CN115427540A - 液化废塑料的气化 - Google Patents

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迈克尔·保罗·埃卡特
威廉·刘易斯·特拉普
大卫·米尔顿·兰格
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Abstract

提供了一种用于将一种或多种废塑料转化为合成气的化学回收方法和设施。通常，化学回收方法涉及：(a)将至少一种固体废塑料液化，形成液化废塑料；(b)将液化废塑料的至少一部分引入部分氧化(POX)气化炉；和(c)将POX气化炉中的液化废塑料至少一部分转化为合成气组合物。

Description

液化废塑料的气化
背景技术
当在单次使用后在填埋场中处置时，废料，尤其是不可生物降解的废料，可负面地影响环境。因此，从环境的观点来看，希望尽可能多地回收废料。然而，仍然存在低价值的废料流，其不可能或经济上不能用常规回收技术回收。此外，一些常规的回收方法产生的废物流本身在经济上不能提取(recover)或回收(recycle)，导致必须处置或以其它方式处理的额外废物流。
更特别地，用于将废塑料分解(break down)成更简单的产品的大多数常规化学回收方法，例如热解、燃烧、裂化和气化，都存在许多操作效率低下的问题，无法有效回收各种废塑料。例如，这些常规的回收方法可能需要高的操作成本，特别是在能量消耗方面，这可能抵消利用废塑料作为原料的任何经济利益。因此，需要一种有效且经济的化学回收方法来分解废塑料。
已知废塑料可以气化以产生合成气，或热解以产生热解油和/或热解气。然而，现有的废塑料气化和热解技术可能是低效的，并且难以以经济的方式扩大规模。此外，以一致的方式将固体塑料引入高温气化反应器或热解反应器中可能是有问题的，特别是当使用大型加压反应器时。
发明内容
在一个方面，本技术涉及化学回收方法。通常，化学回收方法包括：(a)液化至少一种固体废塑料以形成液化废塑料；(b)将该液化废塑料的至少一部分引入部分氧化(POX)气化器中；和(c)将POX气化器中的液化废塑料的至少一部分转化为合成气组合物。
在一个方面，本技术涉及化学回收方法。通常，化学回收方法包括：(a)在熔融罐中液化至少一种固体废塑料以形成熔融废塑料；(b)从熔融废塑料中脱除一种或多种卤素以形成卤素贫化熔融废塑料；(c)将卤素贫化熔融废塑料的至少一部分引入部分氧化(POX)气化器中；和(d)将POX气化器中的卤素贫化熔融废塑料的至少一部分转化为合成气组合物。
在一个方面，本技术涉及化学回收设施。通常，化学回收设施包括：(a)废塑料液化系统，用于液化至少一种固体废塑料并形成液化废塑料；和(b)部分氧化(POX)气化器，其与塑料液化系统流体连通连接，并且配置为接收液化废塑料的至少一部分，并将液化废塑料的至少一部分转化为合成气组合物。
在一个方面，本技术涉及化学回收设施。通常，化学回收设施包括：(a)废塑料熔融系统，用于液化至少一种固体废塑料并形成熔融废塑料，其中废塑料熔融系统包括脱卤系统，用于从熔融废塑料中脱除一种或多种卤素，从而提供卤素贫化熔融废塑料；和(b)部分氧化(POX)气化器，其与废塑料熔融系统流体连通连接，并且配置为接收卤素贫化熔融废塑料的至少一部分，并将卤素贫化熔融废塑料的至少一部分转化成合成气组合物。
在一个方面，本技术涉及化学回收方法。通常，该方法包括：(a)使固体废塑料经受黏度降低处理，从而提供在350℃和10弧度/秒下黏度小于800泊的液化废塑料；(b)将该液化废塑料的至少一部分引入热解膜式反应器中；以及(c)将热解膜式反应器中的液化废塑料的至少一部分转化为包含热解气的热解流出物。
在一个方面，本技术涉及化学回收方法。通常，该方法包括：(a)将固体废塑料进料分离成聚烯烃富集流和聚烯烃贫化流；(b)液化聚烯烃富集流，从而提供液化废塑料；(c)将该液化废塑料的至少一部分引入热解膜式反应器中；和(d)将热解膜式反应器中的液化废塑料的至少一部分转化为包含热解气的热解流出物。
在一个方面，本技术涉及化学回收方法。通常，该方法包括：(a)液化至少一种固体废塑料以形成液化废塑料；(b)从该液化废塑料中脱除一种或多种卤素，从而形成卤素贫化液化废塑料；(c)将该卤素贫化液化废塑料的至少一部分引入热解膜式反应器中；和(d)将热解膜式反应器中的卤素贫化液化废塑料的至少一部分转化为包含热解气的热解流出物。
在一个方面，本技术涉及化学回收方法。通常，该方法包括：(a)在熔融罐中液化固体废塑料以产生熔融废塑料；(b)使熔融废塑料经受以下步骤中的至少一个——(i)将汽提气喷射到熔融废塑料中以产生多相混合物，和(ii)在熔融罐外部的热交换器中加热熔融废塑料的至少一部分，从而提供加热的熔融废塑料；(c)使多相混合物和/或加热的熔融废塑料的气相与液相分相(disengage)，从而提供卤素富集气态材料和卤素贫化熔融废塑料；(d)将卤素贫化熔融废塑料引入热解膜式反应器中；和(e)将热解膜式反应器中的液化废塑料的至少一部分转化为包含热解气的热解流出物。
在一个方面，本技术涉及化学回收方法。通常，该方法包括：(a)提供液化废塑料；(b)将该液化废塑料的至少一部分引入热解膜式反应器中，该热解膜式反应器包括多个固定膜生成结构并且在至少525℃的温度下操作；和(c)使液化废塑料的至少一部分沿固定膜生成结构向下流动，从而热解液化废塑料并形成包含热解气的热解流出物。
在一个方面，本技术涉及化学回收方法。通常，该方法包括：(a)提供液化废塑料；(b)将该液化废塑料的至少一部分引入上流热解膜式反应器中，该热解膜式反应器包括多个固定膜生成结构；和(c)使液化废塑料的至少一部分沿固定膜生成结构向上流动，从而热解液化废塑料并形成包含热解气的热解流出物。
在一个方面，本技术涉及化学回收设施。通常，该设施包括：(a)废塑料液化系统，用于液化至少一种固体废塑料，其中废塑料熔融系统包括卤素脱除系统，用于从熔融废塑料中脱除一种或多种卤素，从而提供卤素贫化熔融废塑料；和(b)热解膜式反应器，其与废塑料熔融系统流体连通连接，并且配置为接收卤素贫化熔融废塑料的至少一部分，并将卤素贫化熔融废塑料的至少一部分转化成包含热解气的热解流出物。
在一个方面，本技术涉及化学回收方法。通常，该方法包括：(a)在溶解溶剂的存在下液化至少一种固体废塑料，以形成液化废塑料，其中溶解溶剂包含热解油；(b)将所述液化废塑料的至少一部分引入热解膜式反应器中；和(c)将热解膜式反应器中的所述液化废塑料的至少一部分转化为包含热解气的热解流出物。
附图说明
在此参考以下附图描述本发明的实施例，其中：
图1描绘了示例性化学回收设施；
图2描绘了预处理设施的示例性分离区；
图3描绘了示例性溶剂分解设施；
图4描绘了具有液化熔融罐系统的示例性回收设施；
图5描绘了根据一个实施例的示例性熔融罐液化系统；
图6描绘了根据一个实施例的示例性熔融罐液化系统；
图7描绘了根据一个实施例的示例性熔融罐液化系统；
图8描绘了根据一个实施例的示例性熔融罐液化系统；
图9描绘了根据一个实施例的示例性熔融罐液化系统；
图10描绘了根据一个实施例的示例性熔融罐液化系统；
图11描绘了用于液化系统的示例性外部汽提塔；
图12描绘了用于液化系统的示例性外部汽提塔；
图13描绘了用于液化系统的示例性分相容器；
图14描绘了用于液化系统的示例性分相容器；
图15描绘了具有液化系统和热解膜式反应器的示例性热解设施；
图16描绘了示例性降膜热解反应器；
图17描绘了降膜热解反应器的示例性管扰动结构；
图18描绘了降膜热解反应器的示例性管扰动结构；
图19描绘了示例性上流膜式热解反应器；
图20描绘了示例性裂化设施；
图21提供了裂化器炉的示意图；
图22描绘了用于转化废塑料的示例性部分氧化气化设施；
图23描绘了示例性部分氧化气化反应器；
图24描绘了用于部分氧化气化反应器的示例性喷注器；
图25描绘了用于实例6的反应器构造；以及
图26提供了显示“分离效率”的示意图。
具体实施方式
我们已经发现，与固体塑料进料相比，经受液化步骤的废塑料是部分氧化(POX)气化器和/或热解反应器的更好进料。此外，我们已经发现了一种用于在POX气化器和/或热解反应器的上游液化废塑料的高效且有效的系统。
当指示数字序列时，应理解，每个数字被修改成与数字序列或句子中的第一个数字或最后一个数字相同，例如，每个数字视情况而定是“至少”或“高达”或“不超过”；并且每个数字是“或”关系。例如，“至少10、20、30、40、50、75wt％…”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；“并且不超过90wt％、85、70、60…”是指与“不超过90wt％，或不超过85wt％，或不超过70wt％....”等相同；并且“按重量计至少1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％…”是指与“至少1wt％，或至少2wt％，或至少3wt％…”等相同；并且“至少5、10、15、20和/或不超过99、95、90wt％”是指与“至少5wt％，或至少10wt％，或至少15wt％，或至少20wt％，和/或不超过99wt％，或不超过95wt％，或不超过90wt％…”等相同。
除非另有说明，否则所有浓度或量均以重量计。
整体化学回收设施
现在转向图1，示出了用于在化学回收设施10中化学回收废塑料的方法的主要步骤。应当理解，图1描绘了本技术的一个示例性实施例。图1中描绘的某些特征可以被省略和/或本文中其它地方描述的附加特征可以被添加到图1中描绘的系统。
如图1所示，这些步骤通常包括预处理步骤/设施20，和以下中的至少一个(或至少两个或更多个)：溶剂分解步骤/设施30、部分氧化(POX)气化步骤/设施50、热解步骤/设施60、裂化步骤/设施70和能量回收步骤/设施80。可选地，在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，这些步骤还可以包括一个或多个其它步骤，例如直接销售或使用、填埋、分离和固化，其中的一个或多个在图1中由框90表示。尽管显示为包括所有这些步骤或设施，但应理解，根据本技术的一个或多个实施例的化学回收方法和设施可以包括至少两个、三个、四个、五个或所有这些步骤/设施的各种组合，用于塑料废物和特别是混合塑料废物的化学回收。如本文所述的化学回收方法和设施可用于将废塑料转化成用于形成多种最终用途材料的回收成分产物或化学中间体。进料至化学回收设施/方法的废塑料可以是混合塑料废物(MPW)、预分拣的废塑料和/或预处理废塑料。
如本文所用，术语“化学回收”是指废塑料回收方法，其包括将废塑料聚合物化学转化成本身有用和/或用作另一(一种或多种)化学生产过程的原料的较低分子量聚合物、低聚物、单体和/或非聚合物分子(例如氢和一氧化碳)的步骤。“化学回收设施”是通过化学回收废塑料生产回收成分产物的设施。如本文所用，术语“回收成分”和“r-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。
化学回收设施不是机械回收设施。如本文所用，术语“机械回收”和“物理回收”是指这样的回收过程，该过程包括熔融废塑料并将熔融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，机械回收基本上不改变回收的塑料的化学结构。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，本文所述的化学回收设施可以配置为接收和处理来自机械回收设施的废物流和/或通常不能由机械回收设施处理的废物流。
尽管在此描述为单个化学回收设施的一部分，但应理解，预处理设施20、溶剂分解设施30、热解设施60、裂化设施70、部分氧化(POX)气化设施50和能量回收设施80中的一个或多个，或任何其它设施90如固化或分离设施，可以位于不同的地理位置和/或由不同的商业实体操作。预处理设施20、溶剂分解设施30、热解设施60、裂化设施70、部分氧化(POX)气化设施50、能量回收设施80或任何其它设施90中的每一个可以由相同的实体操作，而在其它情况下，预处理设施20、溶剂分解设施30、热解设施60、裂化设施70、部分氧化(POX)气化设施50、固化设施、能量回收设施80中的一个或多个，和一个或多个其它设施90如分离或固化设施可以由不同的商业实体操作。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，化学回收设施10可以是能够处理大量混合塑料废物的商业规模设施。如本文所用，术语“商业规模设施”是指在一年内平均，平均年进料速率为至少500磅/小时的设施。至化学回收设施(或至预处理设施20、溶剂分解设施30、热解设施60、裂化设施70、POX气化设施50、能量回收设施80和任何其它设施90中的任何一个)的平均进料速率可以是至少750、至少1,000、至少1,500、至少2,000、至少2,500、至少3,000、至少3,500、至少4,000、至少4,500、至少5,000、至少5,500、至少6,000、至少6,500、至少7,500、至少10,000、至少12,500、至少15,000、至少17,500、至少20,000、至少22,500、至少25,000、至少27,500、至少30,000或至少32,500磅/小时和/或不超过1,000,000、不超过750,000、不超过500,000、不超过450,000、不超过400,000、不超过350,000、不超过300,000、不超过250,000、不超过200,000、不超过150,000、不超过100,000、不超过75,000、不超过50,000或不超过40,000磅/小时。当设施包括两个或更多个进料流时，平均年进料速率基于进料流的组合重量来确定。
另外，应当理解，预处理设施20、溶剂分解设施30、热解设施60、裂化设施70、POX气化设施50、能量回收设施80和任何其它设施90中的每一个可以包括串联或并联操作的多个单元。例如，热解设施60可以包括多个并联操作的热解反应器/单元，并且每个接收包含废塑料的进料。当设施由多个单独单元组成时，设施的平均年进料速率计算为该设施内所有共同类型单元的平均年进料速率之和。
此外，在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，化学回收设施10(或预处理设施20、溶剂分解设施30、热解设施60、裂化设施70、POX气化设施50、能量回收设施80和任何其它设施90中的任何一个)可以以连续方式操作。附加地或替代性地，化学回收设施10的至少一部分(或预处理设施20、溶剂分解设施30、热解设施60、裂化设施70、POX气化设施50、能量回收设施80和任何其它设施90中的任何一个)可以以间歇或半间歇方式操作。在一些情况下，设施可以包括在单个设施的部分之间或者在两个或更多个不同设施之间的多个罐，以管理库存并且确保进入每个设施或其部分的一致的流量。
另外，图1所示的两个或多个设施也可以彼此同地协作(co-located)。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，至少两个、至少三个、至少四个、至少五个、至少六个或所有设施可以同地协作。如本文所使用的，术语“同地协作”是指其中至少一部分过程流和/或支持设备或服务在两个设施之间共享的设施们。当图1所示的两个或更多个设施同地协作时，这些设施可以满足以下标准(i)至(v)中的至少一个：(i)设施共享至少一个非住宅公用事业服务；(ii)设施共享至少一个服务团体；(iii)设施由共享至少一个地产边界的各方拥有和/或操作；(iv)设施通过至少一个导管连接，导管配置为将至少一种过程材料(例如，进料至设施、由设施使用或在设施中产生的固体、液体和/或气体)从一个设施运送到另一个设施；以及(v)设施在彼此的40英里内、35英里内、30英里内、20英里内、15英里内、12英里内、10英里内、8英里内、5英里内、2英里内或1英里内，是从它们的地理中心测量的。上述陈述(i)至(v)中的至少一个、至少两个、至少三个、至少四个或全部可以为真。
关于(i)，合适的公用事业服务的实例包括但不限于蒸汽系统(热电联产和分配系统)、冷却水系统、传热流体系统、工厂或仪表空气系统、氮气系统、氢气系统、非住宅发电和配电(包括在8000V以上的配电)、非住宅废水/下水道系统、储存设施、输送管线、火炬系统及其组合。
关于(i)，合适的公用事业服务的例子包括但不限于蒸汽系统(热电联产和分配系统)、冷却水系统、传热流体系统、工厂或仪表空气系统、氮气系统、氢气系统、非住宅发电和配电(包括在8000V以上的配电)、非住宅废水/下水道系统、储存设施、输送管线、火炬系统及其组合。
关于(ii)，服务团体和设施的例子包括但不限于应急服务人员(消防和/或医疗)、第三方供应商、州或地方政府监督团体及其组合。政府监督团体可以包括例如在城市、县和州级别的监管或环境机构以及市政和税务机构。
关于(iii)，边界可以是例如围栏线、地产线、门、或与第三方拥有的土地或设施的至少一个边界的共同边界。
关于(iv)，导管可以是流体导管，其携带气体、液体、固体/液体混合物(例如，浆料)、固体/气体混合物(例如，气动输送)、固体/液体/气体混合物或固体(例如，带式输送)。在一些情况下，两个单元可共享选自以上列表的一个或多个导管。流体导管可用于在两个单元之间输送过程流或公共设施。例如，一个设施(例如溶剂分解设施30)的出口可以通过导管与另一个设施(例如POX气化设施50)的入口流体连接。在一些情况下，可以提供用于在一个设施的出口与另一个设施的入口之间的导管内输送材料的临时储存系统。临时存储系统可包括例如一个或多个罐、容器(开放的或封闭的)、建筑物或器皿，其配置为存储由导管携带的材料。在一些情况下，一个设施的出口与另一个设施的入口之间的临时储存可以是不超过90天、不超过75天、不超过60天、不超过40天、不超过30天、不超过25天、不超过20天、不超过15天、不超过10天、不超过5天、不超过2天或不超过1天。
再次转向图1，可以将废塑料的流100引入到化学回收设施10中，该废塑料可以是混合塑料废物(MPW)。如本文所用，术语“废塑料”和“塑料废物”是指用过的、废弃的和/或丢弃的塑料材料，例如通常送到垃圾填埋场的塑料材料。进料至化学回收设施10的废塑料流100可以包括未处理的或部分处理的废塑料。如本文所用，术语“未处理的废塑料”是指未经受任何自动化或机械化分拣、洗涤或粉碎的废塑料。未处理的废塑料的例子包括从家庭路边塑料回收箱或共享社区塑料回收容器收集的废塑料。如本文所用，术语“部分处理的废塑料”是指已经经受至少一个自动或机械化分拣、洗涤或粉碎步骤或过程的废塑料。部分处理的废塑料可源自例如市政回收设施(MRF)或再生装置(reclaimer)。当将部分处理的废塑料提供给化学回收设施10时，可以跳过一个或多个预处理步骤。废塑料可包括工业后(或消费前)塑料和/或消费后塑料中的至少一种。
如本文所用，术语“混合塑料废物”和“MPW”是指至少两种类型的废塑料的混合物，包括但不限于以下塑料类型：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、一种或多种聚烯烃(PO)和聚氯乙烯(PVC)。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，MPW包括至少两种不同类型的塑料，每种类型的塑料以至少1、至少2、至少5、至少10、至少15或至少20wt％的量存在，基于MPW中塑料总重量。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，MPW包括至少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PET和/或至少1、至少2、至少5、至少10、至少15或至少20wt％的PO，基于MPW中塑料的总重量。在一个或多个实施例中，MPW还可以包括少量的不同于PET和PO(和可选的PVC)的一种或多种塑料组分，其总量小于50、小于45、小于40、小于35、小于30、小于25、小于20、小于15、小于10、小于5、小于2或小于1wt％，基于MPW中塑料的总重量。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，MPW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、至少85、至少90或至少95wt％的PET，基于流的总重量。替代性地或附加地，MPW包括不超过99.9、不超过99、不超过97、不超过92、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PET，基于流的总重量。
MPW流可以包含非PET组分，其量为至少0.1、至少0.5、至少1、至少2、至少5、至少7、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30或至少35和/或不超过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7wt％，基于流的总重量。非PET组分可以以0.1wt％-50wt％、1wt％-20wt％或2wt％-10wt％的量存在，基于流的总重量。这种非PET组分的例子可包括但不限于铁金属和非铁金属、惰性材料(例如岩石、玻璃、沙子等)、塑料惰性材料(例如二氧化钛、二氧化硅等)、烯烃、黏合剂、增容剂、生物淤渣、纤维素材料(例如纸板、纸等)及其组合。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，全部或部分MPW可源自城市来源或包括城市废物。MPW的城市废物部分可以包括例如PET，其量为45wt％-95wt％、50wt％-90wt％或55wt％-85wt％，基于城市废物流(或流的一部分)的总重量。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，全部或部分MPW可以源自市政回收设施(MRF)并且可以包括例如PET，其量为65wt％-99.9wt％、70wt％-99wt％或80wt％-97wt％，基于流的总重量。此类流中的非PET组分可以包括例如其它塑料，其量为至少1、至少2、至少5、至少7或至少10wt％和/或不超过25、不超过22、不超过20、不超过15、不超过12或不超过10wt％，基于流的总重量，或者其可以以1wt％-22wt％、2wt％-15wt％或5wt％-12wt％的量存在，基于流的总重量。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，非PET组分可以包括其它塑料，其量为2wt％-35wt％、5wt％-30wt％或10wt％-25wt％，基于流的总重量，特别是当例如MPW包括着色的经分拣的塑料时。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，全部或部分MPW可以源自再生设施，并且可以包括例如PET，其量为85wt％-99.9wt％、90wt％-99.9wt％或95wt％-99wt％，基于流的总重量。此类流中的非PET组分可以包括例如其它塑料，其量为至少1、至少2、至少5、至少7或至少10wt％和/或不超过25、不超过22、不超过20、不超过15、不超过12或不超过10wt％，基于流的总重量，或者其可以以1wt％-22wt％、2wt％-15wt％或5wt％-12wt％的量存在，基于流的总重量。
如本文所用，术语“塑料”可包括在25℃和1个大气压下为固体的任何有机合成聚合物。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，聚合物的数均分子量(Mn)可以为至少75，或至少100，或至少125，或至少150，或至少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道尔顿。聚合物的重均分子量(Mw)可以为至少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道尔顿。
合适的塑料的例子可以包括但不限于芳族和脂族聚酯、聚烯烃、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、环氧化物、聚酰胺、酚醛树脂、聚缩醛、聚碳酸酯、聚亚苯基合金、聚(甲基丙烯酸甲酯)、含苯乙烯的聚合物、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。
聚酯的例子可以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、间苯二甲酸酯或萘二甲酸酯单元的那些，例如PET、改性PET和PEN，或含有重复呋喃酸酯重复单元的那些。聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)也是合适的聚酯的一个例子。如本文所用，“PET”或“聚对苯二甲酸乙二醇酯”是指聚对苯二甲酸乙二醇酯的均聚物，或指用一种或多种酸和/或二醇改性剂改性的和/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，该残基或部分例如间苯二甲酸、1,4-环己烷二羧酸、二乙二醇、2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇(TMCD)、环己烷二甲醇(CHDM)、丙二醇、异山梨醇、1,4-丁二醇、1,3-丙二醇和/或新戊二醇(NPG)。
术语“PET”和“聚对苯二甲酸乙二醇酯”的定义还包括具有重复对苯二甲酸酯单元(无论它们是否含有重复基于乙二醇单元)和一种或多种二醇残基或部分的聚酯，该述二醇包括例如TMCD、CHDM、丙二醇或NPG、异山梨醇、1,4-丁二醇、1,3-丙二醇和/或二乙二醇或其组合。具有重复对苯二甲酸酯单元的聚合物的例子可包括但不限于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。脂族聚酯的例子可以包括但不限于聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸、聚己内酯和聚己二酸己二酸酯。聚合物可以包括混合的脂族-芳族共聚酯，包括例如混合的对苯二甲酸酯/己二酸酯。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，废塑料可包含至少一种类型的塑料，该塑料具有重复对苯二甲酸酯单元，其中这种塑料以至少1、至少2、至少5、至少10、至少15、至少20、至少25或至少30和/或不超过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2wt％范围内的量存在，基于流的总重量，或其可以1wt％-45wt％、2wt％-40wt％或5wt％-40wt％的范围内的量存在，基于流的总重量。也可存在类似量的共聚酯，该共聚酯具有多个环己烷二甲醇部分、2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇部分或其组合。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，废塑料可包含至少一种类型的塑料，该塑料具有对苯二甲酸酯重复单元，其中这种塑料以至少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99.9、不超过99、不超过97、不超过95、不超过90或不超过85wt％的量存在，基于流的总重量，或其可以以30wt％-99.9wt％、50wt％-99.9wt％或75wt％-99wt％的范围内的量存在，基于流的总重量。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，废塑料可包含对苯二甲酸酯重复单元，其量为至少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或至少45和/或不超过75、不超过72、不超过70、不超过60或不超过65wt％，基于废塑料流中的塑料的总重量，或者其可包含量在1wt％-75wt％、5wt％-70wt％或25wt％-75wt％的范围内的量的对苯二甲酸酯重复单元，基于流的总重量。
具体的聚烯烃的例子可以包括低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、无规立构聚丙烯、全同立构聚丙烯、间同立构聚丙烯、交联聚乙烯、无定形聚烯烃、以及上述聚烯烃中任一种的共聚物。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，废塑料可包括聚合物，该聚合物包括线性低密度聚乙烯(LLDPE)、聚甲基戊烯、聚丁烯-1、及其共聚物。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，废塑料可包含闪纺高密度聚乙烯。
废塑料可包括热塑性聚合物、热固性聚合物或其组合。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，废塑料可包含至少0.1、至少1、至少2、至少5、至少10、至少15、至少20、至少25或至少30和/或不超过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2wt％的一种或多种热固性聚合物，基于流的总重量，或其可以以0.1wt％-45wt％、1wt％-40wt％、2wt％-35wt％或2wt％-20wt％的量存在，基于流的总重量。
替代性地或附加地，废塑料可包含至少0.1、至少1、至少2、至少5、至少10、至少15、至少20、至少25或至少30和/或不超过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2wt％的纤维素材料，基于流的总重量，或其可以以0.1wt％-45wt％、1wt％-40wt％或2wt％-15wt％的范围内的量存在，基于流的总重量。纤维素材料的例子可以包括乙酸纤维素、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如黏胶。另外，纤维素材料可以包括纤维素衍生物，其酰基取代度小于3、不超过2.9、不超过2.8、不超过2.7或不超过2.6和/或至少1.7、至少1.8或至少1.9、或1.8至2.8、或1.7至2.9、或1.9至2.9。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，废塑料可包含STYROFOAM或膨胀聚苯乙烯。
废塑料可源自几种来源中的一种或多种。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，废塑料可源自塑料瓶、尿布、眼镜框架、膜、包装材料、地毯(住宅、商业和/或汽车)、纺织品(服装和其它织物)及其组合。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，进料至化学回收设施的废塑料(例如MPW)可包括一种或多种塑料，该塑料具有如下塑料或获自如下塑料：具有树脂ID码编号为1-7，带有由SPI建立的追逐箭头三角形。废塑料可包括通常不进行机械回收的一种或多种塑料。这种塑料可以包括但不限于具有树脂ID码3(聚氯乙烯)、树脂ID码5(聚丙烯)、树脂ID码6(聚苯乙烯)和/或树脂ID码7(其它)的塑料。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，塑料具有至少1、至少2、至少3、至少4或至少5个树脂ID码3-7或3、5、6、7或其组合，其可以以至少0.1、至少0.5、至少1、至少2、至少3、至少5、至少7、至少10、至少12、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35或至少40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45、不超过40或不超过35wt％的量存在于废塑料中，基于所有塑料的总重量，或其可以以0.1wt％-90wt％、1wt％-75wt％、2wt％-50wt％的量存在于废塑料中，基于塑料的总重量。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，进料至化学回收设施的废塑料中的总塑料组分的以下含量可包含不具有树脂ID码3、5、6和/或7的塑料(例如，在塑料未分类的情况下)：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、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％。进料至化学回收设施10的废塑料中的总塑料组分的以下含量可包含不具有树脂ID码4-7的塑料：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10、至少15、至少20、至少25、至少30或至少35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、不超过20、不超过15、不超过10或不超过5wt％，或其可以在0.1wt％-60wt％、1wt％-55wt％或2wt％-45wt％的范围内，基于塑料组分的总重量。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，进料至化学回收设施的废塑料(例如MPW)可包含未分类为树脂ID码3-7或ID码3、5、6或7的塑料。废塑料中未分类为树脂ID码3-7或ID码3、5、6或7塑料的塑料的总量可为至少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和/或不超过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％，基于废塑料流中塑料的总重量，或其可以在0.1wt％-95wt％、0.5wt％-90wt％或1wt％-80wt％的范围内，基于废塑料流中塑料的总重量。
在一个实施例中或与所提及的任何实施例组合，MPW包含塑料，该塑料具有或获自塑料，该塑料具有至少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、至少两种、至少三种或至少四种不同种类的树脂ID码。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，MPW包含多组分聚合物。如本文所用，术语“多组分聚合物”是指包含至少一种合成或天然聚合物的制品和/或颗粒，该聚合物与至少一种其它聚合物和/或非聚合物固体组合、附着于其上、或以其它方式物理和/或化学关联。聚合物可以是合成聚合物或塑料，例如PET、烯烃和/或尼龙。非聚合物固体可以是金属，例如铝，或如本文所述的其它非塑料固体。多组分聚合物可包括金属化塑料。
在一个实施例中或与任何所提及的实施例组合，MPW包括多层聚合物形式的多组分塑料。如本文所用，术语“多层聚合物”是指多组分聚合物，其包含PET和至少一种其它聚合物和/或非聚合物固体，它们在两个或更多个物理上不同的层中物理和/或化学地关联在一起。聚合物或塑料被认为是多层聚合物，即使过渡区可存在于两层之间，例如可存在于黏合黏附层或共挤出层中。两层之间的黏合剂不认为是一层。多层聚合物可包括：含PET的层和一个或多个附加层，其中附加层中的至少一个为不同于PET的合成或天然聚合物，或不具有对苯二甲酸乙二酯重复单元的聚合物，或不具有对苯二甲酸烷基二醇酯重复单元的聚合物(“非PET聚合物层”)，或其它非聚合物固体。
非PET聚合物层的例子包括尼龙、聚乳酸、聚烯烃、聚碳酸酯、乙烯-乙烯醇、聚乙烯醇和/或与含PET的制品和/或颗粒相关联的其它塑料或塑料膜，以及天然聚合物如乳清蛋白。多层聚合物可包括金属层，例如铝，条件是存在至少一个除PET层以外的附加聚合物层。这些层可用下述方式黏附：胶接(adhesive bonding)或其它方法、物理上相邻(即，制品压在膜上)、增黏(即，塑料被加热并黏合在一起)、共挤出塑料膜、或以其它方式连接到含PET的制品。多层聚合物可以包括以相同或类似方式与含其它塑料的制品相关联的PET膜。MPW可以包含多组分聚合物，多组分聚合物的形式为组合在单一物理相中的PET和至少一种其它塑料，所述其它塑料例如聚烯烃(例如聚丙烯)和/或其它合成或天然聚合物。例如，MPW包含异质混合物，该混合物包含在单一物理相中组合的增容剂、PET和至少一种其它合成或天然聚合物塑料(例如，非PET塑料)。如本文所用，术语“增容剂”是指能够在物理混合物(即共混物)中将至少两种原本不混溶的聚合物组合在一起的试剂。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，MPW包含不超过20、不超过10、不超过5、不超过2、不超过1或不超过0.1wt％的尼龙，以干塑料基准计。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，MPW包含0.01wt％-20wt％、0.05wt％-10wt％、0.1wt％-5wt％或1wt％-2wt％的尼龙，以干塑料基准计。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，MPW包含不超过40、不超过20、不超过10、不超过5、不超过2或不超过1wt％的多组分塑料，以干塑料基准计。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，MPW包含0.1wt％-40wt％、1wt％-20wt％或2wt％-10wt％的多组分塑料，以干塑料基准计。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，MPW包含不超过40、不超过20、不超过10、不超过5、不超过2或不超过1wt％的多层塑料，以干塑料基准计。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，MPW包含0.1wt％-40wt％、1wt％-20wt％或2wt％-10wt％的多层塑料，以干塑料基准计。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，在流100中至化学回收设施10的MPW原料包含不超过20、不超过15、不超过12、不超过10、不超过8、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％的生物废物材料，MPW原料的总重量以干基计取为100wt％。MPW原料包含0.01wt％-20wt％、0.1wt％-10wt％、0.2wt％-5wt％或0.5wt％-1wt％的生物废物材料，MPW原料的总重量以干基计取为100wt％。如本文所用，术语“生物废物”是指衍生自活生物体或有机来源的材料。示例性的生物废物材料包括但不限于棉花、木材、锯屑、食物碎屑、动物和动物部分、植物和植物部分以及肥料。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，MPW原料包含不超过20、不超过15、不超过12、不超过10、不超过8、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％的制造的纤维素产品，MPW原料的总重量以干基计取为100wt％。MPW原料包含0.01wt％-20wt％、0.1wt％-10wt％、0.2wt％-5wt％或0.5wt％-1wt％的制造的纤维素产品，MPW原料的总重量以干基计取为100wt％。如本文所用，术语“制造的纤维素产品”是指非天然的(即，人造或机器制造的)包含纤维素纤维的制品及其废料。示例性的制造的纤维素产品包括但不限于纸和纸板。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，进料至化学回收设施的废塑料(例如MPW)可包含至少0.001、至少0.01、至少0.05、至少0.1或至少0.25wt％和/或不超过10、不超过5、不超过4、不超过3、不超过2、不超过1、不超过0.75或不超过0.5wt％的聚氯乙烯(PVC)，基于废塑料进料中塑料的总重量。
附加地或替代性地，进料至化学回收设施的废塑料(例如，MPW)可包含至少0.1、至少1、至少2、至少4或至少6wt％和/或不超过25、不超过15、不超过10、不超过5或不超过2.5wt％的非塑料固体。非塑料固体可包括惰性填料(例如碳酸钙、水合硅酸铝、三水合氧化铝、硫酸钙)、岩石、玻璃和/或添加剂(例如触变胶、颜料和着色剂、阻燃剂、抑制剂、UV抑制剂和稳定剂、导电金属或碳、脱模剂如硬脂酸锌、蜡和硅酮)。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，MPW可以包含至少0.01、至少0.1、至少0.5、或至少1和/或不超过25、不超过20、不超过25、不超过10、不超过5、或不超过2.5wt％的液体，基于MPW流或组合物的总重量。MPW中液体的量可以为0.01wt％-25wt％，0.5wt％-10wt％，或1wt％-5wt％，基于MPW流100的总重量。
在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，MPW可以包含至少35、至少40、至少45、至少50、或至少55和/或不超过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％的液体，基于废塑料的总重量。废塑料中的液体可以在35wt％-65wt％、40wt％-60wt％或45wt％-55wt％的范围内，基于废塑料的总重量。
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，管线100中MPW流中的纺织品(包括纺织品纤维)的量可以是至少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％的下述材料，该材料获自纺织品或纺织品纤维的材料。流100中MPW中纺织品(包括织物纤维)的量不超过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％，基于MPW流100的重量。MPW流100中纺织品的量可以为0.1wt％-50wt％，5wt％-40wt％，或10wt％-30wt％，基于MPW流100的总重量。
引入化学回收设施10的MPW可以含有回收纺织品。纺织品可以含有天然和/或合成纤维、粗纱、纱线、非织造网、布、织物和由任何上述物品制成或含有任何上述物品的产品。纺织品可以是梭织的、针织的、打结的、缝合的、簇绒的，可以包括压制纤维，例如毡制的、刺绣的、蕾丝的、钩编的、编织的，或者可以包括非织造的网和材料。纺织品可以包括：织物，以及从纺织品或含有纤维的其它产品分离的纤维，废料或不合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。纺织品也可包括短纤维、连续纤维、线、丝束带、加捻纱和/或纺成纱、由纱线制成的坯布、通过湿加工坯布生产的成品织物、以及由成品织物或任何其它织物制成的服饰。纺织品包括服装、室内装饰和工业型纺织品。纺织品可以包括工业后纺织品(消费前)或消费后纺织品或两者。
在一个实施例中或与任何所提及的实施例组合，纺织品可以包括服装，服装通常可以定义为人类穿着或为身体制造的物品。这种纺织品可包括运动外套、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。室内陈设类别中的纺织品的例子包括家具装饰和家具套、地毯和垫子、窗帘、床上用品如床单、枕套、羽绒被、被子、床垫罩；亚麻制品、桌布、毛巾和毯子。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、医疗和其它最终用途的那些。具体的例子可包括但不限于婴儿擦拭物、可冲走的擦拭物、一次性尿布、训练裤、女性卫生产品如卫生巾和卫生棉条、成人失禁衬垫、内衣或内裤、以及宠物训练衬垫。其它例子包括各种不同的干式或湿式湿巾，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)用途的那些。非织造网也可用作枕头、床垫和室内装潢的填充物，以及棉被(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消费者面罩、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。
附加地，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TENCELTM)、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。
在进入化学回收设施之前，纺织品可以通过切碎、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。在进入化学回收设施之前，纺织品也可以致密化(例如，造粒)。致密化方法的例子包括挤出(例如，挤出成粒料)、模塑(例如，模塑成压块)和聚结(例如，通过外部施加的热、由摩擦力产生的热，或通过添加一种或多种黏合剂，其本身可以是非原生聚合物)。替代性地，或附加地，纺织品可以是本文提及的任何形式，并且可以在图1所示的化学回收设施10的剩余设施中进行处理之前，在预处理设施20中进行一个或多个前述步骤。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和一种或多种聚烯烃(PO)组合占在图1的流100中进料至化学回收设施的废塑料(例如MPW)的至少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％。聚氯乙烯(PVC)可以占至少0.001、至少0.01、至少0.05、至少0.1、至少0.25或至少0.5wt％和/或不超过10、不超过5、不超过4、不超过3、不超过2、不超过1、不超过0.75或不超过0.5wt％的废塑料，基于引入化学回收设施10的废塑料中塑料的总重量。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，废塑料可包含至少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、至少70、至少75、至少80、至少85、至少90或至少95wt％的PET，基于引入化学回收设施10的废塑料中塑料的总重量。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，废塑料可包含至少5、至少10、至少15、至少20、至少25、至少30、至少35、至少40和/或不超过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PO，基于废塑料中塑料的总重量，或PO可以以5wt％-75wt％、10wt％-60wt％或20wt％-35wt％范围内的量存在，基于引入化学回收设施10的废塑料中塑料的总重量。
引入化学回收设施的废塑料(例如MPW)可以由各种来源提供，包括但不限于市政回收设施(MRF)或再生设施、或其它机械或化学分拣或分离设施、制造商或工厂或商业生产设施、或拥有工业后和消费前可回收物的零售商或经销商或批发商、直接来自家庭/企业(即未处理的可回收物)、垃圾填埋场、收集中心、便利中心或在码头或船或其上的仓库。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，废塑料(例如MPW)的来源不包括存放状态返回设施，由此消费者可以存放特定的可回收的制品(例如塑料容器、瓶子等)以从该状态接收货币退款。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，废塑料(例如MPW)的来源包括存放状态返回设施，由此消费者可以存放特定的可回收的制品(例如塑料容器、瓶子等)以从该状态接收货币退款。这种返回设施通常例如在杂货店中找到。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，废塑料可作为来自另一处理设施(例如市政回收设施(MRF)或再生设施)的废物流提供，或作为含塑料混合物提供，该混合物包含由消费者分拣并留待在路边或在中心便利站收集的废塑料。在一个或多个这样的实施例中，废塑料包含一种或多种MRF产物或副产物、再生副产物、分拣的含塑料混合物、和/或来自塑料制品制造设施的含PET废塑料，其包含至少10、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PET和/或不超过99.9、不超过99、不超过98、不超过97、不超过96、或不超过95wt％PET，以干塑料基准计，或其可以是在10wt％-99.9wt％、20wt％-99wt％、30wt％-95wt％、或40wt％-90wt％的PET的范围内，以干塑料基准计。
在一个或多个这样的实施例中，废塑料包含一定量的含PET的再生副产物或含塑料的混合物，其包含至少1、至少10、至少30、至少50、至少60、至少70、至少80或至少90wt％和/或不超过99.9、不超过99或不超过90wt％的PET，以干塑料基准计，或者其可以在1wt％-99.9wt％、1wt％-99wt％或10wt％-90wt％的PET的范围内，以干塑料基准计。再生设施还可以包括生产高纯度PET(至少99wt％或至少99.9wt％)再生副产物的过程，但其形式对于机械回收设施来说是不希望的。如本文所用，术语“再生副产物”是指由再生设施分离或提取的、未作为透明rPET产品提取的任何材料，包括着色rPET。上文和下文描述的再生副产物通常被认为是废产物并且可以被送至垃圾填埋场。
在一个或多个这样的实施例中，废塑料包含一定量的再生湿细料，所述再生湿细料包含至少20、至少40、至少60、至少80、至少90、至少95或至少99wt％和/或不超过99.9wt％的PET，以干塑料基准计。在一个或多个这样的实施例中，废塑料包含一定量的含着色塑料的混合物，该含着色塑料的混合物包含至少1、至少10、至少20、至少40、至少60、至少80或至少90和/或不超过99.9或不超过99wt％的PET，以干塑料基准计。在一个或多个这样的实施例中，废塑料包含一定量的涡流废物流，该涡流废物流包含金属和至少0.1、至少1、至少10、至少20、至少40、至少60或至少80wt％和/或不超过99.9、不超过99或不超过98wt％的PET，以干塑料基准计。在一个或多个这样的实施例中，废塑料包含一定量的再生薄片废品，该再生薄片废品包含至少0.1、至少1、至少10、至少20、至少40、至少60或至少80wt％和/或不超过99.9、不超过99或不超过98wt％的PET，以干塑料基准计，或者其可以在0.1wt％-99.9wt％、1wt％-99wt％或10wt％-98wt％的PET的范围内，以干塑料基准计。在一个或多个这样的实施例中，废塑料包含一定量的干细料，该干细料包含至少50、至少60、至少70、至少80、至少90、至少95、至少99、至少99.9wt％的PET，以干塑料基准计。
化学回收设施10还可以包括用于接收如本文所述的废塑料(例如MPW)的基础设施，以促进通过任何合适类型的车辆(包括例如火车、卡车和/或船)递送废塑料。这种基础设施可以包括辅助从车辆卸载废塑料的设施，以及储存设施和用于将废塑料从卸载区运输到下游处理区的一个或多个输送系统。这种输送系统可包括例如气动输送机、带式运输机、斗式运输机、振动输送机、螺旋输送机、履带式(cart-on-track)输送机、拖式输送机、悬吊输送机、前端装载机、卡车和链式输送机。
引入化学回收设施10的废物(例如，MPW)可以是几种形式，包括但不限于，完整制品、颗粒(例如，粉碎的、粒化的、纤维塑料颗粒)、捆绑包(例如，压缩和捆扎的完整制品)、未捆绑制品(即，不成捆或未包装)、容器(例如，箱子、麻袋、拖车、铁路车辆、装载机铲斗)、料堆(例如，在建筑物中的混凝土板上)、固体/液体浆料(例如，在水中的塑料的泵送浆料)、和/或物理地(例如，在传送带上的颗粒)或气动地(例如，在输送管中与空气和/或惰性气体混合的颗粒)输送的松散材料。
如本文所用，术语“废塑料颗粒”是指D90小于1英寸的废塑料。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，废塑料颗粒可以是MPW颗粒。废塑料或MPW颗粒可包括例如已被撕碎或切碎的粉碎塑料颗粒，或塑料粒料。当全部或几乎全部的制品被引入化学回收设施10(或预处理设施20)时，其中可以使用一个或多个粉碎或造粒步骤以形成废塑料颗粒(例如MPW颗粒)。替代性地或附加地，引入化学回收设施10(或预处理设施20)的废塑料的至少一部分可能已经是颗粒形式。
现在将在下面进一步详细描述可以存在于图1所示的化学回收设施中的每个设施的一般配置和操作，从预处理设施开始。可选地，尽管图1中未示出，来自化学回收设施的至少一个流可以被送至工业填埋场或其它类似类型的处理或处置设施。
预处理
如图1所示，未处理和/或部分处理的废塑料如混合塑料废物(MPW)可首先经流100引入预处理设施20。在预处理设施20中，该流可以经历一个或多个处理步骤以准备用于化学回收。如本文所用，术语“预处理”是指使用以下步骤中的一个或多个制备用于化学回收的废塑料：(i)粉碎；(ii)造粒；(iii)洗涤；(iv)干燥；和(v)分离。如本文所用，术语“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。本文所述的预处理设施可以采用任何合适的方法，使用这些步骤中的一个或多个进行用于化学回收的废塑料的制备，这将在下面进一步详细描述。
粉碎和造粒
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，废塑料(例如MPW)可以以未分拣或预分拣塑料的捆包或以其它大的聚集形式提供。捆包或聚集塑料经历初始过程，在该初始过程中将它们分散。塑料捆包可被送至拆包机，该拆包机包括例如一个或多个旋转轴，该旋转轴配备有齿或刀片，配置为将捆包分散，并且在一些情况下撕碎构成捆包的塑料。在一个或多个其它实施例中，可将捆包或聚集塑料送至铡切机，在那里将它们切成较小尺寸的塑料片。然后，经拆包和/或铡切的塑料固体可以经受分拣过程，其中去除各种非塑料的重材料，例如玻璃、金属和岩石。这种分拣过程可以手动地或通过机器来执行。分拣机可以依赖于光学传感器、磁体、涡流、基于阻力系数分离的气动升降机或输送机、或筛子以识别和移除重材料。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，废塑料原料包含塑料固体，该塑料固体的D90大于一英寸、大于0.75英寸或大于0.5英寸，例如用过的容器。替代性地，或附加地，废塑料原料也可包含多个塑料固体，该塑料固体在某一时间有过至少一个大于一英寸的尺寸，但是这些固体可能已经被压实、压制、或以其它方式聚集成更大的单元，例如捆包。在其中至少一部分或全部塑料固体具有至少一个大于一英寸、大于0.75英寸或0.5英寸的尺寸的实施例中，原料可以经受机械尺寸减小操作，例如研磨/造粒、撕碎、铡切、切碎或其它粉碎过程，以提供具有减小尺寸的MPW颗粒。这种机械尺寸减小操作可包括尺寸减小步骤，而不是将塑料压碎、压实或形成捆包。
在一个或多个其它实施例中，废塑料可能已经经历了一些初始分离和/或尺寸减小过程。特别地，废塑料可以是颗粒或薄片的形式，并且在某种容器中提供，例如麻袋或盒子。根据这些塑料固体的组成和它们可能已经经受了何种预处理，塑料原料可以绕过去拆包机、铡切机和/或重质去除站，并且直接前进至造粒设备以进一步减小尺寸。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，可将经拆包或破碎的塑料固体送至粉碎或造粒设备，在其中将塑料固体研磨、撕碎或以其它方式减小尺寸。塑性材料可被制成颗粒，该颗粒的D90粒度小于1英寸、小于3/4英寸或小于1/2英寸。在一个或多个其它实施例中，离开造粒设备的塑料材料的D90颗粒尺寸为1/16英寸至1英寸、1/8英寸至3/4英寸、1/4英寸至5/8英寸或3/8英寸至1/2英寸。
洗涤和干燥
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，提供给化学回收设施的未处理或部分处理的废塑料可包含可能与废塑料的先前用途相关联的各种有机污染物或残余物。例如，废塑料可包含食品或饮料污物，特别是如果塑料材料用于食品或饮料包装。因此，废塑料也可能含有微生物污染物和/或由微生物产生的化合物。可以存在于构成废塑料的塑料固体表面上的示例性微生物包括大肠杆菌、沙门氏菌、艰难梭菌(C.difficile)、金黄色葡萄球菌、单核细胞增生李斯特菌、表皮葡萄球菌、铜绿假单胞菌和荧光假单胞菌。
各种微生物可以产生引起恶臭的化合物。示例性的引起气味的化合物包括硫化氢、二甲基硫醚、甲硫醇、腐胺、尸胺、三甲胺、氨、乙醛、乙酸、丙酸和/或丁酸。因此，可以理解，废塑料可能存在气味滋扰问题。因此，在一个或多个实施例中，废塑料可以储存在封闭空间内，例如船运集装箱、封闭轨道车或封闭拖车，直到它可以被进一步处理。在某些实施例中，未处理或部分处理的废塑料一旦到达废塑料要进行处理(例如粉碎、洗涤和分拣)的地点，就可以将其储存在封闭空间不超过一周、不超过5天、不超过3天、不超过2天或不超过1天。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，预处理设施20还可以包括用具有抗微生物特性的化学组合物处理废塑料的设备或步骤，从而形成处理的颗粒塑料固体。在一些实施例中，这可以包括用氢氧化钠、高pH盐溶液(例如碳酸钾)或其它抗微生物组合物处理废塑料。
另外，在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，可以可选地洗涤废塑料(例如MPW)以脱除无机非塑料固体，例如泥土、玻璃、填料和其它非塑料固体材料，和/或除去生物组分例如细菌和/或食物。基于废塑料的总重量，所得洗涤过的废塑料也可干燥至水分含量不超过5、不超过3、不超过2、不超过1、不超过0.5、不超过0.25wt％水(或液体)。干燥可以以任何合适的方式进行，包括通过加热和/或气流、机械干燥(例如离心)、或通过允许液体在指定时间内发生蒸发。
分离
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，预处理设施20或化学回收方法或设施10的步骤可以包括至少一个分离步骤或区。分离步骤或分离区可以配置为将废塑料流分离为富集某些类型塑料的两种或更多种流。当进料至预处理设施20的废塑料是MPW时，这种分离是特别有利的。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，预处理设施20的分离区22(见图2)可以将废塑料(例如MPW)分离为如图2所示的PET分拣流112和PET贫化流114。如本文所用，术语“富集”是指具有特定组分的浓度(以未稀释干重计)，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”是指特定组分的浓度(以未稀释干重计)小于参比材料或流中该组分的浓度。除非另有说明，本文所用的所有重量百分比均以未稀释干重计。
当富集或贫化的组分为固体时，浓度以未稀释的固体干重计；当富集或贫化的组分为液体时，浓度以未稀释的液体干重计；当富集或贫化的组分为气体时，浓度以未稀释的气体干重计。此外，富集和贫化可以用质量平衡术语来表示，而不是浓度。因此，富含特定组分的流的组分质量可以大于参考流(例如进料流或其它产物流)中的组分质量，而在特定组分方面贫化的流的组分质量可以小于参考流(例如进料流或其它产物流)中的组分质量。
再次参考图2，从预处理设施20(或分离区22)中取出的废塑料的PET富集流112的PET浓度或质量可以比引入预处理设施20(或分离区22)的废塑料进料流100中的PET浓度或质量更高。类似地，从预处理设施20(或分离区22)中取出的PET贫化流114可以是贫含PET的，并且具有比引入到预处理设施20(或分离区22)的废塑料中的PET浓度或质量更低的PET浓度或质量。PET贫化流114也可以是PO富集的，并且具有比引入预处理设施20(或分离区22)的废塑料(例如MPW)流中PO的浓度或质量更高的PO浓度或质量。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例结合，当MPW流100进料至预处理设施20(或分离区22)时，相对于MPW流或PET贫化流或两者中PET的浓度或质量，PET富集流可以富含PET的浓度或质量，以未稀释的固体干重计。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何提及的实施例组合，相对于MPW进料流(基于进料的PET富集％)、PET贫化产物流114(基于产物的PET富集％)或两者，PET富集流112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 BDA0003886071190000281
以及
Figure BDA0003886071190000282
其中PETe是PET富集产物流112中PET的浓度，以未稀释干重计；
PETM是MPW进料流100中PET的浓度，以干基计；以及
PETd是PET贫化产物流114中PET的浓度，以干基计。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，当将包含MPW100的流进料至预处理设施20(或分离区22)时，相对于MPW进料流100或PET贫化产物流114或两者中卤素的浓度或质量，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进料流(基于进料的PVC富集％)、PET贫化产物流(基于产物的PVC富集％)或两者，PET富集流112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 BDA0003886071190000291
以及
Figure BDA0003886071190000292
其中PVCe是PET富集产物流112中PVC的浓度，以未稀释干重计；
PVCm是MPW进料流100中PVC的浓度，以未稀释干重计；以及
其中PVCd是在PET贫化产物流114中PVC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结合，当MPW流100进料至预处理设施20(或分离区22)时，以未稀释的固体干重计，相对于MPW进料流100、PET富集产物流112或两者中聚烯烃的浓度或质量，PET贫化流114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进料流100(基于进料的PO富集％)、或相对于PET富集产物流112(基于产物的PO富集％)或两者，PET贫化流114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 BDA0003886071190000293
以及
Figure BDA0003886071190000294
其中POd是PET贫化产物流114中聚烯烃的浓度，以未稀释干重计；
POm是MPW进料流100中PO的浓度，以干基计；以及
POe是PET富集产物流112中PO的浓度，以干基计。
在一个实施例中或与任何其它实施例组合，当MPW流100进料至预处理设施20(或分离区22)时，相对于MPW流100、PET富集流112或两者中卤素的浓度或质量，PET贫化流114在卤素方面也是贫化的，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进料流100(基于进料的PVC贫化％)或PET富集产物流112(基于产物的PVC贫化％)，PET贫化流114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％或至少90％，是通过下式确定的：
Figure BDA0003886071190000301
以及
Figure BDA0003886071190000302
其中PVCm是MPW进料流100中PVC的浓度，以未稀释干重计；
PVCd是在PET贫化产物流114中PVC的浓度，以未稀释干重计；以及
PVCe是PET富集产物流112中PVC的浓度，以未稀释干重计。
相对于MPW流100、PET富集流112或两者中PET的浓度或质量，PET贫化流114在PET方面是贫化的。在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，相对于MPW进料流100(基于进料的PET贫化％)或PET富集产物流112(基于产物的PET贫化％)，PET贫化流114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％或至少90％，是通过下式确定的：
Figure BDA0003886071190000311
以及
Figure BDA0003886071190000312
其中PETm是MPW进料流100中PET的浓度，以未稀释干基计；
PETd是PET贫化产物流114中PET的浓度，以未稀释干基计；以及
PETe是PET富集产物流112中PET的浓度，以未稀释干重计。
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，并且考虑到MPW从入口流到出口的停留时间，可以进行测量以合理地将在过程出口处取出的样品与该MPW样品所在的MPW整体相关联。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本文提及的任何实施例组合，离开分离区22或预处理设施20的PET富集流可以包含至少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、至少97、至少99、至少99.5或至少99.9wt％的PET，基于PET富集流112中塑料的总重量。PET富集流112也可以富含PVC，并且可以包括，例如至少0.1、至少0.5、至少1、至少2、至少3、至少5和/或不超过10、不超过8、不超过6、不超过5、不超过3wt％的卤素(包括PVC)，基于PET富集流中塑料的总重量，或者其可以在0.1wt％-10wt％、0.5wt％-8wt％或1wt％-5wt％的范围内，基于PET富集流中塑料的总重量。PET富集流可以包括引入预处理设施20(或分离区22)中的PET总量的至少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、至少99或至少99.5wt％。
PET富集流112也可以贫含PO和/或更重的塑料，例如聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰胺(PA 12、PA 46、PA 66)、聚丙烯酰胺(PARA)、聚羟基丁酸酯(PHB)、聚碳酸酯聚对苯二甲酸丁二醇酯共混物(PC/PBT)、聚氯乙烯(PVC)、聚酰亚胺(PI)、聚碳酸酯(PC)、聚醚砜(PESU)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚砜(PSU)、聚甲醛(POM)、聚乙交酯(聚乙醇酸，PGA)、聚苯硫醚(PPS)、热塑性苯乙烯类弹性体(TPS)、无定形热塑性聚酰亚胺(TPI)、液晶聚合物(LCP)、玻璃纤维增强的PET、氯化聚氯乙烯(CPVC)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、乙烯四氟乙烯共聚物(ETETE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)和全氟烷氧基(PFA)，其中任何一种可以包括碳、玻璃和/或矿物填料，并且其具有比PET和PVC更高的密度。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，PET富集流112可包含不超过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2、不超过1、不超过0.5wt％的PO，基于PET富集流112中塑料的总重量。PET富集流112可以包含引入预处理设施20(或分离区22)中的PO总量的不超过10、不超过8、不超过5、不超过3、不超过2或不超过1wt％。PET富集流112可以包含不超过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2、不超过1wt％的除PET以外的组分，基于PET富集流112的总重量。
附加地或替代性地，PET富集流112可以包含以干基计不超过2、不超过1、不超过0.5或不超过0.1wt％的黏合剂。典型的黏合剂包括地毯胶、胶乳、丁苯橡胶等。另外，PET富集流112可以包含以干基计不超过4、不超过3、不超过2、不超过1、不超过0.5或不超过0.1wt％的塑料填料和固体添加剂。示例性的填料和添加剂包括二氧化硅(silicondioxide)、碳酸钙、滑石、硅石(silica)、玻璃、玻璃珠、氧化铝和其它固体惰性物质，它们在本文所述的方法中不与塑料或其它组分发生化学反应。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，离开分离区22或预处理设施20的PET贫化(或PO富集)流114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、至少97、至少99或至少99.5wt％的PO，基于PET贫化(或PO富集)流114中塑料的总重量。PET贫化(或PO富集)流可以贫含PVC，并且可以包含例如不超过5、不超过2、不超过1、不超过0.5、不超过0.1、不超过0.05或不超过0.01wt％的卤素，包括PVC中的氯，基于PET贫化(或PO富集)的流中的塑料的总重量。PET贫化或PO富集流可以包括引入预处理设施20或分离区22中的PO总量的至少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、至少99或至少99.9wt％。
PO富集流114也可以贫含PET和/或其它塑料，包括PVC。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，PET贫化(或PO富集)流可包含不超过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2、不超过1、不超过0.5wt％的PET，基于PET贫化或PO富集流中塑料的总重量。PO富集(或PET贫化)流114可以包含引入预处理设施中的PET总量的不超过10、不超过8、不超过5、不超过3、不超过2或不超过1wt％。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，PET贫化或PO富集流114还可以包含不超过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2、不超过1wt％的除PO以外的组分，基于PET贫化或PO富集流114的总重量。贫化PET或PO富集流114包含不超过4、不超过2、不超过1、不超过0.5或不超过0.1wt％的黏合剂，基于流的总重量。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，PET贫化或PO富集流114的熔体黏度可以为至少1、至少5、至少50、至少100、至少200、至少300、至少400、至少500、至少600、至少700、至少800、至少900、至少1000、至少1500、至少2000、至少2500、至少3000、至少3500、至少4000、至少4500、至少5000、至少5500、至少6000、至少6500、至少7000、至少7500、至少8000、至少8500、至少9000、至少9500或至少10,000泊，是使用带有V80-40桨式转子的博勒飞(Brookfield)R/S流变仪测量的，该流变仪是在10rad/s的剪切速率和350℃的温度下操作的。
替代性地或附加地，PET贫化或PO富集流的熔体黏度可以为不超过25,000、不超过24,000、不超过23,000、不超过22,000、不超过21,000、不超过20,000、不超过19,000、不超过18,000或不超过17,000泊(在10rad/s和350℃下测量的)。或者，流的熔体黏度可以在1至25,000泊、500至22,000泊或1000至17,000泊范围内(在10rad/s和350℃下测量的)。
可以使用任何合适类型的分离装置、系统或设施将废塑料分离成富含某些类型塑料的两种或更多种流，例如PET附加流112和PO富集流114。合适类型的分离的实例包括机械分离和密度分离，密度分离可包括浮沉分离和/或离心密度分离。如本文所用，术语“浮沉分离”是指其中材料的分离主要由在选定液体介质中的漂浮或下沉引起的密度分离过程，而术语“离心密度分离”是指其中材料的分离主要由离心力引起的密度分离过程。通常，术语“密度分离过程”是指至少部分地基于材料的相应密度将材料分离成至少较高密度输出和较低密度输出的方法，并且包括浮沉分离和离心密度分离。
当使用浮沉分离时，液体介质可以包括水。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。液体介质可以包括浓缩盐溶液。在一个或多个这样的实施例中，盐是氯化钠。然而，在一个或多个其它实施例中，盐是非卤化盐，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，其包括溴化钠、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、硫酸镁、硫酸锌和/或硝酸银。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，盐是苛性碱组分。盐可以包括氢氧化钠、氢氧化钾和/或碳酸钾。浓缩盐溶液的pH可大于7、大于8、大于9或大于10。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，液体介质可包含糖类，例如蔗糖。液体介质可以包含四氯化碳、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。离心密度分离过程也可利用如上所述的液体介质来提高在目标分离密度下的分离效率。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，废塑料分离方法包括至少两个密度分离阶段。在某些这样的实施例中，该方法通常包括将废塑料颗粒引入第一密度分离阶段，并将来自第一密度分离阶段的输出进料至第二密度分离阶段。密度分离阶段可以是进行如本文所定义的密度分离过程的任何系统或单元操作。密度分离阶段中的至少一个包括离心力分离阶段或浮沉分离阶段。第一和第二密度分离阶段中的每一个包括离心力分离阶段和/或浮沉分离阶段。
为了生产PET富集材料流，密度分离阶段之一可以包括低密度分离阶段，而另一个通常包括高密度分离阶段。如本文所定义，低密度分离阶段的目标分离密度小于高密度分离阶段的目标分离密度。低密度分离阶段的目标分离密度小于PET的密度，高密度分离阶段的目标分离密度大于的PET密度。
如本文所用，术语“目标分离密度”是指这样的密度，高于该密度，经受密度分离过程的材料优先分离成较高密度输出，而低于该密度，材料在较低密度输出中分离。目标分离密度指定密度值，其中，密度高于该值的所有塑料和其它固体材料都分离成较高密度输出，而密度低于该值的所有塑料和其它固体材料都分离成较低密度输出。然而，在密度分离过程中，材料的实际分离效率可取决于各种因素，包括停留时间和特定材料的密度与目标密度分离值的相对接近程度，以及与颗粒的形式相关的因素，例如面积质量比、球形度和孔隙率。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，低密度分离阶段的目标分离密度小于1.35、小于1.34、小于1.33、小于1.32、小于1.31或小于1.30g/cc和/或至少1.25、至少1.26、至少1.27、至少1.28或至少1.29g/cc。高密度分离阶段的目标分离密度比低密度分离阶段的目标分离密度大至少0.01、至少0.025、至少0.05、至少0.075、至少0.1、至少0.15或至少0.2g/cc。高密度分离阶段的目标分离密度为至少1.31、至少1.32、至少1.33、至少1.34、至少1.35、至少1.36、至少1.37、至少1.38、至少1.39或至少1.40g/cc和/或不超过1.45、不超过1.44、不超过1.43、不超过1.42或不超过1.41g/cc。低密度分离阶段的目标分离密度在1.25至1.35g/cc的范围内，高密度分离阶段的目标分离密度在1.35至1.45g/cc的范围内。
再次参考图1，可以将PET富集流112和PO富集流114引入化学回收设施10内的一个或多个下游处理设施(或经历一个或多个下游处理步骤)。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，可以将PET富集流112的至少一部分引入溶剂分解设施30，而可以将PO富集流114的至少一部分直接或间接引入到热解设施60、裂化设施70、部分氧化(POX)气化设施50、能量回收设施80或其它设施90(如固化或分离设施)中的一个或多个。下面将进一步详细地讨论根据本技术的一个或多个实施例的每个步骤和设施类型的附加细节，以及这些步骤和设施中的每一个与其它步骤和设施中的一个或多个的一般集成。
溶剂分解
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，可以将来自预处理设施20的PET富集流112的至少一部分引入溶剂分解设施30。如本文所用，术语“溶剂分解”或“酯溶剂分解”是指含酯的进料在溶剂存在下化学分解以形成主要羧基产物和主要二醇产物的反应。“溶剂分解设施”是包括对废塑料和由其衍生的原料进行溶剂分解所需的所有设备、管线和控制装置的设施。
当经受溶剂分解的酯包括PET时，在溶剂分解设施中进行的溶剂分解可以是PET溶剂分解。本文所用术语“PET溶剂分解”是指使含聚对苯二甲酸酯的进料在溶剂存在下化学分解，以形成主要对苯二甲酰基产物和主要二醇产物的反应。如本文所用，术语“主要对苯二甲酰基”是指从溶剂分解设施提取的主要或关键对苯二甲酰基产物。如本文所用，术语“主要二醇”是指从溶剂分解设施提取的主要二醇产物。如本文所用，术语“二醇”是指每分子包含两个或更多个-OH官能团的组分。如本文所用，术语“对苯二甲酰基”是指包括以下基团的分子：
Figure BDA0003886071190000361
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，主要对苯二甲酰基产物包含对苯二甲酰基，例如对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯(或其低聚物)，而主要二醇包含二醇，例如乙二醇和/或二乙二醇。根据本发明技术的一个或多个实施例的PET溶剂分解设施30的主要步骤一般性地示于图3中。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，溶剂分解中使用的主要溶剂包含具有至少一个-OH基团的化合物。合适的溶剂的例子可以包括但不限于(i)水(在这种情况下溶剂分解可以称为“水解”)、(ii)醇(在这种情况下溶剂分解可以称为“醇解”)，例如甲醇(在这种情况下溶剂分解可以称为“甲醇分解”)或乙醇(在这种情况下溶剂分解可以称为“乙醇分解”)、(iii)二醇例如乙二醇或二乙二醇(在这种情况下溶剂分解可以称为“糖酵解”)、或(iv)氨(在这种情况下溶剂分解可以称为“氨解”)。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，溶剂分解溶剂可以包括至少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、至少或至少99wt％的主要溶剂，基于溶剂流的总重量。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，溶剂可包含不超过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2或不超过1wt％的其它溶剂或组分，基于溶剂流的总重量。
当溶剂分解设施30利用二醇如乙二醇作为主要溶剂时，该设施可以称为糖酵解设施。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，图1的化学回收设施可包括糖酵解设施。在糖酵解设施中，PET可以化学分解形成作为主要二醇的乙二醇(EG)和作为主要对苯二甲酰基的对苯二甲酸二甲酯(DMT)。当PET包含废塑料时，在溶剂分解设施中形成的EG和DMT可以包含回收成分乙二醇(r-EG)和回收成分对苯二甲酸二甲酯(r-DMT)。当通过糖酵解形成时，EG和DMT可以存在于单一的产物流中。
当溶剂分解设施利用甲醇作为主要溶剂时，该设施可以称为甲醇分解设施。图1的化学回收设施可以包括甲醇分解设施。在甲醇分解设施中，其一个实例在图3中示意性地描绘，PET可以化学分解形成作为主要二醇的乙二醇(EG)和作为主要对苯二甲酰基的对苯二甲酸二甲酯(DMT)。当PET包含废塑料时，在溶剂分解设施中形成的EG和DMT可以包含回收成分乙二醇(r-EG)和回收成分对苯二甲酸二甲酯(r-DMT)。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，从溶剂分解设施30取出的回收成分二醇(r-二醇)的流154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％的在溶剂分解设施中形成的主要二醇。它还可以包括不超过99.9、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％的主要二醇(例如EG)，和/或可以包括至少0.5、至少1、至少2、至少5、至少7、至少10、至少12、至少15、至少20、或至少25wt％和/或不超过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％的除主要二醇以外的组分，基于流的总重量，或者这些可以以0.5wt％-45wt％、1wt％-40wt％或2wt％-15wt％的量存在，基于流的总重量。r-二醇可以以45wt％-99.9wt％、55wt％-99.9wt％或80wt％-99.9wt％的范围内的量存在于流154，基于流154的总重量。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，从溶剂分解设施取出的回收成分主要对苯二甲酰基(r-对苯二甲酰基)的流158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％的在溶剂分解设施30中形成的主要对苯二甲酰基(例如DMT)。它还可以包括不超过99、不超过95、不超过90、不超过85、不超过80或不超过75wt％的主要对苯二甲酰基，或主要对苯二甲酰基可以以45wt％-99重量％、50wt％-90重量％或55wt％-90wt％的量存在，基于流的总重量。附加地或替代性地，流可包含至少0.5、至少1、至少2、至少5、至少7、至少10、至少12、至少15、至少20或至少25wt％和/或不超过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％的除主要对苯二甲酰基之外的组分，基于流的总重量。r-对苯二甲酰基(或对苯二甲酰基)可以以45wt％-至99.9wt％、55wt％-99.9wt％或80wt％-99.9wt％的范围内的量存在于流154，基于流154的总重量。
除了提供回收成分主要二醇流、回收成分主要对苯二甲酰基流之外，溶剂分解设施还可以提供一种或多种溶剂分解副产物流，如图1中的流110所示，其还可以从溶剂分解设施内的一个或多个位置取出。如本文所用，术语“副产物”或“溶剂分解副产物”是指来自溶剂分解设施的任何化合物，其不是溶剂分解设施的主要羧基(对苯二甲酰基)产物、溶剂分解设施的主要二醇产物或进料至溶剂分解设施的主要溶剂。溶剂分解副产物流可以包含至少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％的一种或多种溶剂分解副产物，基于流的总重量。
溶剂分解副产物可以包含重质有机溶剂分解副产物流或轻质有机溶剂分解副产物流。如本文所用，术语“重质有机溶剂分解副产物”是指沸点高于溶剂分解设施的主要对苯二甲酰基产物的沸点的溶剂分解副产物，而术语“轻质有机溶剂分解副产物”是指沸点低于溶剂分解设施的主要对苯二甲酰基产物的沸点的溶剂分解副产物。
当溶剂分解设施是甲醇分解设施时，可以从该设施中回收一种或多种甲醇分解副产物。如本文所用，术语“甲醇分解副产物”是指来自甲醇分解设施的不是DMT、EG或甲醇的任何化合物。甲醇分解副产物流可以包含至少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％的一种或多种溶剂分解副产物，基于流的总重量。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，甲醇分解副产物流可以包含重质有机甲醇分解副产物或轻质有机甲醇分解副产物。如本文所用，术语“重质有机甲醇分解副产物”是指沸点高于DMT的甲醇分解副产物，而术语“轻质甲醇分解副产物”是指沸点低于DMT的甲醇分解副产物。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，溶剂分解设施可以产生至少一种重质有机溶剂分解副产物流。重质有机溶剂分解副产物流可以包含至少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％的有机化合物，其沸点高于由溶剂分解设施30产生的主要对苯二甲酰基(例如DMT)的沸点，基于流中有机物的总重量。
附加地或替代性地，溶剂分解设施可以产生至少一种轻质有机溶剂分解副产物流。轻质有机溶剂分解副产物流可以包含至少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％的有机化合物，其沸点低于由溶剂分解设施30产生的主要对苯二甲酰基(例如DMT)的沸点，基于流中有机物的总重量。
再次转向图3，在操作中，(单独或一起)引入溶剂分解设施的混合塑料废物和溶剂的流可以首先通过可选的非PET分离区208，其中分离出除PET以外的组分的总重量的至少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％。非PET组分可具有低于PET的沸点，并且可作为蒸气从区208中脱除。替代性地或附加地，非PET组分的至少一部分可具有比PET稍高或稍低的密度，且可通过形成两相液体流、接着脱除一个或两个非PET相而分离出来。最后，在一些实施例中，非PET组分可作为固体从含PET液相中分离出来。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，从含PET流分离的非PET组分的至少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％包含聚烯烃，例如聚乙烯和/或聚丙烯。如图3中的虚线总体指示，非PET分离区208的全部或一部分可在反应区210的上游，而非PET分离区208的全部或一部分可在反应区210的下游。分离技术如萃取、固/液分离、倾析、旋流分离或离心分离、手动去除、磁力去除、涡流去除、化学降解、蒸发和脱气、蒸馏及其组合可用于在非PET分离区208中从含PET流中分离非PET组分。
如图3所示，离开非PET分离区208的含PET流138可包含不超过25、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％的除PET(或其低聚物和单体降解产物)和溶剂以外的组分，基于含PET流的总重量。离开非PET分离区208的含PET流138可包含不超过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％的其它类型塑料(例如聚烯烃)。离开非PET分离区208的含PET流138可包括引入非PET分离区208中的非PET组分总量的不超过45、不超过40、不超过35、不超过30、不超过25、不超过20、不超过10、不超过5或不超过2wt％。
非PET组分可以作为含聚烯烃副产物流140从溶剂分解(或甲醇分解)设施30中脱除，如图3中一般性所示。含聚烯烃副产物流(或倾析器烯烃副产物流)140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90、至少92、至少95、至少97、至少99或至少99.5wt％的聚烯烃，基于副产物流140的总重量。
存在于含聚烯烃副产物流中的聚烯烃可以主要包含聚乙烯、主要包含聚丙烯、或聚乙烯和聚丙烯的组合。含聚烯烃副产物流中的聚烯烃包含至少70、至少75、至少80、至少85、至少90、至少92、至少94、至少95、至少97、至少98或至少99wt％的聚乙烯，基于含聚烯烃副产物流140中的聚烯烃的总重量。替代性地，含聚烯烃副产物流中的聚烯烃包含至少70、至少75、至少80、至少85、至少90、至少92、至少94、至少95、至少97、至少98或至少99wt％的聚丙烯，基于含聚烯烃副产物流140中的聚烯烃的总重量。
含聚烯烃副产物流包含不超过10、不超过5、不超过2、不超过1、不超过0.75、不超过0.50、不超过0.25、不超过0.10或不超过0.05wt％的PET，基于含聚烯烃产物流140的总重量。另外，含聚烯烃副产物流包含至少0.01、至少0.05、至少0.10、至少0.50、至少1或至少1.5和/或不超过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2wt％的除聚烯烃以外的组分，基于含聚烯烃副产物流140的总重量。
总体上，含聚烯烃副产物流140包含至少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％的有机化合物，基于含聚烯烃副产物流140的总重量。含聚烯烃副产物流140可以包括至少0.5、至少1、至少2、至少3、至少5、至少10或至少15和/或不超过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2或不超过1wt％的无机组分，基于含聚烯烃副产物流140的总重量。
含聚烯烃副产物流可包含至少0.1、至少0.5、至少1、至少1.5、至少2、至少2.5、至少3、至少3.5、至少4、至少4.5、至少5、至少8、至少10、至少12、至少15、至少18、至少20、至少22或至少25wt％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、不超过15、不超过10、不超过5或不超过2wt％的一种或多种非反应性固体，基于含聚烯烃副产物流140的总重量。非反应性固体是指不与PET发生化学反应的固体组分。非反应性固体的例子包括但不限于砂、泥土、玻璃、塑料填料及其组合。
含聚烯烃副产物流140包含以下量的一种或多种填料：按重量计至少100、至少250、至少500、至少750、至少1000、至少1500、至少2000、至少2500、至少5000、至少7500ppm，或至少1、至少1.5、至少2、至少5、至少10、至少15、至少20或至少25wt％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、不超过15、不超过10、不超过5、不超过2或不超过1wt％，基于聚烯烃副产物流140的总重量。含聚烯烃副产物流140可以包含100ppm至50wt％、500ppm至10wt％或1000ppm至5wt％的量的填料。
填料的例子可包括但不限于：触变剂如二氧化硅微硅粉和黏土(高岭土)、颜料、着色剂，阻燃剂如三水合氧化铝、溴系、氯系、硼酸盐和磷系，抑制剂如蜡基材料、UV抑制剂或稳定剂、导电添加剂如金属颗粒、碳粒子或导电纤维，脱模剂如硬脂酸锌、蜡和有机硅、碳酸钙和硫酸钙。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，含聚烯烃副产物流140的密度可以为至少0.75、至少0.80、至少0.85、至少0.90、至少0.95、至少0.99和/或不超过1.5、不超过1.4、不超过1.3、不超过1.2、不超过1.1、不超过1.05或不超过1.01g/cm3，在25℃的温度下测量的。密度可以为0.80至1.4、0.90至1.2或0.95至1.1g/cm3。当从非PET分离区208中脱除时，含聚烯烃副产物流140的温度可以为至少200、至少205、至少210、至少215、至少220、至少225、至少230或至少235℃和/或不超过350、不超过340、不超过335、不超过330、不超过325、不超过320、不超过315、不超过310、不超过305或不超过300℃。含聚烯烃副产物流140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95wt％的沸点高于主要对苯二甲酰基或DMT的组分，基于流的总重量。
如本文进一步详细讨论的，可以将含聚烯烃副产物流的全部或一部分单独或与一种或多种其它副产物流、由一种或多种其它下游化学回收设施得到的流和/或废塑料流(包括未处理的、部分处理的和/或处理的混合塑料废物)一起引入到一个或多个下游化学回收设施中。
再次转向图3，然后可以将离开非PET分离区208(反应区210的上游)的含PET流138(其包含溶解的PET及其降解产物)转移到反应区210，其中发生引入反应区的PET分解的至少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％。在一些实施例中，可以搅拌或搅动反应区210内的反应介质，并且可以使用一个或多个温度控制装置(例如热交换器)来维持目标反应温度。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，反应区210中的目标反应温度可以是至少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350、不超过345、不超过340、不超过335、不超过330、不超过325、不超过320、不超过315、不超过310、不超过300或不超过295℃。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，溶剂分解过程可以是低压溶剂分解过程，并且溶剂分解反应器(或反应区)210中的压力可以在大气压的5以内、10以内、15以内、20以内、25以内、30以内、35以内、40以内、45以内或50psi以内，或者它可以在大气压的55以内、75以内、90以内、100以内、125以内、150以内、200以内或250psi以内。溶剂分解反应器(或反应区)210中的压力可以是在大气压的0.35以内、0.70以内、1以内、1.4以内、1.75以内、2以内、2.5以内、2.75以内、3以内、3.5以内、3.75以内、5以内、或6.25巴表压(巴)以内和/或不超过6.9、不超过8.6、或不超过10.35巴。溶剂解反应器(或反应区)210中的压力可以是至少100psig(6.7barg)、至少150psig(10.3barg)、至少200psig(13.8barg)、至少250psig(17.2barg)、至少300psig(20.7barg)、至少350psig(24.1barg)、至少400psig(27.5barg)和/或不超过725psig(50barg)、不超过650psig(44.7barg)、不超过600psig(41.3barg)、不超过550psig(37.8barg)、不超过500psig(34.5barg)、不超过450psig(31barg)、不超过400psig(27.6barg)或不超过350psig(24.1barg)。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，在反应区210或设施30中进行的溶剂分解过程可以是高压溶剂分解过程，并且溶剂分解反应器中的压力可以是至少50barg(725psig)、至少70barg(1015psig)、至少75barg(1088psig)、至少80barg(1161psig)、至少85barg(1233psig)、至少90barg(1307psig)、至少95barg(1378psig)、至少100barg(1451psig)、至少110barg(1596psig)、至少120barg(1741psig)或至少125barg(1814psig)和/或不超过150barg(2177barg)、不超过145barg(2104psig)、不超过140barg(2032psig)、不超过135barg(1959psig)、不超过130barg(1886psig)，或不超过125barg(1814psig)。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，反应介质在反应区210中的平均停留时间可以是至少1、至少2、至少5、至少10或至少15分钟和/或不超过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或不超过4小时。在离开反应区210时，引入到溶剂分解或甲醇分解设施30中的PET的总重量的至少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％可以在反应器流出物流144中被分解。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，反应器净化流142可以从反应区210中脱除，并且至少一部分可以作为反应器净化副产物流142通入化学回收设施10内的一个或多个下游设施。反应器净化副产物流142的沸点可以高于从溶剂分解设施30产生的主要对苯二甲酰(或在甲醇分解情况下的DMT)的沸点。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，反应器净化副产物流142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％的主要对苯二甲酰基，基于流142的总重量。当溶剂分解设施是甲醇分解设施时，反应器净化副产物流142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、至少80、至少85、至少90、至少95或至少99wt％的DMT，基于流142的总重量。
另外，反应器净化副产物流142可以包括至少100ppm并且不超过25wt％的一种或多种非对苯二甲酰基固体，基于流142的总重量。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，反应器净化副产物流142中非对苯二甲酰基固体的总量可以是至少150、至少200、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、至少1000、至少1500、至少2000、至少2500、至少3000、至少3500、至少4000、至少4500、至少5000、至少5500、至少6000、至少7000、至少8000、至少9000、至少10,000或至少12,500ppm和/或不超过25、不超过22、不超过20、不超过18、不超过15、不超过12、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％，基于流的总重量。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，反应器净化副产物流142的总固体含量为至少100、至少250、至少500、至少750、至少1000、至少1500、至少2000、至少2500、至少3000、至少3500、至少4000、至少4500、至少5000、至少5500、至少6000、至少6500、至少7000、至少7500、至少8000、至少8500、至少9000、至少9500ppm(ppm按重量计)或至少1、至少2、至少5、至少8、至少10或至少12wt％和/或不超过25、不超过22、不超过20、不超过17、不超过15、不超过12、不超过10、不超过8、不超过6、不超过5、不超过3、不超过2或不超过1wt％或不超过7500、不超过5000、或不超过2500ppm(ppm按重量计)，基于流的总重量。
固体的例子可以包括但不限于非挥发性催化剂化合物。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，反应器净化副产物流可以包括至少100、至少250、至少500、至少750、至少1000、至少1500、至少2000、至少2500、至少3000、至少3500、至少4000、至少4500、至少5000、至少7500、至少10,000或至少12,500ppm和/或不超过60,000、不超过50,000、不超过40,000、不超过35,000、不超过30,000、不超过25,000、不超过20,000、不超过15,000或不超过10,000ppm的非挥发性催化剂金属。
合适的非挥发性催化剂金属的例子可包括但不限于钛、锌、锰、锂、镁、钠、甲醇盐、碱金属、碱土金属、锡、残余酯化或酯交换催化剂、残余缩聚催化剂、铝、解聚催化剂及其组合。如本文进一步详细讨论的，可以将反应器净化副产物流142的全部或一部分单独或与一种或多种其它副产物流、由一种或多种其它下游化学回收设施得到的流和/或废塑料流，包括未处理、部分处理和/或经处理的混合塑料废物，一起引入到一个或多个下游化学回收设施中。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，如图3中一般性所示，来自溶剂分解设施30中的反应区210的流出物流144可以可选地被输送通过位于反应器下游的非PET分离区208，如前所述。来自反应器或(当存在时)来自非PET分离区208的所得流出物流144可穿过产物分离区220，其中至少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％的重质有机材料从进料流144分离，以形成主要为轻质有机材料146的流和重质有机材料148的流。可以使用分离这些流的任何合适的方法，并且可以包括例如蒸馏、萃取、倾析、结晶、膜分离、固/液分离例如过滤(例如带式过滤器)及其组合。
如图3所示，可以将从产物分离区220取出的重质有机物流148引入重质有机物分离区240，该重质有机物流可以包含例如至少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％的重质有机组分，基于流的总重量。在重质有机物分离区240中，可以将主要对苯二甲酰基产物流158与对苯二甲酰基塔底产物或“淤渣”副产物流160分离。这种分离可以通过例如蒸馏、萃取、倾析、膜分离、熔融结晶、区域精制及其组合来实现。结果是流158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％的主要对苯二甲酰基(或DMT)，基于流的总重量。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，主要对苯二酰基的至少一部分或全部可以包含回收成分对苯二甲酰基(r-对苯二甲酰基)，例如回收成分DMT(r-DMT)。
从重质有机物分离区240取出的还有对苯二甲酰基底部副产物流(也称为“对苯二甲酰基塔底副产物流”或“对苯二甲酰基淤渣副产物流”或“对苯二甲酰基残渣副产物流”)副产物流160也可以从重质有机物分离区240脱除。当溶剂分解设施是甲醇分解设施时，该流可以称为DMT底部副产物流，DMT塔底副产物流，或DMT淤渣副产物流，或DMT残渣流。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，该副产物流可以包括，例如，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、至少98、至少99或至少99.5wt％的低聚物，该低聚物包含经历溶剂分解的聚酯的部分，基于组合物(例如PET低聚物)的总重量。如本文所用，术语“聚酯部分”或“聚酯的部分”是指聚酯的部分或残基，或聚酯部分或残基的反应产物。这些低聚物的数均链长可以为至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7或至少8个单体单元(酸+二醇)和/或不超过30、不超过27、不超过25、不超过22、不超过20、不超过17、不超过15、不超过12或不超过10个单体单元(酸+二醇)，并且可以包括正在处理的聚酯(例如PET)的部分。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，对苯二甲酰基塔底(或DMT塔底)副产物流160可以包含低聚物和至少一种取代的对苯二甲酰基组分。如本文所用，术语“取代的对苯二甲酰基”是指具有至少一个取代的原子或基团的对苯二甲酰基组分。对苯二甲酰基塔底副产物流160可以包括按重量计至少1、至少100、至少500(ppb，parts perbillion，十亿分之……)，或者按重量计至少1、至少50、至少1000、至少2500、至少5000、至少7500、或者至少10,000(ppb，parts per billion，十亿分之……)，或者至少1、至少2、或者至少5wt％和/或不超过25、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0.5、不超过0.1、不超过0.05、或者不超过0.01wt％的取代的对苯二甲酰基组分，基于对苯二甲酰基塔底副产物流160的总重量。
如本文进一步详细讨论的，可以将对苯二甲酰基塔底副产物流160的全部或一部分单独或与一种或多种其它副产物流、由一种或多种其它下游化学回收设施得到的流和/或废塑料流，包括未处理的、部分处理的和/或处理的混合塑料废物，一起引入到一个或多个下游化学回收设施中。
再次参考图3，来自产物分离区220的主要为轻质的有机物流146可以被引入到轻质有机物分离区230中。在轻质有机物分离区230中，可以分离流146以脱除主要溶剂(例如甲醇分解中的甲醇)并从比主要二醇轻和重的有机副产物(或多个副产物)中分离主要二醇(例如甲醇分解中的乙二醇)。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，从轻质有机物分离区230取出的溶剂流150可以包括至少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％的主要溶剂，基于流150的总重量。当溶剂分解设施30是甲醇分解设施时，该流150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％的甲醇，基于该流的总重量。流的全部或一部分可以回收回到溶剂分解设施内的一个或多个位置以进一步使用。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，至少一种轻质有机物溶剂分解副产物流152(也称为“轻质有机物”流)也可从轻质有机物分离区230取出，并且可包括至少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％的沸点低于主要对苯二甲酰基(或DMT)的沸点的组分，该组分不是主要二醇(或乙二醇)或主要溶剂(或甲醇)。附加地或替代性地，副产物流可包含不超过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％、不超过5、不超过3、不超过2、不超过1wt％的沸点高于DMT沸点的组分，并且流152本身的沸点可以低于主要对苯二甲酰基(或DMT)的沸点。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，轻质有机物溶剂分解副产物流152可以在包含主要溶剂(例如甲醇)的溶剂分解设施中产生。例如，轻质有机物副产物流152可以包括至少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或至少55wt％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45、不超过40、不超过35或不超过30wt％的主要溶剂。
此外，该副产物流152也可以包括乙醛，其量为至少1、至少5、至少10、至少50、至少100、至少250、至少500、至少750、或至少1000ppm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、不超过0.5、不超过0.1、或不超过0.05wt％，基于副产物流的总重量，或者该副产物流可以以1ppm至50wt％、50ppm至0.5wt％、或100ppm至0.05wt％的量存在，基于副产物流的总重量。
此外，轻质有机物副产物流152也可以包括1,4-二氧六环(para-dioxane或p-dioxane)，其量为至少1、至少5、至少10、至少50、至少100、至少250、至少500、至少750或至少1000ppm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、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、不超过0.5、不超过0.1或不超过0.05wt％，基于副产物流的总重量，或者1,4-二氧六环可以以1ppm至50wt％、50ppm至0.5wt％或100ppm至0.05wt％的量存在，基于副产物流的总重量。
轻质有机物副产物流152可以还包括至少一种附加组分，其选自以下构成的组：四氢呋喃(THF)、乙酸甲酯、硅酸盐、2,5-甲基二氧戊环、1,4-环己烷二甲醇、2-乙基-1-己醇、2,2,4,4,-四甲基-1,3-环丁二醇、2,2,4-三甲基-3-戊烯醛、2,2,4-三甲基-3-戊烯醇、2,2,4-三甲基戊烷、2,4-二甲基-3-戊酮(DIPK)、异丁酸异丁酯、甲酸甲酯、正丁醇、乙酸、二丁基醚、庚烷、对苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、1,4-环己基二甲酸二甲酯、2-甲氧基乙醇、2-甲基-1,3-二氧戊环、1,1-二甲氧基-2-丁烯、1,1-二甲氧基乙烷、1,3-丙二醇、2,5-二甲基-1,3,5-己二烯、2,5-二甲基-2,4-己二烯、α-甲基苯乙烯、二乙二醇甲基醚、1,3,6-三氧杂环辛烷(diethylene glycol formal)、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基醚、二异丙基酮、EG苯甲酸酯、六甲基环三硅氧烷、六甲基二硅氧烷、甲氧基三甲基硅烷、4-甲基苯甲酸乙酯、辛酸甲酯、乙醇酸甲酯、乳酸甲酯、月桂酸甲酯、甲氧基乙基对苯二甲酸甲酯、壬酸甲酯、油酸甲酯、棕榈酸甲酯、硬脂酸甲酯、4-乙酰基苯甲酸甲酯、八甲基环四硅氧烷、苯乙烯、三甲基硅烷醇、1,1-二甲氧基-2-丁烯、4-甲基吗啉、1,3,3-三甲氧基丙烷、肉豆蔻酸甲酯、己二酸二甲酯、N-甲基己内酰胺、壬二酸二甲酯、新戊二醇及其组合。
如本文进一步详细讨论的，可以将一个或多个轻质有机物副产物流的全部或一部分单独或与一种或多种其它副产物流、由一种或多种其它下游化学回收设施得到的流和/或废塑料流，包括未处理、部分处理或经处理的混合塑料废物，一起引入到一个或多个下游化学回收设施中。
另外，主要包含主要二醇154的流也可以从轻质有机物分离区230中取出。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，主要二醇154(例如乙二醇)的流可以包括至少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％的主要二醇，基于流154的总重量。主要二醇流154也可以包括回收成分，使得主要二醇产物流154具有至少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％的回收成分，基于流的总重量。主要二醇(或乙二醇)可以包括r-二醇(或r-乙二醇)。
如图3所示，含二醇的塔底副产物流156也可从轻质有机物分离区230取出。术语“二醇塔底”或“二醇塔淤渣”(或，更特别地，甲醇分解中的EG塔底或EG塔淤渣)是指沸点(或共沸点)高于主要二醇的沸点但低于主要对苯二甲酰基的组分。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，二醇塔底副产物流156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95wt％的沸点高于主要二醇(例如乙二醇)的沸点且低于主要对苯二甲酰基的沸点的组分。二醇塔底副产物流156可以包含不超过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、不超过5、不超过2、不超过1wt％的沸点低于主要二醇(例如乙二醇)的沸点的组分。二醇塔底副产物流156的沸点可以高于主要二醇(例如EG)的沸点，并且低于主要对苯二甲酰基(例如DMT)的沸点。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，二醇塔底副产物流156可以包含主要二醇和至少一种其它二醇。例如，二醇塔底副产物流156可以包含至少0.5、至少1、至少2、至少3、至少5或至少8和/或不超过30、不超过25、不超过20、不超过15、不超过12或不超过10wt％的主要二醇(或乙二醇)，基于副产物流156的总重量。主要二醇(或乙二醇)可以以其自身(以游离状态)或作为另一化合物中的部分存在。
其它可能的主要二醇(取决于PET或其它被处理的聚合物)的例子可以包括但不限于二乙二醇、三乙二醇、1,4-环己烷二甲醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、3-甲基戊二醇-(2,4)、2-甲基戊二醇-(1,4)、2,2,4-三甲基戊烷二醇-(1,3)、2-乙基己二醇-(1,3)、2,2-二乙基丙二醇-(1,3)、己二醇-(1,3)、1,4-二-(羟基乙氧基)-苯、2,2-双-(4-羟基环己基)-丙烷、2,4-二羟基-1,1,3,3-四甲基-环丁烷、2,2,4,4-四甲基环丁二醇、2,2-双-(3-羟基乙氧基苯基)-丙烷、2,2-双-(4-羟基丙氧基苯基)-丙烷、异山梨醇、对苯二酚、BDS-(2,2-(磺酰基双)4,1-亚苯基氧基))双(乙醇)及其组合。其它二醇可以不是乙二醇或不包括乙二醇。这些二醇的部分也可存在于该或其它副产物流中的聚酯的任何低聚物中。另外，其它非对苯二甲酰基和/或非二醇组分也可存在于这些流中。这种组分的例子包括间苯二甲酸酯和沸点高于主要对苯二甲酰基的其它酸残基。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，除主要二醇以外的二醇(或在甲醇分解的情况下为乙二醇)可以以至少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％的量存在于二醇塔底副产物流156中，基于二醇塔底副产物流156中的二醇的总重量。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，在二醇塔底副产物流156中，除主要二醇以外的至少一种二醇与主要二醇的重量比为至少0.5:1、至少0.55:1、至少0.65:1、至少0.70:1、至少0.75:1、至少0.80:1、至少0.85:1、至少0.90:1、至少0.95:1、至少0.97:1、至少0.99:1、至少1:1、至少1.05:1、至少1.1:1、至少1.15:1、至少1.2:1、至少或至少1.25:1。附加地或替代性地，在二醇塔底副产物流156中，除主要二醇以外的至少一种二醇与主要二醇的重量比不超过5:1，不超过4.5:1，不超过4:1，不超过3.5:1，不超过3:1，不超过2.5:1，不超过2:1，不超过1.5:1，不超过1.25:1，或不超过1:1，或在0.5:1至5:1，0.70:1至3:1，或0.80:1至2.5:1的范围内。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，溶剂分解设施30可以产生两种或更多种副产物流，其可以包括两种或更多种重质有机副产物流、两种或更多种轻质有机副产物流或轻质和重质有机副产物流的组合。可以将一种或多种溶剂分解副产物流(如图1中的流110所示)的全部或一部分引入至少一个下游处理设施中，包括例如热解设施60、裂化设施70、POX气化设施50、能量回收设施80和任何其它前述的可选设施。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，可以将两种或更多种(或两种或更多种的部分)溶剂分解副产物流引入相同的下游处理设施，而在其它情况下，可以将两种或更多种(或两种或更多种的部分)溶剂分解副产物流引入不同的下游处理设施。在一些实施例中，至少90、至少95、至少97、至少99wt％或全部的单一副产物流可以被引入一个下游设施中，而在其它实施例中，该流可以在两个或更多个下游设施之间分开，使得不超过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％的单一副产物流可以被引入一个下游处理设施中。
再次参考图1，在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，至少一种溶剂分解副产物流110的至少一部分可以与从如图1所示的预处理设施20中取出的PO富集塑料流114的至少一部分组合。在具有富PO塑料的组合流中的单一副产物流110(或当组合两种或更多种时的所有副产物流)的量可以变化，并且可以是例如至少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或至少50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或不超过40wt％，基于组合流的总重量。如图1所示，然后可以将组合流引入化学回收设施的一个或多个位置，包括例如引入POX气化设施50、热解设施60、裂化设施70和/或能量生成设施80。
液化/脱卤
如图1所示，可以在引入一个或多个下游处理设施之前，可选地将PO富集废塑料流114(与溶剂分解副产物流110组合或不组合)引入液化区或步骤。如本文所用，术语“液化”区或步骤是指其中至少一部分引入的塑料被液化的化学处理区或步骤。液化塑料的步骤可以包括化学液化、物理液化或其组合。液化引入液化区的聚合物的示例性方法可包括(i)加热/熔融；(ii)溶于溶剂中；(iii)解聚；(iv)增塑及其组合。另外，选项(i)至(iv)中的一个或多个还可以伴随有共混剂或液化剂的添加，以帮助促进聚合物材料的液化(黏度的降低)。因此，可以使用各种流变改性剂(例如溶剂、解聚剂、增塑剂和共混剂)来提高液化废塑料的流动和/或分散性。
再次参考图1，来自溶剂分解系统的PO富集废塑料流和/或溶剂分解副产物可以在引入一个或多个下游处理设施之前引入液化系统或步骤。附加地或替代性地，来自预处理设施或其它来源的未分拣的废塑料(例如未处理的废塑料和/或部分处理的废塑料)和/或任何经分拣的废塑料可在引入下游处理设施中的一个或多个之前引入液化系统或步骤中。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，进料至液化系统或步骤的废塑料可作为来自另一处理设施例如市政回收设施(MRF)或再生的废物流提供，或作为包含由消费者分拣并留作在路边收集的废塑料的含塑料混合物提供。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，进料至液化系统40的塑料流可以包含经分拣的废塑料流，该废塑料流富含PO且含有少量PET和PVC，例如PO富集废塑料流。例如，进料至液化系统40中的塑料流可以包含至少10、至少15、至少25、至少50、至少75或至少90和/或不超过99、不超过98、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或不超过30wt％的一种或多种聚烯烃，基于流的总重量。附加地或替代性地，进料至液化系统40中的塑料流可以包含不超过25、不超过10、不超过5、不超过2、不超过1或不超过0.5wt％的PET和/或PVC，基于流的总重量。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，进料至液化系统40的塑料流可以包含未分拣废塑料流，该塑料流含有显著量的PET。例如，在一种或多种实施例中，进料至液化系统40中的塑料流可以包含至少0.5，至少1，至少2，至少3，至少4，至少5，至少10，至少15，至少20，至少25，或者至少30和/或不超过95，不超过90，不超过80，或者不超过70wt％的PET，基于流的总重量。附加地或替代性地，进料至液化系统40中的塑料流可包含至少5、至少10、至少15、至少20、至少25或至少30和/或不超过95、不超过90、不超过80或不超过70wt％的一种或多种聚烯烃，基于流的总重量。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，进料至液化系统40的塑料流可以包含至少50、至少75、至少80、至少85、至少90、至少95或至少99wt％的一种或多种固体废塑料，基于引入液化系统40的进料流的总重量。因此，在一个或多个实施例中，进料至液化系统的塑料流包含非常高的固体含量。
附加地或替代性地，进料至液化系统40中的塑料流可以是浆料的形式并且包含一种或多种浆料形成液体，例如水。在这样的实施例中，进料至液化系统40中的塑料流可以包含至少1、至少2、至少3、至少4、至少5、至少10、至少15、至少20或至少25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30、不超过20、不超过10或不超过5wt％的一种或多种浆料形成液体，基于引入液化系统40的进料流的总重量。
当加入液化系统40时，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％的塑料(通常为废塑料)经历黏度降低。在一些情况下，黏度降低可以通过加热(例如，添加直接或间接接触塑料的蒸汽)来促进，而在其它情况下，可以通过将塑料与能够溶解它的溶剂组合来促进。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，加入液化系统的废塑料可通过使塑料与至少一种溶剂接触而至少部分溶解。通常，溶解步骤可以在足以至少部分溶解固体废塑料的压力和温度下进行。合适的溶剂的例子可以包括但不限于醇如甲醇或乙醇，二醇如乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、新戊二醇、环己烷二甲醇、甘油、热解油、机油和水。如图1所示，溶剂流141可以直接添加到液化系统40，或者它可以与进料至液化系统40的一个或多个流(图1中未示出)组合。在热解油用作溶剂流141中的溶剂的情况下，这种热解油可以衍生自热解设施60或者是从外部来源购买的热解油。
当使用时，溶剂可以以至少1、至少2、至少5、至少10、至少15或至少20wt％的量存在，基于引入液化系统40的进料流的总重量。附加地或替代性地，溶剂可以以不超过60、不超过50、不超过40、不超过30、不超过20或不超过15wt％的量存在，基于引入液化系统40的进料流的总重量。例如，引入液化系统40的总进料流可包含1wt％-50wt％、2wt％-40wt％或5wt％-30wt％的一种或多种溶剂。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，溶剂可以包含从化学回收设施内的一个或多个其它设施取出的流。例如，溶剂可以包含从溶剂分解设施30、热解设施60和裂化设施70中的至少一个取出的流。溶剂可以是或包含至少一种本文所述的溶剂分解副产物，或者可以是或包含热解油。如图1所示，溶剂可以经由管线143衍生自来自热解设施60的热解油。
当如图1中一般性所示与PO富集塑料流114组合时，可以在将PO富集废塑料流114引入液化系统40之前(如管线113所示)和/或在从液化系统40移出液化塑料流之后(如管线115所示)，加入溶剂分解副产物流(其可以包括一种或多种本文所述的溶剂分解副产物)。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，一种或多种副产物流的至少一部分或全部也可以直接引入液化区中，如图1中所示。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，PO富集废塑料流114的至少一部分可以完全绕过管线117中的液化系统40，并且可以可选地与图1中所示的至少一种溶剂分解副产物流110组合。
另外，从热解设施60中取出的热解油流143的至少一部分可以与PO富集塑料流114组合以形成液化塑料，如图1所示。虽然示出为直接引入液化系统40中，但热解油流143的全部或一部分可在引入液化系统40中之前或在PO富集塑料流114离开液化系统40之后与PO富集塑料流114组合。当使用时，热解油可以单独或与一种或多种其它溶剂流组合在本文所述的一个或多个位置处加入。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，加入到液化系统40中的废塑料可以解聚，使得例如塑料的数均链长通过与解聚剂接触而降低。通常，解聚步骤可以在足以至少部分地液化固体废塑料的压力和温度下进行。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，用于溶解的至少一种前述溶剂也可用作解聚剂，而在一个或多个其它实施例中，解聚剂可包括有机酸(例如乙酸、柠檬酸、丁酸、甲酸、乳酸、油酸、草酸、硬脂酸、酒石酸和/或尿酸)或无机酸如硫酸和/或硝酸(对于聚烯烃)。解聚剂可以通过降低其数均链长来降低聚合物的熔点和/或黏度。
当使用时，解聚剂可以以至少1、至少2、至少5、至少10、至少15或至少20wt％的量存在，基于引入液化系统40的进料流的总重量。附加地或替代性地，解聚剂可以以不超过60、不超过50、不超过40、不超过30、不超过20或不超过15wt％的量存在，基于引入液化系统40的进料流的总重量。例如，引入液化系统40的总进料流可包含1wt％-50wt％、2wt％-40wt％或5wt％-30wt％的一种或多种解聚剂。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，加入到液化系统的废塑料可以与液化系统中的增塑剂接触以降低塑料的黏度。在这样的实施例中，增塑步骤可以在加热的容器中进行，例如下面描述的熔融罐，和/或在搅拌的混合器中进行，例如压延混合器和/或挤出机。在增塑步骤期间，增塑剂可以在塑料在液化容器中液化的同时被并入塑料中。聚乙烯的增塑剂包括，例如，邻苯二甲酸二辛酯、对苯二甲酸二辛酯、甘油三苯甲酸酯、分子量最高为8,000道尔顿的聚乙二醇、向日葵油、分子量为400至1,000道尔顿的石蜡、石蜡油、矿物油、甘油、EPDM和EVA。用于聚丙烯的增塑剂包括，例如，癸二酸二辛酯、石蜡油、树脂酸异辛酯、增塑油(Drakeol 34)、环烷和芳族处理油，以及甘油。用于聚酯的增塑剂包括，例如，分子量在400至1500道尔顿的范围内的聚亚烷基醚(例如聚乙二醇、聚(四氢呋喃)、聚丙二醇或其混合物)、单硬脂酸甘油酯、辛基环氧大豆油酸酯、环氧化大豆油、环氧妥尔油酸酯、环氧化亚麻籽油、聚羟基链烷酸酯、二醇(例如乙二醇、戊二醇、己二醇等)、邻苯二甲酸酯、对苯二甲酸酯、偏苯三酸酯和聚乙二醇二-(2-己酸乙酯)。当使用时，增塑剂可以以至少0.1、至少0.5、至少1、至少2或至少5wt％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％的量存在，基于流的总重量，或者其可以以0.1wt％-10wt％、0.5wt％-8wt％或1wt％-5wt％的范围存在，基于引入液化系统40的进料流的总重量。
此外，液化废塑料流的一种或多种方法还可包括在液化过程之前、期间或之后将至少一种液化剂添加到塑料中。这种液化剂可以包括例如乳化剂和/或表面活性剂，并且可以用于将液化塑料更完全地共混成单相，特别是当混合塑料流的塑料组分之间的密度差异导致多个液相或半液相时。当使用时，液化剂可以以至少0.1、至少0.5、至少1、至少2或至少5wt％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％的量存在，基于引入液化系统40的进料流的总重量，或者其可以以0.1wt％-10wt％、0.5wt％-8wt％或1wt％-5wt％的范围存在，基于引入液化系统40的进料流的总重量。
如上所述，在液化系统40中液化废塑料流的一种或多种方法可以包括加热/熔融步骤，该步骤可以在熔融罐系统中进行，从而形成熔融进料，例如熔融废塑料。在该步骤期间，可以将至少一部分塑料加热到其熔化温度和/或玻璃化转变温度以上，从而形成熔融废塑料。如本文所用，“熔融进料”是指基本上为液体的进料，其包含至少一种基本上为液体形式并且已被加热到其熔化温度和/或玻璃化转变温度以上的组分。类似地，如本文所用，“熔融废塑料”是指基本上为液体形式的废塑料，其已被加热到高于其熔化温度和/或玻璃化转变温度。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，离开液化系统40的液化塑料流的黏度可以小于3,000、小于2,500、小于2,000、小于1,500、小于1,000、小于800、小于750、小于700、小于650、小于600、小于550、小于500、小于450、小于400、小于350、小于300、小于250、小于150、小于100、小于75、小于50、小于25、小于10、小于5或小于1泊，是使用带有V80-40桨式转子的博勒飞R/S流变仪测量的，该流变仪是在10rad/s的剪切速率和350℃的温度下操作的。附加地或替代性地，离开液化区的液化塑料流的黏度(在350℃和10rad/s下测量并且以泊表示)为引入液化区的PO富集流的黏度的不超过95％、不超过90％、不超过75％、不超过50％、不超过25％、不超过10％、不超过5％、或不超过1％。
图4示出了液化系统中的基本部件，该液化系统可以用作图1中所示的化学回收设施中的液化系统40。应当理解，图4描绘了液化系统40的一个示例性实施例。图4中描绘的某些特征可以被省略和/或本文中其它地方描述的附加特征可以被添加到图4中描绘的系统。
如图4所示，固体废塑料进料，例如PO富集废塑料流，可衍生自废塑料来源20，例如本文所述的预处理设施。然后，废塑料进料114可以引入液化系统，该液化系统在图4中描绘为包含至少一个熔融罐的熔融罐系统310。当在熔融罐系统310中时，塑料进料114的至少一部分可以被加热到其熔化温度和/或玻璃化转变温度以上，从而形成液化(即，熔融)废塑料。
此外，当在熔融罐系统310中时，存在于塑料进料流114中的卤素的至少一部分可从塑料进料流中脱除。更特别地，在一个或多个实施例中，液化系统还可以包含用于从废塑料进料流中脱除卤素的设备。例如，当废塑料在熔融罐系统310中加热时，卤素富集气体可以析出(evolve)。析出的卤素富集气体164可从产生的液化塑料材料中分相，这导致具有降低的卤素含量的液化(即熔融)塑料流161。如图4所示，然后可以将所得脱卤液化废塑料161经管线118引入下游处理设施，如热解设施60中的热解反应器和/或经管线118引入POX设施50中的POX气化器，同时可以从该系统中脱除卤素富集气体164。
还如图4所示，所得热解蒸气170可以分离(如下所述)成热解气流172和热解油流174。所得热解重质残余物176可从热解系统50中脱除以用于其它下游用途。此外，一个实施例或与本文提及的任何实施例组合，热解油流174的至少一部分可以经由管线143回收回到熔融罐系统310，以将热解油提供至熔融罐系统310，其中热解油可以充当溶解溶剂，如上所述。附加地或替代性地，如上所述，另一种溶解溶剂可以经由管线141加入到熔融罐系统中。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，至少1％、至少5％、至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少50％、至少75％、至少90％或至少99％的热解油流174可经由管线143回收回到液化系统40，例如熔融罐系统310，以用作溶解溶剂。在某些实施例中，所有的热解油流174可以经由管线143回收回到液化系统40。
图4还显示了脱卤液化废塑料161可经管线118引入POX设施50的POX气化器中，以产生合成气128。合成气128可经受如下文所讨论的附加处理。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，来自液化系统40，例如图4中的熔融罐系统310的液化废塑料流161可以选择性地输送和配制至POX设施50和热解设施60。例如，至少10％、至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％或至少90％和/或不超过99％、不超过95％或不超过92％的液化废塑料流161可以经由管线116引导和送至POX设施50。在某些实施例中，10％-99％、20％-99％、40％-95％或70％-95％的液化废塑料流161可经由管线116引导并送至POX设施50。
附加地，或在替代方案中，在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，至少1％、至少2％、至少3％、至少4％、至少5％、至少10％或至少15％和/或不超过90％、不超过50％、不超过30％或不超过20％的液化废塑料流161可经由管线118引导并送至热解设施60。在某些实施例中，1％-90％、1％-50％、1％-30％或1％-20％的液化废塑料流161可经由管线118引导并送至热解设施60。在这样的实施例中，配制的液化废塑料料流161可以在热解设施60中转化为热解油，然后可以回收回到液化系统40，如上所述。
图5示出了可以用作图1中的液化系统40的示例性熔融罐系统。应当理解，图5描绘了液化系统的一个示例性实施例。图5中描绘的某些特征可以被省略和/或本文中其它地方描述的附加特征可以被添加到图5中描绘的系统。应当注意，除非另有说明，否则图5中描绘的所有组件可以以与以上关于图1和图4描述的相同组件相同的方式操作。
如图5所示，废塑料进料，例如PO富集废塑料流114，可衍生自废塑料来源20，例如本文所述的预处理设施20。废塑料进料，例如PO富集废塑料流114，可以引入液化系统40中，图5将其描绘为包含至少一个熔融罐312、至少一个外部热交换器340、至少一个汽提塔330和至少一个分相容器320。以下更详细地讨论液化系统40中的这些各种示例性部件及其功能。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，液化系统40包括熔融罐312和加热器，如图5所示。熔融罐312接收废塑料进料，例如PO富集废塑料流114，加热器加热废塑料。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，熔融罐312可以包括一个或多个连续搅拌罐。当在液化系统40中使用一种或多种流变改性剂(例如，溶剂、解聚剂、增塑剂和共混剂)时，可以经由管线141和/或管线143在熔融罐312中或之前将此类流变改性剂加入到PO富集塑料中和/或与富PO塑料混合。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，液化系统40的加热器(图5中未示出)可以采取位于熔融罐312内的内部换热盘管、熔融罐312的外侧上的夹套、熔融罐312的外侧上的伴热和/或熔融罐312的外侧上的电加热元件的形式。附加地或替代性地，如图5所示，液化系统40的加热器可以包括外部热交换器340，其从熔融罐312接收液化塑料流171，将其加热，并且将加热的液化塑料流173的至少一部分返回到熔融罐312。
外部热交换器340可以包括本领域已知和使用的任何常规热交换器。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，外部热交换器340可包括单程或多程垂直热交换器。如图5所示，外部热交换器340通过管线171从熔融罐312接收液化塑料并将其加热以进行进一步处理。
如图5所示，当使用外部热交换器340来为液化系统40提供热量时，可以使用循环回路来连续地向PO富集材料添加热量。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，循环回路包括熔融罐312、外部热交换器340、连接熔融罐312和外部热交换器340的管道(示出为管线159、171、173和175)和用于在循环回路中循环液化废塑料的泵151。当使用循环回路时，所产生的液化PO富集材料可以作为循环PO富集流的一部分经由图5中所示的管道161从液化系统40中连续地取出。
尽管图5描绘了仅包括单个熔融罐312、单个热交换器340、单个汽提塔330和单个分相容器320的液化系统，但在本申请的范围内，液化系统40可以包括多个熔融罐312、多个外部热交换器340、多个汽提塔330和/或多个分相容器320。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，并且如图5中所示，当液化塑料引入和存在于汽提塔330中时，液化塑料流的脱卤可以通过将汽提气(例如蒸汽)经由管道153喷射到液化塑料材料中来促进。汽提气可以包括例如氮气、蒸汽、甲烷、一氧化碳和/或氢气。在特定的实施例中，汽提气可以包括蒸汽。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，并且如图5所示，汽提塔330和分相容器320在外部热交换器340的下游和熔融罐312的上游的循环回路中提供。如图5所示，汽提塔330可以接收来自外部热交换器340的加热的液化塑料，并将汽提气流153喷射到液化塑料中。在某些实施例中，将汽提气喷射到液化塑料中可以在汽提塔330中产生两相介质。
然后，在汽提塔330中形成的两相介质可以(例如，通过重力)流过分相容器320，在那里卤素富集气相162与卤素贫化的液相分相。或者，如图5所示，来自外部热交换器340的经加热的液化塑料的一部分可以绕过汽提塔330并直接引入分相容器320。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，从分相容器的出口排出的卤素贫化液相的第一部分可以经由管线159返回到熔融罐312，而卤素贫化液相的第二部分可以作为脱卤的液化塑料流161从液化系统排出。分相的卤素富集的气态流162可以从液化系统40中脱除以用于进一步处理和/或处置。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，将其中塑料被加热的熔融罐312的内部空间保持在至少200、至少210、至少220、至少230、至少240、至少250、至少260、至少270、至少280、至少290、至少300、至少310、至少320、至少330、至少340、至少350、至少360、至少370、至少380、至少390或至少400℃的温度下。附加地或替代性地，熔融罐312的内部空间可以保持在不超过500、不超过475、不超过450、不超过425、不超过400、不超过390、不超过380、不超过370、不超过365、不超过360、不超过355、不超过350或不超过345℃的温度下。通常，在一种或多种实施例中，熔融罐312的内部空间可以保持在200至500℃、240至425℃、280至380℃或320至350℃的温度范围内。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，进料至熔融罐312中的塑料在熔融罐312中的停留时间可为至少1、至少5、至少10、至少20、至少30、至少40、至少50或至少60分钟和/或不超过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或不超过3小时。通常，在一个或多个实施例中，进料到熔融罐312中的塑料在熔融罐312中的停留时间可以在1分钟至10小时、30分钟至6小时或60分钟至4小时的范围内。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，熔融罐312内的压力可维持在绝对真空至100托的范围内。
如上所述，外部热交换器340可以提供额外的加热，并且可以进一步加热来自熔融罐312的液化塑料。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，进料至外部热交换器340中的液化塑料在热交换器340中的停留时间可以为至少1、至少2、至少3、至少4或至少5分钟和/或不超过30、不超过25、不超过20、不超过15或不超过10分钟。通常，在一个或多个实施例中，用于在熔融罐312中形成熔融废塑料的热量的至少50％、至少75％、至少90％、至少95％或至少99％，或基本上全部由外部热交换器340提供。
回到图5，可以将来自外部热交换器340的至少一部分熔融塑料引入到汽提塔330中，该汽提塔被配制成将汽提气流153喷射到液化废塑料中，从而形成可以包含气相和液相的多相混合物(例如两相混合物)。通常，在一个或多个实施例中，汽提塔330包括一个或多个喷射管，所述喷射管包括多个孔，该孔配置为将汽提气分配到熔融废塑料中。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，液化塑料在汽提塔330中的停留时间可为至少10秒、至少30秒、至少1分钟、至少5分钟、至少10分钟、至少15分钟或至少30分钟和/或不超过60分钟、不超过30分钟、不超过10分钟、不超过5分钟或不超过1分钟。在汽提塔330中的停留时间主要受汽提塔330的位置和尺寸影响。通常，当在汽提塔330中时，汽提气可以以至少0.01:1、至少0.05:1、或至少0.1:1和/或不超过3:1、不超过2:1、不超过1:1、或不超过0.9:1的汽提气与熔融废塑料的比率引入熔融废塑料中，以重量基准计。
此外，在一种或多种实施例中，该分相容器320可以配置为从汽提塔330接收多相混合物并分相多相混合物的液相与气相，从而提供卤素富集气态材料和卤素贫化熔融废塑料。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，分相容器320可以包括重力流、多液位、含塔板的容器。通常，在一种或多种实施例中，该多相混合物在分相容器320中的停留时间可以是至少10秒，至少30秒，至少1分钟，至少5分钟，至少10分钟，至少15分钟，或者至少30分钟和/或不超过2小时，不超过60分钟，不超过30分钟，或者不超过10分钟。
如图5所示，来自分相容器320的卤素贫化熔融废塑料的至少一部分可经由管线159再引入熔融罐312中以进一步液化，和/或卤素贫化熔融废塑料的至少一部分可在分相容器320的出口处或附近经由管线161从液化系统40中脱除，以在下游设施中进一步处理，例如在热解设施60处的热解反应器中和/或在POX设施50处的POX气化器中。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，来自分相容器320(和循环回路)的再循环和加热的熔融塑料可以用于在熔融罐312中提供热量，并且因此可以帮助加热和熔融引入熔融罐312中的固体废塑料。通常，在一种或多种实施例中，经由管线159返回到熔融罐312的卤素贫化熔融废塑料与从液化系统脱除的卤素贫化熔融废塑料的比率是至少0.1:1，至少0.2:1，至少0.5:1，或至少0.8:1和/或不超过50:1，不超过40:1，不超过30:1，不超过20:1，不超过10:1，不超过5:1，或不超过1:1。通常，在一个或多个实施例中，经由管线159返回到熔融罐312的卤素贫化熔融废塑料与从液化系统脱除的卤素贫化熔融废塑料的比率为0.1:1至40:1、0.2:1至20:1或0.8:1至10:1。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，用于在熔融罐312中形成熔融废塑料的热量的至少50％、至少75％、至少90％、至少95％或至少99％或基本上全部由从分相容器320返回到熔融罐312的加热的废塑料提供。
如图5所示，在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，来自POX设施50的合成气流128的至少一部分和/或来自热解设施60的热解蒸气的至少一部分可以经由管线178送至外部热交换器340，以便将来自这些流的热量回收回到液化系统40的循环回路中。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，用于在熔融罐312中形成熔融废塑料的热量的不超过50％、不超过25％、不超过10％、不超过5％或基本上没有经由熔融罐312的表面或内部的间接热传递提供。通常，在某些实施例中，熔融罐312可以不包括内部加热元件或外部热夹套。因此，在这样的实施例中，形成熔融废塑料所需的热量可仅来源于外部热交换器340和/或从循环回路返回到熔融罐312的加热的熔融废塑料。
此外，在一个或多个实施例中，卤素富集气态材料流162可以从通常位于分相容器320的顶部或附近的分相容器320的出口和/或从熔融罐312的顶部或附近的出口脱除。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，卤素贫化熔融废塑料由液化系统40以至少2,000、至少10,000、至少25,000、至少50,000或至少100,000磅/小时的速率生产。
图6描绘了熔融罐系统310和循环回路的替代性实施例。应当理解，图6描绘了呈熔融罐系统310形式的液化系统40的一个示例性实施例。图6中描绘的某些特征可以被省略和/或本文中其它地方描述的附加特征可以被添加到图6中描绘的系统。应当注意，除非另有说明，否则图6中描绘的所有组件可以以与以上关于图1、4和5描述的相同组件相同的方式操作。
图6描述了一种替代性熔融罐结构，其不包括外部热交换器。相反，在图6的构造中，在熔融罐312中提供内部加热系统350以提供形成熔融废塑料所需的热量。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，该内部加热系统可以采取位于熔融罐312中的一个或多个内部换热盘管的形式。如图6所示，来自熔融罐312的熔融塑料可以经由循环回路转移到汽提塔330以形成两相混合物，然后可以在分相容器320中将其分离。所得到的卤素贫化熔融塑料可以经由管线159再引入到熔融罐中(用于另外的处理和/或提供补充的加热)和/或经由管线161向下游输送以在热解反应器60和/或POX气化器50中进一步处理。
图7描绘了熔融罐系统310和循环回路的替代性实施例。应当理解，图7描绘了呈熔融罐系统310形式的液化系统40的一个示例性实施例。图7中描绘的某些特征可以被省略和/或本文中其它地方描述的附加特征可以被添加到图7中描绘的系统。应当注意，除非另有说明，否则图7中描绘的所有组件可以以与以上关于图1和4-6描述的相同组件相同的方式操作。
图7描绘了一种替代性熔融罐结构，其没有使用分相容器。相反，在图7的构造中，熔融罐系统310包括两个串联放置的熔融罐循环回路(管线171、173和175)，其中每个熔融罐循环回路包括熔融罐312、外部热交换器340和汽提塔330。卤素贫化熔融塑料可以通过在这些熔融罐循环回路的每一个中顺序处理而形成。如图7所示，来自熔融罐312的熔融塑料可以经由循环回路转移到热交换器340以形成加热的熔融塑料。然后，加热的熔融塑料可以被送至汽提塔330以形成两相混合物。随后，该两相混合物然后可以被再引入到熔融罐312中，在那里它可以被分离成卤素富集气态副产物流164(并且从系统中脱除)和卤素贫化熔融液体流171。所得的卤素贫化熔融塑料可以在第一循环回路中再循环和/或经由管道161在第二熔融罐循环回路中送去进行另外的处理。在第二熔融罐循环回路中充分处理之后，所得的卤素贫化熔融废塑料可送到下游以在热解反应器60和/或POX气化器50中进一步处理。
尽管图7将液化系统描绘为仅包括两个熔融罐循环回路，但是对于系统来说包含更多熔融罐循环回路是可行的。例如，液化系统可以包括并联和/或串联的至少3个、至少4个、至少5个、至少6个、至少7个或至少8个熔融罐循环回路。
图8描绘了熔融罐系统和循环回路的替代性实施例。应当理解，图8描绘了呈熔融罐系统310形式的液化系统40的一个示例性实施例。图8中描绘的某些特征可以被省略和/或本文中其它地方描述的附加特征可以被添加到图8中描绘的系统。应当注意，除非另有说明，否则图8中描绘的所有组件可以以与以上关于图1和4-7描述的相同组件相同的方式操作。
图8描绘了一种替代性熔融罐构造，其不使用分相容器和外部汽提塔。相反，在图8的构造中，熔融罐构造包括两个串联放置的熔融罐循环回路，其中每个熔融罐循环回路包括熔融罐312和外部热交换器340。此外，熔融罐312中的每一个包括用于将汽提气流153引入熔融罐312内的熔融废塑料中的内部喷射器360。卤素贫化熔融塑料可以通过在这些熔融罐循环回路的每一个中顺序处理而形成。
如图8所示，来自熔融罐312的熔融塑料可以经由循环回路转移到热交换器340以形成加热的熔融塑料，该加热的熔融塑料然后可以返回到熔融罐312。当在熔融罐312中时，熔融废塑料可以用来自位于熔融罐312中的内部喷射器360的汽提气流153喷射以形成两相混合物。随后，这种两相混合物可以分离成卤素富集气态副产物流164(并且从系统中脱除)和卤素贫化熔融液体。所得的卤素贫化熔融塑料可以在第一循环回路中再循环和/或在第二熔融罐循环回路中送去进行另外的处理。在第二熔融罐循环回路中充分处理之后，所得的卤素贫化熔融废塑料可经由管道161送到下游以在热解反应器60和/或POX气化器50中进一步处理。
尽管图8将液化系统描绘为仅包括两个熔融罐循环回路，但是对于系统来说包含更多熔融罐循环回路是可行的。例如，液化系统可以包括并联和/或串联的至少3个、至少4个、至少5个、至少6个、至少7个或至少8个熔融罐循环回路。
图9描绘了熔融罐系统和循环回路的替代性实施例。应当理解，图9描绘了呈熔融罐系统310形式的液化系统40的一个示例性实施例。图9中描绘的某些特征可以被省略和/或本文中其它地方描述的附加特征可以被添加到图9中描绘的系统。应当注意，除非另有说明，否则图9中描绘的所有组件可以以与以上关于图1和4-8描述的相同组件相同的方式操作。
图9描绘了一种替代性熔融罐构造，其不使用分相容器、外部热交换器和外部汽提塔。相反，在图9的构造中，两个熔融罐312串联放置，其中每个熔融罐312包括内部加热系统350和用于将汽提气流153引入熔融罐312内的熔融废塑料中的内部喷射器360。卤素贫化熔融塑料可以通过在这些熔融罐312的每一个中顺序处理而形成。当在熔融罐312中的每一个时，熔融废塑料可以用来自位于熔融罐312中的内部喷射器360的汽提气流153喷射以形成两相混合物。随后，这种两相混合物可以分离成卤素富集气态副产物流164(并且从系统中脱除)和卤素贫化熔融液体。在第二熔融罐312中充分处理之后，所得的卤素贫化熔融废塑料可经由管道161送到下游以在热解反应器60和/或POX气化器50中进一步处理。
尽管图9将液化系统描绘为仅包括串联的两个熔融罐，但系统包含串联的更多熔融罐是可行的。例如，液化系统可以包括并联和/或串联的至少3个、至少4个、至少5个、至少6个、至少7个或至少8个熔融罐循环回路。
图10描绘了熔融罐系统和循环回路的替代性实施例。应当理解，图10描绘了呈熔融罐系统310形式的液化系统40的一个示例性实施例。图10中描绘的某些特征可以被省略和/或本文中其它地方描述的附加特征可以被添加到图10中描绘的系统。应当注意，除非另有说明，否则图10中描绘的所有组件可以以与以上关于图1和4-9描述的相同组件相同的方式操作。
图10描绘了一种替代性熔融罐构造，其不使用分相容器、汽提塔和喷射器。相反，在图10的构造中，熔融罐构造包括四个串联放置的熔融罐循环回路，其中每个熔融罐循环回路包括熔融罐312和外部热交换器340。卤素贫化熔融塑料可以通过在这些熔融罐循环回路的每一个中顺序处理而形成。如图10所示，来自熔融罐312的熔融塑料可以经由循环回路转移到热交换器340以形成加热的熔融塑料，该加热的熔融塑料然后可以返回到熔融罐312。在每个熔融罐循环回路中，可以形成(并从系统中脱除)卤素富集气态副产物流164并与熔融塑料分离。所得的卤素贫化熔融塑料可以在循环回路中再循环和/或在下个熔融罐循环回路中送去进行另外的处理。在第四熔融罐循环回路中充分处理之后，所得的卤素贫化熔融废塑料可经由管道161送到下游以在热解反应器60和/或POX气化器50中进一步加工。
如上所述，在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，来自POX设施50的合成气流128的至少一部分和/或来自热解设施60的热解蒸气的至少一部分可以经由管线178送至外部热交换器340中的任一个，以便将来自这些流的热量回收回到液化系统40的循环回路中。
尽管图10将该系统描绘为仅包括四个熔融罐循环回路，但是对于系统来说包含更多熔融罐循环回路是可行的。例如，液化系统可以包括并联和/或串联的至少3个、至少4个、至少5个、至少6个、至少7个或至少8个熔融罐循环回路。
图11和12描绘了可以在液化系统40中使用的示例性外部汽提塔330，特别是在此描述的熔融罐系统310。应该理解，图11和12描绘了汽提塔330的一个示例性实施例。图11和12中描述的某些特征可以省略和/或本文其它地方描述的附加特征可以添加到图11和12中描述的汽提塔330。还应该注意的是，该外部汽提塔330可以以与以上关于图4-10描述的汽提塔330相同的方式操作，除非另有说明。
图11描绘了可以在液化系统40中使用的示例性汽提塔330，诸如本文描述的熔融罐系统310。图12描绘了图11中描绘的汽提塔330的横截面图。如图11所示，熔融塑料可以经由循环回路中的管道而引入汽提塔330。在汽提塔330中时，汽提气可经由包括多个气体分配孔362的喷射管360引入熔融塑料中。如图11和12所示，熔融塑料的液位保持在喷射管360上方，以促进汽提气分配到熔融塑料中。
如图11和12所示，将汽提气喷入熔融液体中导致形成包含气相和液相的两相混合物。此外，汽提塔的出口可包括收缩段332(如图11所示)，从而调节来自汽提塔的两相混合物的流动。替代性地，在图11中未示出，该收缩段332可以是堰(weir)的形式。
如图12所示，喷射孔362的定位可相对于喷射管的横向轴线以限定的角度定位在喷射管360的横向轴线下方。例如，喷射孔362可相对于水平轴线以至少10度、至少20度、至少30度或至少40度和/或不超过90度、不超过80度、不超过70度、不超过60度或不超过50度的角度定位在喷射管360的横向轴线下方。通常，在某些实施例中，喷射孔362可以10至90度、20至80度、30至70度或40至60度的角度定位在喷射管360的横向轴线下方。
转到分相容器320，图13描绘了包含汽提塔330和多级分相容器420的示例性构造，其可以用于液化系统40，例如本文所述的熔融罐系统310。应当理解，图13描述了可以使用的汽提塔330和分相容器420构造的一个示例性实施例。可以省略图13中所示的某些特征和/或可以将本文其它地方所述的其它特征加入到图13中所示的汽提塔330和分相容器构造430中。还应该注意的是，分相容器420和汽提塔330可以以与以上关于图4-12描述的分相容器320和汽提塔330相同的方式操作，除非另有说明。
如图13所示，来自汽提塔的两相混合物可以引入到多级分相容器420中，其被描述为重力流、多液位、含塔板的容器。在汽提塔330中形成的两相介质可以流动(例如，通过重力)通过由分离的塔板422限定的分相容器420的多个液位，如图13所示。当在分相容器420中的多个塔板液位422之间流动时，卤素富集气相(G)可以从卤素贫化熔融塑料相(L)中分相。两相混合物的流动可通过使用每个塔盘422上的堰424来控制，如图13所示。
如图13所示，卤素富集气相(G)可以离开分相容器420的顶部，而卤素贫化熔融塑料相(L)可以经由替代性管道构造在容器的底部收集。如图13所示，来自分相容器420底部的管道可以配置为将液化塑料的至少一部分通过管道428引入到熔融罐312的顶部和/或通过管道430引入到熔融罐312的底部。因此，卤素贫化熔融塑料相可以被重新引入到熔融罐312中。附加地或替代性地，卤素贫化熔融塑料相的至少一部分可以经由管道427送到热解反应器和/或POX气化器的下游处理。
尽管图13将多级分相容器420描述为具有五个单独的级或塔板422，但是多级分相容器420可以具有不同数目的级或塔板422。例如，多级分相容器420可以包括至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7、至少或8和/或不超过30、不超过25、不超过20、不超过15或不超过10个级或塔板422。通常，在某些实施例中，多级分相容器420可以包含2至30个塔板、4至25个塔板、5至20个塔板或8至15个塔板。
图14描绘了可以用于液化系统40中的分相容器320的替代性实施例，例如本文所述的熔融罐系统310。应当理解，图14描绘了分相容器520的一个示例性实施例。图14中描绘的某些特征可以被省略和/或本文中其它地方描述的附加特征可以被添加到图14中描绘的容器520。还应该注意的是，分相容器520可以以与以上关于图4-12描述的分相容器320相同的方式操作，除非另有说明。
如图14所示，分相容器520可以是指状容器的形式，其是另一种重力流动的、多液位、含有塔板的容器。图14的指状容器520可以以与图13中所示的分相容器420类似的方式起作用。如图14所示，熔融塑料被引入容器520的顶部液位(或“指状物(finger)”)522中，并被允许(例如，通过重力)流过容器520的多个液位(即，指状物)522。当在容器520中的多个液位522之间流动时，卤素富集气相(G)可以从卤素贫化熔融塑料相(L)中分相。两相混合物的流动可通过使用每个指状物522上的堰524来控制，如图14所示。
如图14所示，卤素富集气相(G)可以离开指状容器520的顶部，而卤素贫化熔融塑料相(L)可以在容器的底部收集。然后，可以将卤素贫化熔融塑料相重新引入到熔融罐中和/或送到热解反应器和/或POX气化器的下游处理。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，且如图14中所描绘，容器520中的指状物522中的每一者可包括可选的喷射器560以将汽提气分配到熔融塑料中，从而增加容器中两相混合物的形成。可以设想，仅单个指状物522可包括喷射器560，指状物522中的一些可包括喷射器560，或者指状物522中的全部可包括喷射器560。喷射器560可以与图11和12中描述的喷射器360相同的方式操作，除非另有说明。
在美国专利7,872,089中描述了示例性指状容器和系统，其全部公开内容在不与本公开内容冲突的范围内通过引用并入本文。
尽管图14将指状容器520描绘为具有四个单独的级或指状物522，但是指状容器520可以具有不同数量的级或指状物522。例如，指状容器520可包括至少2、至少3、至少4、至少5、至少6、至少7或至少8个和/或不超过30、不超过25、不超过20、不超过15或不超过10个级或指状物522。通常，在某些实施例中，指状容器520可包括2至30、3至25、4至20、5至15或6至10个级或指状物522。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，离开液化系统40，例如熔融罐系统310的液化的熔融塑料流的黏度可以为小于3,000、小于2,500、小于2,000、小于1,500、小于1,000、小于800、小于750、小于700、小于650、小于600、小于550、小于500、小于450、小于400、小于350、小于300、小于250、小于150、小于100、小于75、小于50、小于40、小于30、小于25、小于20、小于10、小于5、小于4、小于3、小于2或小于1泊和/或至少0.1、至少0.2或至少0.5泊，是使用带有V80-40桨式转子的博勒飞R/S流变仪测量的，该流变仪是在10rad/s的剪切速率和350℃的温度下操作的。例如，离开液化系统40(例如熔融罐系统310)的液化熔融塑料流的黏度可以为0.1至3,000泊、0.1至800泊、0.1至500泊、0.1至250泊、0.1至75泊、0.1至50泊、0.1至10泊、0.1至5泊或0.1至1泊，是使用带有V80-40桨式转子的博勒飞R/S流变仪测量的，该流变仪是在10rad/s的剪切速率和350℃的温度下操作的。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，离开液化系统40(例如熔融罐系统310)的液化塑料流的黏度(在350℃和10rad/s下测量并且以泊表示)为引入液化系统40的废塑料流的黏度的不超过95％、不超过90％、不超过75％、不超过50％、不超过25％、不超过10％、不超过5％、或不超过1％。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，离开液化系统40(例如熔融罐系统310)的卤素贫化熔融废塑料的卤素含量可以为小于500、小于400、小于300、小于200、小于100、小于50、小于10、小于5、小于2、小于1、小于0.5或小于0.1ppmw。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，离开液化系统40(例如熔融罐系统310)的液化塑料流的卤素含量为按重量计引入液化系统40的废塑料流的卤素含量的不超过95％、不超过90％、不超过75％、不超过50％、不超过25％、不超过10％或不超过5％。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，从液化系统40至一个或多个下游化学回收设施如熔融罐系统310的进料流可以包含至少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、至少80、至少85、至少90或至少95wt％的一种或多种溶剂分解副产物流，基于引入一个或多个下游处理设施的进料流的总重量。例如，POX设施50、热解设施60、裂化设施70、能量回收设施80和/或化学回收设施10的任何其它设施90中的每一个的进料流116、118、120和122可以包括PO富集废塑料和一定量的本文所述的一种或多种溶剂分解副产物。
附加地或替代性地，至热解设施60、POX设施50、裂化设施70、能量回收设施80和/或任何其它设施90的进料流可以包含不超过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、不超过5、不超过2或不超过1wt％的一种或多种溶剂分解副产物流，基于引入一个或多个下游处理设施的进料流的总重量。
替代性地或附加地，从液化系统40(例如熔融罐系统310)取出的液化(或黏度降低的)塑料流可以包括至少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95wt％和/或不超过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、不超过5、不超过2或不超过1wt％的聚烯烃，基于流的总重量，或者聚烯烃的量可以在1wt％-95wt％、5wt％-90wt％或10wt％-85wt％的范围内，基于流的总重量。
如图1所示，来自预处理设施20和/或来自液化系统40的PO富集塑料流的至少一部分(单独或与一种或多种溶剂分解副产物流组合)可以被引入一种或多种下游处理设施，包括例如热解设施60、裂化设施70、POX气化设施50、能量回收设施80和本文详细讨论的任何其它可选设施90。
如图4-11所示，可以将来自液化系统(例如，熔融罐系统)的卤素贫化液化废塑料的至少一部分引入POX气化设施处的下游POX气化器中以产生合成气组合物和/或引入热解设施处的下游热解反应器中以产生热解蒸气(即，热解气和热解油)和热解残余物。这些方法将在下面更详细地描述。
热解
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，图1中一般性描述的化学回收设施10可以包括热解设施。如本文所用，术语“热解”是指一种或多种有机材料在惰性(即基本无氧)气氛中在升高的温度下的热分解。“热解设施”是包括进行废塑料和由其衍生的原料的热解所需的所有设备、管线和控制装置的设施。
图15描述了用于将废塑料例如来自液化区40的液化废塑料转化成热解气、热解油和热解残余物的示例性热解设施。应当理解，图15描绘了本技术的一个示例性实施例。因此，图15中描绘的某些特征可以被省略和/或本文中其它地方描述的附加特征可以被添加到图15中描绘的系统。
通常，如图15所示，热解设施包括热解膜式反应器600，以及固体分离器630(例如过滤系统、多级分离器、冷凝器和/或骤冷塔)和用于将热解流出物流170分离成热解残余物流180、热解油流174和热解气流172的气体分离单元640(例如过滤系统、多级分离器、冷凝器和/或骤冷塔)。当在热解反应器600中时，来自液化系统40的进料流161的至少一部分可以经受热解反应，其产生包含热解油、热解气和热解残余物的热解流出物流170。
如本文所用，术语“热解气”是指由热解获得的组合物，其在25℃、1atm下为气态。如本文所用，术语“热解油(pyrolysis oil或pyoil)”是指由热解获得的组合物，其在25℃和1atm下为液体。如本文所用，术语“热解残余物”是指由热解获得的组合物，其不是热解气或热解油，并且主要包含热解焦炭和热解重质蜡。如本文所用，术语“热解焦炭”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，术语“热解重质蜡”是指由热解获得的C20+烃，其不是热解焦炭、热解气或热解油。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，热解设施的进料流161可以包含一种或多种如前所述的溶剂分解副产物流、PO富集废塑料流及其组合中的至少一种。附加地或替代性地，可以将这些流中的一种或多种连续引入热解设施中，或者可以间歇地引入这些流中的一种或多种。当存在多种类型的进料流时，可以将每一种单独引入或者可以将全部或部分流组合，使得可以将组合流引入热解设施中。当进行时，可以以连续或间歇的方式进行组合。引入热解设施的进料可以是液化塑料(例如液化、增塑、解聚或其组合)、塑料粒料或颗粒或其浆料的形式。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，并且如图15所示，热解设施的进料流161可衍生自本文所述的液化系统40。例如，热解设施的进料流161可以包含液化塑料进料流或由其组成，例如卤素贫化熔融废塑料，其已衍生自本文所述的液化系统40。因此，可以将以上关于液化系统40包括熔融罐系统310处理和描述的任何塑料进料并引入热解设施中。
此外，如图15所示，由热解膜式反应器600形成的热解油流174的至少一部分可经由管线143引入液化系统40中以充当溶解溶剂，如先前所讨论的。附加地或替代性地，热解残余物流176和180和/或热解油流174的至少一部分可以经由管道143引入到进料到热解膜式反应器600中的进料流161中，使得这些流可以经历额外的转化。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，至热解设施的进料流161包含卤素含量小于500、小于400、小于300、小于200、小于100、小于50、小于10、小于5、小于2、小于1、小于0.5或小于0.1ppmw的卤素贫化熔融废塑料。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，至热解设施的液化塑料进料流161包含至少10、至少15、至少25、至少50、至少75或至少90和/或不超过99、不超过98、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或不超过30wt％的一种或多种聚烯烃。附加地或替代性地，至热解设施的液化塑料进料流包含不超过20、不超过15、不超过10、不超过5、不超过4、不超过3、不超过2、不超过1、不超过0.1或不超过0.01wt％的PET和/或PVC。
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或不存在来限定。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，热解反应器可以是例如膜式反应器、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本文提及的任何实施例组合，并且如图15所示，热解反应器包括膜式反应器600，例如降膜反应器、刮膜反应器(wiped film reactor)、规整填料反应器(structured packing reactor)、筛式反应器(parallel wires reactor)、平行丝反应器(parallel wires reactor)、真空膜反应器(vacuum film reactor)、多孔板反应器(perforated plate reactor)和/或上流管式反应器(upflow tubular reactor)。
膜式反应器600可配置为接收液化塑料进料流161(例如，熔融废塑料)，并允许液化塑料进料在一定温度和压力条件下沿反应器600内的固定膜生成结构在固定方向(例如，向上或向下)上流动，从而热解液化废塑料并形成包含热解气和热解油的热解流出物流170。在热解反应期间，流动的液化塑料进料可以至少部分地涂覆固定膜生成结构，并且由此在这些结构上形成膜、气泡和/或颗粒。每个膜生成结构(例如，管)的液化塑料进料的流速可以是至少0.1、至少0.5、至少1、至少2、至少3或至少5和/或不超过500、不超过400、不超过300、不超过200、不超过100或不超过50升/小时，或0.1至500、0.5至400或5至200升/小时。通常，可以保持液化塑料进料的流速，以便促进在膜生成结构上的膜形成。过高的进料流速可能对固定膜生成结构上的膜形成产生负面影响。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，固定膜生成结构包括管、线、板(例如，平行板)、环、鞍状物、片、栅格、筛网和/或网。附加地或替代性地，在一个或多个实施例中，固定膜生成结构包括具有几何形状扰动结构的板和/或管。应当注意，这些扰动结构的几何形状不受限制，并且可以包括例如三角形、正方形和/或矩形扰动结构。
膜式反应器600的优点是，在膜式反应器中通常不需要移动的机械部件(例如，搅拌器)来在固定膜生成结构上形成膜。相反，膜式反应器通常被设计成促进固定膜生成结构上的膜的被动表面区域生成，从而促进热解反应。
热解膜式反应器600可仅包括单个降膜反应器，或者替代性地，可包括串联或并联的两个或更多个热解膜式反应器。
可用于热解反应器的示例性降膜反应器描述于中国专利No.CN203582812U、美国专利申请公开No.2009/0093600；美国专利申请公开No.2006/0251547；以及美国专利No.7,453,393，其全部公开内容在不与本公开内容冲突的范围内通过引用并入本文。
图16描绘了可以用作热解膜式反应器的示例性降膜热解反应器600。应当理解，图16描绘了降膜反应器的一个示例性实施例。图16中描绘的某些特征可以被省略和/或本文中其它地方描述的附加特征可以被添加到图16中描绘的反应器。还应注意，降膜反应器600可以与以上关于图15描述的降膜反应器相同的方式操作，除非另有说明。
如图16所示，降膜反应器包括位于顶部进料段602和底部汇集段604之间的反应段。顶部进料段602和底部汇集区604可经由孔板606与反应段分开。孔板606可包括多个孔608。孔608的几何形态不是特别受限的，并且孔608可以具有任何几何形状(例如，圆形、矩形、椭圆形等)。进料段602还包括用于液化塑料进料的入口610和用于热解蒸气的出口612，热解蒸气包括热解气和气化的热解油。同样，底部汇集段604包括用于热解残余物的出口614。
反应段可包括一个或多个膜生成结构616，其在图16中被描绘为多个管616，其可位于孔板606内的孔608处和之间。如上所述，孔板606可包括多个孔608，并且这些孔608中的每一个可与膜生成结构616相关联。虽然在图16中描绘了管616，但是可以设想，可以替代性地使用其它膜生成结构616。
此外，在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，降膜反应器60可包括三个以上的管616，如图16中所示。例如，降膜反应器600可包括至少2个、至少3个、至少4个、至少5个、至少6个、至少7个、至少8个、至少9个、至少10个、至少11个、至少12个、至少13个、至少14个、至少15个、至少16个、至少17个、至少18个、至少19个或至少20个和/或不超过500个、不超过400个、不超过300个、不超过200个或不超过100个膜生成结构616，或2至500个、3至400个、5至200个或10至100个膜生成结构616。
管616的尺寸和长度不受特别限制，并且可根据需要使用任何尺寸和长度。例如，管616的垂直长度可以在0.5至50m、1至40m或2至30m的范围内。
如图16所示，液化塑料(例如，熔融废塑料)可引入反应器600的顶部进料段602并允许其沿管616内部向下的方向流动(经由重力或经由泵的加压流)。当沿着管616下落时，液化塑料进料可自由下落，并且沿着管616的内壁形成膜、气泡或颗粒。由于反应器600内的温度和压力条件，这些形成的膜、气泡和/或颗粒可以被有效地热解。当液化废塑料热解时，所得热解蒸气(主要由不可冷凝的热解气和气化的热解油形成)在降膜反应器的顶部离开，而热解残余物沿管流到底部汇集段，在那里它可被脱除。
提供给降膜反应器的热量可以由外部或内部来源提供，例如内部或外部加热线圈、加热夹套和/或将供热介质(例如蒸汽)注入反应器中。示例性外部源可包括将降膜反应器600放置在炉容器内。
将液化塑料进料引入反应器600的速率可以由溢流出口618调节，如图16所示，溢流出口618的底部可以与试图保持单元内的塑料进料液位的期望高度对齐。过量的塑料进料可以经由溢流出口618离开反应器600，并且被送到外部进料罐(未示出)中，在那里它可以回收回到反应器的进料入口。
附加地或替代性地，反应器可以包括可选的液位控制(LC，Level Control)装置。通常，调节进入降膜反应器600的液化塑料进料的流速，以便保持恒定的质量流速，并以避免溢出膜生成结构616(例如，管)的方式促进有效表面区域生成(即，膜形成)。重要的是将进入热解反应器600的进料速率保持在特定的指定速率，因为一次向进料部分602引入太多的进料可能负面地影响管616内的膜形成。流速可在很大程度上受固定膜生成结构616的数量和形状、孔板606中的孔608的尺寸、反应器600的尺寸和液化塑料进料的黏度影响。每个膜生成结构616(例如，管)的液化塑料进料的流速可以是至少0.1、至少0.5、至少1、至少2、至少3或至少5和/或不超过500、不超过400、不超过300、不超过200、不超过100或不超过50升/小时，或0.1至500、0.5至400、1至300、或3至100升/小时。
液化塑料进料的流速也可以至少部分地由位于管616顶部的扰动结构620控制。图17和18描绘了可以用于膜生成结构616的不同类型的扰动结构620配置。
图17描绘了来自图16的管616顶部的特写横截面图。如图17所示，管616在其顶部包括多个三角形的扰动结构620，其可帮助调节液化塑料进料流入管616中的流动。因此，这些三角形扰动结构620可促进基于液化塑料进料的受控流在管616中形成膜。
图18描绘了扰动结构624的替代性实施例。如图18所示，扰动结构624不位于管616的顶部；相反，扰动结构624是形成在管616的壁内的孔的形式。这些孔624可具有任何几何形状，尽管图18将它们描绘为具有矩形形状。如图18所示，这些扰动结构孔624可有助于调节液化塑料进料流入管616的流动，以便于膜形成。
替代性地，在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，热解膜式反应器600可包含上流膜式反应器700。图19描绘了可以用作热解膜式反应器600的示例性上流膜式热解反应器700。应当理解，图19描绘了上流膜式反应器700的一个示例性实施例。图19中描绘的某些特征可以被省略和/或本文中其它地方描述的附加特征可以被添加到图19中描绘的反应器700。
如图19所示，上流膜式反应器700包括分相段702，其允许热解蒸气(主要由热解气和气化的热解油形成)与热解残余物分相。如图19所示，上流膜式反应器700包括位于底部进料段706和顶部段708之间的反应段704。底部进料段706和顶部段708可以经由孔板710与反应段704分开，所述孔板可以包括多个孔712。孔712的几何形态不是特别受限的，并且孔712可以具有任何几何形状(例如，圆形、矩形、椭圆形等)。进料段706还包括用于液化塑料进料的入口714，并且顶部段708包括通向分相容器702的出口716。
反应段704可包括一个或多个膜生成结构718，其在图19中被描绘为多个管718，其可被定位在孔板710内的孔712处和之间。如上所述，孔板710可包括多个孔712，并且这些孔712中的每一个可与膜生成结构718相关联。虽然在图19中描绘了管718，但是可以设想，可以替代性地使用其它膜生成结构718。
此外，在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，上流膜式反应器700可包括多于四个管718，例如图19中所示。例如，上流膜式反应器700可包括至少2个、至少3个、至少4个、至少5个、至少6个、至少7个、至少8个、至少9个、至少10个、至少11个、至少12个、至少13个、至少14个、至少15个、至少16个、至少17个、至少18个、至少19个或至少20个和/或不超过500个、不超过400个、不超过300个、不超过200个或不超过100个膜生成结构718，或2至500个、3至400个、4至300个或10至100个膜生成结构718。
管718的尺寸和长度不受特别限制，并且可根据需要使用任何尺寸和长度。例如，管718的垂直长度可以在0.5至50m、1至40m或2至30m的范围内。
如图19所示，液化塑料(例如，熔融废塑料)可引入反应器700的底部进料段706中，并允许经由泵720在管内部中沿向上方向流动。当沿管718向上流动时，液化塑料进料可经受热解条件，这导致气泡的形成。气泡沿管向上行进，并在其膨胀时在管718的内壁上形成膜。因此，这提供了具有沸腾作用的高热传递。然后可以将在管718内产生的所得热解流出物引入水平分相段702中以使热解残余物与热解蒸气分相，所述热解蒸气主要由气化的热解油和不可冷凝的热解气制成。热解残余物可以从出口722回收回到热解反应器的底部或从系统中脱除。热解蒸气通过出口724从水平分相段的顶部脱除。尽管在图16中未示出，但该水平分相容器也可以与降膜反应器600结合使用，其容量与上流膜式反应器700所用的容量相同。
提供给上流膜式反应器700的热量可以由外部或内部来源提供，例如内部或外部加热线圈、加热夹套和/或将供热介质(例如蒸汽)注入反应器中。示例性外部源可包括将上流膜式反应器700放置在炉容器内。
在美国专利7,531,618中描述了示例性上流容器和系统，其全部公开内容在不与本公开内容冲突的范围内通过引用并入本文。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，热解反应可包括在基本不含氧的气氛中或在相对于环境空气包含较少氧的气氛中加热和转化原料。例如，热解反应器内的气氛可以包含基于反应器8的内部体积计不超过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本文提及的任何实施例组合，提升气和/或进料气可以用于将原料引入到热解反应器中和/或促进热解反应器内的各种反应。例如，提升气和/或进料气可以包含氮气、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中之前与废塑料一起加入和/或可以直接加入到热解反应器中。提升气和/或进料气可以包括蒸汽和/或还原气体，例如氢气、一氧化碳及其组合。
此外，可以调节热解反应器中的温度以促进某些最终产物的生产。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，包括热解膜式反应器在内的热解反应器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，包括热解膜式反应器在内的热解反应器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，热解反应器中的热解温度可以为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℃。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，原料在热解反应器(包括热解膜式反应器)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，原料在热解反应器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，原料在热解反应器内的停留时间可以小于6、小于5、小于4、小于3、小于2、小于1或小于0.5小时。此外，原料在热解反应器内的停留时间可以小于100、小于90、小于80、小于70、小于60、小于50、小于40、小于30、小于20、小于10、小于9、小于8、小于7、小于6、小于5、小于4、小于3、小于2或小于1秒。更特别地，原料在热解反应器内的停留时间可以是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。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，原料在热解膜式反应器内的停留时间可以是至少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秒。附加地或替代性地，原料在热解膜式反应器内的停留时间可以是不超过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或不超过15秒。更特别地，在一个或多个实施例中，原料在热解膜式反应器内的停留时间可以在2至300秒、3至250秒或4至40秒的范围内。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，热解反应器内的压力可以保持在以下压力：至少0.1、至少0.2、至少或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。热解反应器内的压力可以保持在大气压力或在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。热解反应器内的压力可以是至少10、至少20、至少30、至少40、至少50、至少60或至少70巴和/或不超过100、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60巴。如本文所用，除非另有说明，否则术语“巴”是指表压。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，热解膜式反应器内的压力可以保持在小于70、小于60、小于50、小于40、小于30或小于20托的压力。如本文所用，除非另有说明，否则“托”压是指表压。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，可在引入热解反应器500之前将热解催化剂引入进料流116中和/或直接引入热解反应器500中。催化剂可以是均相的或非均相的，并且可以包括例如某些类型的沸石和其它介观结构催化剂。在一些实施例中，热解反应可以不被催化(例如，在不存在热解催化剂的情况下进行)，但可以在反应器510中包括非催化的、热保持的惰性添加剂，例如砂，以促进热传递。这种无催化剂的热解过程可以称为“热力热解(thermal pyrolysis)”。
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600℃范围内的温度下，在0.1至100巴范围内的压力下，并且在0.2秒至4小时或0.5小时至3小时的停留时间下发生。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，热解流出物或热解蒸气可以包含至少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，其可以在离开加热反应器时在热解流出物中为蒸气形式；然而，这些蒸气随后可以冷凝为所得热解油。附加地或替代性地，热解流出物或热解蒸气可以包含不超过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、不超过45、不超过40、不超过35、不超过30或不超过25wt％的热解油，其可以在离开加热反应器时在热解流出物中为蒸气形式。热解流出物或热解蒸气可以包含20wt％-99wt％、25wt％-80wt％、30wt％-85wt％、30wt％-80wt％、30wt％-75wt％、30wt％-70wt％或30wt％-65wt％的范围内的热解油，基于热解流出物或热解蒸气的总重量。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，热解流出物或热解蒸气可以包含至少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，热解流出物或热解蒸气可以包含不超过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或不超过45wt％的热解气。热解流出物或热解蒸气可以包含1wt％-90wt％、10wt％-85wt％、15wt％-85wt％、20wt％-80wt％、25wt％-80wt％、30wt％-75wt％、或35wt％-75wt％的热解气，基于流的总重量。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，热解流出物或热解蒸气可以包含至少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或至少10wt％的热解残余物。附加地或替代性地，热解流出物可以包含不超过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，基于流的总重量。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，热解流出物或热解蒸气可包含不超过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(作为液体或蒸气)预先加入到热解单元中的水和在热解单元中产生的水。
本文所述的热解系统可以产生热解流出物，其可以分离成热解油流174、热解气流172和热解残余物流176，它们各自可以基于它们的制剂直接用于各种下游应用中。热解油、热解气和热解残余物的各种特征和性质描述如下。应当注意，虽然所有下列特征和性质可以单独列出，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/或性质中的每一个不是相互排斥的，并且可以以任何组合和存在。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，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至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，并且包括具有该数目碳原子的所有烯烃、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将落入总体描述“C4”。热解油的C4-C30烃含量可为至少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％，基于热解油流174的总重量。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，热解油可主要包含C5-C30烃、C5-C25烃、C5-C22烃或C5-C20烃。例如，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-C30烃、C5-C25烃、C5-C22烃或C5-C20烃，基于热解油的总重量。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，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％，基于热解油的总重量。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，基于流的总重量。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，取决于反应器条件和是否使用催化剂，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。本文所用的术语“芳香烃”是指含有芳族部分的任何化合物的总量(重量)，该化合物例如苯、甲苯、二甲苯和苯乙烯。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，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％，基于热解油的总重量。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本文提及的任何实施例组合，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ASTM D5399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％的热解油在中沸点以下沸腾。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，热解油的沸点范围可以使得至少90％的热解油在250℃、280℃、290℃、300℃或310℃的温度下汽化，是根据ASTM D-5399测量的。
转向热解气，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％，基于热解气的总重量。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，热解气的甲烷含量可以为1wt％-50wt％、5wt％-50wt％或15wt％-45wt％。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，热解气的C3和/或C4烃含量(包括所有每分子具有3或4个碳原子的烃)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％，基于热解气的总重量。热解气的C3烃含量、C4烃含量或合计C3和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本文提及的任何实施例组合，热解气可以占据来自热解反应器的总流出物的至少10、至少20、至少30、至少40或至少50wt％，并且热解气的合计乙烯和丙烯含量可以为至少25、至少40、至少50、至少60、至少70或至少75wt％。
转向热解残余物，在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，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，基于热解残余物的总重量。如本文所用，“C20+烃”是指每分子含有总共至少20个碳的烃化合物，并包括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本文提及的任何实施例组合，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，基于热解残余物的总重量。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”是指由热解得到的含碳组合物，并且在25℃和1atm下为固体。含碳固体包含至少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，基于含碳固体的总重量。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，可以将热解气、热解油和热解残余物的至少一部分送至一个或多个其它化学处理设施，包括例如，能量回收设施80、部分氧化设施50、一个或多个前述其它设施90和裂化设施70。在一些实施例中，可以将至少一部分热解气流172和/或至少一部分热解油(pyrolysis oil，也作pyoil)流174引入能量回收设施80、裂化设施70、POX气化设施50及其组合，同时可以将热解残余物流176引入POX气化设施50和/或能量回收设施80。在一些实施例中，可以将热解气流172、热解油流174和/或热解残余物流176的至少一部分送至一个或多个分离设施(图1中未示出)，从而形成热解气、热解油和/或热解残余物的更纯的流，然后可以将其送至能量回收设施80、裂化设施70和/或POX气化设施50。附加地或替代性地，可以将热解油流176的全部或一部分与PO富集废塑料流114组合，以提供进料至如本文所述的一个或多个下游设施的液化塑料流。
裂化
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，可将来自热解设施60或来自图1所示的一个或多个其它设施的一个或多个流的至少一部分引入裂化设施70。如本文所用，术语“裂化”是指通过碳-碳键的断裂将复杂的有机分子分解成较简单的分子。“裂化设施”是包括对衍生自废塑料的原料进行裂化所必需的所有设备、管线和控制装置的装置。裂化设施可以包括一个或多个裂化器炉，以及下游分离区，该分离区包括用于处理裂化炉的流出物的设备。如本文所用，术语“裂化器”和“裂化”可互换使用。
现在转向图20，示出了根据本技术的一个或多个实施例配置的裂化设施70。通常，裂化设施70包括裂化炉820和在裂化炉820下游的用于将炉流出物分离成各种最终产物，例如回收成分烯烃(r-烯烃)流130的分离区740。如图20所示，来自热解设施60的热解气流172和/或热解油流174的至少一部分可以被送到裂化设施70。热解油流174可以引入到裂化炉820的入口，而热解气流172可以引入到炉820的上游或下游的位置。同样如图20所示，链烷烃132(例如乙烷和/或丙烷)的流可以从分离区取出并且可以包括回收成分链烷烃(r-链烷烃)。全部或部分链烷烃可以经由流134回收到裂化炉820的入口，也如图20所示。当使用时，热解油流、热解气流172和回收链烷烃流174可以可选地与裂化器进料136的流组合以形成至裂化设施820的进料流119。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，至裂化设施70的进料物流119可以包含以下至少一种：(i)如前所述的一种或多种溶剂分解副产物流110、(ii)PO富集废塑料流114，和(iii)热解流(例如，热解气172和/或热解油174)。可以将这些流中的一种或多种连续引入裂化设施70中，或者可以间歇地引入这些流中的一种或多种。当存在多种类型的进料流时，可以将每一种单独引入或者可以将全部或部分流组合，使得可以将组合流引入裂化设施70中。当进行时，可以以连续或间歇的方式进行组合。引入到裂化设施70中的一个或多个进料流可以是主要为气体的流、主要为液体的流或其组合的形式。
如图20所示，热解气172和/或热解油174的流可以与裂化器进料流136一起或作为裂化器进料流136引入裂化设施70中。在一些实施例中，裂化器进料流119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、至少80、至少85、至少90或至少95wt％的热解气、热解油或热解气和热解油的组合，基于流119的总重量。替代性地或附加地，裂化器进料流119可以包含不超过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或不超过20wt％的热解气、热解油或热解气和热解油的组合，基于流119的总重量，或者其可以包含1wt％-95wt％、5wt％-90wt％或10wt％-85wt％的范围内的量的这些组分，基于流119的总重量。
在一些实施例中，裂化器进料流119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或不超过20wt％的除了热解气和热解油以外的烃进料，基于裂化器进料流119的总重量，或者其可以包含5wt％-95wt％、10wt％-90wt％、或15wt％-85wt％的量的除了热解气和热解油以外的烃进料，基于裂化器进料流119的总重量。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，裂化器进料流119可以包含主要含C2-C4烃的组合物。如本文所用，术语“主要为C2-C4烃”是指含有至少50wt％的C2-C4烃组分的流或组合物。C2-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。裂化器进料流119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，在每种情况下为基于进料的总重量的重量百分比，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C2-C4烃或直链烷烃的重量百分比，基于进料的总重量。裂化器进料流119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本文提及的任何实施例组合，裂化器进料流119可以包含主要含C5-C22烃的组合物。如本文所用，“主要为C5-C22烃”是指包含至少50wt％的C5-C22烃组分的料流或组合物。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本文提及的任何实施例组合，裂化器进料流119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，在每种情况下为重量百分比，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C5-C22或C5-C20烃的重量百分比，基于流的总重量，或其可以包含其量在20wt％-100wt％，25wt％-95wt％，或30wt％-85wt％范围内的量的C5-C22烃，基于流的总重量。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，裂化器进料流119可以具有至少0.5，或至少1，或至少2，或至少5的C15和更重质(C15+)含量，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，基于进料的总重量，或其可以在0.5wt％-40wt％，1wt％-35wt％，或2wt％-30wt％的范围内，基于流的总重量。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，裂化炉的进料可以包括真空瓦斯油(VGO，vacuum gas oil)、氢化真空瓦斯油(HVGO，hydrogenated vacuum gas oil)或常压瓦斯油(AGO，atmospheric gas oil)。裂化器进料流119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或至少90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或不超过50wt％的至少一种瓦斯油，基于流119的总重量，或者其可以以5wt％-99wt％、10wt％-90wt％或15wt％-85wt％或5wt％-50wt％范围内的量存在，基于流119的总重量。
如图20所示，裂化器进料流119引入裂化炉820中。现在转向图21，示出了适用于本文所述的化学回收设施和/或裂化设施的裂化炉820的示意图。如图21所示，裂化炉820可以包括对流段846、辐射段848和位于对流段846和辐射段848之间的交叉段850。对流段846是炉的一部分，其从热烟气中接收热量，并包括裂化器流穿过其中的一排管或盘管852。在对流段846中，裂化器流通过来自穿过其中的热烟气的对流加热。尽管在图21中显示为包括水平取向的对流段管852a和垂直取向的辐射段管852b，但应当理解的是，管可构造成任何合适的构造。例如，对流段管852a可以是垂直的。辐射段管852b可以是水平的。另外，虽然显示为单个管，但是裂化炉820可以包括一个或多个管或盘管，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848是炉820的段，主要通过来自高温气体的辐射将热传递到加热器管中。辐射段848还包括多个燃烧器856，用于将热量引入到炉820的下部。该炉820包括火箱854，其围绕并容纳辐射段848内的管852b，并且燃烧器856被定向到该火箱中。交叉段850包括用于连接对流段846和辐射段848的管道，并可将加热的裂化器流从一个段转移到另一个段，该另一个段在炉720内部中或在炉720内部之外。
当热的燃烧气体向上上升通过炉体时，气体可以穿过对流段846，其中至少一部分废热可以被提取并用于加热穿过对流段846的裂化器流。裂化炉820可以具有单个对流(预热)段和单个辐射段，而在其它实施例中，炉可以包括共享共同的对流段的两个或更多个辐射段。炉体附近的至少一个引风(I.D.，induced draft)机860可控制热烟气的流动和通过炉820的加热分布，并且一个或多个热交换器861可用于冷却炉流出物。除了图21中所示的炉出口上的交换器861(例如输送管线热交换器或者TLE)，或替代性地与图21中所示的炉出口上的交换器861一起，可以使用液体骤冷(未示出)，来冷却裂化的含烯烃流出物125。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，裂化设施70可以包括单个裂化炉，或其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。任何一个或每个炉可以是气体裂化器或液体裂化器或裂式炉。炉可以是气体裂化器，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，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，基于至炉的所有裂化器进料的重量。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，裂化炉820可以是接收裂化器进料流的液体或石脑油裂化器，该裂化器进料流含有至少50wt％，或至少75wt％，或至少85wt％的液体(当在25℃和1atm下测量时)烃，该烃的碳数为C5-C22。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，裂化器进料流119可以在气体炉中裂化。气体炉是具有至少一个盘管的炉，该盘管在对流区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(进料重量的50％以上是蒸气)(“气体盘管”)。气体盘管可以接收主要为C2-C4的原料或主要为C2-C3的原料到对流段中盘管的入口，或替代性地，具有至少一个盘管，该至少一个盘管接收超过50wt％的乙烷和/或超过50％的丙烷和/或超过50％的LPG，或在这些情况的任何一种中，接收至少60wt％，或至少70wt％，或至少80wt％，基于至盘管的裂化器进料的重量，或替代性地基于到对流区的裂化器进料的重量。
气体炉可具有多于一个的气体盘管。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，对流区中或炉的对流箱中的至少25％的盘管，或至少50％的盘管，或至少60％的盘管，或所有盘管是气体盘管。气体盘管在对流区的入口处的盘管入口处接收蒸气相进料，在所述蒸气相进料中至少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％的进料是蒸气。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，进料流可以在裂式炉中裂化。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，或在同一对流箱内包含至少一个气体盘管和至少一个液体盘管。液体盘管是在对流区入口处的盘管入口处接收主要为液相的进料(大于50％的进料重量为液体)的盘管(“液体盘管”)。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，裂化器进料流119可以在热力气体裂化器中裂化。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，裂化器进料流119可以在蒸汽存在下在热力蒸汽气体裂化器中裂化。蒸汽裂化是指在蒸汽存在下烃类的高温裂化(分解)。当存在时，蒸汽可以经由管线862引入，如图21所示。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，当来自图1中所示的化学回收设施10的两个或更多个流与来自设施10的另一个流组合以形成裂化器进料流119时，这样的组合可以在裂化炉820的上游或内部发生。替代性地，不同的进料流可以单独地引入到炉820中，且可同时通过炉820的一部分或全部，同时通过进料至同一炉820(例如，裂式炉)内的单独管中而彼此隔离。替代性地，可以将来自化学回收设施的一个或多个流的至少一部分在裂化炉下游但在分离设施中的一个或多个设施的上游的位置引入裂化设施。
然后，加热的裂化器流119穿过裂化炉820，其中的烃组分热裂化以形成更轻质的烃，包括烯烃例如乙烯、丙烯和/或丁二烯。裂化器流在炉820中的停留时间可以为至少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，或其可以在0.15至2秒、0.20至1.75秒或0.25至1.5秒的范围内。
从炉出口取出的含裂化烯烃流出物125的温度可以为至少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本文提及的任何实施例组合，烯烃——乙烯、丙烯、丁二烯或它们的组合的产率可以是至少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”是指由原料质量产生的产物质量/原料质量×100％。含烯烃流出物流包含至少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，基于流出物流的总重量。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，含烯烃流出物流125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-C4烯烃。该流125可以主要包含乙烯、主要包含丙烯，或主要包含乙烯和丙烯，基于含烯烃流出物流125的总重量。含烯烃流出物流125中的乙烯与丙烯的重量比可以是至少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、不超过2.9:1、不超过2.8:1、不超过2.7:1、不超过2.5:1、不超过2.3:1、不超过2.2:1、不超过2:1、不超过2:1、不超过1.7:1、不超过1.5:1或不超过1.25:1。
再次转向图20，在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，当引入到裂化设施70中时，可以将热解气172引入到裂化炉820的入口中，或者可以将热解气的全部或一部分引入到炉出口的下游、裂化设施70的分离区840的上游或内部的位置。当被引入到分离区840内或上游时，可以在压缩的最后一级的上游，或在分离区840的分馏段中的至少一个分馏塔的入口之前将热解气引入。
在进入裂化装置70之前，在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，来自热解设施的粗热解气流可以经受一个或多个分离步骤以从该流中脱除一种或多种组分。这些组分的实例可以包括但不限于卤素、醛、含氧化合物、含氮化合物、含硫化合物、二氧化碳、水、气化金属及其组合。引入裂化设施70的热解气流172包含至少0.1、至少0.5、至少1、至少1.5、至少2、至少2.5、至少3、至少3.5、至少4、至少4.5或至少5和/或不超过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或不超过1wt％的一种或多种醛组分，基于热解气流172的总重量。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，热解气流172的总乙烯含量可以是至少1、至少2、至少5、至少7、至少10、至少15、至少20、至少25或至少30wt％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％，基于流172的总重量。替代性地或附加地，热解气流172的总丙烯含量可以是至少1、至少2、至少5、至少7、至少10、至少15、至少20、至少25或至少30wt％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％，基于流172的总重量。热解气流172中乙烯和丙烯的总量可以是至少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或不超过45wt％，基于流的总重量。
在离开裂化炉出口时，含烯烃流出物流125可以被快速冷却(例如骤冷)，以便防止产生大量不期望的副产物并且使下游设施中的结垢最小化。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，在骤冷或冷却步骤期间，来自炉的含烯烃流出物的温度可以降低35至485℃、35至375℃、或90至550℃，以达到500至760℃的温度。
然后可以在气-液分离器中分离所得的冷却的流出物流，并且可以在具有例如1-5个压缩级的气体压缩机中压缩蒸气，可选进行级间冷却和液体脱除。第一组压缩级出口处的气流压力在7至20巴表压(barg)、8.5至18barg或9.5至14barg的范围内。然后通过与酸性气体脱除剂接触，处理所得压缩流以脱除酸性气体，其中包括卤素、CO、CO2和H2S。酸性气体脱除剂的例子可包括但不限于苛性碱和各种类型的胺。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，可以使用单个接触器，而在其它实施例中，可以采用双塔吸收器-汽提塔配置。
然后，可以将处理过的压缩的含烯烃流在另一个压缩机中进一步压缩，可选地进行级间冷却和液体分离。所得到的压缩流具有20至50barg、25至45barg或30至40barg的压力。可以使用任何合适的水分去除方法，包括例如分子筛或其它类似的方法。然后，可以将所得流送至分馏段，其中可以将烯烃和其它组分分离成各种高纯度产物或中间流。在一些实施例中，可以在第二压缩机的一个或多个级之前和/或之后引入全部或部分热解气。类似地，热解气的压力在与其组合的流的压力的20psi内、50psi内、100psi内或150psi内。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，可以将来自骤冷段的进料流引入分离区的分馏段内的至少一个塔中。如本文所用，术语“分馏”是指分离两种或更多种具有不同沸点的材料的一般过程。利用分馏的设备和方法的实例包括但不限于蒸馏、精馏、汽提和气-液分离(单级)。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，裂化设施的分馏段可以包括以下中的一种或多种：脱甲烷塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔、乙烯分离器、丙烯分离器、脱丁烷塔及其组合。如本文所用，术语“脱甲烷塔”是指其轻关键(light key)组分为甲烷的塔。类似地，“脱乙烷塔”和“脱丙烷塔”分别是指具有乙烷和丙烷作为轻关键组分的塔。
可使用任何合适的塔布置，使得分馏段提供至少一种烯烃产物流和至少一种链烷烃流。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，分馏段可提供至少两种烯烃流，例如乙烯和丙烯，和至少两种链烷烃流，例如乙烷和丙烷，以及另外的流，包括例如甲烷和较轻质组分和丁烷和较重质组分。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，从分馏段取出的烯烃流可以包含至少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95wt％和/或不超过100、99、97、95、90、85或80wt％的烯烃，基于烯烃流的总重量。烯烃可以主要是乙烯或主要是丙烯。烯烃流可包含至少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或不超过65wt％的乙烯，基于烯烃流中烯烃的总重量。烯烃流可以包含至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55或至少60wt％和/或不超过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或不超过45wt％的乙烯，基于烯烃流的总重量，或者其可以以20wt％-80wt％、25wt％-75wt％或30wt％-70wt％的量存在，基于烯烃流的总重量。
替代性地或附加地，烯烃流可包含至少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或不超过65wt％的丙烯，基于烯烃流中烯烃的总重量。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，烯烃流可以包含至少20、至少25、至少30、至少35、至少40、至少45、至少50、至少55或至少60wt％和/或不超过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或不超过45wt％的丙烯，基于烯烃流的总重量，或者其可以以20wt％-80wt％、25wt％-75wt％或30wt％-70wt％的量存在，基于烯烃流的总重量。
当压缩流通过分馏段时，它通过脱甲烷塔，其中甲烷和更轻质(CO，CO2，H2)组分与乙烷和更重质组分分离。脱甲烷塔可以在下述温度下操作：至少-145，或至少-142，或至少-140，或至少-135，在每种情况下为℃，和/或不超过-120℃，不超过-125，不超过-130，不超过-135℃。来自脱甲烷塔的底部流包含至少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或至少99(在每种情况下为总量的百分比)的乙烷和更重质组分。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，引入分馏段的流的全部或一部分可以引入脱乙烷塔，其中通过分馏将C2和更轻质组分与C3和更重质组分分离。脱乙烷塔可以在下述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。脱乙烷塔提取在塔顶流中引入到塔中的C2和更轻质组分的至少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，在每种情况下为总量的百分比。从脱乙烷塔脱除的塔顶流包含至少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的乙烷和乙烯，在每种情况下为重量百分比，基于塔顶流的总重量。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，来自脱乙烷塔的C2和更轻质的塔顶流可以在乙烷-乙烯分馏器塔(乙烯分馏器或乙烯分离器)中进一步分离。在乙烷-乙烯分馏塔中，乙烯和更轻质组分流可以从塔顶取出或作为侧流从塔的上半部分取出，而乙烷和任何残余的更重质组分在底部流中脱除。乙烯分馏塔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-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。基于流的总重量，可能富含乙烯的塔顶流可以包含至少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，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。
乙烷-乙烯分馏器的底部流可以包括至少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，基于底部流的总重量。如先前描述，提取的乙烷的全部或部分可作为附加的原料，单独地或与热解油和/或热解气体组合回收至裂化器炉的入口。
在一些实施例中，至少一部分压缩流可以在脱丙烷塔中分离，其中C3和更轻质的组分作为塔顶蒸汽流脱除，而C4和更重质的组分在液体底部中离开塔。脱丙烷塔可以在至少20，或至少35，或至少40，在每种情况下℃和/或不大于70、65、60、55℃的塔顶温度和至少10，或至少12，或至少15，在每种情况下barg和/或不大于20，或不大于17，或不大于15，在每种情况下barg的塔顶压力下操作。脱丙烷塔提取在塔顶流中引入到塔中的C3和更轻组分的至少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，在每种情况下为总量的百分比。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，从脱丙烷塔移出的塔顶料流包含至少或至少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98wt％的丙烷和丙烯，在每种情况下基于塔顶料流的总重量。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，可以将来自脱丙烷塔的塔顶流引入丙烷-丙烯分馏器(丙烯分馏器或丙烯分流器)，其中在塔顶料流中脱除丙烯和任何较轻组分，并且丙烷和任何较重组分在塔底料流中离开塔。丙烯分馏塔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，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。基于流的总重量，可能富含丙烯的塔顶流可以包含至少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，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。
来自丙烷-丙烯分馏器的底部流可以包括至少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，基于底部流的总重量。如前文所讨论的，提取的丙烷的全部或部分可作为附加的原料，单独或与热解油和/或热解气组合回收至裂化器炉。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，可将压缩流的至少一部分送至脱丁烷塔，以将C4和更轻质的组分(包括丁烯、丁烷和丁二烯)与C5和更重质(C5+)组分分离。脱丁烷塔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。脱丁烷塔提取至少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，在每种情况下为在塔顶流中引入塔中的C4和更轻质组分的总量的百分比。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，从脱丁烷塔脱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的丁二烯，在每种情况下为重量百分比，基于塔顶流的总重量。来自脱丁烷塔的底部流主要包括C5和更重质的组分，该组分的量为至少50、或至少60、或至少70、或至少80、或至少90、或至少95wt％，基于流的总重量。脱丁烷塔底部流可送至进一步分离、处理、储存、销售或使用。在一个实施例中或与本文所述的任何实施例组合，可使来自脱丁烷塔的塔顶流或C4经受任何常规分离方法，例如萃取或蒸馏过程，以提取更浓缩的丁二烯流。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，可以将一种或多种上述流的至少一部分引入图1所示的一个或多个设施中，而在其它实施例中，可以将从裂化设施的分离区取出的全部或部分流送去进一步分离和/或储存、运输、销售和/或使用。
部分氧化(POX)气化
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，化学回收设施还可以包括部分氧化(POX)气化设施。如本文所用，术语“部分氧化”是指含碳进料高温转化为合成气(一氧化碳、氢气和二氧化碳)，其中转化用比将碳完全氧化成CO2所需的氧气的化学计量的量少的氧气量进行。在部分氧化(POX)气化器内发生的反应包括含碳进料转化为合成气，并且具体的例子包括但不限于部分氧化、水煤气变换、水煤气——初级反应、布多阿尔反应(Boudouard)、氧化、甲烷化、氢重整、蒸汽重整和二氧化碳重整。POX气化的进料可以包括固体、液体和/或气体。“部分氧化设施”或“POX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、管线和控制的设施。
在POX气化设施中，在亚化学计量量的氧气存在下，可以将进料流转化成合成气。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，POX气化设施的进料流可以包含一种或多种PO富集废塑料、至少一种溶剂分解副产物流、热解流(包括热解气、热解油和/或热解残余物)和至少一种来自裂化设施的流。可以将这些流中的一种或多种连续引入POX气化设施中，或者可以间歇地引入这些流中的一种或多种。当存在多种类型的进料流时，可以分别引入每一种，或者可以将全部或部分物流组合，以便将组合的物流引入POX气化设施中。当存在时，所述组合可以以连续或间歇方式进行。进料流可以是气体、液体或液化塑料、固体(通常是粉碎的)或浆液的形式。
图22描绘了用于将废塑料例如来自液化区40的液化废塑料转化成合成气流128和炉渣流194的示例性POX气化设施50。应当理解，图22描绘了本技术的一个示例性实施例。因此，图22中描绘的某些特征可以被省略和/或本文中其它地方描述的附加特征可以被添加到图22中描绘的系统。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，并且如图22所示，POX气化设施的进料流116可以衍生自本文所述的液化系统40。例如，POX气化设施的进料流116可以包含液化塑料进料流，例如卤素贫化熔融废塑料，其已衍生自本文所述的液化系统40。因此，可以将以上关于液化系统40处理和描述的任何塑料进料并引入POX气化设施中。
此外，如图22所示，在引入POX气化器52之前，可以将额外的水流184添加到POX气化设施的进料流116中。此外，如图22所示和下面讨论的，氧化剂流180、固体燃料流188、蒸汽流190和CO2流192也可以与进料流116一起单独进料到POX气化器50中。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，至POX气化设施的进料流116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、至少99或至少99.5wt％的来自液化系统的液化废塑料，基于气化器进料流中燃料的总重量或基于气化器进料流的总重量。此外，在一种或多种实施例中，该液化废塑料可以以至少1,000，至少5,000，至少10,000，至少20,000，至少40,000，至少80,000，或者至少120,000lbs/小时的速率引入到POX气化设施中。
POX气化设施包括至少一个POX气化反应器。图23中显示了示例性的POX气化反应器52。POX气化单元可以包括气体进料、液体进料或固体进料反应器(或气化器)。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，POX气化设施可以进行液体进料POX气化。如本文所用，“液体进料的POX气化”是指一种POX气化方法，其中该方法的进料主要(按重量计)包含在25℃和1个大气压下为液体的组分。附加地或替代性地，POX气化单元可以进行气体进料的POX气化。如本文所用，“气体进料的POX气化”是指一种POX气化方法，其中该方法的进料主要(按重量计)包含在25℃和1atm下为气态的组分。
附加地或替代性地，POX气化单元可以进行固体进料的POX气化。如本文所用，“固体进料的POX气化”是指一种POX气化方法，其中该方法的进料主要(按重量计)包含在25℃和1个大气压下为固体的组分。
气体进料、液体进料和固体进料的POX气化方法可以与较少量的在25℃和1atm下具有不同相的其它组分共同进料。因此，气体进料的POX气化器可以与液体和/或固体共同进料，但是仅以比进料至气相POX气化器的气体量少(以重量计)的量；液体进料POX气化器可以与气体和/或固体共同进料，但是仅以小于进料至液体进料POX气化器的液体量的量(按重量计)；固体进料POX气化器可以与气体和/或液体共同进料，但是仅以小于进料至固体进料POX气化器的固体量的量(按重量计)进料。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，气体进料POX气化器的总进料可以包含至少60、至少70、至少80、至少90、至少95wt％的在25℃和1atm下为气态的组分；液体进料POX气化器的总进料可以包含至少60、至少70、至少80、至少90、至少95wt％的在25℃和1atm下为液体的组分；并且固体进料POX气化器的总进料可以包含至少60、至少70、至少80、至少90，或至少95wt％的在25℃和1atm下为固体的组分。
如图22和23中一般性所示，气化进料流116可与氧化剂流180一起引入气化反应器52中。原料流116和氧化剂流180可通过喷注器组件喷射到加压气化区中，该加压气化区具有例如通常至少500、至少600、至少800或至少1,000psig(或至少35、至少40、至少55或至少70barg)的压力。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，流180中的氧化剂包含氧化性气体，其可包括空气、富氧空气或分子氧(O2)。氧化剂可以包含至少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)的分子氧，基于注入气化反应器52的反应(燃烧)区的氧化剂流180中的所有组分的总摩尔数。考虑到相对于进料流的量、和装入进料的量、处理条件和反应器设计，相对于进料流116中的组分，供应到反应区的氧气的特定量可以足以获得接近或最大产率的一氧化碳和氢气，该一氧化碳和氢气获自气化反应。
氧化剂可以包括除了空气、富氧空气和分子氧以外的或代替空气、富氧空气和分子氧的其它氧化气体或液体。适合用作氧化剂的这种氧化性液体的例子包括水(其可以作为液体或作为蒸汽加入)和氨。适合用作氧化剂的此类氧化性气体的例子包括一氧化碳、二氧化碳和二氧化硫。
除了液化废塑料之外，气化原料流还可以包含至少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或至少50wt％的水，基于气化原料流的总重量。附加地或替代性地，气化进料流还可包含不超过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％的水，基于气化进料流的总重量。
可引入POX气化器52和/或最初与进料流116组合的示例性燃料可包括例如固体(例如煤、石油焦、废塑料等)、液体(例如液态烃、液化塑料等)和/或气体(例如天然气、有机烃等)。如本文所用，“气化进料”或“气化器进料”是指除氧气外进料至气化器中的所有组分。
除了液化废塑料之外，在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，气化原料流还可以包含至少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或至少50wt％的一种或多种可选的固体燃料，基于气化原料流的总重量。附加地或替代性地，气化原料流还可以包含不超过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5、不超过4、不超过3、不超过2或不超过1wt％的一种或多种可选的固体燃料，基于气化原料流的总重量。示例性固体燃料可以包括煤。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，气化原料流可包含0.5至1.5、0.6至1.3或0.7至1.1范围内的氧/碳摩尔比。
如上所述，原料流和氧化剂可通过喷注器组件喷射到加压气化区中。图24描绘了关于如何可将原料流的单独成分注入喷注器组件900的单独通道中的示例性实施例。
如图24所示，液化塑料流(例如，熔融废塑料)可在可选地存在水的情况下注入喷注器900的单独通道904中。另外，另一通道902可用于将可选的固体燃料(例如，煤)或另一液化塑料流注入POX气化器中。此外，如图24所示，其它气体(例如蒸汽)和氧化剂可从液化塑料注入到单独的通道906、908和910中。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，液化塑料流(例如，熔融废塑料)的黏度小于3,000、小于2,800、小于2,600、小于2,400、小于2,200、小于2,000、小于1,800、小于1,500、小于1,000、小于500、小于250、小于50泊、小于10、小于5、小于4、小于3、小于2或小于1泊和/或至少0.1、至少0.2或至少0.5泊，是在即将引入POX气化器52的喷注器组件之前，在350℃和10rad/s下，使用带有V80-40叶片桨式转子的博勒飞R/S流变仪测量的。例如，液化塑料流(例如，熔融废塑料)的黏度可以为0.1至3,000泊、0.1至2,600泊、0.1至1,000泊、0.1至250泊、0.1至50泊、0.1至10泊、0.1至5泊或0.1至1泊，是使用带有V80-40桨式转子的博勒飞R/S流变仪测量的，该流变仪是在10rad/s的剪切速率和350℃的温度下操作的。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，将雾化增强流体连同原料和氧化剂一起进料至气化区。如本文所用，术语“雾化增强流体”指的是液体或气体，其可操作以降低黏度以降低分散能量，或增加可用于帮助分散的能量。雾化增强流体可以在原料被进料至气化区之前与含塑料原料混合，或者单独地添加到气化区，例如添加到与气化反应器联接的喷注组件。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，雾化增强流体是水和/或蒸汽。然而，在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，蒸汽和/或水不供应至气化区。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，将富含二氧化碳或氮气(例如，大于空气中存在的摩尔量，或至少2、至少5、至少10或至少40mol％)的气流装入气化器中。这些气体可以用作载气以将原料推进到气化区。由于气化区内的压力，这些载气可以被压缩以提供用于引入到气化区中的动力。该气流可以在组成上与雾化增强流体相同或不同。在一个或多个实施例中，该气流还起到雾化增强流体的作用。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，将富含氢气(H2)的气流(例如至少1、至少2、至少5、至少10、至少20、至少30、至少40、至少50、至少60、至少70、至少80或至少90mol％)装入气化器中。可以加入氢气以影响部分氧化反应，从而控制所得合成气组成。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，不将含有超过0.01mol％或超过0.02mol％二氧化碳的气流装入气化器或气化区。替代性地，不将含有超过77、超过70、超过50、超过30、超过10、超过5或超过3mol％的氮气的气流装入气化器或气化区。此外，不将超过0.1、超过0.5、超过1，或超过5mol％的氢气的气态氢气流装入气化器或气化区。此外，不将含有超过0.1、超过0.5、超过1或超过5mol％甲烷的甲烷气流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化剂。
如前所述，气化过程可以是部分氧化(POX)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而不是完全氧化，因此，相对于完全氧化100％的碳和氢键所需的量，可以在贫氧环境中操作。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，气化器的总氧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的至少5％、至少10％、至少15％，或至少20％。通常，在超过理论要求的10％至80％的总氧供应下可以获得令人满意的操作。例如，每磅碳的氧的合适量的例子可以是在以下范围内：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。
通过引入单独的原料流和氧化剂流，使得它们在反应区内彼此撞击，原料流和氧化剂的混合可以完全在反应区内完成。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，将氧化剂流以高速引入气化器的反应区中，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本文提及的任何实施例组合，可以以25至500、50至400或100至400英尺/秒的范围的速度将氧化剂注入气化区中。这些值将是喷注器-气化区界面处的气态氧化剂流的速度，或喷注器尖端速度。原料流和氧化剂的混合也可以在反应区之外完成。例如，在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，原料、氧化剂和/或雾化增强流体可在气化区上游的管道中或在与气化反应器联接的喷注组件中组合。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，气化原料流、氧化剂和/或雾化增强流体可以可选地预热至至少200℃，或至少300℃，或至少400℃的温度。有利地，所采用的气化过程不需要预热原料流以有效地气化燃料，并且预热加工步骤会导致该过程的能量效率降低。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，所采用的气化技术的类型可以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。一种可以使用的示例性气化器在美国专利No.3,544,291中描述，其全部公开内容在不与本公开内容冲突的范围内通过引用并入本文。然而，在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，在本技术的范围内也可使用其它类型的气化反应器。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，气化器/气化反应器可以是非催化的，这意味着气化器/气化反应器不包含催化剂床，并且气化过程是非催化的，意味着催化剂不作为离散的未结合的催化剂被引入气化区。此外，在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，气化过程可以不是排渣气化过程；即在成渣条件(远高于灰分的熔化温度)下操作，使得熔渣在气化区中形成并沿着耐火壁向下流动。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，气化区和可选地气化器/气化反应器中的所有反应区可以在至少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源来加热气化区。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，气化区和可选地气化器/气化反应器中的所有反应区可以包括至少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℃、不超过1600℃或不超过1500℃的侧壁温度。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，气化器可包括单个燃烧器或多个燃烧器以提供必要的热量。此外，在一个或多个实施例中，气化器可包括相对的燃烧器构造，例如相对的多燃烧器构造。附加地或替代性地，气化器可包括在1,800至3,000℃范围内的最大火焰温度。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，气化器主要是气体进料的气化器。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，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本文提及的任何实施例组合，气化器可以包括固定床气化器。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，气化器在操作期间可不处于负压下，而是可在操作期间处于正压下。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，气化器可在气化区(或火箱)内的压力为至少200psig(1.38MPa)、300psig(2.06MPa)、350psig(2.41MPa)、400psig(2.76MPa)、420psig(2.89MPa)、450psig(3.10MPa)、475psig(3.27MPa)、500psig(3.44MPa)、550psig(3.79MPa)、600psig(4.13MPa)、650psig(4.48MPa)、700psig(4.82MPa)、750psig(5.17MPa)、800psig(5.51MPa)、900psig(6.2MPa)、1000psig(6.89MPa)、1100psig(7.58MPa)、或1200psig(8.2MPa)下操作。附加地或替代性地，气化器可在气化区(或火箱)内的压力为不超过1300psig(8.96MPa)、1250psig(8.61MPa)、1200psig(8.27MPa)、1150psig(7.92MPa)、1100psig(7.58MPa)、1050psig(7.23MPa)、1000psig(6.89MPa)、900psig(6.2MPa)、800psig(5.51MPa)、或750psig(5.17MPa)下操作。
合适的压力范围的例子包括300至1000psig(2.06至6.89MPa)、300至750psig(2.06至5.17MPa)、350至1000psig(2.41至6.89MPa)、350至750psig(2.06至5.17MPa)、400至1000psig(2.67至6.89MPa)、420至900psig(2.89至6.2MPa)、450至900psig(3.10至6.2MPa)、475至900psig(3.27至6.2MPa)、500至900psig(3.44至6.2MPa)、550至900psig(3.79至6.2MPa)、600至900psig(4.13至6.2MPa)、650至900psig(4.48至6.2MPa)、400至800psig(2.67至5.51MPa)、420至800psig(2.89至5.51MPa)、450至800psig(3.10至5.51MPa)、475至800psig(3.27至5.51MPa)、500至800psig(3.44至5.51MPa)、550至800psig(3.79至5.51MPa)、600至800psig(4.13至5.51MPa)、650至800psig(4.48至5.51MPa)、400至750psig(2.67至5.17MPa)、420至750psig(2.89至5.17MPa)、450至750psig(3.10至5.17MPa)、475至750psig(3.27至5.17MPa)、500至750psig(3.44至5.17MPa)、或550至750psig(3.79至5.17MPa)。
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。由于气化器可以在高温和高压下操作，因此原料基本上完全转化为气体可在非常短的时间范围内发生。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，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。
为了避免气化器下游设备和中间管道的结垢，所得粗合成气流127可具有低焦油含量或没有焦油含量。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，从气化器排出的合成气流可包含不超过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，基于合成气流中所有可冷凝固体的重量。为了测量的目的，可冷凝固体是在15℃和1atm的温度下冷凝的那些化合物和元素。焦油产品的例子包括萘、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族多核化合物。焦油含量可以通过GC-MSD测定。
通常，从气化容器中排出的粗合成气流包括例如氢气、一氧化碳、二氧化碳的气体，并且根据燃料源和反应条件，可以包括例如甲烷、硫化氢和氮气的其它气体。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，粗合成气流(从气化器排出的流，并且在通过洗涤、变换或酸性气体脱除的任何进一步处理之前)可以具有以下组成，以干基摩尔百分比计，并且基于粗合成气流中的所有气体(在25℃和1atm下呈气态的元素或化合物)的摩尔数：
·氢含量在32％-50％范围内，或至少33％、至少34％，或至少35％和/或不超过50％、不超过45％、不超过41％、不超过40％或不超过39％，或它可以在33％-50％、34％-45％或35％-41％的范围内，以干体积基准计；
·一氧化碳含量为至少40、至少41、至少42或至少43和/或不超过55、不超过54、不超过53或不超过52wt％，基于流的总重量，或在40wt％-55wt％、41wt％-54wt％或42wt％-53wt％的范围内，以干基计基于流的总重量；
·二氧化碳含量为按体积计至少1％、至少1.5％、至少2％、至少3％、至少4％、至少5％、至少6％或至少7％和/或按体积计不超过25％、不超过20％、不超过15％、不超过12％、不超过11％、不超过10％、不超过9％、不超过8％或不超过7％，以干基计；
·甲烷含量为不超过5000、不超过2500、不超过2000或不超过1000ppm(按体积计)的甲烷，以干基计；
·硫含量为按重量计不超过1000、不超过100、不超过10或不超过1ppm(ppmw)；
·煤烟含量为至少1000、或至少5000ppm和/或不超过50,000、不超过20,000或不超过15,000ppmw；
·卤化物含量为不超过1000、不超过500、不超过200、不超过100或不超过50ppmw；
·汞含量为不超过0.01、不超过0.005或不超过0.001ppmw；
·胂含量为不超过0.1ppm、不超过0.05ppmw、或不超过0.01ppmw；
·氮含量为不超过10,000、不超过3000、不超过1000或不超过100ppmw氮；
·锑含量为至少10ppmw、至少20ppmw、至少30ppmw、至少40ppmw或至少50ppmw，和/或不超过200ppmw、不超过180ppmw、不超过160ppmw、不超过150ppmw或不超过130ppmw；和/或
·钛含量为至少10ppmw、至少25ppmw、至少50ppmw、至少100ppmw、至少250ppmw、至少500ppmw或至少1000ppmw，和/或不超过40,000ppmw、不超过30,000ppmw、不超过20,000ppmw、不超过15,000ppmw、不超过10,000ppmw、不超过7,500ppmw或不超过5,000ppmw。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，合成气包含0.7至2、0.7至1.5、0.8至1.2、0.85至1.1或0.9至1.05的氢气/一氧化碳摩尔比。
气体组分可以通过火焰离子化检测器气相色谱(FID-GC)和热导率检测器气相色谱(TCD-GC)或任何其它公认的用于分析气流组分的方法来测定。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，回收成分合成气可具有如下量的回收成分：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99wt％，基于合成气流的总重量。
能量回收
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，化学回收设施还可以包括能量回收设施。如本文所用，“能量回收设施”是经由原料的化学转化(例如燃烧)从原料产生能量(即热能)的设施。可以提取由燃烧产生的总能量的至少5％、至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％或至少35％并且用于一种或多种其它方法和/或设施。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，引入能量回收设施80(图1)的进料流可以包含至少一部分PO富集废塑料、至少一种溶剂分解副产物流、至少一部分热解气、热解油和热解残余物中的一种或多种和/或来自化学回收设施内的一种或多种其它流中的一种或多种。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，这些流中的一个或多个可以连续地引入能量回收设施中，或这些流中的一个或多个可以间歇地引入。当存在多种类型的进料流时，可以将每一种单独引入或者可以将全部或部分流组合，使得可以将组合流引入能量回收设施中。当存在时，所述组合可以以连续或间歇方式进行。进料流可以包括固体、熔体、主要为液体的流、浆料、主要为气体的流或其组合。
可以使用任何类型的能量回收设施。在一些实施例中，能量回收设施可以包括至少一个炉或焚化炉。焚化炉可以是气体进料的、液体进料的或固体进料的，或可以配置为接受气体、液体或固体。焚化炉或加热炉可配置为将进料流中的至少一部分烃组分与氧化剂进行热燃烧。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，氧化剂包含至少5、至少10、至少15、至少20或至少25和/或不超过95、不超过90、不超过80、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或不超过25mol％的氧，基于氧化剂的总摩尔数。氧化剂的其它组分可以包括例如氮气或二氧化碳。在其它实施例中，氧化剂包括空气。
在能量回收设施中，至少50、至少60、至少70、至少80、至少90或至少95wt％的引入其中的进料可以燃烧以形成能量和燃烧气体，例如水、一氧化碳、二氧化碳及其组合。在一些实施例中，可以处理至少一部分进料以脱除化合物如硫和/或含氮化合物，以使燃烧气体中的氮和硫氧化物的量最小化。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，所产生的能量的至少一部分可以用于直接或间接加热过程流。例如，至少一部分能量可用于加热水以形成蒸汽，或用于加热蒸汽并形成过热蒸汽。至少一部分产生的能量可用于加热传热介质流(例如
Figure BDA0003886071190001111
)，当加热时，其本身可用于将热传递到一个或多个过程流。至少一部分能量可用于直接加热过程流。
在一些实施例中，用来自能量回收设施的能量的至少一部分来加热的过程流可以是来自本文讨论的设施中的一个或多个的过程流，所述设施包括例如溶剂分解设施、热解设施、裂化设施、POX气化设施、固化设施中的至少一个。能量回收设施80可以在单独的地理区域中或在其自己的单独设施中，而在一个或多个其它实施例中，能量回收设施80的至少一部分可以位于其它设施之一中或附近。例如，如图1所示的化学回收设施10中的能量回收设施80可以包括溶剂分解设施中的能量回收炉和POX气化设施中的另一个能量回收炉。
其它处理设施
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，图1中一般性示出的化学加工设施10可以包括至少一种其它类型的下游化学回收设施和/或一个或多个其它系统或设施，用于处理一种或多种化学回收产物或副产物流。合适类型的其它设施的例子可包括但不限于固化设施和产物分离设施。另外，一个或多个流的至少一部分可被运输或出售给最终用户或客户，和/或一个或多个流的至少一部分可被送至垃圾填埋场或其它工业处置场所。
固化设施
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，化学回收设施10还可以包括固化设施。如本文所用，术语“固化”是指通过物理方法(例如冷却)和/或化学方法(例如沉淀)使非固体材料变成固体材料。“固化设施”是包括对衍生自废塑料的原料进行固化所需的所有设备、管线和控制装置的设施。
引入固化设施的进料流可以源自化学回收设施10内的一个或多个位置。例如，固化设施的进料流可以包含一种或多种溶剂分解副产物流、来自热解设施的包括热解油(pyrolysis oil，也作pyoil)和/或热解残余物的流、来自一个或多个设施的主要为液体的流及其组合中的至少一种。本文提供了热解油和热解残余物的定义。可以将这些流中的一种或多种连续引入固化设施中，或者可以间歇地引入这些流中的一种或多种。当存在多种类型的进料流时，可以将每一种单独引入或者可以将全部或部分流组合，使得可以将组合流引入固化设施中。当进行时，可以以连续或间歇的方式进行组合。
固化设施可以包括用于冷却和至少部分固化进料流的冷却区，随后是可选的尺寸减小区。在离开冷却区时，所有或部分流可以是固化材料。在一些情况下，固化材料可以是片、块或厚片的形式，或者它可以是薄片、片剂、锭剂、颗粒、粒料、微粒料或粉末的形式。当进料流仅部分固化时，从冷却区取出的流可以包含固相和液相。至少一部分固相可以被脱除，并且全部或一部分液相可以从固化设施中取出并引入到另一个设施中，可选地在化学回收设施(例如，溶剂分解设施)内。
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，固化设施还可以包括用于减小固体材料的尺寸并形成多个颗粒的尺寸减小区域。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，尺寸减小可以包括粉碎、击碎、破碎或研磨/造粒固化材料的较大片或块以形成颗粒。在其它实施例中，在通过常规制粒装置制粒之前，可以至少部分地冷却至固化设施的进料流的至少一部分。无论如何形成颗粒，所得固体的D90粒度可以为至少50、至少75、至少100、至少150、至少250、至少350、至少450、至少500、至少750微米，或至少0.5、至少1、至少2、至少5或至少10mm和/或不超过50、不超过45、不超过40、不超过30、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、不超过1mm或不超过750、不超过500、不超过250或不超过200微米。固体可以包括粉末。固体可以包括任何形状的粒料。固体可具有至少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95wt％的回收成分，基于固体的总重量。
从固化设施中取出的固体可以被送至热解设施、能量回收设施和/或POX气化设施中的一个或多个(或两个或更多个)。固体可以是固体形式，或者可以是熔融的，或者在运输之前或运输期间至少部分液化。在一些实施例中，固体可以与液体组合以形成浆料，并且可以将浆料引入如本文所述的一个或多个化学回收设施中。合适的液体的例子可包括但不限于水、醇及其组合。在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，可以加热至少一部分固体以至少部分熔融或液化固体，并且可以将所得熔体引入到上述设施中的一个或多个中。可选地，至少一部分固体可以被送至工业垃圾填埋场(未示出)。
产物分离设施
在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，图1中所示的化学回收设施10内的流之一的至少一部分可以在产物分离设施(在图1中由数字90表示)中分离，以形成适合于进一步销售和/或使用的产物流。例如，可以在分离区中进一步加工一种或多种溶剂分解副产物流的至少一部分，以形成一种或多种纯化或精制的产物流。分离区中使用的合适方法的例子可包括但不限于蒸馏、萃取、倾析、汽提、精馏及其组合。来自产物分离区的精制流可以包括至少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％的一种或多种所需组分，基于精制产物流的总重量。所需组分的例子可包括某些醇或二醇(例如乙二醇、甲醇)、烷烃(例如乙烷、丙烷和丁烷以及更重质的)和烯烃(例如丙烯、乙烯和组合)。
以MPW表示的重量百分比是在加入任何稀释剂/溶液如盐或苛性碱溶液之前进料至第一阶段分离的MPW的重量。
本发明可以通过以下其实施例的实例进一步说明，但是应当理解，除非另外具体指出，这些实例仅出于说明的目的而包括，并且不旨在限制本发明的范围。
实例
实例1-5
进行实验以分析将热解油加入到熔融罐装置中以促进初始废塑料原料的溶解和熔融的效果。
表1提供了在PET流(和任何PVC污染物)被脱除以用于单独的甲醇分解过程(如本文所述)之前和之后通常从城市回收设施(MRF)接收的初始废塑料原料的组成分解。使用沉/浮分离方法脱除PET流。表1中列出的以下百分比基于全部原料的重量百分比。
表1
进料组合物 完整流(PET脱除前) 完整流(PET脱除后)
PET 49.8％ 1.0％
HDPE 42.2％ 83.7％
PP 7.1％ 14.1％
LDPE 0.2％ 0.4％
PS 0.4％ 0.8％
PVC 0.3％ 0.006％
总计 100％ 100％
PVCppm 3,000 60
Clppm 1,701 34
PET脱除后的废塑料流(即“聚烯烃富集流”)的检查表明，它主要是聚烯烃(约84％HDPE和约14％PP)。因此，该实验集中于熔融该剩余的聚烯烃富集流，并由此形成液化废塑料，该液化废塑料可以作为液体进料到现有的煤浆进料气化器中。已经观察到聚乙烯(尤其是HDPE)在340℃下不容易像其它塑料那样迅速降解成低黏度。塑料如聚丙烯和聚苯乙烯通常快速降解并且在340℃经历显著的黏度降低。因此，该实验的焦点是开发在340℃的最高温度下降低HDPE(和其它废塑料)的黏度的方法，包括通过用热解油稀释。
最初，在连续搅拌的玻璃圆底罐中，在340℃下，将50克富聚烯烃流液化不同的时间段(15分钟、一小时、两小时和三小时)。从这些试验得到的液化塑料流的黏度和其它特性列于下表2中。
表2
Figure BDA0003886071190001151
如表2所示，PP和其它少量塑料的存在通过用它们的降解碎片稀释或通过增强聚乙烯的自由基反应降解，有助于增强共混物的黏度降低。
实例6
对于该实验，将实例1-5中使用的初始聚烯烃富集流分离成“较小部分”(20wt％)和“较大部分”(80wt％)。较小部分最初在图25所示的容器中在400℃下经受热解，从而形成热解油。随后，将该热解油与较大部分的聚烯烃富集流组合，从而使该较大的固体部分在热解油的存在下在340℃的温度下液化。虽然不希望受理论的约束，但有人认为，当该少量添加的热解油与未熔融的较大部分在熔融容器中组合时，其可以充当“引发”源，从而提高聚乙烯分子量降低的速率。额外的引发可以克服交联/支化反应，导致总体分子量的总体加速降低。这种影响可能是由于自由基的引发增加，这可能影响断链或增加终止速率，从而导致平均来说每个自由基的增长(propagation)较少，并且可能减少交联和支化。
该方法开始于从实例1-5的表1中获得聚烯烃富集流，并将其分成“较小部分”(含有约20wt％的初始聚烯烃富集流)和“较大部分”(含有约80wt％的初始聚烯烃富集流)。表3提供了初始聚烯烃富集流、较小部分和较大部分中每种塑料的质量克数。
表3
塑料 初始原料 小部分(20％) 大部分(80％)
PET 0.485 0.01 0.392
HDPE 41.025 8.49 33.3
PP 6.905 1.36 5.6
LDPE 0.2 0.0575 0.316
PS 0.4 0.0963 0.156
使用图25所示的反应器装置进行实验过程。
如图25所示，金属反应器底部1006与高温加热罩1002一起使用。加热罩1002被制成为具有能够承受高温(高达600℃)的内部部件。如图25所示，反应器1000包含用于搅拌的不锈钢搅拌棒1022。此外，玻璃树脂釜顶1004连接到金属反应器1000，并通过标准金属夹具1008和1018保持在其位置中。高温真空油脂用作反应器法兰和釜顶之间的密封。此外，使用聚合物头取出器1012，并将其连接到玻璃侧臂，然后将其连接到锥形瓶/捕集器1010。将该罩/反应器装置置于半摩尔聚合设备中，使得该罩可以从反应器底部升高和降低。热电偶1016与Eurotherm控制装置1014相连，然后置于反应器底部1006和加热罩1002之间。由于这种结构，测量温度是反应器外壁的温度，而不是内部塑料温度。假定热传递是这样的，即内部塑料在相对短的时间内达到测量温度。最后，将反应器安装在千斤顶1020上，使得反应器可以根据需要升高和降低。
在液化过程中生产和使用热解油的方法如下。首先，将较小部分的原料装入反应器中，并用氮气净化反应器。随后，将较小部分中的塑料在340℃下熔融，并在不搅拌的情况下保持平衡30分钟。然后，将反应器中的温度升高到400℃，将熔融塑料在该温度下保持一分钟，并以15至18rpm搅拌，从而产生包含热解油的热解产物。保持一分钟后，将混合物冷却至395℃以下，并将较大部分(以固体形式)加入反应器中。虽然不希望受理论的束缚，但据信聚烯烃富集流的剩余较大部分(即，80％部分)的降解的增强可以通过来自较小部分产生的热解产物(特别是热解油)的自由基活性增加的效应来解释。熔融剩余的较大部分的聚烯烃富集流(即80％部分)冷却了反应器内的内容物，然后加热罩设定在340℃。在熔融剩余的材料质量并将温度稳定在340℃之后。将反应器中的内容物在340℃下保持约5分钟，之后将内容物冷却。
该实验室装置试图检查从回路返回的热解油流在400℃下的较高自由基活性是否增强了所得到的主要塑料物质的热降解或仅以与机油类似的方式充当稀释剂。如果返回的热解油流通过增加的自由基活性(引发)增强了熔融塑料的主要质量的降解，则这将对所需热解油流的尺寸产生影响。从上述粗实验室模拟和下表4所示，标准混合物的黏度降至1.2泊(350℃和10rad/s)。
表4
Figure BDA0003886071190001171
如表4所示，较大部分的聚烯烃富集流的黏度降低到1.2泊(在350℃和10rad/s下)。因此，这表明，衍生自初始聚烯烃富集流的较小部分的热解油的存在可用于增强未暴露于热解条件的剩余聚烯烃富集流的液化。
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“苛性碱”是指可在技术中用作清洁剂以用于杀灭病原体和/或减少气味的任何碱性溶液(例如，强碱、浓的弱碱等)。
如本文所用，术语“离心密度分离”是指其中材料的分离主要由离心力引起的密度分离过程。
如本文所用，术语“化学回收”是指废塑料回收过程，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、一氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯和丙烯)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。
如本文所用，术语“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。
如本文所用，术语“同地协作”是指至少两个物体位于共同的物理地点，和/或彼此相距一英里以内的特征。
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仅有的要素。
如本文所用，术语“传导”是指以间歇和/或连续方式运输材料。
如本文所用，术语“裂化”是指通过碳-碳键的断裂将复杂的有机分子分解为更简单的分子。
如本文所用，术语“D90”是指特定直径，其中90％的颗粒分布直径小于该特定直径，10％的颗粒分布直径大于该特定直径。为了确保获得代表性的D90值，颗粒的样品尺寸应为至少一磅。为了确定连续过程中颗粒的D90，应至少对5个样品进行测试，这些样品在至少24小时内以相等的时间间隔取出。使用高速摄影和计算机算法进行D90的测试，以产生粒度分布。一种用于测定D90值的合适的粒度分析仪是来自Ohio Mentor的W.S Tyler的CPA4-1型计算机化颗粒分析仪。
如本文所用，术语“直径”是指颗粒的最大弦长(即其最大尺寸)。
如本文所用，术语“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。此外，术语“低密度分离阶段”和“高密度分离阶段”是指相对密度分离过程，其中低密度分离的目标分离密度小于高密度分离阶段的目标分离密度。
如本文所用，术语“贫化/贫含”是指特定组分的浓度(以干基计)小于参比材料或流中该组分的浓度。
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。
如本文所用，术语“富集/富含”是指具有特定组分的浓度(以干基计)，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“卤化物”是指包含带有负电荷的卤素原子(即卤素离子)的组合物。
如本文所用，术语“卤”或“卤素”是指包含至少一个卤素原子的有机或无机化合物、离子或元素物质。
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“重有机甲醇分解副产物”是指沸点高于DMT的甲醇分解副产物。
如本文所用，术语“重有机溶剂分解副产物”是指沸点高于溶剂分解设施的主要对苯二甲酰基产物的溶剂分解副产物。
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，术语“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，术语“隔离的”是指一个或多个物体本身的特征，并与其它材料分离，无论是运动的还是静止的。
如本文所用，术语“轻有机甲醇分解副产物”是指沸点低于DMT的甲醇分解副产物。
如本文所用，术语“轻有机溶剂分解副产物”是指沸点低于溶剂分解设施的主要对苯二甲酰基产物的溶剂分解副产物。
如本文所用，术语“甲醇分解副产物”是指从甲醇分解设施中取出的不是对苯二甲酸二甲酯(DMT)、乙二醇(EG)或甲醇的任何化合物。
如本文所用，术语“混合塑料废物”和“MPW”是指至少两种类型的废塑料的混合物，该废塑料包括但不限于以下塑料类型：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、一种或多种聚烯烃(PO)和聚氯乙烯(PVC)。
如本文所用，“熔融进料”是指基本上为液体的进料，其含有至少一种组分，该组分基本上为液体形式并且已被加热到其熔化温度和/或玻璃化转变温度以上。
如本文所用，“熔融废塑料”是指基本上为液体形式的废塑料，其已被加热到高于其熔化温度和/或玻璃化转变温度。
如本文所用，术语“部分氧化(POX)”或“POX”是指含碳进料高温转化为合成气(一氧化碳、氢气和二氧化碳)，其中该转化是在低于化学计量的氧气存在下进行的。POX气化的进料可以包括固体、液体和/或气体。
如本文所用，术语“部分氧化(POX)反应”是指在部分氧化(POX)气化器中在含碳进料转化为合成气时发生的所有反应，包括但不限于部分氧化、水煤气变换、水煤气——初级反应、布多阿尔反应、氧化、甲烷化、氢重整、蒸汽重整和二氧化碳重整。
如本文所用，术语“部分氧化”是指含碳进料高温转化为合成气(一氧化碳、氢气和二氧化碳)，其中转化在小于将碳完全氧化成CO2所需的氧气化学计量的氧气的量下进行。
如本文所用，“PET”是指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、1,4-环己烷二羧酸、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基单元)和以下残基或部分中的一个或多个的聚酯：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-环己烷二羧酸、1,4-丁二醇、1,3-丙二醇和/或二乙二醇或其组合。
如本文所用，术语“高架”是指在封闭结构内的颗粒塑料固体的量的最大高度以上的结构的物理位置。
如本文所用，术语“部分氧化(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、管线和控制的设施。
如本文所用，术语“部分处理的废塑料”是指已经经受至少一个自动化或机械化分拣、洗涤或粉碎步骤或过程的废塑料。部分处理的废塑料可源自例如市政回收设施(MRF)或再生装置。当将部分处理的废塑料提供给化学回收设施时，可以跳过一个或多个预处理步骤。
如本文所用，术语“PET溶剂分解”是指在溶剂存在下，通过其使含聚对苯二甲酸酯的塑料进料化学分解，以形成主要对苯二甲酰基产物和主要二醇产物的反应。
如本文所用，术语“物理回收”(也称为“机械回收”)是指废塑料回收过程，该过程包括熔融废塑料并将熔融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，物理回收基本上不改变塑料的化学结构，尽管可能发生一些降解。
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“预处理”是指使用以下步骤中的一个或多个制备用于化学回收的废塑料：(i)粉碎，(ii)制粒，(iii)洗涤，(iv)干燥，和/或(v)分离。
如本文所用，术语“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。
如本文所用，术语“热解焦炭”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，术语“热解气”是指由热解获得的组合物，其在25℃下为气态。
如本文所用，术语“热解重质蜡”是指由热解获得的C20+烃，其不是热解焦炭、热解气或热解油。
如本文所用，术语“热解油(pyrolysis oil或pyoil)”是指由热解获得的组合物，其在25℃和1atm下为液体。
如本文所用，术语“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，且主要包含热解焦炭和热解重质蜡。
如本文所用，术语“回收成分”和“r-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“树脂ID码”是指在塑料产品上出现的一组符号和相关数字(1至7)，其标识制造该产品的塑料树脂，最初于1988年在美国开发，但自从2008年以来已由ASTM国际组织管理。
如本文所用，术语“树脂ID码1”是指由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的塑料产品。这样的塑料产品可以包括软饮料瓶、矿泉水瓶、果汁容器和食用油容器。
如本文所用，术语“树脂ID码2”是指由高密度聚乙烯(HDPE)制成的塑料产品。这种塑料产品可以包括牛奶壶、清洁剂和洗衣剂容器、洗发水瓶和肥皂容器。
如本文所用，术语“树脂ID码3”是指由聚氯乙烯(PVC)制成的塑料产品。这种塑料产品可以包括水果和糖果托盘、塑料包装(泡沫箔)和食品包装。
如本文所用，术语“树脂ID码4”是指由低密度聚乙烯(LDPE)制成的塑料产品。这种塑料产品可以包括购物袋、轻质瓶和麻袋。
如在此所使用的，术语“树脂ID码5”指的是由聚丙烯(PP)制成的塑料产品。这样的塑料产品可以包括家具、汽车部件、工业纤维、行李箱和玩具。
如在此所使用的，术语“树脂ID码6”是指由聚苯乙烯(PS)制成的塑料产品。这种塑料产品可以包括玩具、硬质包装、冰箱托盘、化妆包、服饰珠宝、CD盒、自动售货杯和蛤壳式容器。
如本文所用，术语“树脂ID码7”是指由除定义为树脂ID码1-6的那些塑料以外的塑料制成的塑料产品，包括但不限于丙烯酸、聚碳酸酯、聚乳酸纤维、尼龙和玻璃纤维。这种塑料产品可以包括瓶子、前灯透镜和安全眼镜。
如本文所用，术语“分离效率”是指如图26中所定义的两个或多个相或组分之间的分离程度。
如本文所用，术语“浮沉密度分离”是指其中材料的分离主要由在所选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，术语“溶剂分解”或“酯溶剂分解”是指含酯的进料在溶剂存在下化学分解形成主要羧基产物和/或主要二醇产物的反应。溶剂分解的例子包括水解、醇解和氨解。
如本文所用，术语“溶剂分解副产物”是指从溶剂分解设施取出的任何化合物，其不是溶剂分解设施的主要羧基(对苯二甲酰基)产物、溶剂分解设施的主要二醇产物或进料至溶剂分解设施的主要溶剂。
如本文所用，“喷射”是指在多个位置将气态材料注入主要为液体的介质中。
如本文所用，术语“对苯二甲酰基”是指包括以下基团的分子：
Figure BDA0003886071190001231
如本文所用，术语“主要对苯二甲酰基”是指从溶剂分解设施回收的主或关键对苯二甲酰基产物。
如本文所用，术语“二醇”是指每个分子包含两个或更多个-OH官能团的组分。
如本文所用，术语“主要二醇”是指从溶剂分解设施提取的主要二醇产物。
如本文所用，术语“目标分离密度”是指在高于该密度时，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，材料在较低密度输出中分离。
如本文所用，术语“废塑料”和“塑料废物”是指用过的、废弃的和/或丢弃的塑料材料。进料至化学回收设施的废塑料可以是未处理的或部分处理的。
如本文所用，术语“未处理的废塑料”是指未经受任何自动化或机械化分拣、洗涤或粉碎的废塑料。未处理的废塑料的例子包括从家庭路边塑料回收箱或共享社区塑料回收容器收集的废塑料。
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，术语“废塑料颗粒”是指D90小于1英寸的废塑料。
如本文所用，术语“主要”是指基于其总重量至少50wt％的某物。例如，“主要”包含组分A的组合物包括至少50wt％的组分A，基于组合物的总重量。
如本文所用，“下游”是指目标单元操作、容器或设备，其：
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
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。
权利要求书不限于所公开的实施例
以上描述的技术的形式仅用作说明，而不应以限制意义使用来解释本技术的范围。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 (33)

1.一种化学回收方法，其包括：
(a)液化至少一种固体废塑料，以形成液化废塑料；
(b)将所述液化废塑料的至少一部分引入部分氧化(POX)气化器；和
(c)将所述POX气化器中的所述液化废塑料的至少一部分转化为合成气组合物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述液化包括熔融、增塑、溶解和/或解聚所述固体废塑料。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述液化包括在熔融罐中液化所述固体废塑料，其中，所述熔融罐的温度保持在200至500℃的范围内。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述熔融罐包括连续搅拌罐。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述固体废塑料包含至少90wt％的一种或多种聚烯烃，其中，所述固体废塑料包含不超过5wt％的PET。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述液化包括用至少一种溶剂溶解所述固体废塑料。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述溶剂包括机油、热解油或其组合。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述液化废塑料的卤素含量不超过100ppmw。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，在被引入所述POX气化器的进料喷注器的入口之前，所述液化废塑料在350℃和10弧度/秒下的黏度小于500泊。
10.一种化学回收方法，其包括：
(a)在熔融罐中液化至少一种固体废塑料，以形成熔融废塑料；
(b)从所述熔融废塑料中脱除一种或多种卤素，以形成卤素贫化熔融废塑料；
(c)将所述卤素贫化熔融废塑料的至少一部分引入部分氧化(POX)气化器中；和
(d)将所述POX气化器中的所述卤素贫化熔融废塑料的至少一部分转化为合成气组合物。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述液化包括熔融、增塑、溶解和/或解聚所述固体废塑料。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述液化包括在熔融罐中液化所述固体废塑料，其中，所述熔融罐的温度保持在200至500℃的范围内。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述熔融罐包括连续搅拌罐。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述固体废塑料包含至少90wt％的一种或多种聚烯烃，其中，所述固体废塑料包含不超过5wt％的PET。
15.根据权利要求10所述的方法，其中，所述液化包括用至少一种溶剂溶解所述固体废塑料。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述溶剂包括机油、热解油或其组合。
17.根据权利要求10所述的方法，其中所述脱除一种或多种卤素包括使所述熔融废塑料经受以下步骤中的至少一个——(i)向所述熔融废塑料中喷射汽提气，以产生多相混合物；和(ii)在所述熔融罐外部的热交换器中加热所述熔融废塑料的至少一部分，从而提供加热的熔融废塑料。
18.根据权利要求10至17中任一项所述的方法，其中，所述液化废塑料的卤素含量不超过100ppmw。
19.根据权利要求10至17中任一项所述的方法，其中，在被引入所述POX气化器的进料喷注器的入口之前，所述液化废塑料在350℃和10弧度/秒下的黏度小于500泊。
20.一种化学回收设施，其包括：
(a)废塑料液化系统，用于液化至少一种固体废塑料并形成液化废塑料；和
(b)部分氧化(POX)气化器，所述部分氧化(POX)气化器与所述塑料液化系统流体连通连接，并且配置为接收所述液化废塑料的至少一部分并将所述液化废塑料的至少一部分转化为合成气组合物。
21.根据权利要求20所述的设施，其中，所述废塑料液化系统包括至少一个熔融罐、至少一个外部热交换器、至少一个卤素汽提塔和/或至少一个多级分离器。
22.根据权利要求21所述的设施，其中，所述熔融罐、所述外部热交换器、所述卤素汽提塔和所述多级分离器流体连通。
23.根据权利要求22所述的设施，其中，所述卤素汽提塔配置为接收所述液化废塑料的至少一部分，并向所述液化废塑料喷射汽提气，从而形成多相混合物。
24.根据权利要求23所述的设施，其中，所述多级分离器包括分相容器，其中，所述分相容器配置为接收所述多相混合物，并使气相从所述多相混合物的液相中分相，从而提供卤素富集的气态材料和卤素贫化熔融废塑料。
25.根据权利要求24所述的设施，其中，所述分相容器包括指状反应器。
26.根据权利要求23所述的设施，其中，所述卤素汽提塔包括喷射器。
27.一种化学回收设施，其包括：
(a)废塑料熔融系统，用于液化至少一种固体废塑料并形成熔融废塑料，其中所述废塑料熔融系统包括脱卤系统，用于从所述熔融废塑料中脱除一种或多种卤素，由此提供卤素贫化熔融废塑料；和
(b)部分氧化(POX)气化器，所述部分氧化(POX)气化器与所述废塑料熔融系统流体连通连接，并且配置为接收所述卤素贫化熔融废塑料的至少一部分并将所述卤素贫化熔融废塑料的至少一部分转化为合成气组合物。
28.根据权利要求27所述的设施，其中，所述废塑料熔融系统包括至少一个熔融罐、至少一个外部热交换器和至少一个多级分离器，其中所述脱卤系统包括至少一个卤素汽提塔。
29.根据权利要求29所述的设施，其中，所述熔融罐、所述外部热交换器、所述卤素汽提塔和所述多级分离器流体连通。
30.根据权利要求29所述的设施，其中，所述卤素汽提塔配置为接收所述熔融废塑料的至少一部分，并向所述熔融废塑料喷射汽提气，从而形成多相混合物。
31.根据权利要求30所述的设施，其中，所述多级分离器包括分相容器，其中，所述分相容器配置为接收所述多相混合物，并使气相从所述多相混合物的液相中分相，从而提供卤素富集的气态材料和卤素贫化熔融废塑料。
32.根据权利要求31所述的设施，其中，所述分相容器包括指状反应器。
33.根据权利要求28所述的设施，其中，所述卤素汽提塔包括喷射器。
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