JP2024501056A - オレフィンおよび芳香族化合物の製造 - Google Patents

Abstract

炭化水素を処理するためのシステムおよび方法が開示される。原油、原油画分、および／またはプラスチック熱分解油が、低圧水素化処理ユニットで処理されて、分解装置供給原料流が生成される。次いで、前記分解装置供給原料流が、流動接触分解ユニットまたは流れ分解ユニットに流入して、高価値の化学物質を生成する。

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０２０年１２月２８日に出願された米国仮特許出願第６３／１３０，９５８号に対する優先権の利益を主張し、その全内容は参照により全体として本明細書に組み込まれる。

本発明は一般に、オレフィンおよび芳香族化合物を製造するためのシステムおよび方法に関する。より具体的には、本発明は、水素化処理された熱分解油（Ｐｙ油）および／または原油の少なくとも一つの画分を用いて、オレフィンおよび芳香族化合物を製造するためのシステムおよび方法に関する。

ナフサの分解は、化学業界でオレフィンや芳香族化合物を製造するために最も一般的に使用されるプロセスの一つである。過去数十年間、常圧残油、真空軽油、ナフサ／凝縮物などの原油の他の画分が分解装置用の原料として使用されてきた。プラスチック由来のＰｙ油などの他の物質も、オレフィンや芳香族化合物を製造するための分解用原料として使用されてきた。

一般に、分解には流動接触分解と水蒸気分解が含まれる。流動接触分解は、オレフィンや芳香族化合物を製造するために化学産業で一般的に使用されるプロセスである。ただし、軽質ガスオレフィンや芳香族化合物のような重要性の高い化学物質の収率は、供給原料の水素含有量に依存しており、一般的な常圧残油や真空軽油では水素含有量が不足しており、約１２～１２．５重量％であるため、高価値の化学物質を高収率で生産する可能性は限られている。第２の問題は、水素欠乏供給原料からの多量のコークス生成であり、これにより触媒活性が制限され、高価値の化学物質の生産が減少する可能性がある。したがって、流動接触分解ユニットで処理したときに高価値の化学物質をより高い収率で得るのに役立つ方法で、これらの水素欠乏供給原料を改良する必要がある。ナフサ／凝縮物の水蒸気分解では、低沸点範囲の供給原料に比べて高沸点範囲の供給原料では生成されるエチレン含有量が相対的に低くなり、その結果、より多くの燃料油が生産されるとともに、水蒸気分解プロセスの経済的利益が低くなる。したがって、経済的利益を改善するためには、より多くの軽質ガスオレフィンを生成し、より少ない燃料油を生成する可能性のあるより低い沸点範囲の供給原料を処理することが望ましい。

したがって、従来のシステムおよび方法の少なくとも前述の欠点を考慮して、この分野での改善の必要性が高まっている。

炭化水素を分解するシステムおよび方法に関連する上述の問題の少なくとも一部に対する解決策が発見されている。この解決策は、プラスチックおよび／または原油の少なくとも一つの画分から得られる熱分解油を水素化処理（ｈｙｄｒｏｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）することを含む方法にある。これは、常圧残油や真空軽油などの重質画分を飽和原油画分（飽和常圧残油や飽和真空軽油など）に変換するのに有益であり、それによって分解プロセス用の原料のコークス化によって引き起こされる問題を最小限に抑えることができる。さらに、プラスチック由来のＰｙ油を生成し、水素化処理ユニットに供給して、Ｐｙ油を飽和させ、Ｐｙ油から塩素や他のヘテロ原子汚染物質を除去することができる。水素化処理されたＰｙ油は分解プロセス用の原料の一部として使用できるため、プラスチックの再利用価値が高まる。さらに、１００ｂａｒｇ未満で動作すると共に、溶解床と固定床触媒との組み合わせの使用により水素化処理を強化する水素化処理ユニット（例えば、固定床水素化処理ユニット、沸騰床水素化処理ユニット、またはスラリー水素化処理ユニット）において水素化処理を行うことによって、完全な水素化を提供するだけでなく、分子触媒を介してアクセスしにくい部位にアクセスすることができるため、より高い水素化処理転化率が得られる。さらに、水素化処理のための水素化処理ユニットは、水素化分解モードおよび／または水素化精製（ｈｙｄｒｏｔｒｅａｔｉｎｇ）モードで運転することができ、プロセスからある量の炭素をコークスとして除去することによって水素の消費を最適化することができる。したがって、本発明の方法は、炭化水素を分解するための従来の方法およびシステムに関連する問題の少なくともいくつかに対する技術的解決策を提供する。

本発明の実施形態は、炭化水素を処理する方法を含む。この方法は、水素化処理ユニットにおいて、（１）プラスチックから得られた熱分解油と、（２）原油蒸留ユニットからの少なくとも一つの画分とを含む炭化水素流を、分解装置供給原料流を生成するのに十分な反応条件下で水素化処理することを含む。この方法は、流動接触分解ユニットにおいて、Ｃ_２オレフィン、Ｃ_３オレフィン、Ｃ_４オレフィン、ベンゼン、トルエン、およびキシレンのうちの一つ以上を含む生成物流を生成するのに十分な反応条件下で、触媒の存在下で分解装置供給原料流の炭化水素を分解することを含む。

本発明の実施形態は、炭化水素を処理する方法を含む。この方法は、水素化処理ユニットにおいて、原油蒸留ユニットからの液体画分を、水素化処理された液体流を生成するのに十分な反応条件下で水素化処理することを含む。この方法は、水素化処理された液体流とプラスチックから得られた熱分解油とを混合して分解装置供給原料流を形成することを含む。この方法は、流動接触分解ユニットにおいて、Ｃ_２オレフィン、Ｃ_３オレフィン、Ｃ_４オレフィン、ベンゼン、トルエン、およびキシレンのうちの一つ以上を含む生成物流を生成するのに十分な反応条件下で、触媒の存在下で分解装置供給原料流の炭化水素を分解することを含む。

本発明の実施形態は、炭化水素を処理する方法を含む。この方法は、熱分解されたおよび／または部分的に熱分解されたプラスチックを含むプラスチック流を、固定床または流動床接触分解ユニットにおいて、熱分解されたおよび／または部分的に熱分解されたプラスチックの少なくとも一部の炭化水素を分解し、熱分解されたおよび／または部分的に熱分解されたプラスチックから塩素の少なくとも一部を除去し、熱分解油を含む熱分解油流を生成するのに十分な反応条件下で処理することを含む。この方法は、水素化処理ユニットにおいて、熱分解油流および原油または原油画分を水素化処理して、分解装置供給原料流を生成することを含む。この方法は、分解ユニットにおいて、Ｃ_２オレフィン、Ｃ_３オレフィン、Ｃ_４オレフィン、ベンゼン、トルエン、およびキシレンの一つ以上を含む生成物流を生成するのに十分な反応条件下で、分解装置供給原料流の炭化水素を分解することを含む。

本発明の実施形態は、炭化水素を処理する方法を含む。この方法は、固定床または流動接触分解ユニットにおいて、熱分解されたおよび／または部分的に熱分解されたプラスチックを含むプラスチック流を、熱分解されたおよび／または部分的に熱分解されたプラスチックの少なくとも一部の炭化水素を分解し、熱分解プラスチックおよび／または部分的熱分解プラスチックから塩素の少なくとも一部を除去し、熱分解油を含む熱分解油流を生成するのに十分な反応条件下で処理することを含む。この方法は、水素化処理ユニットにおいて、熱分解油流を水素化処理して、水素化処理された熱分解油流を生成することを含む。この方法は、水素化処理された熱分解油流を原油または原油画分と混合して、分解装置供給原料流を生成することを含む。この方法は、分解ユニットにおいて、Ｃ_２オレフィン、Ｃ_３オレフィン、Ｃ_４オレフィン、ベンゼン、トルエン、およびキシレンのうちの一つ以上を含む生成物流を生成するのに十分な反応条件下で分解装置供給原料流の炭化水素を分解することを含む。

以下には、本明細書全体で使用されるさまざまな用語や語句の定義が含まれる。

「約」または「およそ」という用語は、当業者によって理解されるものに近いものとして定義される。一つの非限定的な実施形態において、この用語は、１０％以内、好ましくは５％以内、より好ましくは１％以内、最も好ましくは０．５％以内であるように定義される。

「重量％」、「体積％」または「モル％」という用語は、それぞれ、成分を含む材料の総重量、総体積、または総モルに基づく、成分の重量、体積、またはモル百分率を指す。非限定的な例において、１００モルの材料中の１０モルの成分は、１０モル％の成分である。

「実質的に」という用語およびその変形は、１０％以内、５％以内、１％以内、または０．５％以内の範囲を含むと定義される。

「阻害する」もしくは「低減する」もしくは「予防する」もしくは「回避する」という用語、またはこれらの用語の任意の変形は、特許請求の範囲および／または明細書で使用される場合、所望の結果を達成するための任意の測定可能な減少または完全な阻害を含む。

「有効な」という用語は、明細書および／または特許請求の範囲で使用される場合、所望の、予想される、または意図された結果を達成するのに十分であることを意味する。

特許請求の範囲または明細書で「含む」、「包含する」、「備える」、または「有する」という用語と組み合わせて使用される「ａ」または「ａｎ」という用語の使用は、「一つの」を意味する場合があるが、「一つ以上」、「少なくとも一つ」、および「一つ以上」の意味とも一致する。

「含む」（および「含む」や「含む」などのあらゆる形式の「含む」）、「有する」（および「有する」や「有する」などのあらゆる形式の「有する」）、「包含する」（および「包含する」や「包含する」などのあらゆる形式の「包含する」）または「備える」（および「備える」や「備える」などのあらゆる形式の「備える」）は包括的または無制限であり、追加の言及されていない要素や方法ステップを除外するものではない。

本発明の方法は、本明細書全体にわたって開示される特定の成分、成分、組成物などを「含む」、「本質的にからなる」、または「からなる」ことができる。

「主に」という用語は、明細書および／または特許請求の範囲で使用される場合、５０重量％、５０モル％、および５０体積％のいずれよりも大きいことを意味する。例えば、「主として」には、５０．１重量％～１００重量％およびそれらの間のすべての値および範囲、５０．１モル％～１００モル％およびそれらの間のすべての値および範囲、または５０．１体積％～１００体積％、およびその間のすべての値と範囲が含まれ得る。

本発明の他の目的、特徴および利点は、以下の図、詳細な説明、および実施例から明らかになるであろう。しかしながら、図面、詳細な説明、および実施例は、本発明の特定の実施形態を示しているが、例示のみを目的としており、限定を意図するものではないことを理解されたい。さらに、本発明の精神および範囲内の変更および修正は、この詳細な説明から当業者には明らかになるであろうことが企図される。さらなる実施形態では、特定の実施形態の特徴を他の実施形態の特徴と組み合わせることができる。例えば、一実施形態の特徴を他の実施形態のいずれかの特徴と組み合わせることができる。さらなる実施形態では、本明細書に記載の特定の実施形態に追加の特徴を追加することができる。

より完全な理解のために、添付の図面と併せて以下の説明を参照する。
本発明の実施形態による、流動接触分解ユニット内において炭化水素供給原料を処理するための第１のシステムの概略図を示す。 本発明の実施形態による、流動接触分解ユニット内において炭化水素供給原料を処理するための第２のシステムの概略図を示す。 本発明の実施形態による、流動接触分解ユニット内において炭化水素供給原料を処理するための第３のシステムの概略図を示す。 本発明の実施形態による、水蒸気分解装置において炭化水素供給原料を処理するための第１のシステムの概略図を示す。 本発明の実施形態による、水蒸気分解装置において炭化水素供給原料を処理するための第２のシステムの概略図を示す。 本発明の実施形態による、水蒸気分解装置において炭化水素供給原料を処理するための第３のシステムの概略図を示す。 本発明の実施形態による、図１Ａおよび／または図１Ｂに示されるシステムにおいて実施され得る炭化水素供給原料を処理する方法の概略的なフローチャートを示す。 本発明の実施形態による、図１Ｃに示されるシステムにおいて実施され得る炭化水素供給原料を処理する方法の概略的なフローチャートを示す。 本発明の実施形態による、図２Ａおよび／または図２Ｂに示されるシステムにおいて実施され得る炭化水素供給原料を処理する方法の概略的なフローチャートを示す。 本発明の実施形態による、図２Ｃに示されるシステムにおいて実施され得る炭化水素供給原料を処理する方法の概略的なフローチャートを示す。

現在、炭化水素分解技術にはいくつかの欠点がある。軽質ガスオレフィンや芳香族化合物のような重要性の高い化学物質の収量は、一般に供給原料の水素含有量に依存し、一般的な常圧残油または真空軽油については、水素含有量は一般に約１２～１２．５重量％であり、これは不足しているため、高価値の化学物質を高収率で生産する可能性が制限される。第２の問題は、水素欠乏供給原料からのコークスの生成が多くなり、触媒活性が制限され、高価値の化学物質の生産が減少することである。したがって、流動接触分解ユニットで処理したときに高価値の化学物質をより高い収率で得るのに役立つ方法で、これらの水素欠乏供給原料を改良する必要がある。ナフサ／凝縮物の水蒸気分解の場合、高沸点範囲の原料では低沸点範囲の原料に比べて生成されるエチレン含有量が相対的に低くなり、その結果、より多くの燃料油が生産されるとともに、水蒸気分解プロセスの経済的利益が少なくなる。したがって、経済的利益を改善するためには、より多くの軽質ガスオレフィンを生成し、より少ない燃料油を生成する可能性のあるより低い沸点範囲の原料を処理することが望ましい。本発明は、これらの問題の少なくともいくつかに対する解決策を提供する。この解決策は、プラスチックおよび／または原油の少なくとも一つの画分から得られる熱分解油を水素化処理する方法を前提としている。この方法は、常圧残油や真空軽油などの重質画分を飽和軽質原油画分（たとえば、主に３５０℃未満の飽和常圧留出物）に変換することにより、分解プロセス用の原料のコークス化によって引き起こされる問題を最小限に抑えるように構成されている。さらに、プラスチック由来のＰｙ油を水素化処理ユニットで処理して、Ｐｙ油を飽和させ、Ｐｙ油から塩素を除去し、さらにＰｙ油を分解して低分子量の液体成分にすることができる。水素化処理されたＰｙ油は分解プロセス用の原料の一部として使用できるため、廃プラスチックの価値が高まる。さらに、水素化処理は、水素化処理ユニット（例えば、固定床水素化処理ユニット、沸騰床水素化処理ユニット、またはスラリー水素化処理ユニット）内で行うことができる。水素化処理ユニットは、１００ｂａｒｇ未満で運転すると共に、溶解触媒と従来の水素化処理触媒、たとえば固定床触媒の組み合わせを使用することによって水素化処理を強化して、完全な水素化を提供し、またアクセスしにくい部位への分子触媒によるアクセスを提供して、より高い水素化処理転化率が得られるように構成されている。さらに、水素化処理のための水素化処理ユニットは、水素化分解モードおよび／または水素化精製モードで運転することができ、ある量の炭素をコークスとして除去することによって水素の消費を最適化することができる。本発明のこれらおよび他の非限定的な態様については、以下のセクションでさらに詳細に説明する。

（Ａ．炭化水素を処理するシステム）

本発明の実施形態では、炭化水素を処理するためのシステムは、水素化処理ユニットおよび分解ユニットを含むことができる。図１Ａを参照すると、炭化水素を処理するためのシステム１０の概略図が示されている。

本発明の実施形態によれば、システム１０は、原油流１１の原油を蒸留して、原油の一つの画分を含む第１の原料流１２を生成するように構成された蒸留ユニット１０１（例えば、原油蒸留ユニット（ＣＤＵ））を備える。本発明の実施形態では、第１の原料流１２は、常圧残油および／または真空軽油（ＡＲ／ＶＧＯ）を含む。本発明の実施形態では、蒸留ユニット１０１は常圧蒸留塔を含む。

本発明の実施形態によれば、システム１０は、プラスチックを処理して分子量５０００～１００００の炭化水素質ワックス流を含む第１の中間プラスチック流１３を生成するように構成された押出機１０２を含む。本発明の実施形態では、一つ以上の解重合添加剤が任意に押出機１０２においてプラスチックと混合される。解重合添加剤には、解重合促進剤／有機金属化合物、分解触媒、またはそれらの組み合わせが含まれ得る。解重合促進剤／有機金属化合物には、オクトン酸金属塩、ナフテン酸金属塩、ステアリン酸金属塩、メタロセン、またはそれらの組み合わせが含まれる。有機金属化合物中の金属には、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｗ、遷移金属、またはそれらの組み合わせが含まれる。固体触媒／添加剤は、押出機内での解重合速度を加速するように構成できるため、滞留時間を短縮して目的の分子量低下を達成できる。例示的な固体触媒／添加剤としては、無機酸化物、ＺＳＭ－５を含むアルミノシリケート、Ｘ型ゼオライト、Ｙ型ゼオライト、ＵＳＹゼオライト、モルデナイト、フォージャサイト、ナノ結晶ゼオライト、ＭＣＭメソ多孔質材料、ＳＢＡ－１５、シリコアルミノホスフェート、ガリウムホスフェート、およびチタノホスフェート、モレキュラーシーブ、およびそれらの組み合わせが挙げられる。本発明の実施形態では、液体触媒／添加剤および／または固体触媒／添加剤は、塩化物を捕捉し、分岐炭化水素よりも直鎖炭化水素の生成を高めるように構成される。金属を配合したアルミノシリケートは、塩化物の除去に役立つだけでなく、分岐炭化水素よりも直鎖炭化水素を強化する。本発明の実施形態では、押出機１０２は、押出機／オーガー／二軸スクリュー反応器、供給チャンバー内のピストン、ブロックおよび供給タイプのマニホールド、またはそれらの組み合わせを含む。本発明の実施形態では、押出機１０２は連続供給装置である。本発明の実施形態によれば、この供給装置には自動弁システムが装備されている。自動弁システムは、連続供給を模倣するためにタイマーベースのパルスモードで動作するガス加圧放出用に構成することができる。押出機の固体ホッパーへのプラスチックの流れを計量するために連続スクリューフィーダーが使用される。固形物ホッパーの下の弁は動作中はオンのままで、メンテナンスの場合にのみ閉じられる。計量フィーダーを維持するというアイデアには、固体ホッパーに固体が蓄積されないこと、および押出機のスループットが押出機内のさまざまな滞留時間に対して計量フィーダーによって制御されることが含まれる。スクリューフィーダーの代わりに、（連続流を模倣するために）タイマーベースの動作で動作するように設定されたロータリー弁装置を備えた加圧ホッパーを使用して、押出機１０２に供給することもできる。ロータリー弁のタイマーは、異なる滞留時間について押出機への異なる供給速度に合わせて調整できる。

第３のオプションでは、加圧ホッパー出口に二つのタイマー操作ベースの電磁弁がパイプによって直列に接続されており、固体ホッパーに供給して押出機に供給する。電磁弁は、任意の時点で一つの電磁弁が開くように操作され、例えば、ホッパー直下の電磁弁が開状態であれば、次の電磁弁が閉状態となり、電磁弁間の配管への充填が可能となる。一定時間が経過すると、第１の弁が閉じ、第２の弁が開き、プラスチックが固体ホッパーに供給され、押出機に供給される。これらの電磁弁の開閉頻度によって供給速度が決まり、したがって押出機内の滞留時間が決まる。これは、ブロックおよびマニホールドタイプの自動弁の例である。押出機は、単一スクリュー、左スクリュー、右スクリュー、中立スクリュー、混練スクリュー、複合スクリュー、噛み合う同方向回転または逆回転のスクリュー、噛み合わない同方向回転または逆回転のスクリュー、往復運動スクリュー、ピン付きスクリュー、スクリーン付きスクリュー、ピン付きバレル、ロール、ラム、ヘリカルローター、共混練機、ディスクパックプロセッサー、他の様々なタイプの押出装置、または前述のものの少なくとも一つを含む組み合わせを有することができる。押出機バレル内のプラスチック供給原料は、押出機バレルの長さに沿って配置した一つ以上のヒーターで加熱することができる。押出機バレル内で、プラスチック供給原料を加熱、溶融、および解重合して炭化水素質ワックスを形成することができる。いくつかの態様では、押出機バレル内のプラスチック供給原料は、３００℃～５００℃の温度、または３００℃、３２０℃、３４０℃、３６０℃、３８０℃、４００℃、４２０℃、４４０℃、４５０℃、４８０℃、５００℃のうちの少なくともいずれか一つ、これらの一つと等しい、またはそれらの任意の二つの間の温度で解重合することができる。押出機内でのプラスチックの滞留時間は、１分～１５分など、１時間未満にすることができる。特定の態様では、押出機は、一つ以上のガスを押出機バレル内におよび／または押出機バレルから導入および／または引き出すように構成された一つ以上の通気口を含むことができる。プラスチック溶融物および／または炭化水素質ワックスは、ダイを通して押出機から押し出すことができる。

本発明の実施形態によれば、押出機１０２の出口は、第１の中間プラスチック流１３が押出機から接触分解ユニット１０３に流れるように、接触分解ユニット１０３の入口と流体連通している。本発明の実施形態では、接触分解ユニット１０３は、第１の中間プラスチック流１３を分解して、パラフィン、イソパラフィン、オレフィン、ナフテン、および芳香族化合物を含むＰｙ油流１４を生成するように構成される。本発明の実施形態では、接触分解ユニット１０３は、固定床反応器、流動床反応器、撹拌槽反応器、ロータリーキルン、好ましくは固定床反応器および連続撹拌槽反応器を含む。本発明の実施形態では、接触分解ユニット１０３は、ＺＳＭ－５を含む触媒、金属担持ＺＳＭ－５、使用済み流動接触分解触媒、またはそれらの任意の組み合わせを含む。

本発明の実施形態によれば、蒸留ユニット１０１の出口は、第１の原料流１２が蒸留ユニット１０１から水素化処理ユニット１０４へ流れるように、水素化処理ユニット１０４の入口と流体連通している。本発明の実施形態において、接触分解ユニット１０３の出口が、Ｐｙ油流１４が接触分解ユニット１０３から水素化処理ユニット１０４に流れるように、水素化処理ユニット１０４の入口と流体連通している。水素化処理ユニット１０４は、第１の原料流１２および／またはＰｙ油流１４の炭化水素を水素化処理および／または水素化分解して、原油の水素化処理された画分および水素化処理されたＰｙ油を含む分解装置供給原料流１５を生成するように構成されている。本発明の実施形態では、水素化処理は、Ｐｙ油流１４から少なくとも一部の塩素を除去することを含む。本発明の実施形態では、水素化処理ユニット１０４は、固定床水素化処理ユニット、沸騰床水素化処理ユニット、またはスラリー水素化処理ユニットを含むことができる。水素化処理ユニット１０４は、その中に水素化精製触媒および／または水素化分解触媒を配置することができる。例示的な水素化精製触媒としては、アルミナ、シリカ、またはアルミノシリケート上のＣｏＭｏ、ＮｉＭｏ、ＣｏＮｉＭｏ、ＮｉＷ、ＮｉＷＭｏ、およびそれらの組み合わせが挙げられる。例示的な水素化分解触媒としては、アルミナ、シリカ、アルミノシリケート、またはゼオライト、例えば、Ｘ型ゼオライト、Ｙ型もしくはＵＳＹ型ゼオライト、モルデナイト、フォージャサイト、ナノ結晶ゼオライト、ＭＣＭメソ多孔質材料、ＳＢＡ－１５、シリコアルミノホスフェート、ガロホスフェート、チタノホスフェート、ＺＳＭ－５、ＺＳＭ－１１、フェリエライト、ヒューランダイト、ゼオライト－Ａ、エリオナイト、およびチャバザイト、およびそれらの組み合わせの上のＣｏＭｏ、ＮｉＭｏ、ＣｏＮｉＭｏ、ＮｉＷ、ＮｉＷＭｏ、またはそれらの組み合わせを挙げることができる。

本発明の実施形態では、水素化処理ユニット１０４（例えば、固定床水素化処理ユニット、沸騰床水素化処理ユニット、またはスラリー水素化処理ユニット）は、１００ｂａｒｇ未満の圧力で動作するように構成される。水素化処理ユニット１０４は、溶解触媒と固体（固定床）触媒の組み合わせを使用して強度の水素化を提供し、分子触媒を介してアクセス部位に拡散することを可能にして、より高い水素化処理転化率を得ることによって、水素化処理プロセスを強化するように構成することができる。本発明の実施形態によれば、水素化処理ユニット１０４は、水素化分解モードおよび／または水素化精製モードで動作できるように構成される。水素化処理ユニット１０４は、炭素をコークスとして除去することによって水素消費を最適化するように構成することができる。

本発明の実施形態では、システム１０について、分解装置供給原料流１５が水素化処理ユニット１０４から流動接触分解ユニット１０５に流れるように、水素化処理ユニット１０４の出口が流動接触分解ユニット１０５の入口と流体連通している。本発明の実施形態では、流動接触分解ユニット１０５は、分解装置供給原料流１５の炭化水素を分解して生成物流１６を生成するように構成されている。生成物流１６は、オレフィン、ベンゼン、トルエン、キシレン（ＢＴＸ）を含む高価な化学物質を含む。

本発明の実施形態によれば、図１Ｂに示すように、システム２０は、（上述したように）システム１０のすべてのユニットおよび流れを含む。本発明の実施形態では、システム２０は、プラスチックから塩素を除去して低塩素プラスチック流１７を生成するように構成された塩素除去ユニット１０６をさらに含む。低塩素プラスチック流１７は、１～１０００ｐｐｍの塩素を含む。本発明の実施形態では、塩素除去ユニット１０６は、プラスチックから塩素を除去するように構成された密度ベースの分離および／または溶媒システムを備える。塩素除去ユニット１０６は、プラスチックからヘテロ原子含有ポリマーフレークを除去するように構成することができる。例示的なヘテロ原子含有ポリマーフレークとしては、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）およびポリ二塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）が挙げられる。塩素除去ユニット１０６の出口は、低塩素プラスチック流１７が塩素除去ユニット１０６から押出機１０２へ流れるように、押出機１０２の入口と流体連通している。本発明の実施形態では、原料流１２は、Ｐｙ油流２０とともに水素化処理ユニット１０５への供給原料混合物を形成し、分解装置供給原料流１５は、生成物流１６を生成するように構成された流動接触分解ユニット１０５に供給される。

本発明の実施形態によれば、図１Ｃに示されるように、システム３０は、Ｐｙ油流１４の少なくとも一部が分解装置供給原料流１５と組み合わされて、複合分解装置供給原料流１８を形成することを除いて、（上述したような）システム２０のすべてのユニットおよび流れを含む。組み合わされた分解装置供給原料流１８は、流動接触分解ユニット１０５に流入することができる。

本発明の実施形態によれば、図２Ａに示すように、システム４０は、第１の原料流１２が凝縮物および／またはナフサ沸点範囲流を含むことを除き、（上述したような）システム１０のすべての流れおよびユニットを含む。システム４０は、流動接触分解ユニット１０５の代わりに水蒸気分解装置１１５を含む。

本発明の実施形態によれば、図２Ｂに示されるように、システム５０は、原油流１１がＰｙ油流１４と混合され、水素化処理ユニット１０４に供給され得るように、システム５０が原油蒸留ユニット１０１を含まないことを除いて、（上述したような）システム４０のすべての流れおよびユニットを含む。本発明の実施形態では、システム５０において、原油流１１は、３５℃未満～３５℃の初沸点と３５０～５００℃の最終沸点を有する軽質原油を含む。

本発明の実施形態によれば、図２Ｃに示されるように、システム６０は、システム６０が蒸留ユニット１０１を含まないことを除いて、システム４０のすべての流れおよびユニットを含む。凝縮物および／またはナフサを含むシステム４０の第２画分流１９を、分解装置供給原料流１５と組み合わせて、水蒸気分解装置１１５に供給することができ、プラスチックがまず塩素除去ユニット１０６において処理される。塩素除去ユニット１０６の出口は、低塩素プラスチック流１７が塩素除去ユニット１０６から押出機１０２へ流れるように、押出機１０２の入口と流体連通している。

（Ｂ．炭化水素を処理する方法）

炭化水素を処理する方法が発見されている。この方法は、原料のコークス化を軽減すること、および／または凝縮物および／またはナフサを含む重質原料に水素を添加することによって、分解効率を改善することができる。図３Ａに示すように、本発明の実施形態は、炭化水素を処理するための方法３００を含む。方法３００は、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、それぞれ、システム１０および／またはシステム２０によって実行することができる。

本発明の実施形態によれば、ブロック３０１に示すように、方法３００は、水素化処理ユニット１０４において、（１）プラスチックから得られたＰｙ油流１４の熱分解油、（２）蒸留ユニット１０１からの少なくとも一つの画分（第１の原料流１２）、または（３）全原油（原油流１１）を含む炭化水素流を、分解装置供給原料流１５を生成するのに十分な反応条件下で水素化処理することを含む。本発明の実施形態では、第１の原料流１２は、常圧残油および／または真空軽油を含む。第１の原料流１２は、蒸留ユニット１０１において原油流１１を蒸留することによって得ることができる。原料は、原油流１１を含むこともできる。本発明の実施形態では、ブロック３０１における水素化処理は、低圧水素化分解／水素化精製を含む。低圧水素化分解および／または水素化精製は、３５０～４７５℃の沸点範囲を有する軽質真空軽油の沸点を有する分解装置供給原料流１５を生成するように構成される。低圧水素化分解および／または水素化精製は、中間流および／または液化石油ガス（ＬＰＧ）流をさらに生成するように構成される。中間流および／またはＬＰＧを分解装置で処理して、一つ以上のオレフィンおよび／または一つ以上の芳香族化合物（例えば、ベンゼン、トルエン、およびキシレン）を生成することができる。中間流は、３５℃未満から３５０℃までの沸点範囲を有し得る。ブロック３０１において、水素化処理ユニット１０４は、真空軽油用の水素化精製装置（ｈｙｄｒｏｔｒｅａｔｅｒ）として動作することができる。ブロック３０１での水素化処理ユニット１０４は、３００～４００℃の水素化処理温度および２０～６０ｂａｒｇの水素化処理圧力を提供するように動作される。本発明の実施形態では、ブロック３０１で、水素化処理ユニット１０４は、１～２ｈｒ^－１の重量空間速度およびその間のすべての範囲および値で運転される。水素化処理ユニット１０４は、４００～２０００Ｎｍ^３／ｍ^３液体供給原料（標準立方メートル）の水素対炭化水素比を提供するように動作され得る。本発明の実施形態では、水素化処理ユニット１０４は、塩素を含むヘテロ原子をさらに除去し、水素に富み（＞１２．５重量％）、良好な分解性と低いコークス化傾向を有するＦＣＣユニットへの原料（分解装置供給原料流１５）を生成することができる。この分解装置供給原料流１５の原料は、３５未満～３５℃の初沸点範囲と３５０℃～５００℃の最終沸点範囲の沸点分布を有することができる。

本発明の実施形態では、Ｐｙ油流１４の熱分解油は、押出機１０２でプラスチックを処理して第１の中間プラスチック流１３を生成し、第１の中間プラスチック流１３を接触分解ユニット１０３で分解してＰｙ油流１４を生成することによって得られる。本発明の実施形態では、押出機１０２で処理する前に、プラスチックを塩素除去ユニット１０６で処理して、押出機１０２で処理する前に少なくとも一部の塩素を除去することができる。塩素除去ユニット１０６は、プラスチックから９０％を超える塩素を除去するように構成することができる。本発明の実施形態では、プラスチックには、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリアミド、またはそれらの組み合わせが含まれる。本発明の実施形態では、押出機１０２は、３００～４５０℃の温度を提供するように操作される。接触分解ユニット１０３は、反応温度３５０～５００℃、圧力１～６ｂａｒａ、滞留時間１時間以下となるように運転される。Ｐｙ油流１４は、３５℃未満から７５０℃までの沸点範囲を有し得る。

本発明の実施形態によれば、ブロック３０２に示すように、方法３００は、流動接触分解ユニット１０５において、分解装置供給原料流１５の炭化水素を、触媒の存在下、Ｃ_２～Ｃ_４オレフィン、ベンゼン、トルエン、およびキシレン（ＢＴＸ）の一つ以上を含む生成物流１６を生成するのに十分な反応条件下で分解することを含む。本発明の実施形態では、生成物流１６は、１０～１５重量％のＣ_２オレフィン、１５～３５重量％のＣ_３オレフィン、１０～２０重量％のＣ_４オレフィン、および１０～３０重量％のＢＴＸを含むことができる。本発明の実施形態では、ブロック３０２における反応条件には、４５０～７５０℃の反応温度が含まれる。ブロック３０２における反応条件には、１～６ｂａｒａの反応圧力が含まれ得る。本発明の実施形態では、流動接触分解ユニット１０５はさらに、水素または水素含有ガスの存在下で水素化熱分解条件下で動作させることができる。

図３Ｂに示されるように、本発明の実施形態は、炭化水素を処理するための方法４００を含む。方法４００は、図１Ｃに示すように、システム３０によって実行することができる。本発明の実施形態によれば、ブロック４０１に示すように、方法４００は、水素化処理ユニット１０４において、蒸留ユニット１０１からの画分（第１の原料流１２）または原油（原油流１１）を、水素化処理された液体流（分解装置供給原料流１５）を生成するのに十分な反応条件下で水素化処理することを含む。分解装置供給原料流１５は、３ｐｐｍｗ未満の塩素を含むことができる。本発明の実施形態では、第１の原料流１２は、常圧残油および／または真空軽油を含む。第１の原料流１２は、蒸留ユニット１０１において原油流１１を蒸留することによって得ることができる。本発明の実施形態において、ブロック４０１における水素化処理は、低圧水素化分解および／または水素化精製を含む。ブロック４０１において、水素化処理ユニット１０４は、真空軽油用の水素化精製装置として動作することができる。本発明の実施形態によれば、ブロック４０１での水素化処理ユニット１０４は、３００～６００℃、好ましくは３５０～５００℃の水素化処理温度、及び２０～１００ｂａｒｇの水素化処理圧力を提供するように動作される。本発明の実施形態では、ブロック４０１で、水素化処理ユニット１０４は、１～２ｈｒ^－１の重量空間速度およびその間のすべての範囲および値で運転される。水素化処理ユニット１０４は、４００～２０００Ｎｍ^３／ｍ^３液体流の水素対炭化水素比を提供するように動作され得る。

本発明の実施形態によれば、ブロック４０２に示すように、方法４００は、水素化処理された液体流（分解装置供給原料流１５）と、プラスチックから得られるＰｙ油流１４の熱分解油とを混合して、組合せ分解装置供給原料流１８を形成することを含む。本発明の実施形態では、Ｐｙ油流１４の熱分解油は、押出機１０２でプラスチックを処理して第１の中間プラスチック流１３を生成し、第１の中間プラスチック流１３を接触分解ユニット１０３で分解してＰｙ油流１４を生成することによって得られる。本発明の実施形態では、プラスチックは、押出機１０２で処理される前に、塩素除去ユニット１０６で処理されて少なくとも一部の塩素が除去され得る。塩素除去ユニット１０６は、プラスチックから９０％を超える塩素を除去するように構成され得る。本発明の実施形態では、プラスチックには、ポリオレフィン、ポリスチレン、ＰＥＴ、ＰＶＣ、ＰＶＤＣ、ポリアミド、またはそれらの組み合わせが含まれる。本発明の実施形態では、押出機１０２は、３００～４５０℃の温度を提供するように操作される。本発明の実施形態では、接触分解ユニット１０３は、３５０～５００℃の反応温度および１～６ｂａｒａの圧力を提供するように操作される。Ｐｙ油流１４は、３５℃未満から７５０℃までの沸点範囲を有し得る。本発明の実施形態では、Ｐｙ油流１４は、１００ｐｐｍ未満、好ましくは３０ｐｐｍ未満の塩素を含む。Ｐｙ油流１４は、１０重量％未満の芳香族化合物を含んでよい。

本発明の実施形態によれば、ブロック４０３に示すように、方法４００は、流動接触分解ユニット１０５において、Ｃ_２～Ｃ_４オレフィン、ベンゼン、トルエン、およびキシレンのうちの一つ以上を含む生成物流１６を生成するのに十分な反応条件下で、分解ユニット１０５の触媒の存在下で、組合せ分解装置供給原料流１８の炭化水素を分解することを含む。本発明の実施形態では、生成物流１６は、１０～２０重量％のＣ_２オレフィン、１０～３０重量％のＣ_３オレフィン、５～１５重量％のＣ_４オレフィン、および１０～２０重量％のＢＴＸを含むことができる。本発明の実施形態では、ブロック４０３における反応条件には、４５０～７５０℃の反応温度が含まれる。ブロック４０３における反応条件には、１～６ｂａｒａの反応圧力が含まれ得る。本発明の実施形態では、流動接触分解ユニット１０５はさらに、水素または水素含有ガスの存在下で水素化熱分解条件下で動作させることができる。

図３Ｃに示すように、本発明の実施形態は、炭化水素を処理するための方法５００を含む。方法５００は、図２Ａおよび／または２Ｂに示すように、それぞれ、システム４０および／または５０によって実行することができる。本発明の実施形態によれば、ブロック５０１に示すように、方法５００は、プラスチック流１３の少なくとも一部の炭化水素を分解し、プラスチック流１３の熱分解および／または部分的に熱分解したプラスチックから少なくとも一部の塩素を除去し、熱分解油を含むＰｙ油流１４を生成するのに十分な反応条件下で、接触分解ユニット１０３において、熱分解されたおよび／または部分的に熱分解されたプラスチックを含むプラスチック流１３を処理することを含む。本発明の実施形態では、熱分解および／または部分的熱分解プラスチックを含むプラスチック流１３は、押出機１０２内でプラスチックを処理することによって生成される。押出機は、３００～４５０℃の動作温度および１分から１５分の滞留時間を提供するように動作させることができる。

本発明の実施形態では、ブロック５０１において、接触分解ユニット１０３は、固定床反応器、流動床反応器、撹拌槽反応器、ロータリーキルン、好ましくは固定床反応器および連続撹拌槽反応器を含む。本発明の実施形態では、接触分解ユニット１０３は、ＺＳＭ－５を含む触媒、金属担持ＺＳＭ－５、使用済み流動接触分解触媒、またはそれらの任意の組み合わせを含む。固定床接触分解反応器には、触媒としてＺＳＭ－５を配置することができる。ブロック５０１において、接触分解ユニット１０３は、３００～５００℃の操作温度、１～６ｂａｒａの操作圧力、および１時間以下の滞留時間を提供するように操作され得る。

本発明の実施形態によれば、ブロック５０２に示すように、方法５００は、水素化処理ユニット１０４において、Ｐｙ油流１４および原油流１１または原油流１１の一つの画分（すなわち、第１の原料流１２）を水素化処理して、分解装置供給原料流１５を生成することを含む。本発明の実施形態では、水素化処理ユニット１０４は、３５０～５００℃の反応温度、および３５０～３６５℃、３６５～３８０℃、３８０℃～３９５℃、３９５～４１０℃、４１０～４２５℃、４２５～４４０℃、４４０～４５５℃、４５５～４７０℃、４７０～４８５℃、および４８５～５００℃の範囲を含むその間のすべての範囲および値の反応温度を提供するように操作される。ブロック５０２で、水素化処理ユニット１０４は、２０～１００ｂａｒｇの動作圧力、および２０～３０ｂａｒｇ、３０～４０ｂａｒｇ、４０～５０ｂａｒｇ、５０～６０ｂａｒｇ、６０～７０ｂａｒｇ、７０～８０ｂａｒｇ、８０～９０ｂａｒｇ、および９０～１００ｂａｒｇの範囲を含むその間のすべての範囲および値を提供するように動作させることができる。ブロック５０２において、水素化処理ユニット１０４は、１～２ｈｒ^－１の重量空間速度を提供するように動作することができる。本発明の実施形態では、ブロック５０２において、水素化処理ユニット１０４は、４００～２０００Ｎｍ^３／ｍ^３液体供給原料の水素対炭化水素体積比を提供するように動作することができる。ブロック５０２において、分解装置供給原料流１５は、１５０℃未満の沸点範囲を有するナフサを含む。本発明の実施形態では、ブロック５０２において、分解装置供給原料流１５が３ｐｐｍ未満、好ましくは１ｐｐｍの塩素と１重量％未満のオレフィンを含むように処理条件が調整される。

本発明の実施形態によれば、ブロック５０３に示すように、方法５００は、分解ユニット（例えば、水蒸気分解装置１１５）において、Ｃ_２～Ｃ_４オレフィン、ベンゼン、トルエン、およびキシレンのうちの一つ以上を含む生成物流１６を生成するのに充分な反応条件下で分解装置供給原料流１５の炭化水素を分解することを含む。本発明の実施形態では、生成物流１６は、２０～３８重量％のＣ_２オレフィン、１０～２０重量％のＣ_３オレフィン、５～１０重量％のＣ_４オレフィン、および８～１５重量％のＢＴＸを含むことができる。本発明の実施形態では、ブロック５０３における反応条件には、７５０～９００℃の反応温度が含まれる。ブロック５０３における反応条件には、大気圧から６ｂａｒｇまでの反応圧力が含まれ得る。本発明の実施形態では、水蒸気分解ユニットは５０ミリ秒から１秒の滞留時間で運転される。

図３Ｄに示すように、本発明の実施形態は、炭化水素を処理するための方法６００を含む。方法６００は、図２Ｃに示すように、システム６０によって実行することができる。本発明の実施形態によれば、ブロック６０１に示すように、方法６００は、プラスチック流１３の少なくとも一部の炭化水素を分解し、プラスチック流１３の熱分解および／または部分的に熱分解したプラスチックから少なくとも一部の塩素を除去し、熱分解油を含むＰｙ油流１４を生成するのに十分な反応条件下で、接触分解ユニット１０３において、熱分解されたおよび／または部分的に熱分解されたプラスチックを含むプラスチック流１３を処理することを含む。本発明の実施形態では、熱分解および／または部分的熱分解プラスチックを含むプラスチック流１３は、押出機１０２内でプラスチックを処理することによって生成される。押出機は、３００～５００℃の動作温度および１分から１５分の滞留時間を提供するように動作させることができる。本発明の実施形態では、押出機で処理する前に、プラスチックを塩素除去ユニット１０６で処理して、プラスチックから少なくとも一部の塩素を除去することができる。本発明の実施形態では、塩素は、密度に基づく分離または溶媒システムを介してプラスチックから除去される。ブロック６０１におけるＰｙ油流１４は、３０ｐｐｍｗ未満の塩素を含むことができる。

本発明の実施形態によれば、ブロック６０２に示すように、方法６００は、水素化処理ユニット１０４において、Ｐｙ油流１４を水素化処理して、水素化処理されたＰｙ油を含む水素化処理された熱分解油流２０を生成することを含む。本発明の実施形態では、ブロック６０２での水素化処理により、Ｐｙ油流１４から塩素がさらに除去される。水素化処理された熱分解油流２０は、３ｐｐｍｗ未満の塩素を含む。本発明の実施形態では、水素化処理された熱分解油流２０は、水蒸気分解装置（例えば、水蒸気分解装置１１５）の沸点範囲要件を満たす。水素化処理された熱分解油流２０は、２０重量％未満、好ましくは１０重量％未満の芳香族化合物を含むことができる。水素化処理された熱分解油流２０は、３ｐｐｍ未満、好ましくは１ｐｐｍ未満の塩素を含むことができる。水素化処理された熱分解油流２０は、１重量％未満のオレフィンを含むことができる。本発明の実施形態では、水素化処理ユニット１０４は、３５０～５００℃の反応温度、および３５０～３６５℃、３６５～３８０℃、３８０～３９５℃、３９５～４１０℃、４１０～４２５℃、４２５～４４０℃、４４０～４５５℃、４５５～４７０℃、４７０～４８５℃、および４８５～５００℃の範囲を含むそれらの間のすべての範囲および値を提供するように動作される。水素化処理ユニット１０４は、ブロック６０２において、２０～１００ｂａｒｇの動作圧力、および２０～３０ｂａｒｇ、３０～４０ｂａｒｇ、４０～５０ｂａｒｇ、５０～６０ｂａｒｇ、６０～７０ｂａｒｇ、７０～８０ｂａｒｇ、８０～９０ｂａｒｇ、および９０～１００ｂａｒｇの範囲を含むその間のすべての範囲および値を提供するように動作させることができる。ブロック６０２において、水素化処理ユニット１０４は、１～２ｈｒ^－１の重量空間速度を提供するように動作することができる。本発明の実施形態では、ブロック６０２において、水素化処理ユニット１０４は、４００～２０００Ｎｍ^３／ｍ^３液体供給原料の水素対炭化水素体積比を提供するように動作することができる。

本発明の実施形態によれば、ブロック６０３に示すように、方法６００は、水素化処理された熱分解油流２０を、原油または原油画分を含む第２画分流１９と混合して、分解装置供給原料流１８を生成することを含む。本発明の実施形態において、原油には、沸点範囲が３５未満～３５０℃の軽質原油が含まれる場合がある。第２画分流１９の原油画分は、凝縮物および／またはナフサを含むことができる。

本発明の実施形態によれば、ブロック６０４に示されるように、方法６００は、Ｃ_２～Ｃ_４オレフィン、ベンゼン、トルエン、およびキシレンのうちの一つ以上を含む生成物流１６を生成するのに十分な反応条件下で、分解ユニット（例えば、水蒸気分解装置１１５）において、分解装置供給原料流１８の炭化水素を分解することを含む。本発明の実施形態では、分解ユニットは水蒸気分解装置１１５である。水蒸気分解装置１１５は、７００～９００℃の動作温度および５０ミリ秒～１秒の滞留時間を提供するように動作する。水蒸気分解装置１１５は、炭化水素対水蒸気の重量比が０．２対１となるように動作する。

本発明の実施形態は、図３Ａから図３Ｄのブロックを参照して説明されたが、本発明の動作は、図３Ａから図３Ｄに示す特定のブロックおよび／またはブロックの特定の順序に限定されないことを理解すべきである。したがって、本発明の実施形態は、３Ａから３Ｄとは異なる順序で様々なブロックを使用して、本明細書で説明されるような機能を提供することができる。

本明細書に記載されるシステムおよびプロセスは、図示されていないが化学処理の当業者に知られている様々な装置を含むこともできる。例えば、一部のコントローラー、配管、コンピューター、弁、ポンプ、ヒーター、熱電対、圧力インジケーター、ミキサー、熱交換器などが示されていない場合がある。

本発明の開示の一部として、特定の例が以下に含まれる。実施例は例示のみを目的としており、本発明を限定するものではない。当業者であれば、本質的に同じ結果をもたらすために変更または修正できるパラメータを容易に認識するであろう。

（実施例１）

（Ｐｙ油及び原油画分の処理）

表１のエントリー１に示す特性を有する市販のプラスチックＰｙ油を、表１のエントリー２に示す沸点分布でカットした原油流と混合して、表１のエントリー３に示す沸点分布を有する混合流を得た。この材料を水素化処理ユニットに供給した。反応は、長さ３０４．８ｍｍ、内径１３．１ｍｍの管状反応器内で実施した。反応器は電気的に加熱された管状炉内に収容された。このユニットには、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）ポンプを通じて液体を反応器に供給するための設備が備えられていた。水素ガスを９．８ＮＬＰＨ（標準リットル／時間）でマスフローコントローラーに通した。反応器には、水素化分解および水素化精製が可能な市販の触媒の組み合わせを、水素化精製触媒（４．８４ｇ）－水素化分解触媒（９．８ｇ）－水素化精製触媒（４．８４ｇ）の順序で充填した。示された触媒重量は絶乾重量である。全ての触媒は、絶乾触媒重量４０％に対してＳｉＣ６０％の割合でＳｉＣ（２００～２２５ミクロン）で希釈された。直径１ｍｍの中性アルミナを、反応器の触媒床の上流および下流に装填した。反応中、反応器床温度を温度３８０℃、圧力６０ｂａｒｇ、重量空間速度１ｈｒ^－１および水素対炭化水素比４００Ｎｍ^３水素／ｍ^３炭化水素液体に維持した。反応生成物を凝縮器、および気液分離器に通した。ガスは製油所ガス分析装置を使用して分析され、液体はＳＩＭ－ＤＩＳ ＧＣを使用して沸点分布が分析され、ＰＩＯＮＡ（パラフィン、イソパラフィン、オレフィン、ナフテン、芳香族化合物）については２Ｄ ＧＣを使用した。分析結果を表１に示す。水素化処理ユニットへの供給原料の沸点分布では、２７重量％の物質が１５０℃（最終沸点３８１℃）未満で沸騰するのに対し、液体生成物は１５０℃を下回る沸点は８０％であり、最終沸点が３０９℃であるより軽質の生成物への大幅なアップグレードである（図２Ａ）。この液体生成物は水蒸気分解装置への軽質供給原料となる。また、生成物と供給原料の２Ｄ ＧＣ分析により、芳香族化合物が供給原料中の１６．７重量％から液体生成物中の１０．１重量％に減少したことが明らかになった。さらに、ジ芳香族化合物およびトリ芳香族化合物、ならびにナフテン系芳香族化合物の合計濃度は、供給原料中の６％から生成物中の０．３％に低下した。分岐ナフテンとジナフテンは３４％から２２％に減少した。これらの結果は、顕著な開環活性と飽和成分への変換を示している。液体生成物のイソパラフィン含有量は純増加した。さらに、約１０％のガスが生成され、これは蒸気分解装置でさらにエチレンに分解できる。

表３に見られるように、水素化処理ユニット生成物を水蒸気分解装置で処理すると、３５０℃（未満）カットを水蒸気分解装置で処理する場合と比較して、エチレン収率が６％高く、燃料油生成が８％低くなる可能性がある。このデータは、水蒸気分解装置を水素化処理ユニットに後方統合する利点を実証している。

（実施例２）

（原油カットと水素化処理生成物の沸点分布比較）

ウェスト・テキサス・ブレンド（Ｗｅｓｔ Ｔｅｘａｓ Ｂｌｅｎｄ）原油からの沸点カットの沸点分布の比較を、全原油を処理することによる水素化処理ユニット生成物と比較した。沸点分布は類似しているように見える。これは、より重質の原油を水素化処理ユニットで処理して、水蒸気分解装置で処理される凝縮範囲物質と同様の３５０℃未満沸騰カットにまで低減できることを示している。

（実施例３）

（原油カットと水素化処理生成物の間の沸点分布比較）

表１のエントリー１のような沸点分布を有する１００％市販Ｐｙ油を、温度過酷度を３８０℃から４００℃まで変化させた以外は同じ条件下で実施例１と同様の水素化処理ユニットで処理した。ガスは製油所ガス分析装置を使用して分析され、液体は模擬蒸留ガスクロマトグラフィー（ＳＩＭ－ＤＩＳ ＧＣ）を使用して沸点分布が分析され、ＰＩＯＮＡ（パラフィン、イソパラフィン、オレフィン、ナフテン、芳香族化合物）については２Ｄ ＧＣを使用した。分析結果を表３に示す。水素化処理ユニットへの供給原料の沸点分布では、１５０℃未満の沸点の物質（最終沸点は４６８℃）が１５重量％あるのに対し、液体生成物は１５０℃未満の沸点は３０％であった。４００℃の反応温度で得られた生成物は、１５０℃未満で沸騰する生成物の割合が高い。Ｐｙ油を原油流カットと混合した実施例１で得られた生成物と比べてグレードアップは少ないが、生成物の大部分（＞９８％）は水蒸気分解装置供給原料要件である３５０℃未満で沸騰する。また、生成物と供給原料の２Ｄ ＧＣ分析により、芳香族化合物が供給原料中の１４重量％から３８０℃では液体生成物中の８．６重量％、４００℃では９．２重量％に減少したことが明らかになった。これは、温度の過酷度とともに芳香族化合物が増加することを明確に示している。したがって、温度過酷度を適用することによって沸点を３５０℃よりもかなり低く下げる努力は可能であるが、その代償としてより多くの芳香族化合物が生成され、したがってコークスが形成される傾向が大きくなる。したがって、温度過酷度を微調整して、芳香族化合物成分を１０％未満に維持することと、生成物の大部分の沸点を３５０℃未満に維持することとの間でバランスを取る必要がある。さらに、ジ芳香族化合物およびトリ芳香族化合物、ならびにナフテン系芳香族化合物の合計濃度は、供給原料中の５．７％から生成物中の１．４％に低下した。分岐ナフテンとジナフテンは４２％から１４．９％に減少した。これらの結果は、顕著な開環活性と飽和成分への変換を示している。液体生成物のパラフィン含有量は純増加した。

処理温度が低いほど、より多くのｎ－パラフィンが生成されることが観察される。

（実施例４）

３７０℃～４１５℃の軽質真空軽油（ＶＧＯ）範囲で沸騰するウェスト・テキサス・ブレンド原油の一部を、Ｎ_２をキャリアガスとして使用して、１７５Ｎｃｃ／分の流量で、現場流動床熱分解実験室反応器に供給した。現場流動床反応器は長さ７８３ｍｍ、内径１５ｍｍで、各ゾーンの独立した温度制御を備えた分割ゾーン３ゾーン管状炉内に収容されている。各ゾーンのサイズは９．３インチ（２３６．２ｍｍ）であった。炉内に配置した反応器の加熱された全長は５９１ｍｍであった。反応器の壁温度は各ゾーンの中心で測定され、各炉ゾーンの加熱を制御するために使用された。反応器は円錐形の底部を有しており、反応器床の温度は、サーモウェル内に収容され、反応器内の円錐形底部の上部に設置された熱電対を使用して測定した。また、反応器の底部が熱いことを確認するために、円錐形の底部で反応器の壁の温度を測定した。反応器の底部は、炉のエンドキャップの熱損失の影響を最小限に抑え、反応器の底壁温度を測定した内部床温度の差２０℃以内に維持するために、炉底部ゾーンの中央に配置した。この実験は、高過酷度熱分解モード、つまりキャリアガス中に水素が存在しない高温で行われた。実験条件は表７に記載されている。供給原料が反応器に導入されるとすぐに、反応器内部の温度は吸熱分解と蒸発により非常に急速に低下し、１分以内に供給原料導入前の反応器床温度に戻った。生成物の約６０％が供給原料導入後の最初の１分以内に形成され、この１分間の温度の過酷度が全体的な生成物の収率と選択性を決定する。１分間の時間平均反応床温度は、最初の１分間の実験床温度に基づいて計算され、表７に報告されている。Ｃａｔ／Ｏｉｌ比とは別に、１分間の平均床温度は反応の過酷度を示すパラメータである。実験４からの収率を表７に示す。エチレン対プロピレン比（Ｅ／Ｐ）は０．９～１重量％であった。単位コークスあたりの軽質ガス収量は約９～１０である。ガス流量（混合および触媒と供給原料との接触の改善）と熱伝達速度がはるかに高いパイロットまたは商用反応器において、同様の条件下で、価値の高い化学物質のより高い収率を得ることがかなりの程度に可能である。

（実施例５）

ユニットを、９０／１０モル％のＮ_２／Ｈ_２の流動化ガス組成を使用する水素化分解モードで操作した以外は、実験４と同様に３７０℃～４１５℃の軽質ＶＧＯ範囲で沸騰するウェスト・テキサス・ブレンド原油の一部を使用して実験を行った。結果を表８に示す。水素化熱分解モードで操作することにより、軽質ガスオレフィンの収率が増加し、コークスが減少し、それによって軽質ガスオレフィン／単位コークスが増加した。これに加えて、重質成分の形成も減少した。これは、流動化ガスの組成を変更することでＨＶＣの収率を向上できることを明確に示している。商用プラントで収率を向上させるために活用できる他のハンドルには、温度プロファイル、滞留時間の変化、反応器セクションの設計、および触媒レシピが含まれており、それらは米国特許出願第６３／１０９，５０７号に記載されており、参照により本明細書に組み込まれる。

本発明の文脈において、少なくとも以下の２０の実施形態が説明される。実施形態１は、炭化水素の処理方法である。この方法は、水素化処理ユニットにおいて、（１）プラスチックから得られた熱分解油および（２）原油蒸留ユニットからの少なくとも一つの画分、を含む炭化水素流を、分解装置供給原料流を生成するのに十分な反応条件下で水素化処理することを含む。この方法はさらに、Ｃ_２オレフィン、Ｃ_３オレフィン、Ｃ_４オレフィン、ベンゼン、トルエン、およびキシレンのうちの一つ以上を含む生成物流を生成するのに十分な反応条件下で、流動接触分解ユニットにおいて、触媒の存在下、分解装置供給原料流の炭化水素を分解することを含む。

実施形態２は、炭化水素の処理方法である。この方法は、水素化処理ユニットにおいて、原油蒸留ユニットからの画分を、水素化処理された液体流を生成するのに十分な反応条件下で水素化処理することを含む。この方法はさらに、水素化処理された液体流とプラスチックから得られた熱分解油とを混合して分解装置供給原料流を形成することを含む。この方法はさらに、流動接触分解ユニットにおいて、Ｃ_２オレフィン、Ｃ_３オレフィン、Ｃ_４オレフィン、ベンゼン、トルエン、およびキシレンのうちの一つ以上を含む生成物流を生成するのに十分な反応条件下で、触媒の存在下、分解装置供給原料流の炭化水素を分解することを含む。実施形態３は、原油蒸留ユニットからの画分が常圧残油および真空軽油を含む、実施形態１および２のいずれかの方法である。実施形態４は、水素化処理が低圧水素化分解／水素化精製を含む、実施形態１から３のいずれかの方法である。実施形態５は、低圧水素化分解水素化精製が、１００ｂａｒｇ未満の圧力下で運転される水素化処理ユニット内において行われる、実施形態１から４のいずれかの方法である。実施形態６は、水素化処理ユニットが水素化分解モードおよび／または水素化精製モードで動作するように構成される、実施形態１から５のいずれかに記載の方法である。実施形態７は、水素化処理ステップで使用される触媒が水素化精製触媒および／または水素化分解触媒を含む、実施形態１～６のいずれかに記載の方法である。実施形態８は、水素化精製触媒が、アルミナもしくはシリカもしくはアルミノシリケートの上のＣｏＭｏ、ＮｉＭｏ、ＣｏＮｉＭｏ、ＮｉＷ、ＮｉＷＭｏ、またはそれらの組み合わせを含み、水素化分解触媒が、アルミナ、シリカ、アルミノシリケート、またはゼオライト、例えば、Ｘ型ゼオライト、Ｙ型またはＵＳＹ型ゼオライト、モルデナイト、フォージャサイト、ナノ結晶ゼオライト、ＭＣＭメソ多孔質材料、ＳＢＡ－１５、シリコアルミノホスフェート、ガロホスフェート、チタノホスフェート、ＺＳＭ－５、ＺＳＭ－１１、フェリエライト、ヒューランダイト、ゼオライトＡ、エリオナイト、およびチャバザイト、またはそれらの組み合わせの上のＣｏＭｏ、ＮｉＭｏ、ＣｏＮｉＭｏ、ＮｉＷ、ＮｉＷＭｏ、あるいはそれらの組み合わせを含む、実施形態１～７のいずれかの方法である。実施形態９は、熱分解油が、押出機内でプラスチックを処理して押出機流出物を生成するステップと、熱分解油を生成するのに十分な反応条件下で、接触分解ユニット内において、押出機流出物を処理するステップとによって生成される、実施形態１～８のいずれかの方法である。実施形態１０は、熱分解油を生成するステップが、押出機内で処理する前にプラスチックから少なくとも一部の塩素を除去するステップをさらに含む、実施形態１～９のいずれかの方法である。実施形態１１は、除去ステップが、密度に基づく分離および溶媒システムを介して行われる、実施形態１から１０のいずれかに記載の方法である。実施形態１２は、流動接触分解ユニットが水素化熱分解条件下で運転される、実施形態１から１１のいずれかに記載の方法である。

実施形態１３は、炭化水素の処理方法である。この方法は、熱分解されたおよび／または部分的に熱分解されたプラスチックの少なくとも一部の炭化水素を分解し、熱分解されたおよび／または部分的熱分解プラスチックから塩素の少なくとも一部を除去し、熱分解油を含む熱分解油流を生成するのに十分な反応条件下で、固定床流動接触分解ユニットにおいて、熱分解されたおよび／または部分的に熱分解されたプラスチックを含むプラスチック流を処理することを含む。この方法はさらに、水素化処理ユニットにおいて、熱分解油流および原油または原油画分を水素化処理して、分解装置供給原料流を生成することを含む。この方法はさらに、Ｃ_２オレフィン、Ｃ_３オレフィン、Ｃ_４オレフィン、ベンゼン、トルエン、およびキシレンのうちの一つ以上を含む生成物流を生成するのに十分な反応条件下で、分解ユニットにおいて、分解装置供給原料流の炭化水素を分解することを含む。

実施形態１４は、炭化水素の処理方法である。この方法は、熱分解されたおよび／または部分的に熱分解されたプラスチックの少なくとも一部の炭化水素を分解し、熱分解されたおよび／または部分的熱分解プラスチックから塩素の少なくとも一部を除去し、熱分解油を含む熱分解油流を生成するのに十分な反応条件下で、固定床流動接触分解ユニット内において、熱分解されたおよび／または部分的に熱分解されたプラスチックを含むプラスチック流を処理することを含む。この方法はさらに、水素化処理ユニット内において、熱分解油流を水素化処理して、水素化処理された熱分解油流を生成することを含む。この方法はさらに、水素化処理された熱分解油流を原油または原油画分と混合して、分解装置供給原料流を生成することを含む。この方法はまた、Ｃ_２オレフィン、Ｃ_３オレフィン、Ｃ_４オレフィン、ベンゼン、トルエン、およびキシレンのうちの一つ以上を含む生成物流を生成するのに十分な反応条件下で、分解ユニットにおいて、分解装置供給原料流の炭化水素を分解することを含む。実施形態１５は、水素化処理が水素化分解および／または水素化精製を含む、実施形態１３および１４のいずれかの方法である。実施形態１６は、水素化精製が、３ｐｐｍｗ未満の塩素濃度を有する炭化水素流を生成するように構成される、実施形態１３から１５のいずれかの方法である。実施形態１７は、触媒が：（ａ）アルミナもしくはシリカもしくはアルミノシリケートの上のＣｏＭｏ、ＮｉＭｏ、ＣｏＮｉＭｏ、ＮｉＷ、ＮｉＷＭｏ、または組み合わせを含む水素化精製触媒、および／または（ｂ）アルミナ、シリカ、アルミノシリケート、またはゼオライト、例えば、Ｘ型ゼオライト、Ｙ型もしくはＵＳＹ型ゼオライト、モルデナイト、フォージャサイト、ナノ結晶性ゼオライト、ＭＣＭメソ多孔質材料、ＳＢＡ－１５、シリコアルミノホスフェート、ガロホスフェート、チタノホスフェート、ＺＳＭ－５、ＺＳＭ－１１、フェリエライト、ヒューランダイト、ゼオライトＡ、エリオナイト、およびチャバザイト、またはそれらの組み合わせの上のＣｏＭｏ、ＮｉＭｏ、ＣｏＮｉＭｏ、ＮｉＷ、ＮｉＷＭｏ、またはそれらの組み合わせを含む水素化分解触媒、を含む、実施形態１３～１６のいずれかの方法である。実施形態１８は、原油蒸留ユニットが凝縮物および／またはナフサを含む、実施形態１３～１７のいずれかの方法である。実施形態１９は、熱分解油が、押出機内でプラスチックを処理して部分的に分解されたプラスチック画分を形成するステップと、部分的に分解されたプラスチック画分を、熱分解油を生成するのに十分な反応条件下でＺＳＭ－５または金属担持ＺＳＭ－５触媒を含む固定床反応器において、接触分解するステップにより生成される、実施形態１３～１８のいずれかの方法である。実施形態２０は、熱分解油を生成するステップが、押出機で処理する前に、プラスチックから少なくとも一部の塩素を除去するステップをさらに含む、実施形態１３～１９のいずれかの方法である。

上述および本明細書で説明したすべての実施形態は、明示的に除外しない限り、任意の方法で組み合わせることができる。

本願の実施形態およびその利点を詳細に説明してきたが、添付の特許請求の範囲によって定義される実施形態の精神および範囲から逸脱することなく、本明細書において様々な変更、置換および修正を行うことができることを理解されたい。さらに、本出願の範囲は、本明細書に記載されるプロセス、機械、製造、物質の組成、手段、方法およびステップの特定の実施形態に限定されることを意図するものではない。当業者であれば上記の開示から容易に理解できるように、実質的に同じ機能を実行する、または実質的に目的を達成する、現在存在する、または今後開発されるプロセス、機械、製造、物質の組成、手段、方法、またはステップは、本明細書で説明される対応する実施形態と同じ結果を利用することができる。したがって、添付の特許請求の範囲は、そのようなプロセス、機械、製造、物質の組成、手段、方法、またはステップをその範囲内に含むことが意図されている。

Claims (20)

1. 炭化水素を処理する方法であって、
   （１）プラスチックから得られる熱分解油と（２）原油蒸留ユニットからの少なくとも一つの画分とを含む炭化水素流を、水素化処理ユニットにおいて、分解装置供給原料流を生成するのに十分な反応条件下で水素化処理するステップと、
   Ｃ_２オレフィン、Ｃ_３オレフィン、Ｃ_４オレフィン、ベンゼン、トルエン、およびキシレンのうちの一つ以上を含む生成物流を生成するのに十分な反応条件下で、流動接触分解ユニットにおいて、触媒の存在下、前記分解装置供給原料流の炭化水素を分解するステップと
   を含む方法。
2. 炭化水素を処理する方法であって、
   水素化処理ユニットにおいて、原油蒸留ユニットからの画分を、水素化処理された液体流を生成するのに十分な反応条件下で水素化処理するステップと、
   前記水素化処理された液体流とプラスチックから得られた熱分解油とを混合して分解装置供給原料流を形成するステップと、
   Ｃ_２オレフィン、Ｃ_３オレフィン、Ｃ_４オレフィン、ベンゼン、トルエン、およびキシレンのうちの一つ以上を含む生成物流を生成するのに十分な反応条件下で、流動接触分解ユニットにおいて、触媒の存在下、前記分解装置供給原料流の炭化水素を分解するステップと
   を含む方法。
3. 前記原油蒸留ユニットからの前記画分が常圧残油および真空軽油を含む、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記水素化処理が、低圧水素化分解／水素化精製を含む、請求項１または２に記載の方法。
5. 前記低圧水素化分解水素化精製が、１００ｂａｒｇ未満の圧力下で操作される水素化処理ユニットにおいて行われる、請求項４に記載の方法。
6. 前記水素化処理ユニットが、水素化分解モードおよび／または水素化精製モードで操作されるように構成されている、請求項５に記載の方法。
7. 前記水素化処理ステップで使用される前記触媒が、水素化精製触媒および／または水素化分解触媒を含む、請求項１または２に記載の方法。
8. 前記水素化精製触媒が、アルミナもしくはシリカもしくはアルミノシリケートの上のＣｏＭｏ、ＮｉＭｏ、ＣｏＮｉＭｏ、ＮｉＷ、ＮｉＷＭｏ、または組み合わせを含み、前記水素化分解触媒が、アルミナ、シリカ、アルミノシリケート、またはゼオライト、例えば、Ｘ型ゼオライト、Ｙ型またはＵＳＹ型ゼオライト、モルデナイト、フォージャサイト、ナノ結晶ゼオライト、ＭＣＭメソ多孔質材料、ＳＢＡ－１５、シリコアルミノホスフェート、ガロホスフェート、チタノホスフェート、ＺＳＭ－５、ＺＳＭ－１１、フェリエライト、ヒューランダイト、ゼオライト－Ａ、エリオナイト、およびチャバザイト、またはそれらの組み合わせの上のＣｏＭｏ、ＮｉＭｏ、ＣｏＮｉＭｏ、ＮｉＷ、ＮｉＷＭｏ、またはそれらの組み合わせを含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記熱分解油が、
   押出機において前記プラスチックを処理して押出機流出物を生成するステップと、
   前記熱分解油を生成するのに十分な反応条件下で、接触分解ユニットにおいて、前記押出機流出物を処理するステップと
   によって生成される、請求項１または２に記載の方法。
10. 熱分解油を生成する前記ステップが、
    前記押出機において処理する前に、前記プラスチックから少なくとも一部の塩素を除去する
    ことをさらに含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記除去ステップが、密度に基づく分離および溶媒システムを介して行われる、請求項１０に記載の方法。
12. 前記流動接触分解ユニットが、水素化熱分解条件下で操作される、請求項１または２に記載の方法。
13. 炭化水素を処理する方法であって、
    熱分解されたおよび／または部分的に熱分解されたプラスチックの少なくとも一部の炭化水素を分解し、前記熱分解されたおよび／または部分的に熱分解されたプラスチックから少なくとも一部の塩素を除去し、熱分解油を含む熱分解油流を生成するのに十分な反応条件下で、固定床流動接触分解ユニットにおいて、熱分解されたおよび／または部分的に熱分解されたプラスチックを含むプラスチック流を処理するステップと、
    水素化処理ユニットにおいて、前記熱分解油流および原油または原油画分を水素化処理して、分解装置供給原料流を生成するステップと、
    Ｃ_２オレフィン、Ｃ_３オレフィン、Ｃ_４オレフィン、ベンゼン、トルエン、およびキシレンのうちの一つ以上を含む生成物流を生成するのに十分な反応条件下で、分解ユニットにおいて、前記分解装置供給原料流の炭化水素を分解するステップと
    を含む方法。
14. 炭化水素を処理する方法であって、
    熱分解されたおよび／または部分的に熱分解されたプラスチックの少なくとも一部の炭化水素を分解し、前記熱分解されたおよび／または部分的に熱分解されたプラスチックから少なくとも一部の塩素を除去し、熱分解油を含む熱分解油流を生成するのに十分な反応条件下で、固定床流動接触分解ユニットにおいて、熱分解されたおよび／または部分的に熱分解されたプラスチックを含むプラスチック流を処理するステップと、
    水素化処理ユニットにおいて、前記熱分解油流を水素化処理して、水素化処理された熱分解油流を生成するステップと、
    前記水素化処理された熱分解油流を原油または原油画分と混合して、分解装置供給原料流を生成するステップと、
    Ｃ_２オレフィン、Ｃ_３オレフィン、Ｃ_４オレフィン、ベンゼン、トルエン、およびキシレンのうちの一つ以上を含む生成物流を生成するのに十分な反応条件下で、分解ユニットにおいて、前記分解装置供給原料流の炭化水素を分解するステップと
    を含む方法。
15. 前記水素化処理が、水素化分解および／または水素化精製を含む、請求項１３または１４に記載の方法。
16. 前記水素化精製が、３ｐｐｍｗ未満の塩素濃度を有する炭化水素流を生成するように構成されている、請求項１５に記載の方法。
17. 前記触媒が、
    （ａ）アルミナもしくはシリカもしくはアルミノシリケートの上のＣｏＭｏ、ＮｉＭｏ、ＣｏＮｉＭｏ、ＮｉＷ、ＮｉＷＭｏ、または組み合わせを含む水素化精製触媒、および／または
    （ｂ）アルミナ、シリカ、アルミノシリケート、またはゼオライト、例えば、Ｘ型ゼオライト、Ｙ型もしくはＵＳＹ型ゼオライト、モルデナイト、フォージャサイト、ナノ結晶性ゼオライト、ＭＣＭメソ多孔質材料、ＳＢＡ－１５、シリコアルミノホスフェート、ガロホスフェート、チタノホスフェート、ＺＳＭ－５、ＺＳＭ－１１、フェリエライト、ヒューランダイト、ゼオライトＡ、エリオナイト、およびチャバザイト、またはそれらの組み合わせの上のＣｏＭｏ、ＮｉＭｏ、ＣｏＮｉＭｏ、ＮｉＷ、ＮｉＷＭｏ、または組み合わせを含む水素化分解触媒、
    を含む、請求項１３または１４に記載の方法。
18. 前記原油蒸留ユニットが凝縮物および／またはナフサを含む、請求項１３または１４に記載の方法。
19. 前記熱分解油が、
    押出機においてプラスチックを処理して、部分的に分解されたプラスチック画分を形成するステップと、
    前記熱分解油を生成するのに十分な反応条件下で、ＺＳＭ－５または金属担持ＺＳＭ－５触媒を含む固定床反応器において、部分的に分解されたプラスチック画分を接触分解するステップと
    により生成される、請求項１３または１４に記載の方法。
20. 前記熱分解油を生成する前記ステップが、さらに、
    前記押出機において処理する前に、前記プラスチックから少なくとも一部の塩素を除去する
    ことを含む、請求項１９に記載の方法。

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