JP2018501945A - 触媒急速熱分解の生成物から一酸化炭素を回収する改良された方法 - Google Patents

触媒急速熱分解の生成物から一酸化炭素を回収する改良された方法 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、触媒急速熱分解（ＣＦＰ）方法で生成された流出物からＣＯを回収するための改良された方法を提供する。【解決手段】該方法は、ａ）触媒急速熱分解法によって生じる無水かつ固形物を含まない状態の２５〜８０％のＣＯと少なくとも１５％のＣＯ２を含む第１の気相流を供給する工程と、ｂ）特定の溶媒を工程ａ）の第１の気相流と混合して混合相流とする工程と、ｃ）工程ｂ）の混合相流をＣＯを含む第２の気相流と液相流に分離する工程と、ｄ）工程ａ）の第１の気相流よりＣＯ濃度が高くＣＯ２濃度が低い工程ｃ）の第２の気相流から生成物流を回収する工程と、を含む。【選択図】図３

Description

本発明は、触媒急速熱分解法で生成された流出物から一酸化炭素を回収する改良された方法に関する。
旅行や消費財のニーズとともに、主に、地下深部から得られる石炭や石油などの化石燃料の消費がかつてないほど高まっている。多くの場合、採鉱や掘削による化石燃料の採掘に伴い、環境コストや政治的コストがかかる。また、入手しやすい化石燃料源が採掘し尽くされつつあることから、水圧破砕や深海掘削など更に費用のかかる掘削技術の探求が行われている。その上、化石燃料の消費により、大気中炭素は、一般に二酸化炭素の形であるが、高レベルとなっている。
これらの問題を軽減するため、バイオマスを燃料やその他の有用な化学物質に変換するために多大な努力が費やされている。化石燃料とは異なり、バイオマスは再生可能なエネルギーであり、カーボンニュートラルである。すなわち、バイオマスは成長過程で大気中の炭素を消費するため、バイオマス由来の燃料及び化学物質は大気中の炭素の増加をもたらさないということである。
バイオマスに関する多くの研究では、植物油、澱粉、糖類を含む精製したバイオマスの変換が行われているが、この種の精製したバイオマスは食物として消費できるものでもあるため、農業廃棄物（バガス、藁、トウモロコシの茎葉、トウモロコシの皮など）、エネルギー作物（スイッチグラス、ススキなど）、木材チップやおがくずといった木材及び林業廃棄物、製紙工場の廃棄物、プラスチック廃棄物、再生プラスチックや藻類等の、総じてセルロース系バイオマスとも称される、非食用バイオマスの変換の実用性はなお一層高いといえる。バイオマスは、一般に３つの主成分、リグニン、ヘミセルロース及びセルロースを含んでいる。
バイオマスから燃料や化学物質を生成するには、原料の性質上、従来の石油系の変換方法とは異なる特殊な変換方法が必要となる。高温、固形原料、高水分濃度、独特の分離及び酸素化副生成物は、石油のアップグレーディングでみられるものとは全く異なるものであり、バイオマス変換の特徴の一部である。このため、多大な努力が行われているものの、バイオマスから化学物質又は燃料を効率的に生成するために克服しなければならない課題は多い。
リグニン、セルロース及びヘミセルロースなどの様々なバイオマス由来のポリマ材料は、熱分解して、芳香族、オレフィン、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、水及びその他の生成物の混合物を生成することができる。特に望ましい形態の熱分解としては、触媒急速熱分解（ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｆａｓｔ ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ：ＣＦＰ）が知られており、流動層触媒反応器中でバイオマスを変換し、芳香族、オレフィン及びその他の様々な物質の混合物を生成する。芳香族としては、特に、ベンゼン、トルエン、キシレン（まとめてＢＴＸと呼ばれる）及びナフタレンが挙げられる。オレフィンとしては、エチレン、プロピレン、及び、少量の高分子量オレフィンが挙げられる。ＣＯは、バイオマスから生成することができるもう一つの価値ある生成物である。
触媒急速熱分解法で生じる流出物は、未処理の状態では、芳香族、オレフィン、酸素化物、パラフィン、Ｈ２、ＣＨ４、ＣＯ、ＣＯ２、水、炭、灰、コークス、触媒微粒子及び他の化合物のホスト材料を含む複雑な混合物である。この複雑な混合物中の様々な成分を分離・回収することは、いまだ満足のいく結果が得られていない課題となっている。このような未処理の流出物である複雑な混合物からＣＯを回収したとの報告はいまだなされていない。
米国特許第６，３４２，０９１号には、高圧で用いられる工業用ガスからＣＯ２、硫黄化合物、水及び芳香族炭化水素及び高級脂肪族炭化水素を除去する方法が開示されている。少なくとも１つのモルホリン誘導体が吸着剤として用いられ、吸着剤蒸気が、吸着溶媒からＣＯ２及びその他の物質を除去するためのストリッピングガスとして用いられる。この方法は、触媒熱分解で生成された混合物や選択溶媒の使用に対応していない。米国特許第７，９８２，０７７号には、アミン吸着剤を用いた高圧水素化及び水素化脱酸素化方法で生じる高パラフィン濃度生成物流からＣＯ２及び硫黄含有物質を分離する方法が開示されている。この方法では、ＣＯ流を回収しない。米国特許公開第２００９／００７７８６８Ａ１号には、アミン吸着剤を用いた高圧水素化及び水素化脱酸素化方法で生じる高パラフィン濃度生成物からＣＯ２及び硫黄含有物質を分離し、硫黄化合物を再循環する方法が開示されている。この方法は、ＣＯ回収に対応していない。米国特許第８，５３５，６１３号には、合成ガス中のＣＯをＣＯ２に変換すること、及び、物理吸着用溶媒を用いて合成ガス中のＨ２Ｓを除去することにより、合成ガスから酸性ガス、ＣＯ２及びＨ２Ｓを分離する装置が開示されている。ＣＯ回収の試みは行われてない。米国特許公開第２００９／０１３３４３７Ａ１号には、一連の深冷分離により水素、ＣＯ、メタン及び高沸点成を含む流体から高ＣＯ濃度流を分離する方法が開示されている。この方法では、溶媒を使わない。
米国特許公開第２０１４／０１０７３０６号には、バイオマスを熱分解し、少なくとも１種類の熱分解生成物を別の化合物に変換する方法及び装置が開示されている。この方法は、炭化水素系材料を反応器に供給する工程と、１種類以上の熱分解生成物を生成するのに十分な反応条件下で炭化水素系材料の少なくとも一部を反応器内で熱分解する工程と、熱分解生成物の少なくとも一部を触媒反応させる工程と、炭化水素生成物の少なくとも一部を分離する工程と、炭化水素生成物の一部を反応させて化学中間体を生成する工程と、を含む。この方法では、高ＣＯ濃度流は回収されない。
ＣＦＰに適した装置及び方法条件が、それぞれ参照することにより本明細書に組み込まれる米国特許第８，２７７，６４３号、米国特許公開第２０１２／０２０３０４２Ａ１号及び米国特許公開第２０１３／００６００７０Ａ１号に開示されている。開示された方法では、高ＣＯ濃度流は回収されない。同様に、米国特許公開第２０１３／００３２４７７２Ａ１号は、反応生成物のガス留分を蒸気回収システムに送る工程を含むことができる方法を開示しているが、この方法でも、高ＣＯ濃度流は回収されない。
現在の商慣習や公知技術の開示を勘案すると、触媒熱分解法で生成された流出物からＣＯを分離・回収する単純で経済的な方法が必要とされる。本発明はかかる方法を提供する。
本発明の様々な態様は、有用な生成物の収率の増加、エネルギー効率の改善、特に価値のある生成物の分離と回収、及び、排出物の低減を含む。これらの態様について、本発明は、触媒急速熱分解法の生成物の少なくとも一部を様々な相の留分に分離・回収し、ＣＯを回収することによる、触媒急速熱分解法で生成された流出物からＣＯを回収する経済的で改良された方法を提供する。本発明の方法の一実施形態は、ａ）触媒急速熱分解法によって生じる無水かつ固形物を含まない状態の２５〜８０％のＣＯ及び少なくとも１５％のＣＯ２を含む第１の気相流を供給する工程と、ｂ）ＣＯ吸着能力の少なくとも５倍又は少なくとも１０倍のＣＯ２吸着能力を持つ溶媒を工程ａ）の第１の気相流と混合して混合相流とする工程と、ｃ）工程ｂ）の混合相流をＣＯを含む第２の気相流と液相流に分離する工程と、ｄ）工程ａ）の第１の気相流よりＣＯ濃度が高くＣＯ２濃度が低い工程ｃ）の第２の気相流から生成物流を回収する工程を含む。
本発明の方法の別の実施形態では、工程ａ）の第１の気相流の生成は、触媒急速熱分解法で生成された無水かつ固形物を含まない状態のＣＯを少なくとも２０％含む流出物流を−５〜１００℃の条件、１０〜１００℃など、例えば、４０〜８０℃の水で急冷して急冷流とし、この急冷流を処理して第１の気相流と液相流に分離することにより行われる。急冷流処理工程では、１００〜８０００ｋＰａの条件、例えば、６００〜２０００ｋＰａで急冷流を圧縮し、−３０〜６０℃の条件、例えば、５〜３０℃で圧縮流を冷却する。
本発明の方法の別の実施形態は、ｅ）工程ｃ）の液相流を更に分離して、ＣＯ２を含む第３の気相流を形成する工程と、ｆ）工程ｅ）の第３の気相流から、少なくとも５０％のＣＯ２、例えば、５０〜９９％のＣＯ２を含む第２の生成物流を回収する工程と、を更に含む。
本発明の方法の別の実施形態は、ｇ）工程ｅ）及びｆ）の後に、工程ｆ）の第２の生成物流の少なくとも一部を再循環して、工程ａ）で第１の気相流を生成する触媒急速熱分解法で再利用する工程を更に含む。
図１は、バイオマスを芳香族及びＣＯに変換する方法の概略図である。 図２は、バイオマスを芳香族及びＣＯに変換する方法の概略図である。 図３は、本発明の方法の実施形態の概略図である。 図４は、本発明の方法の実施形態の概略図である。
上記を鑑みて鋭意研究した結果、発明者らは、触媒急速熱分解法の生成物の少なくとも一部を様々な相の留分に分離して回収し、一連の連続する工程でＣＯを回収することで、触媒急速熱分解法で生成された流出物からＣＯを経済的かつ効果的に回収できることを見出した。
本発明の改良された方法は、ａ）触媒急速熱分解法で生じる無水かつ固形物を含まない状態の２５〜８０％のＣＯと少なくとも１５％のＣＯ２を含む第１の気相流を供給する工程と、ｂ）ＣＯ吸着能力の少なくとも５倍のＣＯ２吸着能力を持つ溶媒を工程ａ）の第１の気相流と混合して混合相流とする工程と、ｃ）工程ｂ）の混合相流をＣＯを含む第２の気相流と液相流に分離する工程と、ｄ）工程ａ）の第１の気相流よりＣＯ濃度が高くＣＯ２濃度が低い工程ｃ）の第２の気相流から生成物流を回収する工程を含み、さらに必要に応じて、ｅ）工程ｃ）の液相流を更に分離して、ＣＯ２を含む第３の気相流を形成する工程と、ｆ）工程ｅ）の第３の気相流から、少なくとも５０％のＣＯ２を含む第２の生成物流を回収する工程と、を含み、さらに必要に応じて、ｇ）工程ｆ）の第２の生成物流の少なくとも一部を再循環して、工程ａ）でＣＯを含む第１の気相流を生成する触媒急速熱分解法で再利用する工程を含む。
本明細書で使用される用語「芳香族」又は「芳香族化合物」は、炭化水素化合物又は1以上の芳香族基を含む化合物を指し、例えば、芳香族単環系（例えば、ベンジル、フェニルなど）や縮合多環芳香族系（例えば、ナフチル、１，２，３，４−テトラヒドロナフチルなど）がある。芳香族化合物の例としては、これらに限定されないが、ベンゼン、トルエン、インダン、インデン、２−エチルトルエン、３−エチルトルエン、４−エチルトルエン、トリメチルベンゼン（例えば、１，３，５−トリメチルベンゼン、１，２，４−トリメチルベンゼン、１，２，３−トリメチルベンゼンなど）、エチルベンゼン、スチレン、クメン、ｎ−プロピルベンゼン、キシレン（例えば、ｐ−キシレン、ｍ−キシレン、ｏ−キシレン）、ナフタレン、メチルナフタレン（例えば、１−メチルナフタレン）、アントラセン、９，１０−ジメチルアントラセン、ピレン、フェナントレン、ジメチルナフタレン（例えば１，５−ジメチルナフタレン、１，６−ジメチルナフタレン、２，５−ジメチルナフタレンなど）、エチルナフタレン、ヒドリンデン、メチルヒドリンデン及びジメチルヒドリンデンが挙げられる。一部の実施形態では、単環及び／又はそれ以上の環を有する芳香族を生成することもできる。また、芳香族類としては、ヘテロ原子置換基を含む単一及び複数の環状化合物、即ち、フェノール、クレゾール、ベンゾフラン、アニリン、インドールなども含まれる。
本明細書で使用される用語「バイオマス」は、当技術分野における通常の意味であり、再生可能なエネルギーや化学物質のあらゆる有機資源を指す。その主な材料には、（１）木（木材）及びその他のすべての植物、（２）農産物及び農業廃棄物（トウモロコシ、果実、食品廃棄物、エンシレージなど）、（３）藻類及びその他の海洋植物、（４）代謝廃物（糞肥料、下水）、及び、（５）セルロース系都市廃棄物がある。バイオマス物質の例が、例えば、Ｈｕｂｅｒ Ｇ．Ｗ．らの「Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｆｕｅｌｓ ｆｒｏｍ Ｂｉｏｍａｓｓ：Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、Ｃａｔａｌｙｓｔｓ、ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（バイオマスからの輸送燃料の合成：化学、触媒、及び工学）」Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．１０６（２００６年）、ｐｐ．４０４４-４０９８に記載されている。
バイオマスは、通常、燃料用又は工業生産用に変換可能な、生体又は死んだばかりの生物材料として定義される。バイオマスとしての基準によれば、材料が炭素循環に関与したばかりであり、燃焼過程で炭素を放出しても、合理的な短期間に平均化され、純増をもたらさない材料でなければならない（このため、泥炭、褐炭、石炭のような化石燃料は、長期間にわたって炭素循環に関与していない炭素を含んでおり、その燃焼が大気中の二酸化炭素に純増をもたらすことから、この定義ではバイオマスとはみなされない）。バイオマスは、最も一般的には、バイオ燃料用に栽培された植物質を指すが、繊維や化学物質の生産あるいは発熱に使用される植物質・動物質も含まれる。また、バイオマスには、燃料として燃焼できる又は化学物質に変換できる生分解性廃棄物や副産物、例えば、一般廃棄物、草木のごみ（芝、切り花、生垣の剪定ごみなどの庭や公園から出るごみからなる生分解性廃棄物）、動物糞肥料を含む農業副産物、食品加工廃棄物、下水汚泥、木材パルプや藻類からの黒液なども含まれる。地質学的方法によって所定の物質に変換された有機物質、例えば、石炭、オイルシェール、又は石油などは、バイオマスから除外される。バイオマスは、一般に、ススキ、トウダイグサ、ヒマワリ、スイッチグラス、麻、コーン（トウモロコシ）、ポプラ、柳、サトウキビ、油やし（パーム油）を含む植物として広く栽培され、その根、茎、葉、種子殻及び果実にいたるまで全てが潜在的に有用である。加工装置に導入するために行う原料の処理は、装置の必要性とバイオマスの形態により異なる。
本明細書で使用される用語「オレフィン」又は「オレフィン化合物」（“アルケン”としても知られる）とは、当技術分野においての通常の意味であり、二重結合で繋がった１対以上の炭素原子を含むあらゆる不飽和炭化水素を指す。オレフィンには、環状オレフィンと非環状（脂肪族）オレフィンがあり、それぞれ環状（閉環）又は開鎖基の一部を形成する炭素原子の間に二重結合が位置する。また、オレフィンは、適切な数の二重結合を含んでもよい（例えば、モノオレフィン、ジオレフィン、トリオレフィンなど）。オレフィン化合物の例としては、これらに限定されないが、特に、エテン、プロペン、アレン（プロパジエン）、１‐ブテン、２‐ブテン、イソブテン（２−メチルプロペン）、ブタジエン及びイソプレンが挙げられる。環状オレフィンの例としては、特に、シクロペンテン、シクロヘキセン及びシクロヘプテンが挙げられる。トルエンなどの芳香族化合物はオレフィンとはみなされないが、芳香族部分を含むオレフィン、例えば、ベンジルアクリレートやスチレンは、オレフィンとみなされる。
本明細書で使用される用語「酸素化物」は、その構造中に少なくとも１つの酸素原子を有するあらゆる有機化合物を含むものであり、例えば、アルコール（例えば、メタノール、エタノールなど）、酸（例えば、酢酸、プロピオン酸など）、アルデヒド類（例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒドなど）、エステル類（例えば、酢酸メチル、酢酸エチルなど）、エーテル類（例えば、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル等）、含酸素置換基を有する芳香族類（例えば、フェノール類、クレゾール、安息香酸など）、環状のエーテル、酸、アルデヒド、及び、エステル（例えば、フラン、フルフラールなど）といったものが挙げられる。
本明細書で使用される用語「熱分解」及び「熱分解する」とは、当技術分野においての通常の意味であり、好ましくは酸素を添加することなく、あるいは、無酸素での加熱により、化合物、例えば、固体炭化水素材料を１種類以上の別の物質、例えば、揮発性有機化合物、ガス及びコークスに変換することを指す。熱分解反応器内の酸素の体積分率は、０．５％以下であることが好ましい。触媒を使用してもしなくても、熱分解を行うことができる。「触媒熱分解」とは、触媒の存在下で行われる熱分解のことを指し、以下に詳細に記載するような工程を含むことができる。流動層触媒反応器中でバイオマスを変換し、芳香族、オレフィン及び他の様々な物質の混合物を生成する触媒急速熱分解（Ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｆａｓｔ ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ：ＣＦＰ）は、特に有益な熱分解法である。触媒熱分解法の例が、Ｈｕｂｅｒ Ｇ．Ｗ．らの「Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｆｕｅｌｓ ｆｒｏｍ Ｂｉｏｍａｓｓ：Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、Ｃａｔａｌｙｓｔｓ、ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（バイオマスからの輸送燃料の合成：化学、触媒、及び工学）」Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．１０６（２００６年）、ｐｐ．４０４４-４０９８に記載されている。
本明細書で使用される成分の「回収率」という用語は、反応器流出物流に存在する当該成分の量に対する、回収された（１種類以上の）生成物流に存在する当該成分の割合（又は％）である。例えば、１０グラムの「Ａ」が反応器流出物中に存在し、８．５グラムの「Ａ」が回収された生成物流中に存在する場合、「Ａ」の回収率は８．５／１０又は０．８５（８５％）である。本明細書における百分率は、特に指定のない限り全て質量％である。
触媒急速熱分解法において効果的な触媒は、細孔径（例えば、メソポーラスであり、ゼオライトで典型的にみられる細孔径）に応じて選択された内部多孔性を有するものであり、例えば、平均細孔径が約１００オングストローム未満、約１０オングストローム未満、約５オングストローム未満、又はそれ以下である。一部の実施形態では、平均細孔径が約５〜約１００オングストロームの触媒を使用してもよい。一部の実施形態では、平均細孔径が約５．５〜約６.５オングストロームの間、又は、約５．９〜約６.３オングストロームの間の触媒を使用してもよい。一部の実施形態では、平均細孔径が約７〜約８オングストロームの間、又は、約７.２〜約７.８オングストロームの間の触媒を使用してもよい。
触媒急速熱分解法の好適な実施形態では、触媒は、天然ゼオライト、合成ゼオライト及びこれらの組み合わせから選択してもよい。特定の実施形態において、触媒は、当業者には理解されるように、ＺＳＭ−５型であってもよい。かかる触媒は、必要に応じて酸性部位を含んでもよい。他の種類のゼオライト触媒としては、特に、フェリエライト、Ｙ型、ベータ、モルデナイト、ＭＣＭ−２２、ＺＳＭ−２３、ＺＳＭ−５７、ＳＵＺ−４、ＥＵ−１、ＺＳＭ−１１、ＳＡＰＯ−３１、ＳＳＺ−２３などの構造を有するものが挙げられる。別の実施形態では、非ゼオライト系触媒を使用してもよく、例えば、ＷＯｘ／ＺｒＯ２、リン酸アルミニウムなどがある。一部の実施形態にでは、触媒は、金属及び／又は金属酸化物を含んでもよい。適切な金属及び／又は酸化物の例としては、特に、ニッケル、パラジウム、プラチナ、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、亜鉛、銅、ガリウム及び／又はそれらいずれかの酸化物が挙げられる。一部の実施形態では、触媒の活性又は構造を変更するために、希土類元素、即ち、５７から７１までの元素、セリウム、ジルコニウム又はそれらの酸化物、又はそれらの組み合わせの中から選択されたプロモータ要素を含んでもよい。更に、一部の例では、所望の生成物を選択的に生成するために、触媒の特性（例えば、細孔構造、酸性部位の種類及び／又は数など）を選択してもよい。
触媒急速熱分解法に適した装置及び方法条件の例が、それぞれ参照することにより本明細書に組み込まれる米国特許第８，２７７，６４３号及び米国特許公開第２０１３／００６００７０Ａ１号に記載されている。バイオマスのＣＦＰの条件としては、ＺＳＭ−５型ゼオライトなどのゼオライト触媒；チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、プラチナ、パラジウム、銀、リン、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、タングステン、ジルコニウム、セリウム、ランタン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される金属を含むゼオライト触媒；流動層、循環層又はライザー反応器；３００〜１０００℃の範囲の処理温度；及び、固体触媒に対するバイオマスの質量比０．１〜４０といった特徴（本発明の広範囲の態様を限定することを意図するものではない）の、１つ又は組み合せを含んでもよい。
図１には、バイオマスを芳香族（例えば、ＢＴＸ）、ＣＯ及びその他の成分（例えば、Ｃ９ ＋）に変換する触媒急速熱分解法がより具体的に例示されており、これにより本発明の方法の工程ａ）において有用な第１の気相流が供給される。ステージ１０において、バイオマスをチップ化、乾燥、粉砕、又はその他の方法で、あるいはこれらのうちいくつかの組み合わせにより、導入・準備する。準備したバイオマスを、触媒及び再循環ガス又は輸送流体と共にＣＦＰ反応器１００に導入する。ＣＦＰ反応器は、再循環ガス、他の流体、又は、再循環ガスと別の流体の一部によって流動化する流動層触媒反応器である。ＣＦＰ反応器１００からの生成物流は、これと共に１つ以上のサイクロン２０へ運ばれる触媒、鉱物又は炭などから分離される。サイクロンからの触媒と反応器から排出された別の触媒（図示せず）は、コークスと炭を燃焼する触媒再生装置５０で再生され、再生された触媒が反応器１００に戻される。未処理の液体生成物流は、生成物回収システム３０に送られてそこで急冷され、ＣＯ、ＣＯ２、ＣＨ４、Ｈ２、軽質オレフィン、軽質パラフィン、ベンゼン、トルエン及びキシレンを含む気相流から、ナフタレン、酸素化物、水、炭、コークス、灰、触媒微粒子及び他の有用な生成物などの重液生成物が分離・回収される。ＢＴＸ、ＣＯ、ＣＯ２及び他の生成物の未精製混合物を、分離工程４０において各種留分に分離し、ＣＯ含有流と、ベンゼン・トルエン・キシレンの各留分と、ＣＯ２、ＣＨ４、Ｈ２、軽質オレフィン及び軽質パラフィンを含むガス流とを生成する。ＣＯ２含有ガス流の一部が排出されるが、必要に応じてその一部を再循環してＣＦＰ反応器１００で使用してもよい。
ＣＦＰ反応器１００は３００〜１０００℃の温度で運転してもよく、反応器１００からの生成物流は、通常、温度が３００〜６２０℃、例えば、４００〜５７５℃あるいは５００〜５５０℃などであり、圧力（絶対圧として表される圧力）が１００ｋＰａ〜１５００ｋＰａ、例えば、２００ｋＰａ〜１０００ｋＰａあるいは３００ｋＰａ〜７００ｋＰａなどである。反応器１００からの未処理の生成物流は、芳香族、オレフィン、酸素化物、パラフィン、Ｈ２、ＣＨ４、ＣＯ、ＣＯ２、水、炭、灰、コークス、触媒微粒子及び他の成分のホスト材料を含む。未処理の生成物流には、２０〜６０％、例えば、２５〜５５％あるいは３０〜５０％のＣＯと、１０〜５０％、例えば、１５〜４０％あるいは２０〜３５％のＣＯ２と、０．１〜１０％、例えば、０．２〜５％あるいは０．３〜１．０％のＨ２と、２〜１５％、例えば、３〜１０％あるいは４〜８％のＣＨ４と、２〜４０％、例えば、３〜３５％あるいは４〜３０％のＢＴＸと、０．１〜１０％、例えば、０．２〜５％あるいは０．３〜３％の酸素化物と、１〜１５％、例えば、２〜１０％あるいは３〜６％のＣ２〜Ｃ４オレフィンが含まれる。未処理の生成物流は、ＣＯとＣＯ２の合計が３０〜９０％、例えば、４０〜８５％あるいは５０〜８０％である蒸気混合物を含むことができる。これらの値は、無水かつ固形物を含まない状態のものである。
図２には、バイオマス変換のための触媒急速熱分解法、急冷及び回収システムがより具体的に例示されており、これにより本発明の工程ａ）において有用な第１の気相流が供給される。図２において、ＣＦＰ反応器１００により生成された高温の生成物流１０は、熱交換器１１０で冷却され、ライン１１を介して急冷装置１２０に送られる。未処理の生成物流出物は、少なくとも１つのサイクロン（図示せず、図１参照）を通過し、そこで混合物中の固体がほぼ除去される。一例では、急冷装置１２０の上流にベンチュリースクラバー（図示せず）を配置し、炭、コークス、触媒及び灰を含む微粒子を更に除去する。急冷装置１２０では、ライン１８を介して供給された水流をガス状生成物流に接触させる。この急冷水は、バイオマスの熱分解と触媒変換によって生成される反応生成物水を含んでもよい。急冷装置１２０からの生成物流には、水及びＣ９ ＋芳香族を含む有機物、酸素化物、その他の化合物からなる凝縮流、固体、及び、ベンゼン、トルエン、キシレン、ＣＯ、ＣＯ２、ＣＨ４、Ｎ２、Ｈ２、Ｃ２〜Ｃ４オレフィン、パラフィン及びその他の化合物からなるガス／蒸気生成物流が含まれる。急冷装置１２０からのガス／蒸気生成物流は、ライン１２を経て圧縮機１３０を通過し、ライン１３を通って熱交換器１３１に送られる。熱交換器１３１で流体流を冷却し、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの回収可能な炭化水素生成物を液化する。この冷却及び液化は、必要に応じて、空冷式、水冷式又は冷水式の熱交換器、又はこれらの組み合わせを使って行うことができる。圧縮及び冷却された生成物流は、三相分離装置１４０に送られる。本発明の方法の工程ａ）において有用な第１の気相流であるガス流１４の少なくとも一部が、分離装置１４０から選択吸着装置１９０に送られ、そこで溶媒を使ってガス流から不純物が除去される。更に詳しく説明すると、ＣＯ２、芳香族及びその他の炭化水素を選択的に吸着し、流路２４を介してＣＯ、Ｈ２及びＣＨ４をガスとして通過させる。ガス流１４の残部は、ＣＦＰ反応器へ再循環されてもよいし、方法中で用いられてもよいし、排出されてもよい。ＣＯ２、芳香族及びその他の炭化水素を含む溶媒は加熱されて（図示せず）、ＣＯ２、芳香族及びその他の炭化水素を放出し、吸着装置１９０へと再循環されるリーンソルベントとなる。ＣＯ２、芳香族及びその他の炭化水素の蒸気混合物は、必要に応じて、流路２３を介して吸着装置１５０に供給され、そこでＢＴＸ分離で得られる混合キシレン含有吸着液流２２又は方法中に回収された他の液体流によりガス流から不純物を除去し、ガス混合物からＢＴＸを回収する。吸着装置１５０からの液体生成物を、必要に応じて、流路１５を介して送り出し、流路２０を経た分離装置１４０からの液相と合流させ、合流した生成物流をＢＴＸ分離装置２００に送ることができる。あるいは、分離装置１４０からと吸着装置１５０からの液体流は、分離トレイン（図示せず）内の蒸留装置に別々に送ってもよい。吸着装置１５０から送られ、軽質成分及び固定ガス（ＣＯ２、Ｃ２〜Ｃ４オレフィン及びアルカンなど）を含むガス流５を、部分的に反応器１００に戻し、触媒を流動化し、バイオマスの存在下で反応させて、更なる芳香族生成物を生成することができる反応性オレフィンの原料としてもよい。反応器の流動化及びオレフィン反応の要件を超える過剰なガスは全て、別の処理で使うか、燃焼するか、又は、排出することができる。相分離装置１４０からの水流は、水洗浄流路に送られる。急冷装置１２０からの水及び高沸点成分は、ライン１６を介して水／有機物分離装置１７０に送られる。Ｃ９ ＋芳香族（流路１９）を含む分離装置１７０からの有機相は、ポンプ１７２で汲みあげられて貯蔵部に送られるが、その一部を方法中で使ってもよい。分離装置１７０からの水相（流路１７）は、ポンプ１７１によって汲みあげられるが、必要に応じて流路１７の一部を空冷器１８０と熱交換器１８１を通過させて、急冷装置１２０に再循環してもよい。フィルター（図示せず）を、分離装置１７０の後又はフロー配置の別の位置に設置して、有機流及び水流から微粒状物質、炭及び触媒微粒子を除去することもできる。残りの水はシステムから排出され、処理又は利用される。
急冷装置における水を使った急冷は、温度が−５〜２００℃、例えば、１０〜１００℃あるいは４０〜８０℃、圧力が１５０〜１５００ｋＰａ、例えば、３００〜７００ｋＰａの条件で行ってもよい。急冷流処理工程では、１００〜８０００ｋＰａ、例えば、６００〜２０００ｋＰａの条件で急冷流を圧縮し、−３０〜６０℃、例えば、５〜３０℃の条件で圧縮流を冷却する。
図３には、図２の急冷装置１２０を出た蒸気流からＣＯを分離するための分離方式の実施形態がより具体的に例示されている。圧縮し冷却されたすべてを含む急冷流は、液体相と蒸気相に分離される。水相は水処理される。有機液相は、ＢＴＸ分離及び予備精製装置（図示せず）に送られる。相分離装置１４０から送り出される本発明の方法の工程ａ）において有用な第１の気相流である気相流１４は、選択吸着装置１９０に送られる。選択吸着装置１９０において、蒸気は、ＣＯ２、Ｈ２Ｓ、Ｃ２ ＋パラフィン、Ｃ２ ＋オレフィン、芳香族及びその他の物質を選択的に吸着するが、ＣＯ、Ｈ２、ＣＨ４及びＮ２をほぼ吸着しない選択溶媒（詳細は後述）と接触する。不純物が除かれて高ＣＯ濃度となった流出物気相流２４は、更に精製されるか、それ以上の処理を行わずに、使用又は送出される。ＣＯ２、芳香族、オレフィン及びその他の物質を吸収した吸着溶媒は、流路２６を経てフラッシュドラム１９１に送られ、そこで吸着されたＣＯ２、Ｃ２ ＋パラフィン、Ｃ２ ＋オレフィン、芳香族及びその他の物質を含む蒸気が脱着して気相となる。フラッシュドラム１９１からの気相は、必要に応じて、流路２３を介してキシレン吸着装置１５０に供給され、流路２５を介して送られたリーンソルベントが圧縮器１９２で圧縮され、熱交換器１９３で冷却され、選択吸着装置１９０に戻される。
図４には、図２の急冷装置１２０を出た蒸気流からＣＯを分離するための分離方式の実施形態がより具体的に例示されている。圧縮し冷却されたすべてを含む急冷流は、液体相と蒸気相に分離される。水相は水処理又は利用される。有機液相は、ＢＴＸ分離及び予備精製装置（図示せず）に送られる。相分離装置１４０から送り出される本発明の方法の工程ａ）において有用な第１の気相流である気相流１４は、選択吸着装置３９０に送られる。選択吸着装置３９０において、蒸気は、ＣＯ２、Ｃ２ ＋パラフィン、Ｃ２ ＋オレフィン、芳香族及びその他の物質を選択的に吸着するが、ＣＯ、Ｈ２、ＣＨ４及びＮ２をほぼ吸着しない選択吸着溶媒（詳細は後述）と接触する。選択吸着装置３９０からの、不純物が除去されて高ＣＯ濃度となった流出物気相流２４は、更に精製されるか、それ以上の処理を行わずに、使用又は送出される。ＣＯ２、芳香族、オレフィン及びその他の物質を吸収した吸着溶媒は、フラッシュドラム３９１に送られ、そこで吸着されたＣＯ２、Ｃ２ ＋パラフィン、Ｃ２ ＋オレフィン、芳香族及びその他の物質を含む蒸気の一部が脱着し、気相流路３１を経てフラッシュドラム３９１から送り出される。必要に応じて、複数のフラッシュドラムが直列に設けられる。フラッシュドラム３９１内で放散された気相流３１は、キシレン吸着装置１５０（図３も参照）に送ることも、ＣＦＰ反応器１００用（図１又は２）の再循環又は流動化ガスとして使用するために別の蒸気流と合流させることも、排出することもできる。ＣＯ２、Ｃ２ ＋パラフィン、Ｃ２ ＋オレフィン、芳香族及びその他の物質を含む溶媒流３２は、熱交換器３９３で加熱され、溶媒除去装置３９５に送られる。溶媒除去装置では、ＣＯ２、Ｃ２ ＋パラフィン、Ｃ２ ＋オレフィン、芳香族及びその他の物質を含む溶解物質の一部が気相流路３３に放出され、除去された溶媒は流路３７を経て混合器３９６に送られて水蒸気と混合され、この蒸気が溶媒除去装置３９５に戻される。必要に応じて蒸気流３３を、圧縮し、冷却し、熱交換器３９７で液化し、相分離装置３４０に送る。相分離装置３４０からの主にＣＯ２、Ｃ２ ＋パラフィン及びＣ２ ＋オレフィンを含む気相流３５の一部は、再循環ガス、流動化ガスとして触媒急速熱分解法に戻すことも、他の目的のために使用することも、排出することもできる。相分離装置３４０で液化された芳香族及び他の物質を含む有機液相流３４は、必要に応じて、キシレン吸着装置１５０に送られて更に精製されるが、生成物精製トレイン（図示せず）に直接送ることも、当該方法の別の工程で使用することも、排出することもできる。相分離装置３４０からの水相流３６は、溶媒除去装置３９５に戻される。混合器３９６からのリーンソルベント流３８は、圧縮機３９２で圧縮され、熱交換器３９３で流路３２との熱交換によって冷却され、必要に応じて圧縮機３９４で圧縮され、選択吸着装置３９０に戻される。
本発明の方法で必要とされる溶媒は、ＣＯとＨ２を含む混合物中で選択的にＣＯ２、芳香族及びオレフィンに吸着するものでなければならない。この所要の溶媒は、ＣＯ吸着能力の少なくとも５倍又は少なくとも１０倍のＣＯ２吸着能力を有する。かかる溶媒の例としては、Ｓｅｌｅｘｏｌ（セレクソール、登録商標）、ジアルキルアンモニウム・ジアルキルカルバミン酸、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリプロピレングリコールジメチルエーテル（ＰＰＧＤＭＥ）、及び、これらの組み合わせが挙げられる。Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社及びその系列会社によって販売されているＳｅｌｅｘｏｌは、一般式［ＣＨ３−Ｏ−（ＣＨ２−ＣＨ２−Ｏ）ｎ−ＣＨ３］（ｎは３〜１０の範囲）で表されるポリエチレングリコールのジメチルエーテル、又はその混合物である。Ｓｅｌｅｘｏｌの主な用途は、アミン溶媒に特有の化学反応ではなく、物理的な吸着によって様々なガス流から酸性ガスとその他の汚染物質を除去することである。この方法の利点は、Ｓｅｌｅｘｏｌなどの物理溶媒を再生するのに必要なエネルギーが、化学物質（アミン）溶媒の再生に要するエネルギーよりも大幅に少ないことである。また、Ｓｅｌｅｘｏｌの酸性ガス除去能力は物理的吸着のみによるものであるため、アミンよりも更に多量の酸性ガスを溶媒に吸着することができる。ＣＨ４と比較した、様々な成分に対するＳｅｌｅｘｏｌの相対吸着力を表１に示す。表１のデータは、Ｊａｃｋ Ｍｃｊａｎｎｅｔｔ「Ｕｓｉｎｇ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｓｏｌｖｅｎｔ Ｉｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」Ｄｏｗ、２０１２年、ＤＩＧＩＴＡＬ ＲＥＦＩＮＩＮＧ（http://www.digitalrefining.com/data/articles/file/1312419751.pdf）からの抜粋である。
選択吸着装置１９０又は３９０を使って分離することができる図２，３及び４の気相流１４は、ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２、Ｎ２、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、エチレン、プロピレン、芳香族及びその他の物質を含む。本発明の方法において効果的に分離することができる気相流１４の組成には、２５〜８０％、例えば、３５〜７０％あるいは４０〜６５％のＣＯが含まれる。気相流１４には、少なくとも１５％、又は１５〜６０％、例えば、２０〜５０あるいは２５〜４５％のＣＯ２が含まれる。更に、気相流１４には、０．１〜１０％、例えば、０．２〜８％あるいは０．５〜６％のエチレンと、０．１〜５％、例えば、０．５〜４％あるいは０．８〜３％のプロピレンと、０．１〜２０％、例えば、０．２〜１０％あるいは０．５〜５％の水素と、１〜２５％、例えば、３〜２０％あるいは５〜１５％のメタンと、０．１〜２０％、例えば、０．２〜１０％あるいは０．５〜５％の芳香族が含まれる。これらの値は、無水かつ固形物を含まない状態のものである。
図２の分離装置１７０からの流体１７は、水生成物又は再循環流、又はその両方を含む。流体１７は、固形物を含まない状態で、少なくとも８５％、又は８５〜９９．８％の水と、最大で１０％、又は０．１〜１０％、例えば０．５〜５％あるいは１〜３％の芳香族と、最大で１０％、又は０．０５〜１０％、例えば、０．１〜５％あるいは０．５〜２％の酸素化物と、最大で２％、又は０．０００１〜２％、例えば、０．０００５〜１％あるいは０．００１〜０．１％のＢＴＸとを含む。
図２の分離装置１７０からの流体１９は、Ｃ９ ＋芳香族を含む。流体１９は、固形物を含まない状態で、少なくとも６０％、又は６０〜９９．８％、例えば、８０〜９９．８％あるいは９０〜９９．８％の芳香族と、少なくとも７０％、又は７０〜９９％、例えば、７５〜９５％あるいは８０〜９０％のＣ９ ＋芳香族と、少なくとも４０％、又は４０〜９０％、例えば、５０〜８０％あるいは６０〜７０％のナフタレンと、少なくとも４０％、又は４０〜９０％、例えば、５０〜８０％あるいは６０〜７０％の多環芳香族と、最大で２５％、又は１〜２５％、例えば、５〜２０％の単環芳香族と、最大で２５％、又は０．１〜２５％、例えば、１〜１５％あるいは２〜１０％の酸素化物と、最大で５％、又は０．００１〜５％、例えば、０．０１〜３％あるいは０．０５〜１．５％の水を含む。
図２の相分離装置１４０からの流体２０は、ベンゼン、トルエン及びキシレン（まとめてＢＴＸと呼ぶ）を含む。流体２０は、固形物を含まない状態で、少なくとも５０％、又は５０〜９９％、例えば、６５〜９９％あるいは７５〜９５％のＢＴＸを含む。流体２０の含水量は、最大で１０％、又は０．０１〜１０％、例えば、０．０５〜５％あるいは０．１０〜１％である。流体２０の酸素化物含有量は、最大で５％、又は０．０１〜５％、例えば、０．０３〜２％あるいは０．０５〜１％である。
図２，３及び４の選択吸着装置１９０又は３９０からの流体２４は、流体１４よりも高濃度のＣＯと低濃度のＣＯ２を含む。流体２４は、無水かつ固形物を含まない状態で、少なくとも４０％、又は少なくとも７５％、又は４０〜９９％、例えば、６０〜９７％あるいは７０〜９５％のＣＯと、最大で１％、又は最大で０．０１％、又は０．００００５〜１％、例えば、０．０００１５〜０．１％あるいは０．０００２０〜０．０１％のＣＯ２を流体１４よりも高ＣＯ濃度及び低ＣＯ２濃度で含む。例えば、特定の状況で、流体１４中のＣＯ及びＣＯ２の濃度がそれぞれ５０％及び３５％である場合、流体２４中では、それぞれ９０％及び０．０００３％であってもよい。
本発明の改良された方法の工程は、方法流路の構成と各種生成物の所望の回収率に応じた温度、圧力及び流量の条件で行うことができる。例えば、選択吸着装置１９０又は３９０の圧力は、１００ｋＰａ〜１０，０００ｋＰａ（１〜１００ｂａｒ）、例えば、２００ｋＰａ〜５，０００ｋＰａ（２〜５０ｂａｒ）あるいは５００ｋＰａ〜２，０００ｋＰａ（５〜２０ｂａｒ）の範囲とすることができる。選択吸着装置１９０又は３９０の温度は、−１０〜１００℃、例えば、０〜５０℃あるいは３〜２５℃の範囲とすることができる。
減圧することにより溶媒から蒸気を回収するために使用される図３又は図４のフラッシュドラム１９１又は３９１は、１００ｋＰａ〜１０，０００ｋＰａ（１〜１０ｂａｒ）、例えば、１２０ｋＰａ〜５００ｋＰａ（１．２〜５ｂａｒ）あるいは１５０ｋＰａ〜２００ｋＰａ（１．５〜２ｂａｒ）の範囲の圧力で作動させることができる。フラッシュドラム１９１又は３９１の温度は、１０〜２５０℃、例えば、５０〜１５０℃あるいは７５〜１２５℃とすることができる。これらの条件は、方法のコストと効率が最適となる範囲で調整することができる。
図４の溶媒除去装置３９５は、１００〜３００℃、例えば、１５０〜２７５℃あるいは２００〜２５０℃で作動させることができる。溶媒除去装置３９５の圧力は、１００ｋＰａ〜１，５００ｋＰａ（１〜１５ｂａｒ）、例えば、１００ｋＰａ〜１，０００ｋＰａ（１〜１０ｂａｒ）あるいは１２０ｋＰａ〜５００ｋＰａ（１．２〜５ｂａｒ）又は１５０ｋＰａ〜３００ｋＰａ（１．５〜３ｂａｒ）の範囲とすることができる。これらの条件は、方法のコストと効率が最適となる範囲で調整することができる。
本発明の方法の新たな装置の配置操作と方法条件により、バイオマスのアップグレーディング方法で生じる、価値の高い一酸化炭素流を容易に分離・回収することができる。これにより芳香族分離手順で分離しなければならない蒸気の体積が減少するため、設備のコスト削減とサイズ縮小ならびに効率を向上することができる。また、当該方法に再循環されるガスの量も減少するため、方法の順応性を高めることができる。本発明の方法は、再循環に利用可能なガス流中のＣＯ２及びオレフィンの濃度を増加させるため、オレフィンの変換率を高め、芳香族の生産性を向上させることができる。本発明の方法における予期せぬ効果は、相分離装置からの蒸気中に存在する芳香族を回収するためのキシレン吸着装置を省略し、ＣＦＰ生成物の精製工程における装置操作回数を減少できる見込みがあることである。
以下の実施例は、本発明及びその使用における能力を実証するものである。本発明は、他にも異なる実施形態が可能であり、その詳細の一部は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な明白な点において変更可能である。よって、実施例は事実上例示的なものであり、限定的と見なされるべきではない。百分率は、特に指定のない限り全て質量％である。
１回のろ過でＣＦＰ生成物混合物から分離される高ＣＯ濃度流を計算するためのモデルを構築した。図３に示すようなＣＯ分離工程において主要な相分離装置から送り出される蒸気組成のモデルについて、Ａｓｐｅｎ（登録商標）を使ってシミュレーションした。方法における各種流体の組成をまとめたものを表２に示す。ＣＯ回収流及びＣＯ２回収流で回収される蒸気供給流からの各種成分の留分回収率を表３に示す。ＣＯ回収流中のＣＯは９０．８重量％であり、ＣＯ回収率は９４．７２％である。更に、回収されたＣＯ流は、約８重量％のＣＨ４と１．１重量％のＨ２のみを含むものであり、ＣＯを使用する様々な方法において非常に価値ある供給流となる。ＣＯ２回収流中のＣＯ２は７４．１重量％であり、ＣＯ２留分回収率は５７．６％である。更に、ＣＯ２流からは、最初の蒸気流中のエチレン５４％とプロピレン４５％が回収されるため、最初の蒸気流と比較してこれらの２種類の物質の濃度が約２倍となり、触媒急速熱分解法にとって優れた再循環流となる。



この実施例の予期せぬ結果は、本発明の方法によってＣＯの割合が非常に高い生成物ガスが回収できることを示している。更に、本発明の方法により、ＣＯ２、エチレン及びプロピレンがより高濃度で含まれ、非常に価値ある再循環流となる流体を生成することができることは驚くべきことである。本発明の方法によって生成された高ＣＯ２濃度流が再循環に適していること、また、芳香族がＣＦＰ反応器に戻るため、この流体から芳香族を回収する必要がなくなることは、予期せぬ効果である。高ＣＯ濃度流を分離することにより、芳香族類分離手順において分離しなければならない蒸気の体積が減少するため、設備のコスト削減とサイズ縮小、及び、効率を向上することができる。また、方法に再循環されるガスの量も減少するため、方法の順応性を高めることができる。本発明の方法は、再循環に利用可能なガス流中のＣＯ２及びオレフィンの濃度を増加させるため、オレフィンの変換率を高め、芳香族の生産性を向上させることができる。
本明細書に引用された特許、特許出願、試験方法、優先権書類、論文、刊行物、説明書及びその他の文書は全て、その開示が本発明と矛盾しない範囲で、且つ、その援用が認められるすべての管轄権において、参照することにより本明細書に組み込まれる。
本明細書において数値の下限値及び上限値が記載される場合、任意の下限値から任意の上限値までの範囲が考慮される。
本発明の例示的な実施形態を詳細に説明してきたが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、他の様々な変更が明白であり、実施できることが当業者に理解されるであろう。したがって、特許請求の範囲を本明細書に記載された実施例及び説明に限定することを意図するものではなく、特許請求の範囲が本発明に備わる特許可能な新規性のある特徴であって、本発明が属する技術分野の当業者であれば、その均等物として扱うことができる特徴の全てを包含するものとして解釈されることが意図されている。
５ ガス流
１０ ステージ
１０ 生成物流
１１ ライン
１２ ライン
１３ ライン
１４ ガス流
１５ 流路
１６ ライン
１７ 流路
１９ 流路
２０ サイクロン
２０ 流路
２２ 混合キシレン含有吸着液流
２３ 流路
２４ 流出物気相流
２５ 流路
２６ 流路
３０ 生成物回収システム
３１ 気相流
３２ 溶媒流
３３ 気相流
３４ 有機液相流
３５ 気相流
３６ 水相流
３７ 流路
３８ リーンソルベント流
４０ 分離工程
５０ 触媒再生装置
１００ ＣＦＰ反応器
１１０ 熱交換器
１２０ 急冷装置
１３０ 圧縮機
１４０ 三相分離装置
１５０ 吸着装置
１７０ 水／有機物分離装置
１７１ ポンプ
１７２ ポンプ
１８０ 空冷器
１８１ 熱交換器
１９０ 選択吸着装置
１９１ フラッシュドラム
１９２ 圧縮器
１９３ 熱交換器
２００ ＢＴＸ分離装置
３４０ 相分離装置
３９０ 選択吸着装置
３９１ フラッシュドラム
３９２ 圧縮機
３９３ 熱交換器
３９４ 圧縮機
３９５ 溶媒除去装置
３９６ 混合器
３９７ 熱交換器

Claims (16)

  1. 触媒急速熱分解法によって生成された流出物からＣＯを回収する方法であって、
    ａ）前記触媒急速熱分解法で無水かつ固形物を含まない状態の２５〜８０％のＣＯと少なくとも１５％のＣＯ２を含む第１の気相流を供給する工程と、
    ｂ）ＣＯ吸着能力の少なくとも５倍又は少なくとも１０倍のＣＯ２吸着能力を持つ溶媒を前記工程ａ）の第１の気相流と混合して混合相流とする工程と、
    ｃ）前記工程ｂ）の混合相流をＣＯを含む第２の気相流と液相流に分離する工程と、
    ｄ）前記工程ａ）の第１の気相流よりＣＯ濃度が高くＣＯ２濃度が低い前記工程ｃ）の第２の気相流から生成物流を回収する工程と、を含むことを特徴とする方法。
  2. 前記工程ａ）の第１の気相流は、触媒急速熱分解法で生成された無水かつ固形物を含まない状態でＣＯを少なくとも２０％含む流出物流を、−５〜１００℃の条件で水で急冷して急冷流とし、前記急冷流を処理して前記第１の気相流と液相流に分離することで生成される、請求項１に記載の方法。
  3. 前記急冷流を処理する工程は、１００〜８０００ｋＰａの条件で前記急冷流を圧縮し、−３０〜６０℃の条件で圧縮流を冷却する工程を含む、請求項２に記載の方法。
  4. 前記工程ｂ）の溶媒は、一般式［ＣＨ３‐Ｏ‐（ＣＨ２‐ＣＨ２‐Ｏ）ｎ‐ＣＨ３］（式中、ｎは３〜１０の範囲である）ポリエチレングリコールのジメチルエーテルを含む、請求項１に記載の方法。
  5. 前記工程ｂ）の溶媒は、Ｓｅｌｅｘｏｌ（セレクソール、登録商標）、ジアルキルアンモニウム・ジアルキルカルバミン酸、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリプロピレングリコールジメチルエーテル（ＰＰＧＤＭＥ）、及び、これらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
  6. 前記溶媒はＳｅｌｅｘｏｌ（セレクソール、登録商標）である、請求項５に記載の方法。
  7. 前記触媒急速熱分解法で生成された前記流出物流は、無水かつ固形物を含まない状態でＣＯを２０〜６０％含む、請求項２に記載の方法。
  8. 触媒急速熱分解法で生成された前記流出物流は、無水かつ固形物を含まない状態でＣＯを３０〜５０％含む、請求項７に記載の方法。
  9. 前記工程ａ）の第１の気相流は、３５〜７０％のＣＯと少なくとも２０％のＣＯ２を含む、請求項１に記載の方法。
  10. 前記工程ａ）の第１の気相流は、４０〜６５％のＣＯと少なくとも２５％のＣＯ２を含む、請求項９に記載の方法。
  11. 前記工程ａ）の第１の気相流は、１５〜６０％のＣＯ２を含む、請求項１に記載の方法。
  12. 前記工程ａ）の第１の気相流は、メタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ブタン類、ブテン類、ペンタン類、ペンテン類、芳香族類、フェノール類、クレゾール類、ナフタレン類、インドール、及び、これらの組み合わせからなる群から選択される化合物を含む、請求項１に記載の方法。
  13. 前記工程ｄ）の生成物流は、５０〜９９％のＣＯ、０．００００５〜１％のＣＯ２及び２５％未満のメタンを含み、前記工程ｄ）の生成物流のＣＯの濃度は、前記工程ａ）の第１の気相流よりも高く、前記工程ｄ）の生成物流のＣＯ２の濃度は、前記工程ａ）の第１の気相流よりも低い、請求項１に記載の方法。
  14. ｅ）前記工程ｃ）の液相流を更に分離して、ＣＯ２を含む第３の気相流を形成する工程と、
    ｆ）前記工程ｅ）の第３の気相流から、少なくとも５０％のＣＯ２を含む第２の生成物流を回収する工程と、を更に含む、請求項１に記載の方法。
  15. 前記工程ｆ）における第２の生成物流は、５０〜９９％のＣＯ２と、１〜３０％のエチレンと、０.５〜１５％のプロピレンを含む、請求項１４に記載の方法。
  16. ｇ）前記工程ｆ）の第２の生成物流の少なくとも一部を再循環して、前記工程ａ）で第１の気相流を生成する触媒急速熱分解法で再利用する工程を更に含む、請求項１４に記載の方法。
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