可以包含至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75或至少80和/或不超过99、不超过95、不超过90、不超过85、不超过80或不超过75wt％的乙烯。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，来自脱乙烷塔220的塔底流196可以包含至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40或至少45wt％和/或不超过85、不超过80、不超过75、不超过70、不超过65、不超过60、不超过55、不超过50、不超过45或不超过40wt％的烯烃，基于塔底流196的总重量。基于塔底流196中烯烃的总重量，塔底流196中的烯烃可以包含至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75或至少80和/或不超过99、不超过95、不超过90、不超过85、不超过80或不超过75wt％的丙烯。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，来自脱丙烷塔230的塔底流200可以包含不超过35、不超过30、不超过25、不超过20、不超过15、不超过10、不超过5、不超过2或不超过1wt％的烯烃，基于塔底流200的总重量。来自脱丙烷塔230的塔顶流202可以包含至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40或至少45wt％和/或不超过85、不超过80、不超过75、不超过70、不超过65、不超过60、不超过55、不超过50、不超过45或不超过40wt％的烯烃，基于塔顶流202的总重量。基于塔顶流202中烯烃的总重量，塔顶流202中的烯烃可包含至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少90或至少95wt％的乙烯和丙烯。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，裂化器设施的分馏区可以包括至少一个烯烃-烷烃分馏塔，用于从包含目标烯烃和对应烃数的烷烃的流中分离目标烯烃。例如，烯烃-烷烃分馏塔可以是乙烯-乙烷分馏塔(或乙烯分流器或乙烯分馏塔)，其配置为提供富含乙烯的塔顶流和贫含乙烯的塔底流。利用乙烯分流器，塔底流可以富含乙烷，而塔顶流可以贫含乙烯。
类似地，当烯烃-烷烃分馏塔配置为分离丙烯(丙烯-丙烷分馏塔、丙烯分流器或丙烯分馏塔)时，塔顶流可以富含丙烯(且塔底流贫含丙烯)，且塔底流可以富含丙烷(且塔顶流贫含丙烷)。
开始参考图13-15，来自骤冷区(图13-15中未示出)的含烯烃的进料流119可以引入到分馏区或分馏系中的初始塔中。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，分馏系的初始塔可以为如图13中所示的脱甲烷塔、如图14中所示的脱乙烷塔或如图15中所示的脱丙烷塔，或其可以为另一塔例如脱丁烷塔。
当塔为脱甲烷塔(图13)时，甲烷和较轻(CO，CO2，H2)组分与乙烷和更重组分分离。脱甲烷塔210可以在至少-145、或至少-142、或至少-140、或至少-135(在每种情况下℃)和/或不超过-120、不超过-125、不超过-130、不超过-135℃的温度下操作。然后将来自脱甲烷塔210的塔底流192引入脱乙烷塔220，该塔底流包括引入塔210中的乙烷和更重组分的总量的至少50、或至少55、或至少60、或至少65、或至少70、或至少75、或至少80、或至少85、或至少90、或至少95、或至少99，在每种情况下为百分比，在脱乙烷塔220中，C2和更轻的组分通过分馏与C3和更重的组分分离。
脱乙烷塔220可以在以下的塔顶温度和塔顶压力下操作：塔顶温度为至少-35、或至少-30、或至少-25、或至少-20(在每种情况下为℃)和/或不超过-5、不超过-10、不超过-15、不超过-20℃，塔顶压力为至少3、或至少5、或至少7、或至少8、或至少10(在每种情况下为barg)和/或不超过20、或不超过18、或不超过17、或不超过15、或不超过14、或不超过13(在每种情况下为barg)。脱乙烷塔220在塔顶流中回收引入塔220中的C2和更轻组分的总量的至少60、或至少65、或至少70、或至少75、或至少80、或至少85、或至少90、或至少95、或至少97、或至少99(在每种情况下为百分比)。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，从脱乙烷塔220去除的塔顶流194包含至少50、或至少55、或至少60、或至少65、或至少70、或至少75、或至少80、或至少85、或至少90、或至少95(在每种情况下为重量百分比)的乙烷和乙烯，基于塔顶流194的总重量。
如图13所示，来自脱乙烷塔220的C2和较轻塔顶流可以在乙烷-乙烯分馏塔222(乙烯分馏塔)中进一步分离。在乙烷-乙烯分馏塔222中，乙烯和更轻组分流198可以从塔顶取出或作为侧流从塔的上半部分取出，而乙烷和任何残留的更重组分可以在塔底流199中去除。
乙烯分馏塔222可以在下述塔顶温度和塔顶压力下操作：塔顶温度为至少-45、或至少-40、或至少-35、或至少-30、或至少-25、或至少-20(在每种情况下为℃)和/或不超过-15、或不超过-20、或不超过-25(在每种情况下为℃)，塔顶压力为至少10、或至少12、或至少15(在每种情况下为barg)和/或不超过25、不超过22、不超过20barg。富含乙烯的塔顶流198可以包含至少70、或至少75、或至少80、或至少85、或至少90、或至少95、或至少97、或至少98、或至少99(在每种情况下为重量百分比)的乙烯——基于流198的总重量，并且可以被送到下游处理单元用于进一步处理、储存或销售。塔顶乙烯流198可包含r-乙烯组合物或流。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，r-乙烯流可用于制备一种或多种石化产品。
来自乙烷-乙烯分馏塔222的塔底流199可以包括至少40、或至少45、或至少50、或至少55、或至少60、或至少65、或至少70、或至少75、或至少80、或至少85、或至少90、或至少95、或至少98(在每种情况下为重量百分比)的乙烷，基于塔底流199的总重。如前文讨论的，可将全部或部分回收乙烷作为额外的原料单独、或与裂化器进料流组合回收至裂化器炉。
从脱乙烷塔220排出的液体塔底流196可以富含C3和更重组分，可以在脱丙烷塔230中分离，如图13所示。在脱丙烷塔230中，C3和更轻组分作为塔顶蒸汽流202被去除，而C4和更重组分可以在液体塔底流200中离开塔。脱丙烷塔230可以在下述的塔顶温度和塔顶压力下操作：塔顶温度为至少20、或至少35、或至少40(在每种情况下℃)和/或不超过70、不超过65、不超过60、不超过55℃，塔顶压力为至少10、或至少12、或至少15(在每种情况下为barg)和/或不超过20、或不超过17、或不超过15(在每种情况下为barg)。
脱丙烷塔230在塔顶流202中回收引入塔230的C3和更轻组分的总量的至少60、或至少65、或至少70、或至少75、或至少80、或至少85、或至少90、或至少95、或至少97、或至少99(在每种情况下为百分比)。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，从脱丙烷塔230去除的塔顶流202包含至少或至少50、或至少55、或至少60、或至少65、或至少70、或至少75、或至少80、或至少85、或至少90、或至少95、或至少98(在每种情况下为重量百分比)的丙烷和丙烯，基于塔顶流202的总重量。
将来自脱丙烷塔230的塔顶流202引入丙烷-丙烯分馏塔232(丙烯分馏塔)，其中在塔顶流204中去除丙烯和任何更轻组分，而丙烷和任何更重组分在塔底流206中离开塔。丙烯分馏塔232可以在如下的塔顶温度和塔顶压力下操作：塔顶温度为至少20、或至少25、或至少30、或至少35(在每种情况下为℃)和/或不超过55、不超过50、不超过45、不超过40℃，塔顶压力为至少12、或至少15、或至少17、或至少20(在每种情况下为barg)和/或不超过20、或不超过17、或不超过15、或不超过12(在每种情况下为barg)。
富含丙烯的塔顶流204可以包含至少70、或至少75、或至少80、或至少85、或至少90、或至少95、或至少97、或至少98、或至少99(在每种情况下为重量百分比)的丙烯——基于流204的总重量，并且可以被送至下游处理单元用于进一步处理、储存或销售。在含有r-热解油的裂化器原料的裂化期间产生的塔顶丙烯流204为r-丙烯组合物或流。该流可以用于制造一种或多种石化产品。
来自丙烷-丙烯分馏塔232的塔底流206可以包括至少40、或至少45、或至少50、或至少55、或至少60、或至少65、或至少70、或至少75、或至少80、或至少85、或至少90、或至少95、或至少98(在每种情况下为重量百分比)的丙烷——基于塔底流206的总重量。如前文讨论的，可将全部或部分回收的丙烷作为额外的原料单独、或与r-热解油组合回收至裂化炉。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，可以将来自脱丙烷塔230的塔底流200送至脱丁烷塔，用于将C4组分(包括丁烯、丁烷和丁二烯)与C5+组分分离。脱丁烷塔(当存在时)可以在下述的塔顶温度和塔顶压力下操作：塔顶温度为至少20、或至少25、或至少30、或至少35、或至少40(在每种情况下为℃)和/或不超过60、或不超过65、或不超过60、或不超过55、或不超过50(在每种情况下为℃)，塔顶压力为至少2、或至少3、或至少4、或至少5(在每种情况下为barg)和/或不超过8、或不超过6、或不超过4、或不超过2(在每种情况下为barg)。脱丁烷塔在塔顶流中回收引入塔中的C4和更轻组分的总量的至少60、或至少65、或至少70、或至少75、或至少80、或至少85、或至少90、或至少95、或至少97、或至少99(在每种情况下为百分比)。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，从脱丁烷塔去除的塔顶流包含至少30、或至少35、或至少40、或至少45、或至少50、或至少55、或至少60、或至少65、或至少70、或至少75、或至少80、或至少85、或至少90、或至少95(在每种情况下为重量百分比)的丁二烯——基于塔顶流的总重量。在裂化器原料的裂化期间产生的塔顶流可以是r-丁二烯组合物或流。来自脱丁烷塔的塔底流主要包括C5和更重组分，基于流的总重量，其量为至少50、或至少60、或至少70、或至少80、或至少90、或至少95wt％。脱丁烷塔的塔底流可送至进一步分离、处理、储存、销售或使用。
可以使来自脱丁烷塔的塔顶流或多种C4经受任何常规分离方法——例如萃取或蒸馏过程，以回收更浓缩的丁二烯流。
如图13-15所示，至少一部分r-热解气流110可以与引入第一分馏塔的含烯烃流出物流119组合。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，至第一分馏塔的进料流可以包含至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65或至少70wt％和/或不超过约99、不超过95、不超过90、不超过85、不超过80、不超过75、不超过70、不超过65、不超过60、不超过55、不超过50、不超过45、不超过40或不超过35wt％的r-热解气。剩余的进料，当存在时，可以包含来自一个或多个如先前详细讨论的裂化器炉的含烯烃流出物119。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，由于将r-热解气引入裂化器设施，分馏区中的一个或多个蒸馏塔的容量和/或效率可以因此增加，所述蒸馏塔包括：例如，脱甲烷塔、脱乙烷塔或乙烯分流器(或分馏塔)、脱丙烷塔或丙烯分流器(或分馏塔)和/或脱丁烷塔。
例如，一个实施例或与任何提及的实施例组合，可以将包括r-热解气的塔进料流引入到分馏塔，分馏塔的例子包括脱甲烷塔、脱乙烷塔和脱丙烷塔。包括r-热解气的塔进料可以包含C2-C4烯烃，且它可以主要包含丙烯和/或乙烯。至分馏塔的进料流可以包括至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75或至少80和/或不超过99、不超过95、不超过90、不超过85、不超过80、不超过75、不超过70、不超过65、不超过60、不超过55、不超过50、不超过45、不超过40或不超过35wt％的量的乙烯和/或丙烯，基于进料流的总重量。基于进料流的总重量，进料流可以包括至少1、至少2、至少5、至少10、至少15或至少20和/或不超过50、不超过45、不超过40、不超过35、不超过30、不超过25、不超过20或不超过15wt％的量的甲烷和更轻组分。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，引入到脱乙烷塔220中的进料流可以分离成富含C2和更轻组分的轻质塔顶流194和贫含C2和更轻组分(或富含C3和更重组分)的较重塔底流196。C2富集塔顶流194可包含进料流中存在的C2和更轻组分总重量的至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少90、至少92、至少95、至少97或至少99wt％，而可主要包含C3和更重组分的C2贫化塔底流196包含进料流中存在的C3和更重组分总重量的至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少90、至少92、至少95、至少97或至少99wt％。
塔顶流194可以包括至少0.01、至少0.05、至少0.10、至少0.50、至少1、至少1.5、至少2、至少5、至少8或至少10wt％和/或不超过10、不超过8、不超过5、不超过3、不超过2或不超过1wt％的存在于塔进料流中的C3和更重组分，而来自脱乙烷器220的塔底流196可以包括至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65或至少70wt％和/或不超过99、不超过95、不超过90、不超过85、不超过80、不超过75或不超过70wt％的存在于进料流中的C3和更重组分。
塔底流196可以包括至少0.01、至少0.05、至少0.10、至少0.50、至少1、至少1.5、至少2、至少5、至少8或至少10wt％和/或不超过10、不超过8、不超过5、不超过3、不超过2或不超过1wt％的存在于塔进料流中的C2和更轻组分，而来自脱乙烷器220的塔顶流194可以包括至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65或至少70wt％和/或不超过99、不超过95、不超过90、不超过85、不超过80、不超过75或不超过70wt％的存在于进料流中的C2和更轻组分。
基于塔顶流194的总重量，塔顶流194可包含至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65或至少70wt％和/或不超过99、不超过95、不超过90、不超过85、不超过80、不超过75或不超过70wt％的C2和更轻组分，并且基于塔顶流194的总重量，塔顶流194可包括至少0.01、至少0.05、至少0.10、至少0.50、至少1、至少1.5、至少2、至少5、至少8或至少10wt％和/或不超过10、不超过8、不超过5、不超过3、不超过2或不超过1wt％的C3和更重组分。
基于塔底流196的总重量，塔底流196可包括至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65或至少70wt％和/或不超过99、不超过95、不超过90、不超过85、不超过80、不超过75或不超过70wt％的C3和更重组分，并且基于塔底流196的总重量，塔底流196可包括至少0.01、至少0.05、至少0.10、至少0.50、至少1、至少1.5、至少2、至少5、至少8或至少10wt％和/或不超过10、不超过8、不超过5、不超过3、不超过2或不超过1wt％的C2和更轻组分。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，引入脱乙烷器220中的进料流可以分离成富含C2和更轻组分的轻质塔顶流和贫含C2和更轻组分(或富含C3和更重组分)的较重塔底流。C2富集塔顶流可包含进料流中存在的C2和更轻组分总重量的至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少90、至少92、至少95、至少97或至少99wt％，而可主要包含C3和更重组分的C2贫化塔底流包含进料流中存在的C3和更重组分总重量的至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少90、至少92、至少95、至少97或至少99wt％。
塔顶流194可以包括至少0.01、至少0.05、至少0.10、至少0.50、至少1、至少1.5、至少2、至少5、至少8或至少10wt％和/或不超过10、不超过8、不超过5、不超过3、不超过2或不超过1wt％的存在于塔进料流中的C3和更重组分，而来自脱乙烷器220的塔底流196可以包括至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65或至少70wt％和/或不超过99、不超过95、不超过90、不超过85、不超过80、不超过75或不超过70wt％的存在于进料流中的乙烯和更重组分。
塔底流196可以包括至少0.01、至少0.05、至少0.10、至少0.50、至少1、至少1.5、至少2、至少5、至少8或至少10wt％和/或不超过10、8、5、3、2或1wt％的存在于塔进料流中的C2和更轻组分，而来自脱乙烷塔的塔顶流194可以包括至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65或至少70wt％和/或不超过99、不超过95、不超过90、不超过85、不超过80、不超过75或不超过70wt％的存在于进料流中的C2和更轻组分。
基于塔顶流的总重量，塔顶流194可以包含至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65或至少70wt％和/或不超过99、不超过95、不超过90、不超过85、不超过80、不超过75或不超过70wt％的C2和更轻组分，并且基于塔顶流194的总重量，塔顶流194可包括至少0.01、至少0.05、至少0.10、至少0.50、至少1、至少1.5、至少2、至少5、至少8或至少10wt％和/或不超过10、不超过8、不超过5、不超过3、不超过2或不超过1wt％的C3和更重组分。
基于塔底流196的总重量，塔底流196可以包含至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65或至少70wt％和/或不超过99、不超过95、不超过90、85、80、75或70wt％的C3和更重组分，并且基于塔底流196的总重量，塔底流196可包括至少0.01、至少0.05、至少0.10、至少0.50、至少1、至少1.5、至少2、至少5、至少8或至少10wt％和/或不超过10、不超过8、不超过5、不超过3、不超过2或不超过1wt％的C2和更轻组分。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，引入脱甲烷塔210的进料流可以分离成富含C1和更轻组分的轻质塔顶流190和贫含C1和更轻组分(或富含C2和更重组分)的较重塔底流192。
在一个实施例中或与任意提及的实施例组合，C1富集塔顶流190可以包含进料流中存在的C1和更轻组分总重量的至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少90、至少92、至少95、至少97或至少99wt％，而可主要包含C2和更重组分的C1贫化塔底流192包含进料流中存在的C2和更重组分总重量的至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少90、至少92、至少95、至少97或至少99wt％。
塔顶流190可以包括至少0.01、至少0.05、至少0.10、至少0.50、至少1、至少1.5、至少2、至少5、至少8或至少10wt％和/或不超过10、不超过8、不超过5、不超过3、不超过2或不超过1wt％的存在于塔进料流中的C2和更重组分，而来自脱甲烷塔210的塔底流192可以包括至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65或至少70wt％和/或不超过99、不超过95、不超过90、不超过85、不超过80、不超过75或不超过70wt％的存在于进料流中的乙烯和更重组分。
塔底流192可以包括至少0.01、至少0.05、至少0.10、至少0.50、至少1、至少1.5、至少2、至少5、至少8或至少10wt％和/或不超过10、8、5、3、2或1wt％的存在于塔进料流中的C1和更轻组分，而来自脱甲烷塔210的塔顶流190可以包括至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65或至少70wt％和/或不超过99、不超过95、不超过90、不超过85、不超过80、不超过75或不超过70wt％的存在于进料流中的C1和更轻组分。
基于塔顶流190的总重量，塔顶流190可包含至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65或至少70wt％和/或不超过99、不超过95、不超过90、不超过85、不超过80、不超过75或不超过70wt％的C1和更轻组分，并且基于塔顶流190的总重量，塔顶流190可包括至少0.01、至少0.05、至少0.10、至少0.50、至少1、至少1.5、至少2、至少5、至少8或至少10wt％和/或不超过10、不超过8、不超过5、不超过3、不超过2或不超过1wt％的C2和更重组分。
基于塔底流192的总重量，塔底流192可包含至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65或至少70wt％和/或不超过99、不超过95、不超过90、不超过85、不超过80、不超过75或不超过70wt％的C2和更重组分，并且基于塔底流192的总重量，塔底流192可包含至少0.01、至少0.05、至少0.10、至少0.50、至少1、至少1.5、至少2、至少5、至少8或至少10wt％和/或不超过10、不超过8、不超过5、不超过3、不超过2或不超过1wt％的C1和更轻组分。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，引入到脱丙烷塔230中的进料流可以分离成富含C3和更轻组分的轻质塔顶流202与贫含C3和更轻组分(或富含C4和更重组分)的较重塔底流200。C3富集塔顶流202可包含进料流中存在的C3和更轻组分总重量的至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少90、至少92、至少95、至少97或至少99wt％，而可主要包含C4和更重组分的C3贫化塔底流200包含进料流中存在的C4和更重组分总重量的至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少90、至少92、至少95、至少97或至少99wt％。
塔顶流202可以包括至少0.01、至少0.05、至少0.10、至少0.50、至少1、至少1.5、至少2、至少5、至少8或至少10wt％和/或不超过10、8、5、3、2或1wt％的存在于塔进料流中的C4和更重组分，而来自脱丙烷塔230的塔底流200可以包括至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65或至少70wt％和/或不超过99、不超过95、不超过90、不超过85、不超过80、不超过75或不超过70wt％的存在于进料流中的乙烯和更重组分。
塔底流200可以包括至少0.01、至少0.05、至少0.10、至少0.50、至少1、至少1.5、至少2、至少5、至少8或至少10wt％和/或不超过10、不超过8、不超过5、不超过3、不超过2或不超过1wt％的存在于塔进料流中的C3和更轻组分，而来自脱丙烷塔230的塔顶流202可以包括至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65或至少70wt％和/或不超过99、不超过95、不超过90、不超过85、不超过80、不超过75或不超过70wt％的存在于进料流中的C3和更轻组分。
基于塔顶流202的总重量，塔顶流202可包含至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65或至少70wt％和/或不超过99、不超过95、不超过90、不超过85、不超过80、不超过75或不超过70wt％的C3和更轻组分，并且基于塔顶流202的总重量，塔顶流202可包括至少0.01、至少0.05、至少0.10、至少0.50、至少1、至少1.5、至少2、至少5、至少8或至少10wt％和/或不超过10、不超过8、不超过5、不超过3、不超过2或不超过1wt％的C4和更重组分。
基于塔底流200的总重量，塔底流200可包括至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55、至少60、至少65或至少70wt％和/或不超过99、不超过95、不超过90、不超过85、不超过80、不超过75或不超过70wt％的C4和更重组分，并且基于塔底流200的总重量，塔底流200可包括至少0.01、至少0.05、至少0.10、至少0.50、至少1、至少1.5、至少2、至少5、至少8或至少10wt％和/或不超过10、不超过8、不超过5、不超过3、不超过2或不超过1wt％的C3和更轻组分。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，将r-热解气流110引入到裂化器设施的分馏区可改进分馏区中一个或多个塔的运转。例如，与当向这些塔进料仅包括来自裂化器炉的裂化流出物流相比，烯烃分馏塔(例如，乙烯分流器222和/或丙烯分流器232)中的至少一个可以更有效地运转。这种效率可包括例如更好的分离和/或增加的容量。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，可以将包括r-热解气110的进料流引入烯烃分馏塔，其中该进料流可被分离成富含至少一种烯烃的塔顶流和贫含至少一种烯烃的塔底流。例如，当烯烃分馏塔为乙烯分馏塔222时，塔顶流198可以富含乙烯，塔底流199贫含乙烯并富含乙烷。类似地，当烯烃分馏塔为丙烯分馏塔232时，塔顶流204可以富含丙烯，塔底流206贫含丙烯并富含丙烷。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，富含烯烃的塔顶流198、204可以包含至少50、至少55、至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85或至少90wt％的烯烃，基于流的总重量。烯烃可主要包含乙烯，主要包含丙烯，或者它可包括其组合。基于流中烯烃的总重量，塔顶流198可包含至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85或至少90wt％的乙烯。基于流中烯烃的总重量，塔顶流204可包含至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85或至少90wt％的丙烯。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，来自烯烃分馏塔(乙烯分馏塔222)的塔顶流198中乙烯的总量可以是至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少90、至少95、至少97或至少99wt％，基于流的总重量。附加地，或替代性地，来自烯烃分馏塔222的塔顶流198可包含不超过约25、不超过20、不超过15、不超过10、不超过8、不超过5、不超过3、不超过2、不超过1、不超过0.5wt％的乙烷，基于流的总重量。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，来自烯烃分馏塔(丙烯分馏塔232)的塔顶流202中丙烯的总量可以是至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少90、至少95、至少97或至少99wt％，基于流的总重量。附加地，或替代性地，来自烯烃分馏塔232的塔顶流202可包含不超过约25、不超过20、不超过15、不超过10、不超过8、不超过5、不超过3、不超过2、不超过1、不超过0.5wt％的乙烷，基于流的总重量。
在一种实施例中或者与任何提及的实施例组合，来自烯烃分馏塔222、232的塔顶流198、204包含引入分馏塔222、232中的烯烃总量的至少60、至少65、至少70、至少75、至少80、至少85、至少90或至少95wt％，而来自烯烃分馏塔222、232的塔底流199、206包含引入分馏塔的烯烃的不超过约35、不超过30、不超过25、不超过20、不超过15、不超过10、不超过5、不超过2或不超过1wt％。
当至分馏塔的进料包含如前文描述量的r-热解气时，可以满足以下一个或多个——
·所述塔进料流中所述至少一种烯烃与其对应烷烃的摩尔比，与如果所述塔进料流不包括所述r-热解气但具有相同质量流率时相比，高至少0.1％；
·所述塔顶流中所述至少一种烯烃的对应烷烃的质量流率，与如果所述塔进料流不包括所述r-热解气但具有相同质量流率时相比，低至少0.1％；
·在所述分离中使用的回流比，与如果所述塔进料流不包括所述r-热解气但具有相同的质量流率时使用的回流比相比，低至少0.1％；
·塔两端的压降，与如果塔进料流不包括所述r-热解气但具有相同的质量流率时相比，低至少0.1％；
·塔内液体的质量流率，与如果塔进料流不包括所述r-热解气但具有相同的质量流率时相比，低至少0.1wt％；以及
·输入到所述塔中的能量，与如果塔进料流不包括所述r-热解气但具有相同的质量流率时相比，低至少0.1％。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，上述至少两个、三个、四个、五个或全部可以为真。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，所述塔进料流中所述至少一种烯烃与其对应烷烃的摩尔比，与如果所述塔进料流不包括所述r-热解气但具有相同质量流率时相比，高至少0.5％、至少1％、至少5％、至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％、至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、至少95％或至少99％。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，所述塔顶流中所述至少一种烯烃的对应烷烃的质量流率，与如果所述塔进料流不包括所述r-热解气但具有相同质量流率时相比，低至少0.5％、至少1％、至少5％、至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％、至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、至少95％或至少99％。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，在所述分离中使用的回流比，与如果所述塔进料流不包括所述r-热解气但具有相同的质量流率时使用的回流比相比，低至少0.5％、至少1％、至少5％、至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％、至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、至少95％或至少99％。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，塔两端的压降，与如果塔进料流不包括所述r-热解气但具有相同的质量流率时相比，低至少0.5％、至少1％、至少5％、至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％、至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、至少95％或至少99％。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，塔内液体的质量流率，与如果塔进料流不包括所述r-热解气但具有相同的质量流率时相比，低至少0.1wt％。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，输入到所述塔中的能量，与如果塔进料流不包括所述r-热解气但具有相同的质量流率时相比，低至少0.1％。
当热解设施和裂化设施彼此靠近时，两个过程的至少一部分可以是能量集成的，使得来自一个单元中的至少一个设备或工艺流的能量可以传递到另一个单元中的另一个设备或工艺流。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，能量交换可以在能量交换区480中发生，该能量交换区480配置为在热解单元410和裂化单元420之间传递热量或能量。图16中提供了一般性示出这一点的示意图。
在能量交换区480中可以使用在热解单元410和裂化单元420之间交换能量或热量的任何合适的结构。例如，能量交换区480可以包括用于进行直接能量交换或间接能量交换的设备，和/或一种或多种类型的热交换器，包括直接热交换器、间接热交换器及其组合。当在能量交换区480中进行的能量交换包括热交换时，来自单元之一的一个或多个工艺流可以用于加热来自另一单元的一个或多个工艺流。工艺流的例子包括但不限于：进料流，产物流，中间流，以及公共服务流——如蒸汽、冷却水、锅炉进料水和热传递介质流。能量交换区可以包括用于在两个单元或流之间交换热量的单个交换器，或者并联或串联操作的两个或更多个交换器。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，从中传递热量的加热流可以源自热解单元410，并且可以例如选自以下构成的组：来自热解炉的流出物、热解油或热解气流。或者，加热流可以源自裂化单元420，并且可以例如选自以下构成的组：从炉中取出的含烯烃流出物、压缩机中间流(在压缩区之间)，或塔顶流。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，冷却流(热量传递至该流)可以源自热解单元410并且可以例如选自以下构成的组：热解进料，或中间流。或者，冷却流(热量或能量传递至该流)可以源自裂化单元420。这种流的例子可以包括：至裂化炉的进料，塔底流，和塔进料流。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，被加温或被冷却的流可以是公共服务流，例如冷却水、锅炉进料水、蒸汽或工厂空气，其本身可以在一个单元中加热，然后用于在另一个单元中加热一个流(冷却)的。在一些情况下，一个流可以用作燃料，使得当燃烧时，能量可以直接或间接地提供给另一个单元中的一个或多个流。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，能量交换区480可以配置为允许在热交换区内r-热解气流的至少一部分和至少一个热传递流之间的能量传递。这种热传递流可以包括水(以制备蒸汽)、蒸汽(以制备过热蒸汽)、热传递介质和/或来自热解和/或裂化器设施的另一工艺流。可以进行多个热传递步骤以将r-热解气冷却至目标温度，且每个热传递步骤可以包括相同或不同流之间的能量传递。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，离开能量交换区480的r-热解气可以引入到如前文详细讨论的裂化器炉下游的裂化器设施420的分离区的一个或多个位置。
实例
实例1-7
热解单元
热解单元包含1L的含三颈的石英圆底烧瓶。一个颈装有端部开口的石英汲取管，该管通过不锈钢适配器连接到气体入口。K型热电偶也通过汲取管插入到反应混合物的表面下。除了监测反应温度以外，该汲取管还用于将气体进料——如氮气、氢气或蒸汽引入热解混合物的表面下，并确保热解实验期间的充分混合。另一颈装有玻璃蒸馏头。蒸馏头顶部装有热电偶套管和J型热电偶。蒸馏头的出口安装在垂直悬挂的冷凝器上，该冷凝器含有二醇和水的50/50混合物作为冷却介质。该冷凝器保持在60℃。冷凝器的出口安装到玻璃气体分离管上。该管的液体出口安装在有刻度的产物罐上，而该管的气体出口连接到两个串联的干冰肼。任何不可冷凝的蒸汽离开干冰肼，并收集在
Figure BDA0003790529770001061
(可从杜邦[DuPont]商购获得)气体样品袋中用于分析。
分析装置
通过气相色谱法进行反应进料组分和产物的分析。除非另有说明，所有的百分比都是重量百分比。液体样品在Agilent 7890A上分析，Agilent 7890A使用Restek RTX-1柱(30米×320微米内径，0.5微米膜厚度)在35℃至300℃的温度范围，以及使用火焰离子化检测器。在Agilent 8890气相色谱仪上分析气体样品。该GC配置为用于分析具有H2S成分的至多C6的炼厂气。该系统使用四个阀、三个检测器、2个填充柱、3个微填充柱和2个毛细管柱。所用的柱如下：(1)2ft×1/16in，1mm内径HayeSep A 80/100目UltiMetal Plus 41mm；(2)1.7m×1/16in，1mm内径HayeSep A 80/100目UltiMetal Plus 41mm；(3)2m×1/16in，1mm内径MolSieve 13×80/100目UltiMetal Plus 41mm；(4)3ft×1/8in，2.1mm内径HayeSep Q80/100目UltiMetals Plus；(5)8ft×1/8in，2.1mm内径分子筛5A 60/80目UltiMetalsPlus；(6)2m×0.32mm，5μm厚的DB-1(123-1015，切割)；和(7)25m×0.32mm，8μm厚HP-AL/S(19091P-S12)。FID通道配置为用毛细管柱分析烃从C1至C5，而C6/C6+组分被反冲洗，并在分析开始时测量为一个峰。第一通道(参比气体He)配置为分析固定气体(例如CO2、CO、O2、N2和H2S)。该通道等温运行，所有微填充柱安装在阀烘箱内。第二TCD通道(第三检测器，参比气体N2)通过常规填充柱分析氢气。基于每种流(气体和液体——如果存在的话)的质量，将来自两个色谱仪的分析组合，以提供反应器的总体测定。
实验裂化单元中气相样品的色谱分离使用Agilent 8890 GC实现，该Agilent8890 GC配备有：阀烘箱中的14-端口阀(V1)、10-端口(V2)和两个6-端口阀(V3和V4)，一个火焰离子化检测器(flame ionization detector，FID)，两个热导检测器(thermalconductivity detector，TCD)和以下柱：(1)柱1：2'x1/16"，1mm内径HayeSep A 80/100目；(2)柱2：1.7m×1/16in，1mm内径HayeSep A 80/100目；(3)柱3：2m×1/16in，1mm内径MolSieve 13X 80/100目；(4)柱4：3Ft x1/8in,2.1mm内径HayeSep Q 80/100目；(5)柱5：8ft x1/8in,2.1mm内径分子筛5A60/80目；(6)柱6：2m x0.32mm,5μm DB-1(从30m柱切割来的)；和(7)柱7：25m x0.32mm,8μm HP-AL/S。
阀和柱1、2和3安装在大的阀箱中。这保持在70℃的恒定温度。永久气体通道由V2和V4以及TCD组成，并以12mL/min的流速使用氦载体。烃通道由V1和V3以及FID组成，并以4mL/min的速率使用氦载体。氢通道由V1和侧装TCD组成，并使用22mL/min的氩载体。样品通过样品回路冲洗，并且在样品收集开始之前立即停止流动。
永久气体(氢气、氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳)
注射开始于V2开启和V4关闭。气体组分通过柱1和2分配，永久气体洗脱到柱2，所有其它组分保留在柱1中。2.5分钟后，关闭V2，使H2、N2和O2迁移到柱3，同时使所有比C3重的化合物反冲洗。在1.6分钟时，打开V4，隔离柱3中的气体，并允许仍在柱2中的剩余气体被TCD测量。在8.8分钟时，关闭阀4，从而允许柱3中捕获的轻气体洗脱。
烃
注射开始于V3关闭和V1开启，烃反冲洗到柱6上，在此期间V1是开启的。比C6轻的烃继续迁移到柱7。在0.5分钟时，V3开启，允许所有C6和更重的化合物一起洗脱，随后剩余的烃通过FID进行定量。
氢
注射开始于V1开启，样品洗脱到柱4上。氢继续迁移到柱5。在0.45分钟时，关闭V1，比氢重的每种组分从柱4中反冲洗掉。通过侧TCD分析氢。
初始温度为60℃并保持1分钟，然后以20℃/分钟的速率升至80℃，最后以30℃/分钟的速率升至190℃并保持7分钟。入口温度为250℃，分流比为80:1。
在装备有分流注射器和火焰离子化检测器的Agilent 7890A上，分析液相样品，包括下面描述的热解油实例。固定相为30m×320μm的Restek RTX-1柱，膜厚为0.5μm。载气为氢气，流速为2mL/min。注射体积为1μL，注射器温度为250℃，分流比为50:1。保留时间在可能的情况下通过质谱法来确认。
实例1-在H-ZSM-5存在下HDPE的热解
Si：Al比为50:1的H-ZSM-5沸石样品(Valfor CPTM)获自PQ Corp。将200g获自西湖化学公司(Westlake Chemical Company)的HDPE粒料装入热解单元的热解烧瓶中。加入20g(10wt％)沸石。整个设备用N2吹扫，并且被加热至175℃并保持1小时以使聚合物熔化。将反应器温度设置提高至400℃，但混合物在250℃达到回流。仅1小时后，热解油停止演变，收集到53.8g热解油。烧瓶仅含有20g废催化剂，表明转化率为100％。所得热解油包含主要含有3至11个碳原子的较轻烃。表1提供了关于所得热解油和热解气的制剂的其它细节。
实例2-在H-ZSM-5存在下PP的热解
重复实例1的过程，所不同的是使用195g切碎的聚丙烯，该聚丙烯获自奥德里奇化工公司(Aldrich Chemical Co)，为0.125”的片材。加入19g来自HQ Corp的HZSM-5，并将其用作催化剂。PP在220℃下熔化，在275℃下发生热解。1.5小时后，得到78.3g热解油，烧瓶中仅剩余废催化剂，表明转化率为100％。表1提供了关于所得热解油和热解气的制剂的其它细节。
实例3-在H-ZSM-5(2wt％)存在下HDPE的热解
重复实例1的方法，所不同的是用100g HDPE和2g HZSM-5。在约1小时内完成热解，转化率为90％。表1提供了关于所得热解油和热解气的制剂的其它细节。
实例4-用H-ZSM-5的混合消费后塑料的热解
重复实例1的方法，所不同的是使用获自消费后来源的聚烯烃混合物和2g的HZSM-5。该混合物由69％的高密度聚乙烯、16％的低密度聚乙烯和16％的聚丙烯组成。然后加入2.0g的H-ZSM-5。将反应混合物加热至200℃并保持1小时以使塑料熔化。将加热升高到250℃并保持2小时。然后收集了67.5g热解油，其所得密度为0.7011g/mL。热解完成后，反应烧瓶保持有6.6g炭，相当于95％转化率。表1提供了关于所得热解油和热解气的制剂的其它细节。
实例5-在NaY沸石存在下的HDPE热解
NaY沸石样品获自PQ Corp。在上文描述的N2吹扫单元，100g HDPE粒料和2g NaY沸石经受热解。将粒料加热至200℃并保持1小时以熔化。升高热解温度，直到在380℃温度下获得回流。将温度保持2小时，冷却反应器。在收集烧瓶中收集了51.4g热解油。烧瓶中残留了29.4g蜡和废催化剂，表明总转化率为73％。表1提供了关于所得热解油和热解气的制剂的其它细节。
实例6-在NaY沸石存在下PP的热解
200g的Eastoflex P1001无定形聚丙烯获自伊士曼化工公司(Eastman ChemicalCompany)，并装入到上文描述的热解设备中。然后加入7.5g(3.6wt％)NaY沸石。密封该设备并用N2吹扫。将粒料在180℃下熔化1小时。将温度升至265℃，此时在接收烧瓶中开始收集到热解油。热解保持2.5小时，冷却残余物。表1提供了关于所得热解油和热解气的制剂的其它细节。
实例7-在Amberlyst 15存在下HDPE的热解
重复实例1的方法，所不同的是使用10g的Amberlyst 15，一种由陶氏化学公司(Dow Chemical Company)生产的酸性聚苯乙烯基离子交换树脂。当熔化的塑料达到380℃时发生热解。收集热解油3小时。反应完成后，收集了83.1g热解油。剩余68.7g炭和废催化剂，相当于70％的转化率。表1提供了关于所得热解油和热解气的制剂的其它细节。
表1
Figure BDA0003790529770001101
如上所示，使用HZSM-5型沸石显著降低了热解容器中达到回流的温度。如在实例1中可以看出，由10wt％沸石催化的来自HDPE的热解油中碳的分布由明显质量较小的材料组成。换句话说，看起来在HZSM-5存在下产生的热解气更多。有趣的是，如实例1和实例2所示，由HDPE和PP所得的热解油含有更高浓度的芳香烃。在实例4中，在混合消费后聚烯烃的热解中使用HZSM-5导致更高的转化率(但与纯HDPE或PP相比，热解气较少)。
NaY沸石是一种合成沸石，具有八面沸石型晶体结构，含有钠杂质，也作为催化剂进行了研究。在HDPE的情况下，直到380℃才发生热解，并且需要2小时才达到73％的转化率。在2％负载下，对热解油和热解气的选择性保持在约50％。NaY在较高的负载下也不能作为催化剂(10％对2％)，导致热解单元“暴沸(bumping)”，且部分熔化的塑料和蜡堵塞管线。这是意料之中的——催化剂的“H”形式将明显更具酸性，是一种更好的催化剂，尤其是对于聚乙烯。用100％聚丙烯在3.5％的负载下实现了较低温度热解。57％的原始材料转化为具有极低碳分布的热解油(实例6)。
Amberlyst15是一种强酸性的聚苯乙烯基离子交换树脂，没有表现出对HDPE热解的催化活性。
预示实例2A-7A
另外，使用来自实例2-7的热解气和热解残余物组合物进行了计算机模拟，以预测在进料至部分氧化(POX)气化器之后可由这些组合物生产的合成气制剂。
对于热解气，假定只有热解气和氧气被送入POX反应器，而没有任何其它的进料——例如天然气或其它烃。预测模型模拟了在1,200℃的温度和400psig的压力下操作的POX反应器，且H2/CO比为0.97。
下表2提供了通过预测建模从热解气制剂预测的合成气制剂。应当注意，以下合成气特性基于在POX反应器出口处合成气的摩尔分数(干基)。此外，表2还提供了对于存在于初始热解进料中的每磅塑料所产生的合成气的估计SCF。
表2
样品 H<sub>2</sub> CO CO<sub>2</sub> 合成气(SCF/lb-塑料)
实例2 0.463 0.478 0.059 35.0
实例3 0.453 0.467 0.081 19.9
实例4 0.460 0.474 0.066 15.9
实例5 0.457 0.472 0.071 12.2
实例6 0.444 0.458 0.098 13.2
实例7 0.457 0.471 0.072 16.4
此外，使用来自实例3-7的热解残余物模拟的合成气制剂进一步建模为在煤浆进料气化器中经受部分氧化。假设仅将热解残余物进料至水煤浆进料气化器(水中69％固体)，并且在包括高于1300℃的温度和1000psig的标称压力的操作条件下，进行了模拟。还假设所有热解残余物具有类似的组成，并且基于先前的测量，其C:H元素比为1.1:1，并显示出8220BTU/lb的BTU值。此外，假设在残余物中留有可观的氧。
模拟中使用的杜隆(Dulong)方程估算了惰性材料的量和热解残余物的所得的高热值(HHV，higher heating value)和低热值(LHV，lower heating value)。模拟是在假设实例3-7中使用的每个热解残留物包括49.3wt％的碳、3.7wt％的氢和47wt％的惰性材料的情况下进行的，并表现出8568 BTU/lb的HHV和8218 BTU/lb的LHV。
下表3中提供了通过模拟使用热解残余物而预测的合成气制剂。应当注意，以下合成气特性基于在气化器出口处合成气的摩尔分数(干基)。此外，表3还提供了初始热解进料中存在的每磅塑料产生的合成气的估计标准立方英尺(SCF，standard cubic feet)。
表3
样品 H<sub>2</sub> CO CO<sub>2</sub> 合成气(SCF/lb-塑料)
实例3 0.360 0.460 0.180 1.9
实例4 0.360 0.460 0.180 0.8
实例5 0.360 0.460 0.180 4.9
实例6 0.360 0.460 0.180 3.3
实例7 0.360 0.460 0.180 5.3
实例8：含PVC的混合塑料的热解和分离
热解单元：热解单元包含1L的含三颈的石英圆底烧瓶。一个颈装有端部开口的石英汲取管，该管通过不锈钢适配器连接到气体入口。K型热电偶通过汲取管插入到反应混合物的表面下。除了监测反应温度之外，使用汲取管将气体进料(例如氮气、氢气或蒸汽)引入热解混合物的表面下，并确保在热解实验期间充分混合。另一颈装有玻璃蒸馏头。蒸馏头顶部装有热电偶套管和J型热电偶。蒸馏头的出口安装在垂直悬挂的冷凝器上，该冷凝器含有二醇和水的50/50混合物作为冷却介质，并保持在60℃。冷凝器的出口安装到一个玻璃气体分离管上，该分离管的气体出口连接到两个串联的干冰肼。将离开干冰阱的不可冷凝的蒸气收集在
Figure BDA0003790529770001121
气体样品袋中用于分析。在垂直悬挂的冷凝器中冷凝的液体被收集在有刻度的产物罐中。
分析：如上文描述，通过气相色谱法对反应进料组分和产物进行分析。除非另有说明，所有的百分比都是以重量计。
实例8A：消费后混合聚烯烃在氮气下的热解
使用上面描述的设备对消费后聚烯烃的混合物进行热解。向热解烧瓶中装入52g由77％的聚丙烯和23％的LDPE组成的混合物，然后用N2吹扫。将混合物加热至200℃并保持1小时以使聚合物熔化，然后将温度升高至400℃。在400℃下热解3小时后，收集了18.5g热解油，并在该单元中剩余20.6g未转化的残余物。热解油包含链长在C4至C22之间的烃。混合物含有71％的烷烃、15％的烯烃和5％的芳香烃。9％的混合物未识别。表23含有实例的反应数据。表4提供了关于所得热解油和热解气的制剂的其它细节。
实例8B：消费后混合塑料在氮气下的热解
用104g消费后塑料重复实例8-A的反应，该消费后塑料由52％的HDPE、30％的PP和18％的LDPE组成。在400℃下3小时后，收集了36.6g热解油，并剩余57g残余物。表4提供了关于所得热解油和热解气的制剂的其它细节。
比较例8C：消费后混合塑料与PVC的热解
用96.9g消费后塑料混合物重复实例8-A的反应，该消费后塑料的混合物含有58％的PP、34％的LDPE和8％的PVC。在200℃下熔化混合物并保持1小时。热解在400℃下进行2小时。在热解结束时，收集到55.9g热解油，且烧瓶中剩余26.8g残留物。氯化物分析表明混合物含有4500ppm的Cl。表4提供了关于所得热解油和热解气的制剂的其它细节。
实例8D：用KOH洗涤器热解含PVC的混合塑料
含有20％KOH水溶液的洗涤器与热冷凝器和热解油收集容器之间的排气管线相连。洗涤器的出口连接到两个串联的干冰肼。将由58％的PP、34％的LDPE和8％的PVC组成的塑料混合物加入石英热解容器中，并加热至250℃。塑料熔化并开始演化出含氯化物的气体。将反应混合物在250℃保持2小时，然后从该单元中除去洗涤器，并将干冰阱重新连接到蒸气管线。将反应混合物升至400℃并保持2小时。在热解结束时，收集到46.6g热解油(51.3％转化率)，且烧瓶中剩余13.8g炭(85％总转化率)。所得热解油的氯化物含量为520ppm。表4提供了关于所得热解油和热解气的制剂的其它细节。
表4
实例 8A 8B 8C 8D
塑料 LDPE/PP HDPE/LDPE/PP LDPE/PP/PVC LDPE/PP/PVC
热解油产率 ～36％ ～35％ ～58％ ～51％
热解气产率 ～25％ ～10％ ～15％ ～33％
热解残余物产率 ～39.6％ ～54.8％ ～27.7％ ～15.4％
热解油烷烃(wt％) 71％ 50％ 51％ 55％
热解油聚烯烃(wt％) 15.1％ 27.7％ 15.5％ 34％
热解油芳香烃(wt％) 4.8％ 4.9％ 4.0％ 4.4％
热解气C<sub>2</sub>(mol％) 12％ 24％ 18％ 14％
热解气C<sub>3</sub>(mol％) 42％ 46％ 34％ 28％
热解气C<sub>4</sub>(mol％) 7.9％ 19.4％ 22.4％ 19.1％
热解气C<sub>5</sub>(mol％) 30.3％ 4.6％ 9.7％ 7.6％
热解气H<sub>2</sub>(mol％) 0.0％ 4.5％ 2.6％ 3.0％
热解气CH<sub>4</sub>(mol％) 5.7％ 10.5％ 10.1％ 13.1％
热解气乙烷(mol％) 11.3％ 14.9％ 13.9％ 10.1％
热解气乙烯(mol％) 0.0％ 5.6％ 4.5％ 3.9％
热解气丙烷(mol％) 3.8％ 15.8％ 13.7％ 11.3％
热解气丙烯(mol％) 35.8％ 23.2％ 19.9％ 15.2％
热解气异丁烷(mol％) 0.0％ 5.6％ 0.4％ 5.7％
热解气正丁烷(mol％) 0.0％ 0.0％ 5.6％ 0.0％
热解气反-2-丁烯(mol％) 1.9％ 5.8％ 1.1％ 5.4％
热解气1-丁烯(mol％) 7.5％ 7.3％ 5.1％ 15.2％
热解气异丁烯(mol％) 0.0％ 0.7％ 8.8％ 0.6％
热解气顺-2-丁烯(mol％) 0.0％ 0.0％ 0.6％ 0.0％
热解气异戊烷(mol％) 32.1％ 3.4％ 0.2％ 9.0％
热解气正戊烷(mol％) 0.0％ 0.8％ 6.4％ 0.9％
热解气1,3-丁二烯(mol％) 0.0％ 0.0％ 0.9％ 0.0％
热解气甲基乙炔(mol％) 1.9％ 0.4％ 0.2％ 1.2％
热解气环戊二烯(mol％) 0.0％ 0.0％ 0.6％ 0.6％
热解气反-2-戊烯(mol％) 0.0％ 0.1％ 0.2％ 0.3％
热解气2-甲基-2-丁烯(mol％) 0.0％ 0.1％ 1.5％ 0.3％
热解气1-戊烯(mol％) 0.0％ 0.1％ 0.4％ 0.3％
热解气C<sub>6+</sub>(mol％) 0.0％ 1.2％ 3.2％ 3.9％
热解气CO<sub>2</sub>(mol％) 0.0％ 0.0％ 0.0％ 0.0％
回顾表4表明，在消费后塑料混合物中包含PVC导致更高的热解油转化率和更高的总转化率。据信，PVC链中的氯基团可导致聚合物具有动力学上更有利的降解机理。在热解混合物中包含PVC还增加了所产生的烯烃的量，而对芳香烃含量的影响最小。在没有预热解处理的情况下，所得热解油含有4500ppm氯化物。在250℃下预热，与碱洗涤器组合，导致所得热解油的氯化物含量降低了一个数量级。还导致塑料向热解气的更高转化率，反映了预处理过程中的气体洗脱。
另外，使用来自实例8A、实例8B和实例8D的热解气和热解残余物作为部分氧化气化器的进料，进行了计算机模拟，以预测可由这些组合物生产的合成气制剂。
对于热解气，假定只有热解气和氧气被送入天然气POX反应器，而没有任何其它的进料，例如天然气或其它烃。模拟在POX反应器温度高于1100℃和标称压力为400psig的条件下进行。该模拟包括0.97的H2/CO比。
下表5提供了通过预测建模从热解气制剂模拟经由预测的合成气制剂。应当注意，以下合成气特性基于在POX反应器出口处合成气的摩尔分数(干基)。此外，表5还提供了对于存在于初始热解进料中的每磅塑料所产生的合成气的估计SCF。
表5
样品 H<sub>2</sub> CO CO<sub>2</sub> 合成气(SCF/lb-塑料)
实例8A 0.456 0.470 0.073 14.1
实例8B 0.461 0.475 0.063 5.9
实例8D 0.460 0.474 0.066 19.2
此外，使用来自实例3-7的热解残余物作为进料到煤浆料进料气化器的进料进行模拟。预测模型假设仅将热解残余物进料至煤浆进料气化器(水中69％固体)，并且该气化器在包括高于1300℃的温度和1,000psig的标称压力的条件下操作。还假设所有热解残余物流具有相似的组成，并且特别地，各自具有1.1:1的C：H元素比，并显示出8,220BTU/lb的BTU值。
此外，假定在残余物中没有留下可观的氧。使用杜隆方程估计惰性材料的量和热解残余物的所得HHV和LHV。因此，在以下假设下进行模拟，假设实例3-7中的每个热解残余物包含49.3wt％的碳、3.7wt％的氢和47wt％的惰性材料，并显示出8,568 BTU/lb的HHV和8,218 BTU/lb的LHV。
下表6提供了通过计算机模拟由热解残余物产生的合成气制剂。应当注意，以下合成气特性基于在气化器出口处合成气的摩尔分数(干基)。此外，表2还提供了对于存在于初始热解进料中的每磅塑料所产生的合成气的估计SCF。
表6
样品 H<sub>2</sub> CO CO<sub>2</sub> 合成气(SCF/lb-塑料)
实例8A 0.360 0.460 0.180 7.1
实例8B 0.360 0.460 0.180 9.9
实例8D 0.360 0.460 0.180 5.0
定义
应当理解，以下内容并非旨在成为所定义术语的排他性列表。在前面的描述中可以提供其它定义，例如，当在上下文中伴随所定义术语的使用时。
如本文所用，术语“一个/种(a/an)”和“该/所述”表示一个/种或多个/种。
如本文所用，术语“和/或”在两个或多个项目的列表中使用时，是指所列项目中的任何一个可以单独使用，或可以使用所列项目中的两个或更多个的任何组合。例如，如果组合物被描述为含有组分A、B和/或C，则该组合物可以含有：单独的A；单独的B；单独的C；A和B的组合；A和C的组合；B和C的组合；或A、B和C的组合。
如本文所用，术语“包含(comprising/comprises/comprise)”是开放式的过渡术语，用于从该术语之前所述的对象过渡到该术语之后所述的一个或多个要素，其中在该过渡术语之后列出的一个或多个要素不一定是构成该对象的唯一要素。
如本文所用，术语“具有(having/has/have)”具有与上文提供的“包含”相同的开放式含义。
如本文所用，术语“包括(including/includes/include)”具有与上文提供的“包含”相同的开放式含义。
如本文所用，短语“至少一部分”包括至少一部分，并且至多并包括全部量或时间段。
如本文所用，“下游”是指下述这样的目标单元操作、容器或设备：
a.与来自裂化器炉辐射段的出口流，流体(液体或气体)连通或管道连通，可选地通过一个或多个中间单元操作、容器或设备，或
b.与来自裂化器炉辐射段的出口流，流体(液体或气体)连通或管道连通，可选地通过一个或多个中间单元操作、容器或设备，前提是目标单元操作、容器或设备保持在裂化器设施(包括炉和所有相关的下游分离设备)的界区内。
如本文所用，术语“主要”是指超过50wt％。例如，主要为丙烷的流、组合物、原料或产物是含有超过50wt％丙烷的流、组合物、原料或产物。
如本文所用，术语“富集”是指具有特定组分的下述浓度(基于干重)，该浓度大于参比材料或流中该组分的浓度。
如本文所用，术语“贫化”是指具有特定组分的下述浓度(基于干重)，该浓度小于参比材料或流中该组分的浓度。
如本文所用，术语“部分氧化”是指含碳进料高温转化成合成气(一氧化碳、氢气和二氧化碳)，其中该转化是在氧气量低于将碳完全氧化成CO2所需的化学计量的氧气下进行的。至POX气化的进料可以包括固体、液体和/或气体。“部分氧化气化设施”是包括进行废塑料和由其衍生的原料的POX气化所需的所有设备、管线和控制装置的设施。“
权利要求书不限于所公开的实施例
以上描述的发明的优选形式仅用作说明，而不应以限制意义使用来解释本发明的范围。在不脱离本发明的精神的情况下，本领域技术人员可以容易地对上文提出的示例性实施例进行修改。
发明人在此声明，他们打算依靠等同原则来确定和评估本发明的合理公平范围，因为它涉及本质上不偏离但在跟随的权利要求中阐述的发明的字面范围之外的任何装置。

Claims (15)

1.一种回收成分热解气(r-热解气)组合物，其中所述r-热解气包含：
至少20wt％且不超过75wt％的乙烯和/或丙烯；
至少5wt％且不超过50wt％的乙烷和/或丙烷；
至少5wt％且不超过60wt％的甲烷；
至少1:1且不超过3:1的乙烯与乙烷重量比或丙烯与丙烷重量比；和
以下特性(i)至(ix)中的至少一个：
(i)不超过20wt％的量的C4烃；
(ii)不超过10wt％的量的氢气；
(iii)不超过10wt％的量的C3+二烯烃；
(iv)不超过10wt％的量的C4+烯烃；
(v)不超过5wt％的量的C4链烷烃；
(vi)不超过1ppm的量的卤素；
(vii)不超过100ppm的量的羰基；
(viii)不超过100ppm的量的二氧化碳；
(ix)不超过2500ppm的量的一氧化碳；
(x)不超过15ppb的量的胂和/或膦；和
(xi)不超过100ppm的量的含硫化合物；并且
并且其中所述r-热解气是通过回收废塑料或由其衍生的材料的热解形成的。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中，基于所述组合物的总重量，所述组合物包含至少0.1wt％且不超过25wt％的含氮化合物。
3.根据权利要求1所述的组合物，其中，基于所述组合物的总重量，所述组合物包含至少0.5wt％且不超过35wt％的丁二烯。
4.根据权利要求1所述的组合物，其中，基于所述组合物的总重量，所述组合物包含不超过35wt％的C5和更重组分。
5.根据权利要求1所述的组合物，其中，基于所述组合物的总重量，所述组合物包含不超过35wt％的芳香烃。
6.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物包括特性(i)至(ix)中的至少两种。
7.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物包含至少20wt％且不超过75wt％的乙烯。
8.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物的乙烯与乙烷重量比为至少1:1且不超过3:1。
9.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物包含至少5wt％且不超过50wt％的乙烷。
10.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物包含至少20wt％且不超过75wt％的丙烯。
11.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物的丙烯与丙烷重量比为至少1:1且不超过3:1。
12.根据权利要求1所述的组合物，其中，基于所述组合物的总重量，所述组合物包含至少5wt％且不超过50wt％的丙烷。
13.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物的压力不超过500psig。
14.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物的压力为至少200psig。
15.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物的温度为至少250℃且不超过1000℃。
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