JP2024501716A - ポリマー廃棄物ベースの材料を水素化処理するための共処理ルート - Google Patents

ポリマー廃棄物ベースの材料を水素化処理するための共処理ルート Download PDF

Info

Publication number
JP2024501716A
JP2024501716A JP2023540616A JP2023540616A JP2024501716A JP 2024501716 A JP2024501716 A JP 2024501716A JP 2023540616 A JP2023540616 A JP 2023540616A JP 2023540616 A JP2023540616 A JP 2023540616A JP 2024501716 A JP2024501716 A JP 2024501716A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fraction
catalyst
feedstock
polymer waste
bar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2023540616A
Other languages
English (en)
Inventor
アールト、ペッカ
ヤンソン、カリ
パーシカッリオ、ビッレ
ネブレダ、アンドレア ペレス
サイラネン、エンマ
Original Assignee
ネステ オサケ ユキチュア ユルキネン
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ネステ オサケ ユキチュア ユルキネン filed Critical ネステ オサケ ユキチュア ユルキネン
Publication of JP2024501716A publication Critical patent/JP2024501716A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/10Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal from rubber or rubber waste
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/002Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal in combination with oil conversion- or refining processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G69/00Treatment of hydrocarbon oils by at least one hydrotreatment process and at least one other conversion process
    • C10G69/02Treatment of hydrocarbon oils by at least one hydrotreatment process and at least one other conversion process plural serial stages only
    • C10G69/06Treatment of hydrocarbon oils by at least one hydrotreatment process and at least one other conversion process plural serial stages only including at least one step of thermal cracking in the absence of hydrogen
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/84Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/85Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/88Molybdenum
    • B01J23/882Molybdenum and cobalt
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/84Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/85Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/88Molybdenum
    • B01J23/883Molybdenum and nickel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/06Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal by destructive hydrogenation
    • C10G1/065Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal by destructive hydrogenation in the presence of a solvent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G45/00Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds
    • C10G45/02Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to eliminate hetero atoms without changing the skeleton of the hydrocarbon involved and without cracking into lower boiling hydrocarbons; Hydrofinishing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G45/00Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds
    • C10G45/02Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to eliminate hetero atoms without changing the skeleton of the hydrocarbon involved and without cracking into lower boiling hydrocarbons; Hydrofinishing
    • C10G45/04Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to eliminate hetero atoms without changing the skeleton of the hydrocarbon involved and without cracking into lower boiling hydrocarbons; Hydrofinishing characterised by the catalyst used
    • C10G45/06Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to eliminate hetero atoms without changing the skeleton of the hydrocarbon involved and without cracking into lower boiling hydrocarbons; Hydrofinishing characterised by the catalyst used containing nickel or cobalt metal, or compounds thereof
    • C10G45/08Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to eliminate hetero atoms without changing the skeleton of the hydrocarbon involved and without cracking into lower boiling hydrocarbons; Hydrofinishing characterised by the catalyst used containing nickel or cobalt metal, or compounds thereof in combination with chromium, molybdenum, or tungsten metals, or compounds thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G67/00Treatment of hydrocarbon oils by at least one hydrotreatment process and at least one process for refining in the absence of hydrogen only
    • C10G67/02Treatment of hydrocarbon oils by at least one hydrotreatment process and at least one process for refining in the absence of hydrogen only plural serial stages only
    • C10G67/04Treatment of hydrocarbon oils by at least one hydrotreatment process and at least one process for refining in the absence of hydrogen only plural serial stages only including solvent extraction as the refining step in the absence of hydrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G7/00Distillation of hydrocarbon oils
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10Feedstock materials
    • C10G2300/1003Waste materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10Feedstock materials
    • C10G2300/107Atmospheric residues having a boiling point of at least about 538 °C
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/20Characteristics of the feedstock or the products
    • C10G2300/201Impurities
    • C10G2300/202Heteroatoms content, i.e. S, N, O, P
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/20Characteristics of the feedstock or the products
    • C10G2300/30Physical properties of feedstocks or products
    • C10G2300/301Boiling range
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/40Characteristics of the process deviating from typical ways of processing
    • C10G2300/4025Yield
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2400/00Products obtained by processes covered by groups C10G9/00 - C10G69/14
    • C10G2400/08Jet fuel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)

Abstract

ポリマー廃棄物ベースの材料をアップグレードするための方法が提供される。方法は、ポリマー廃棄物ベースのフィードストックを提供する工程、粗油由来のフィードストックを提供する工程、フィード混合物を提供するために、ポリマー廃棄物ベースのフィードストック、粗油由来のフィードストック、および任意には、さらなるフィード材料を混合する工程、炭化水素質材料を提供するために、フィード混合物をFCCフィード水素化処理装置中で水素化処理する工程、ならびに炭化水素質材料から少なくとも蒸留物プロダクトおよび蒸留塔底物プロダクトを回収する工程(工程E)を含む。

Description

本発明は一般的に、ポリマー廃棄物ベースの材料を化石材料と共処理するためのルートに関し、および特には、FCCフィード水素化処理装置条件下で水素処理プロセスを行うルート、およびこの手順で得られる生成物に関する。
より価値のある(純粋な)物質を得るための例えば液化廃プラスチック(LWP)などの高分子廃棄物の精製、および、高分子廃棄物のより価値のある材料への変換は、数年前から研究されている。ポリマー廃棄物とは、例えばプラスチック廃棄物、使用済みタイヤ、液状ポリマー材料などのポリマーを含む廃棄物材料を指す。実際には、ポリマー廃棄物は通常、例えば液化廃プラスチック(LWP)や液化使用済みタイヤなどのポリマー廃棄物ベースの油(液化ポリマー廃棄物とも称される)の形で処理される。
ポリマー廃棄物ベースのオイルは、例えばポリマー廃棄物の水熱液化(HTL)や熱分解などの熱分解法によって製造することができる。ポリマー廃棄物の供給源に依存して、ポリマー廃棄物には様々なレベルの不純物が含まれている。代表的な不純物成分は、塩素、窒素、硫黄、および酸素であり、中でも腐食性の塩素は、精製/石油化学プロセスで特に問題となる。これらの不純物はまた、使用済みタイヤ以外のポリマー廃棄物の大規模な発生源となる可能性が指摘されているポストコンシューマー廃プラスチック(リサイクルされた使用済みプラスチック)にも多く含まれている。同様に、臭素含有不純物は、主に産業由来のポリマー廃棄物(難燃剤由来など)に含まれている可能性がある。さらに、熱分解プロセスや水熱液化によって製造されるポリマー廃棄物ベースのオイルには、実際の製造プロセスにもよるが、通常、顕著な量のオレフィンおよび芳香族が含まれており、これらのうちのそれぞれが、高温での重合(またはコーキング)など、いくつかの下流プロセスで問題を引き起こす可能性がある。
ポリマー廃棄物ベースの材料が、単に一般的な精製処理(例えば分留)に付されるにせよ、または、典型的な石油化学転換プロセス(例えば水蒸気分解)へと供給されるにせよ、ポリマー廃棄物ベースの材料は、例えばリアクターの腐食や触媒の被毒などの設備の劣化を避けることができるように、これらのプロセスに関する不純物レベルを満たす必要がある。
精製に加えて、ポリマー廃棄物をポリマー(またはモノマー)に戻すケミカルリサイクルも興味深い選択肢である。この選択肢はここ数年、石油化学業界で大きな関心を集めている。廃プラスチック(ポリマー廃棄物)のリサイクルに関する野心的な目標を定めた新しい廃棄物指令およびEUプラスチック戦略によって、この関心はさらに高まっている。
したがって、ケミカルリサイクルは今後、ポリマー廃棄物をポリマー(プラスチック)および化学薬品に戻すための重要な手法になるであろうことが予想され得る。
クラッカー(例えば触媒クラッカー、ハイドロクラッカー、またはスチームクラッカーなど)のためのフィードとしてポリマー廃棄物ベースの材料を使用することは、既存のインフラストラクチャーがあるため、ポリマーをリサイクルする有望な方法でもある。しかしながら、クラッカーフィードとしてのポリマー廃棄物ベースの材料の可能性はその品質に依存するため、ポリマー廃棄物の不純物含有量のばらつきに対応するために、ポリマー廃棄物ベースの材料を精製するための方法および/またはクラッキング手順を変更するための方法が提案されている。
特許文献1は、例えばハイドロワックス、水素化処理された真空ガスオイル、廃プラスチック由来の熱分解オイル、ガスオイルまたはスラックワックスなどの主にパラフィン系炭化水素フィードの前処理を含む水蒸気分解プロセスを開示している。前処理は、例えば多環芳香族や樹脂などのファウリング成分を減少させるため、溶媒抽出を用いて実施される。
特許文献2は、廃プラスチックをアップグレードするためのプロセスであって、熱分解工程、水素処理工程、ポリッシング工程、ストリームクラッキング工程をこの順に含むプロセスを開示している。
非特許文献1は、廃プラスチック由来の石油留分と軽質熱分解油との混合物を水素分解して、水素化分解器に先行する熱交換器のファウリングを回避することを開示している。
国際公開第2018/10443号 米国特許出願公開第2018/0264874号明細書
Kawanishi, T., Shiratori, N., Wakao, H., Sugiyama, E., Ibe, H., Shioya, M., & Abe, T.,"Upgrading of Light Thermal Cracking Oil Derived from Waste Plastics in Oil Refinery. Feedstock recycling of plastics."Universitaetsverlag Karlsruhe, Karlsruhe (2005), p. 43-50
上記の先行技術のアプローチは、複雑な精製手順を採用しており、そのうちの抽出技術は、かなりの量の汚染された抽出材料をもたらすか、または、その後の処理にまだ完全に適しておらず、および、処理装置の汚損および耐用年数の低下につながる材料を提供する可能性がある。少量の廃棄物を発生させながら、様々な量のポリマー廃棄物ベースの材料をリサイクルすることができる、より持続可能なプロセスに対するニーズが依然として存在する。
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ポリマー廃棄物ベースの材料をアップグレードするための改良された方法、特には、様々な量および/または種類のポリマー廃棄物ベースの材料を高い効率でリサイクルすることを可能にする、より柔軟な方法を提供することである。
ポリマー廃棄物ベースの材料をアップグレードするための改良された方法を提供するというこの課題は、請求項1の方法によって解決される。
簡潔には、本発明は、以下の項目の1または複数に関する:
1.ポリマー廃棄物ベースの材料をアップグレードするための方法であって、以下の:
ポリマー廃棄物ベースのフィードストックを提供する工程(工程A)、
粗油由来のフィードストックを提供する工程(工程B)、
フィード混合物を提供するために、前記ポリマー廃棄物ベースのフィードストック、前記粗油由来のフィードストック、および任意には、さらなるフィード材料を混合する工程(工程C)、
炭化水素質材料を提供するために、前記フィード混合物をFCCフィード水素化処理装置中で水素化処理する工程(工程D)、ならびに
前記炭化水素質材料から少なくとも蒸留物プロダクトおよび蒸留塔底物プロダクトを回収する工程(工程E)
を含む方法。
2.前記粗油由来のフィードストックがFCCフィードストックを含む項目1に記載の方法。
3.前記粗油由来のフィードストックが、真空ガス油(VGO)留分、ガス油(GO)留分、重質ガス油(HGO)留分、灯油留分、軽質ガス油留分、大気残渣(AR)留分、真空残渣(VR)留分、および脱アスファルト油(DAO)留分から選択される少なくとも1つの粗油留分、好ましくは、真空ガス油(VGO)留分、重質ガス油(HGO)留分、大気残渣(AR)留分、真空残渣(VR)留分、および脱アスファルト油(DAO)留分から選択される少なくとも1つの粗油留分を含む項目1または2記載の方法。
4.前記粗油由来のフィードストックの少なくとも40wt.-%が、370℃以上の温度(ASTM-D2887による40%蒸留温度)で沸騰する先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
5.前記粗油由来のフィードストックの少なくとも45wt.-%、好ましくは少なくとも50wt.-%、少なくとも55wt.-%、少なくとも60wt.-%、少なくとも65wt.-%が、370℃以上の温度で沸騰する先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
6.前記粗油由来のフィードストックが、少なくとも160℃、好ましくは少なくとも170℃、少なくとも180℃、少なくとも190℃、または少なくとも200℃の5%沸点(ASTM-D2887による)を有する先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
7.前記粗油由来のフィードストックが、630℃以下、好ましくは610℃以下、590℃以下、570℃以下、または560℃以下の95%沸点(ASTM-D2887による)を有する先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
8.前記粗油由来のフィードストックが、650℃以下、好ましくは630℃以下、620℃以下、610℃以下、または600℃以下の最終沸点(ASTM-D2887による)を有する先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
9.工程Eにおいて、少なくとも重質ガスオイル(HGO)留分が回収され、および、前記重質バスオイル留分が、少なくとも300℃、好ましくは少なくとも310℃、少なくとも320℃、少なくとも330℃、少なくとも340℃、少なくとも345℃、少なくとも350℃、または少なくとも355℃の10%沸点(ASTM-D2887による)を有する先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
10.工程Dで得られる350℃以上で沸騰する重質留分の収率が、得られた重質留分の質量(mH)と液体炭化水素質生成物の総質量(mliq)との比(mH/mliq)で計算した場合に、少なくとも50wt.-%、好ましくは少なくとも55wt.-%、少なくとも60wt.-%、または少なくとも65wt.-%である先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
11.工程Dで得られる150℃以下で沸騰する軽質炭化水素質留分の収率が、得られた軽質炭化水素質留分の質量(mL)と炭化水素質生成物の総質量(mht)との比(mL/mht)として計算した場合に、多くとも10.0wt.-%、好ましくは多くとも8.0wt.-%、多くとも6.0wt.-%、多くとも5.0wt.-%、多くとも4.0wt.-%、多くとも3.0wt.-%、または多くとも2.0wt.-%である先行する項目のいずれか1項に記載の方法。
12.前記FCCフィード水素化処理装置が、300~460℃の範囲の温度で作動される先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
13.前記FCCフィード水素化処理装置が、320℃以上、好ましくは340℃以上、または360℃以上の温度で作動される先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
14.前記FCCフィード水素化処理装置が、455℃以下、好ましくは450℃以下、445℃以下、440℃以下、435℃以下、430℃以下、425℃以下、420℃以下、415℃以下、または410℃以下の温度で作動される先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
15.前記FCCフィード水素化処理装置が、少なくとも10バール、好ましくは少なくとも20バール、少なくとも25バール、少なくとも30バール、少なくとも33バール、少なくとも35バール、少なくとも38バール、または少なくとも40バールの水素分圧で作動される先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
16.前記FCCフィード水素化処理装置が、多くとも100バール、好ましくは多くとも90バール、多くとも80バール、多くとも70バール、多くとも60バール、多くとも55バール、または多くとも50バールの水素分圧で作動される先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
17.前記FCCフィード水素化処理装置が、多くとも8.0h-1、好ましくは多くとも6.0h-1、多くとも4.0h-1、多くとも3.0h-1、多くとも2.0h-1、多くとも1.5h-1、または多くとも1.3h-1の液体時間空間速度(LHSV、m3触媒当たりおよび時間当たりのm3液体フィード)で作動される先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
18.前記FCCフィード水素化処理装置が、少なくとも0.2h-1、好ましくは少なくとも0.4h-1、少なくとも0.6h-1、少なくとも0.7h-1、少なくとも0.8h-1、少なくとも0.9h-1、または少なくとも1.0h-1の液体時空間速度(LHSV)で作動される先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
19.前記FCCフィード水素化処理装置が、多くとも800l/l、好ましくは多くとも600l/l、多くとも500l/l、多くとも350l/l、または多くとも300l/lである水素(H2)とフィード混合物(HC)との比(H2/HC)で作動される先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
20.前記FCCフィード水素化処理装置が、少なくとも50l/l、好ましくは少なくとも100l/l、少なくとも120l/l、少なくとも150l/l、少なくとも180l/l、少なくとも200l/l、または少なくとも220l/lである水素(H2)とフィード混合物(HC)との比(H2/HC)で作動される先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
21.前記FCCフィード水素化処理装置が、触媒、好ましくは担持触媒を用いる先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
22.前記FCCフィード水素化処理装置が、触媒を使用し、前記触媒が、元素周期表のIUPAC第6族、第8族または第10族から選択される少なくとも1つの成分を含む先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
23.前記FCCフィード水素化処理装置が、触媒を使用し、前記触媒が、担体上にMoおよび少なくとも1つのさらなる遷移金属を含む担持触媒である先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
24.前記FCCフィード水素化処理装置が、触媒を使用し、前記触媒が担持NiMo触媒または担持CoMo触媒である先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
25.前記FCCフィード水素化処理装置が、触媒を使用し、前記触媒が担持触媒であり、および、前記担持触媒が、アルミナおよび/またはシリカを含む先行する項目のいずれか1つに記載の方法
26.前記FCCフィード水素化処理装置が、触媒を使用し、前記触媒が担持NiMo触媒であり、および、前記担体が、アルミナを含む(NiMo/Al23)先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
27.前記FCCフィード水素化処理装置が、触媒を使用し、前記触媒が担持CoMo触媒であり、および、前記担体が、アルミナを含む(CoMo/Al23)先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
28.前記FCCフィード水素化処理装置が、オレフィン飽和条件下で作動する先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
29.炭化水素質材料の臭素価(BRh)とフィード混合物の臭素価(BRf)との比(BRh/BRf)が、0.50以下、好ましくは0.40以下、0.30以下、0.20以下、0.10以下、0.07以下、0.06以下0.05以下、または0.04以下となるように、前記FCCフィード水素化処理装置が調整される先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
30.先行する項目のいずれか1つに記載の方法であって、前記方法が、蒸留塔底物プロダクトの少なくとも一部を、任意にはコフィード(FCCコフィード)とともに、流動接触分解(FCC)に付すことをさらに含む方法。
31.工程Aで提供されるポリマー廃棄物ベースのフィードストックが、ポリマー廃棄物ベースのオイルまたはその留分であるか、またはそれらを含む先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
32.工程Cにおける混合が、前記フィード混合物がポリマー廃棄物ベースのフィードストックを多くとも50wt.-%、好ましくは多くとも40wt.-%、多くとも30wt.-%、または多くとも25wt.-%含むように行われる先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
33.工程Cにおける混合が、前記フィード混合物がポリマー廃棄物ベースのフィードストックを少なくとも0.5wt.-%、好ましくは少なくとも1.0wt.-%、少なくとも1.5wt.-%、または少なくとも2.0wt.-%含むように行われる先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
34.工程Cにおける混合が、前記フィード混合物が粗油由来のフィードストックを少なくとも25wt.-%、好ましくは少なくとも30wt.-%、少なくとも40wt.-%、少なくとも50wt.-%、少なくとも60wt.-%、少なくとも70wt.-%、または少なくとも75wt.-%含むように行われる先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
35.工程Cにおける混合が、前記フィード混合物が粗油由来のフィードストックを最大で99wt.-%含むように行われる先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
36.前記ポリマー廃棄物ベースのフィードストックが、例えば液化廃プラスチック(LWP)もしくはその留分、特には廃プラスチック熱分解油(WPPO)もしくはその留分、または、液化使用済みタイヤもしくはその留分、例えば使用済みタイヤ熱分解油(ELTPO)もしくはその留分などの液化ポリマー廃棄物もしくはその留分である、またはそれらを含む先行する項目のいずれか1項に記載の方法。
37.前記ポリマー廃棄物ベースのフィードストックが、ポリマー廃棄物の熱分解由来の熱分解オイルフィードストックまたはその留分である、またはそれらを含む、および/または、前記ポリマー廃棄物ベースのフィードストックが、ポリマー廃棄物の水熱液化由来のフィードストックまたはその留分である、またはそれらを含む先行する項目のいずれか1項に記載の方法。
38.前記ポリマー廃棄物ベースのフィードストックが、熱分解オイルフィードストックまたはその留分である先行する項目のいずれか1項に記載の方法。
39.前記ポリマー廃棄物ベースのフィードストックが液化され、および、液化後に前処理に付された前処理された材料である先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
40.記ポリマー廃棄物ベースのフィードストックが、5wt.-ppm以上の塩素含有量を有する先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
41.前記ポリマー廃棄物ベースのフィードストックが、10wt.-ppm以上、15wt.-ppm以上、20wt.-ppm以上、50wt.-ppm以上、または100wt.-ppm以上の塩素含有量を有する先行する項目のいずれか1項に記載の方法。
42.前記ポリマー廃棄物ベースのフィードストックが、4000wt.-ppm以下、3000wt.-ppm以下、2000wt.-ppm以下、1000wt.-ppm以下、500wt.-ppm以下、400wt.-ppm以下、または200wt.-ppm以下の塩素含有量を有する先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
43.前記ポリマー廃棄物ベースのフィードストックが、10wt.-%以上、15wt.-%以上、20wt.-%以上、30wt.-%以上、40wt.-%以上、または50wt.-%以上のオレフィン含有量を有する先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
44.前記ポリマー廃棄物ベースのフィードストックが、85wt.-%以下、80wt.-%以下、70wt.-%以下、または65wt.-%以下のオレフィン含有量を有す先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
45.工程Eにおいて、少なくとも重質ガスオイル(HGO)留分が回収される先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
46.前記HGO留分が、10wt.-%以上、15wt.-%以上、20wt.-%以上、25wt.-%以上、30wt.-%以上、または40wt.-%以上の芳香族含有量を有する項目45記載の方法。
47.前記HGO留分が、85wt.-%以下、80wt.-%以下、70wt.-%以下、または60wt.-%以下の芳香族含量を有する項目45または46記載の方法。
48.前記HGO留分が、100wt.-ppm以上、200wt.-ppm以上、300wt.-ppm以上、400wt.-ppm以上、500wt.-ppm以上、または600wt.-ppm以上の窒素含有量を有する項目45から47のいずれか1つに記載の方法。
49.前記HGO留分が、5000wt.-ppm以下、4000wt.-ppm以下、3000wt.-ppm以下、または2000wt.-ppm以下の窒素含有量を有する項目45から48のいずれか1つに記載の方法。
50.前記HGO留分が、10wt.-ppm以上、20wt.-ppm以上、30wt.-ppm以上、50wt.-ppm以上、100wt.-ppm以上、200wt.-ppm以上、250wt.-ppm以上、300wt.-ppm以上、350wt.-ppm以上、または400wt.-ppm以上の硫黄含有量を有する項目45から49のいずれか1つに記載の方法。
51.前記HGO留分が、10000wt.-ppm以下、6000wt.-ppm以下、5000wt.-ppm以下、4000wt.-ppm以下、または3000wt.-ppm以下の硫黄含有量を有する項目45から50のいずれか1つに記載の方法。
52.前記ポリマー廃棄物ベースのフィードストックを提供する工程Aが、ポリマー廃棄物の熱分解(熱分解または水熱液化など)の工程を含む先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
53.前記FCCフィード水素化処理装置が、混合触媒を使用し、および、前記混合触媒が、少なくとも担持CoMo触媒を含み、および、前記担体が、アルミナを含み(CoMo/Al23)、および、CoMo/Al23が、総計の触媒の少なくとも60vol.-%、より好ましくは少なくとも70vol.-%、または少なくとも80vol.-%を占める先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
54.前記混合触媒が、少なくとも担持NiMo触媒をさらに含み、および、前記担体がアルミナを含む(NiMo/Al23)項目53記載の方法。
55.前記FCCフィード水素化処理装置が、触媒を使用し、および前記触媒が、例えば硫化NiMo触媒または硫化CoMo触媒などの、活性形態で硫化されている先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
56.前記FCCフィード水素化処理装置が、触媒を使用し、および前記触媒が硫化NiMo触媒および/または硫化CoMo触媒を含む先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
57.工程Aで提供される前記ポリマー廃棄物ベースのフィードストックが、非分留ポリマー廃棄物ベースオイルであるか、またはそれを含む先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
58.前記蒸留塔底物プロダクトが、10wt.-%以上、15wt.-%以上、20wt.-%以上、25wt.-%以上、30wt.-%以上、または40wt.-%以上の芳香族含有量を有する先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
59.前記蒸留塔底物プロダクトが、85wt.-%以下、80wt.-%以下、70wt.-%以下、または60wt.-%以下の芳香族含量を有する先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
60.前記蒸留塔底物プロダクトが、100wt.-ppm以上、200wt.-ppm以上、300wt.-ppm以上、400wt.-ppm以上、500wt.-ppm以上、または600wt.-ppm以上の窒素含有量を有する先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
61.前記蒸留塔底物プロダクトが、5000wt.-ppm以下、4000wt.-ppm以下、3000wt.-ppm以下、または2000wt.-ppm以下の窒素含有量を有する先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
62.前記蒸留塔底物プロダクトが、10wt.-ppm以上、20wt.-ppm以上、30wt.-ppm以上、50wt.-ppm以上、100wt.-ppm以上、200wt.-ppm以上、250wt.-ppm以上、300wt.-ppm以上、350wt.-ppm以上、または400wt.-ppm以上の硫黄含有量を有する先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
63.前記蒸留塔底物プロダクトが、10000wt.-ppm以下、6000wt.-ppm以下、5000wt.-ppm以下、4000wt.-ppm以下、または3000wt.-ppm以下の硫黄含有量を有する先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
64.工程Eにおいて、少なくとも重質ガスオイル(HGO)留分が回収され、および、前記重質ガスオイル留分が、620℃以下、好ましくは600℃以下、580℃以下、560℃以下、または550℃以下の90%沸点(ASTM-D2887による)を有する先行する項目のいずれか1つに記載の方法。
65.先行する項目のいずれか1つに記載の方法により得られる炭化水素の混合物。
66.工程Eで得られるHGO留分である項目65記載の炭化水素混合物。
67.項目1~64のいずれか1つに記載の方法の工程Dで得られる炭化水素質材料。
68.前記炭化水素質材料が、150~300℃の範囲で沸騰する留分を16wt.-%以上、および、370℃より高い温度で沸騰する留分を少なくとも60wt.-%含有する項目67記載の炭化水素質材料。
69.例えばディーゼル成分、ガソリン成分、海洋燃料成分、またはジェット燃料成分などの燃料の製造における原料、例えば溶媒などの化学製品の製造における原料、および/または、例えばポリプロピレンおよび/またはポリエチレンなどのポリマーの製造における原料としての、項目65もしくは66記載の炭化水素混合物または項目67もしくは68記載の炭化水素質材料の使用。
70.項目65もしくは66記載の炭化水素混合物もしくはその留分、または、項目67もしくは68記載の炭化水素質材料もしくはその留分の、FCCフィードストックまたは水蒸気分解フィードストックとしての使用。
本発明は、ポリマー廃棄物ベースの材料をアップグレードするための方法に関し、およびより特には、ポリマー廃棄物ベースの材料を水素化処理するための共処理ルートに関する。
ポリマー廃棄物ベースの原料、例えば回収されたコンシューマープラスチックの、または耐用年数を経過したタイヤ(エンドライフタイヤ)の生成物などは、例えば水蒸気分解において、または、流動接触分解(FCC)などの他の下流プロセスにおいて、有害となるであろう多量かつ様々な量の汚染物質を含んでいる。このような汚染物質には、特に、ハロゲン化プラスチック(例えばPVCおよびPTFEなど)に由来するハロゲン(主に塩素)、ゴム状ポリマー(例えば、使用済みタイヤ中などの)の架橋剤に由来する硫黄、複合材料および添加剤(例えば、金属もしくは金属化合物でコーティングされたフィルム、使用済みタイヤ、またはプラスチック加工助剤など)に由来する金属またはメタロイド(例えば、Si、Al)汚染物質が含まれる。これらの汚染物質は、元素形状で、イオン形状で、または有機または無機化合物の一部として、存在し得る。
これらの不純物/汚染物質は、従来の石油精製または石油化学プロセス(例えば水蒸気分解またはFCCなど)において、コーキングおよび/または他の(望ましくない)副反応を引き起こす可能性があり、それゆえ、製品分布を価値の低い製品に変え、または廃棄されなければならない製品(すなわち廃棄物)にすら変える。同様に、これらの不純物は、腐食性またはその他の劣化作用を有し得、それゆえ、精製装置の耐用年数を低下させる。
ポリマー廃棄物ベースの材料(すなわち、ポリマー廃棄物ベースのフィードストック)の製造プロセスは、通常、ポリマー廃棄物フィードとしてポリマー廃棄物ベースのオイルを提供するための、例えば熱分解または水熱液化または類似のプロセス工程などの少なくとも一種類の熱分解を含む。これらの熱分解プロセスでは、得られるポリマー廃棄物ベースのオイルが高いオレフィン含有量を有することが本質的である。本発明の水素化処理工程は、ポリマー廃棄物フィードストック中の(および場合によっては共フィード中の)のオレフィン含有量を低下させ、および、その結果、オレフィン含有量が(著しく)低下された水素化処理材料(炭化水素質材料とも称される)を製造する。
本発明は、ポリマー廃棄物ベースの材料をアップグレードするための方法に関する。本発明の方法は、以下の:
(工程A)ポリマー廃棄物ベースのフィードストックを提供する工程
(工程B)粗油由来のフィードストックを提供する工程
(工程C)フィード混合物を提供するために、前記ポリマー廃棄物ベースのフィードストック、前記粗油由来のフィードストック、および任意には、さらなるフィード材料を混合(ブレンド)する工程
(工程D)炭化水素質材料を提供するために、前記フィード混合物をFCCフィード水素化処理装置中で水素化処理する工程
(工程E)前記炭化水素質材料から少なくとも蒸留物プロダクトおよび蒸留塔底物プロダクトを回収する工程
を含む。
本発明において、「ポリマー廃棄物(polymer waste)」という用語は、もはやその使用に適さないか、または他の何らかの理由で廃棄された有機ポリマー材料を指す。ポリマー廃棄物は、具体的には、固体および/または液体のポリマー材料であってよく、および、通常は固体ポリマー材料である(または含む)。ポリマー廃棄物とは、より具体的には、使用済みタイヤ、回収されたコンシューマープラスチック(コンシューマープラスチックとは、たとえ「プラスチック」としての特性をそれ自体有していなくても、消費財に含まれる任意の有機ポリマー材料を指す)、回収された産業用ポリマー廃棄物を指す。本発明の意味において、「ポリマー廃棄物」または「ポリマー(polymer)」という用語は、一般に、純粋な無機材料(あるいは無機ポリマーと称される場合がある)を包含しない。ポリマー廃棄物中のポリマーは、天然および/または合成起源であってもよく、および、再生可能および/または化石原料に基づくものであってもよい。
「ポリマー廃棄物ベースのフィードストック(polymer waste-based feedstock)」または「ポリマー廃棄物ベースの材料(polymer waste-based material)」という用語は、ポリマー廃棄物に由来するフィードストック(またはプロセスの原料)を指す。好ましくは、「ポリマー廃棄物ベースのフィードストック」(または「ポリマー廃棄物ベースの材料」)とは、特に、液化、すなわち(固体)ポリマー廃棄物の非酸化性の熱的または熱触媒的解重合(次いで、任意には、その後の分留および/または精製)から得られ得るオイルまたはオイル様生成物を指す。換言すると、「ポリマー廃棄物ベースのフィードストック」または「ポリマー廃棄物ベースの材料」はまた、「解重合されたポリマー廃棄物」または「液化ポリマー廃棄物」とも称される。
液化の方法は特に限定されず、および、ポリマー廃棄物の熱分解(例えば高速熱分解など)、またはポリマー廃棄物の水熱液化を挙げることができる。
用語「水熱液化(hydrothermal liquefaction)」(HTL)とは、亜臨界水または超臨界水を使用して、中温および高圧下で、炭素含有フィードストックを粗油に変換するための熱的解重合プロセスを指す。用語「熱分解(pyrolysis)」とは、非酸化性雰囲気中、高温での材料の熱的分解をいう。用語「高速熱分解(fast pyrolysis)」とは、酸素の非存在下での急速な加熱による炭素含有フィードストックの熱化学的分解を指す。
用語「粗油由来フィードストック(crude oil-derived feedstock)」は、粗油に由来する材料(またはストリーム)を意味する。通常、粗油由来のフィードストックは、粗油留分であり、これはさらに精製/ポリッシングされ得てもよく、されなくてもよい。好ましくは、それ以上精製されない、あるいは処理されない粗油留分が、粗油由来のフィードストックとして使用される。
「フィード混合物(feed mixture)」という用語は、少なくともポリマー廃棄物ベースのフィードストックおよび粗油由来のフィードストックの混合物を指す。フィード混合物は、ポリマー廃棄物ベースのフィードストックおよび粗油由来のフィードストック以外に、1または複数のさらなるフィード材料をさらに含んでいてもよい。換言すると、「さらなるフィード材料(further feed material)」は、ポリマー廃棄物ベースのフィードストックでも粗油由来のフィードストックでもない。フィード混合物中に2以上のポリマー廃棄物ベースの材料(フィードストック)が使用される場合、これらはまとめてポリマー廃棄物フィードストックとみなされる。同様に、フィード混合物中に2以上の粗油由来材料(フィードストック)が使用される場合、これらはまとめて粗油由来フィードストックとみなされる。
「水素化処理(hydrotreating)」(以下、「水素処理(hydroprocessing)」と称されることもある)という用語は、炭化水素質材料を製造するための、水素の存在下、FCCフィード水素化処理装置中でのポリマー廃棄物ベースのフィードストックの化学的変換を意味する。FCCフィード水素化処理装置の流出物は、通常、未反応の水素、水、様々なガス、およびヘテロ原子または金属に由来する他の化合物(例えばH2S、HCl、HBr、NH3など)、および場合によっては例えばキャリアガスなどの非反応性成分を含む。これらのうち、少なくともガス状成分(および水)は、好ましくは水素化処理プロセスの一部として分離される。水素化処理(水素化処理プロセス)において、オレフィンおよび芳香族が少なくとも部分的に飽和され、および、ヘテロ原子が除去される。換言すると、水素化処理とは、ヘテロ原子を除去するため、および/または、有機化合物の飽和度を変化させるための、(高圧の)水素の存在下での有機化合物の反応である。得られた材料(ガス状化合物、水、ヘテロ原子由来物質、および金属由来物質の分離後)は、主に炭化水素(水素原子と炭素原子とから構成される分子)から構成され、残渣(非炭化水素)不純物を含む場合がある。このようにして得られる材料は、本発明では「炭化水素質材料(hydrocarbonaceous material)」と称される。
本発明における水素化処理は、FCCフィード水素化処理器において行われ、水素化処理が主として飽和およびヘテロ原子除去をもたらすのに対して、(ヒドロ)異性化および/または(ヒドロ)分解は、起こるとしても副反応としてわずかに起こるだけであることが、この種のFCCフィード水素化処理反応器(およびFCCフィード水素化処理プロセス)の本質である。
「FCCフィード水素化処理反応器(FCC feed hydrotreater)」という用語は、従来の製油所セッティングにおいてFCCフィードの前処理のために設計され、および配置された水素化処理リアクターを指す。したがって、「FCCフィードフィード水素化処理反応器」という用語は、リアクター自体および反応条件の両方を意味する。
「炭化水素質材料」という用語は、主に炭化水素(すなわち、炭素原子および水素原子から構成される分子)から構成される材料を指す。具体的には、「炭化水素質材料」は、好ましくは、材料全体に対して、元素分析によって決定されて、炭素(C)原子および水素(H)原子を少なくとも95.0重量%含有する。例えば酸素(O)、硫黄(S)、窒素(N)などの他の成分も、通常は有機分子の形で、存在していてもよい。HおよびCの含有量は、好ましくは少なくとも97.0wt.-%、少なくとも98.0wt.-%、または少なくとも99.0wt.-%である。
「蒸留(distilling)」という用語は、蒸発および凝縮による分離方法を指し、および、分留を包含する。蒸留は、高圧下、常圧下、および/または減圧下で行われ得る。蒸留(蒸留プロセス)の結果は、少なくとも1つの蒸留物(留分)および蒸留残渣(または蒸留塔底物プロダクト、すなわち最も重質な留分)である。したがって、工程Eの回収は、蒸留として行われてもよく、または、蒸留を含んでいてもよい。通常、蒸留は分留として行われ、種々の沸点範囲を有する複数の蒸留物留分をもたらす。これらの蒸留物留分は、通常、複数の化合物の混合物であり、および、それらの沸騰開始点によって、および沸騰終了点によって、例えばxx℃-yy℃などと規定され、これは、留分がxx℃以上で沸騰を開始し、yy℃以下で完全に蒸発することを意味している。蒸留塔底物留分(蒸留塔底物プロダクト)は、通常、初期沸点(または沸騰開始点)のみで規定され、蒸留されることなく(すなわち、蒸留の塔底から)回収される。
本発明の方法の工程Eで回収され得る「重質ガスオイル留分(heavy gas oil fraction)」または「HGO留分(HGO fraction)」という用語は、水素化処理工程Dの生成物の留分を指す。さらに、HGO留分は高沸点留分であり、炭化水素質材料の蒸留で得られる最高沸点留分であってもよく、あるいは、中間留分(すなわち蒸留物留分)であってもよい。一般に、HGO留分は通常、高い沸騰開始点(または初期沸点)を有する。沸騰開始点の決定は時に困難であるため、本発明のHGO留分は、好ましくは少なくとも300℃である10%沸点(ASTM-D2887にしたがって;wt.-%)を有する。HGO留分が、最高沸点留分である場合、HGO留分の最終沸点は、炭化水素質材料の最終沸点に相当する。換言すると、HGO留分は蒸留塔底物留分であってもよい。本発明のHGO留分は、好ましくは、620℃までの90%沸点(ASTM-D2887にしたがって;wt.-%)を有する。
本発明は、FCCフィード水素化処理装置中で(FCCフィード水素化処理条件下で)のポリマー廃棄物ベースのフィードストックおよび粗油由来のフィードストックの共処理が可能であり、そうでなければ取り扱いが困難であるポリマー廃棄物ベースのフィードストックから、より価値の高い(アップグレードされた)材料を調製することを可能にするという発見に基づいている。具体的には、この特定のFCCフィード水素化処理装置における共処理が、非常に多様で、したがって困難なポリマー廃棄物ベースのフィードストックの、少ない労力とコストでの従来の石油化学プロセスへの統合を可能にする。
具体的には、共処理は、様々な量のリサイクル材料(ポリマー廃棄物またはポリマー廃棄物ベースの材料)の容易な統合を可能にする。蒸留は水素化処理の後に行われるため、ポリマー廃棄物ベースのフィードストックの様々な留分(すなわち沸点範囲)が使用され得、よって、本発明における水素化処理の前の、例えばポリマー廃棄物ベースのオイルなどのポリマー廃棄物ベースのフィードストックの分留は、通常不要である。設計上、従来のFCCフィード水素化処理装置であっても、例えば粗油HGO留分などの困難なフィードを処理するのに適しており、したがって(高濃度に汚染された)ポリマー廃棄物ベースのフィードストックも同様に処理することができる。
さらに、液化ポリマー廃棄物を使用する場合、HGO留分が高い収率で得られるだけでなく、例えばディーゼル留分、ジェット燃料留分、またはガソリン留分などの価値のあるより低い沸点の留分がより高い割合で得られ得る(ならびに、分留および回収され得る)。
好ましくは、粗油由来のフィードストックはFCCフィードストックである。そのようなフィードストックは、FCCフィード水素化処理装置(通常、従来のFCC装置の第1ステージである)がその種のフィードストック用に設計されているため、プロセスにおいて最も好適である。特には、好ましくは、粗油由来のフィードストックは、真空ガスオイル(VGO)留分、ガスオイル(GO)留分、重質ガスオイル(HGO)留分、灯油留分、軽質ガスオイル留分、大気残渣(AR)留分、真空残渣(VR)留分および脱アスファルトオイル(DAO)留分から選択される少なくとも1つの粗油留分を含む。これらのうち、より高沸点の留分、すなわち、真空ガスオイル(VGO)留分、重質ガスオイル(HGO)留分、大気残渣(AR)留分、真空残渣(VR)留分、および脱アスファルトオイル(DAO)留分を主に(少なくとも50wt.-%)使用することが好ましく、一方、より軽質な留分(すなわち、ガスオイル(GO)留分、灯油留分、および軽質ガスオイル留分)は、より重質な留分に加えてのみ使用される。例えば、粗油由来のフィードストックの少なくとも40wt.-%が、370℃以上の温度(ASTM-D2887による40%蒸留温度)で沸騰し、または、粗油由来のフィードストックの少なくとも45wt.-%、好ましくは少なくとも50wt.-%、少なくとも55wt.-%、少なくとも60wt.-%、または少なくとも65wt.-%が、370℃以上の温度で沸騰する。
さらに、粗油由来のフィードストックは、少なくとも160℃、好ましくは少なくとも170℃、少なくとも180℃、少なくとも190℃、または少なくとも200℃の5%沸点(ASTM-D2887による;wt.-%)および/または、630℃以下、好ましくは610℃以下、590℃以下、570℃以下、または560℃以下の95%沸点(ASTM-D2887による;wt.-%)を有し得る。粗油由来のフィードストックの最終沸点(ASTM-D2887による)は、例えば、650℃以下、好ましくは630℃以下、620℃以下、610℃以下、または600℃以下であり得る。
本発明において、「最終沸点(final boiling point)」(FBP)とは99.5%沸点を指し、「沸騰開始点(initial boiling point)」(IBP)とは0.5%沸点(ASTM-D2887による;wt.-%)を指す。
工程Eで回収される重質ガスオイル(HGO)留分(または蒸留塔底物留分)は、少なくとも300℃、好ましくは少なくとも310℃、少なくとも320℃、少なくとも330℃、少なくとも340℃、少なくとも345℃、少なくとも350℃、または少なくとも355℃の10%沸点(ASTM-D2887による;wt.-%)を有し得る。本発明の方法のこのような生成物留分は、例えば水蒸気分解プロセスまたは特にはFCCプロセスなどの従来の下流の分解プロセスにおける処理に特に適している。本発明の方法の付加的な(さらなる)生成物として得られ得る炭化水素質材料のより軽い留分は、他の目的のために直接使用され得、または、HGO留分(または蒸留塔底物プロダクト)に関して上述したものを含む他の(従来の)石油化学プロセスに送られ得る。
本発明において、350℃以上で沸騰する重質留分(特に断らない場合、本発明における沸点および沸点および沸騰範囲は、常圧である101.324kPaにおける沸点または沸騰範囲を意味する)の収率は、得られた重質留分の質量(mH)と工程Dで得られた液体炭化水素質生成物の総質量(mliq)との比(mH/mliq)で計算した場合、少なくとも50wt.-%であり得る。「重質留分(heavy fraction)」は、必ずしも本発明の方法において回収される留分でなくてもよく、例えば模擬蒸留などによって得られ得る仮想的な留分であってもよい。高沸点生成物のこのような高い割合は、FCCフィード水素化処理装置が、水素化処理は達成するが(水素)分解は全くまたはほとんど起こらない条件下で機能することを意味する。重質留分の収率は、好ましくは少なくとも55wt.-%、少なくとも60wt.-%、または少なくとも65wt.-%である。この文脈において、液体炭化水素質生成物は、1013.25hPa(絶対圧)の圧力で25℃以上で沸騰する炭化水素質材料中の炭化水素質生成物(の総和)を指す。結果として、FCCフィード水素化処理装置は、従来の石油精製所におけるFCC水素化処理ユニットの通常の後継である、後続のFCCに適した沸点範囲の生成物を多く生成する。
同様に、工程Dで得られる150℃以下で沸騰する軽質炭化水素質留分(ガス状生成物を含む)の収率は、得られた軽質炭化水素質留分の質量(mL)と炭化水素質生成物の総質量(mht)との比(mL/mht)として計算した場合、好ましくは多くとも10.0wt.-%である。収率は、多くとも8.0wt.-%、多くとも6.0wt.-%、多くとも5.0wt.-%、多くとも4.0wt.-%、多くとも3.0wt.-%、または多くとも2.0wt.-%であり得る。工程Dで得られる炭化水素質材料中のこのような(非常に)軽質沸点炭化水素質成分の高い収率は、FCCフィード水素化処理装置中で起こる分解の程度が高いこと、および/または、フィード混合物中の軽質沸点成分の高い割合を意味する。しかしながら、当業者であれば、FCCフィード水素化処理装置は、所与の時点におけるプロセスの所望の結果が何であるかに応じて、種々の方法で作動され得ることを理解するであろう。FCCフィード水素化処理装置は、例えば、FCCフィードの硫黄含有量が一定になるように、FCCフィードの芳香族化合物の飽和度が最大に達するように、または、より重質のフィード分子の変換を介してディーゼル沸点範囲の生成物の生成を最大にするようにさえ、作動され得る。
FCCフィード水素化処理装置は、例えば、300~460℃の範囲の温度で作動され得る。好適な運転温度は、特には、320℃以上、好ましくは340℃以上、または360℃以上、および/または、455℃以下、好ましくは450℃以下、445℃以下、440℃以下、435℃以下、430℃以下、425℃以下、420℃以下、415℃以下または410℃以下である。この範囲の処理温度は、良好な水素化処理効率、低いクラッキング傾向および低い異性化傾向を確保するのに役立つ。特に、良好な水素化処理効率は、オレフィンおよびヘテロ原子含有不純物(特には硫黄不純物)の低い量、炭化水素質材料中の芳香族炭化水素の量がより低い量をもたらし、これは、下流プロセスで起こる問題(例えばコーキングなど)をより少なくする。
FCCフィード水素化処理装置は、例えば、少なくとも10バール、好ましくは少なくとも20バール、少なくとも25バール、少なくとも30バール、少なくとも33バール、少なくとも35バール、少なくとも38バール、または少なくとも40バール、および/または多くとも100バール、好ましくは多くとも90バール、多くとも80バール、多くとも70バール、多くとも60バール、多くとも55バール、または多くとも50バールの水素分圧で作動され得る。これらの範囲は、従来のFCCフィード水素化処理装置でしばしば採用され、効率的な水素化処理の確保に役立つ。特に断りのない限り、本発明で与えられる圧力値は絶対圧を意味する。
FCCフィード水素化処理装置は、例えば、多くとも8.0h-1、好ましくは多くとも6.0h-1、多くとも4.0h-1、多くとも3.0h-1、多くとも2.0h-1、多くとも1.5h-1、または多くとも1.3h-1、および/または、少なくとも0.2h-1、好ましくは少なくとも0.4h-1、少なくとも0.6h-1、少なくとも0.7h-1、少なくとも0.8h-1、少なくとも0.9h-1、または少なくとも1.0h-1の液体時間空間速度(LHSV、m3触媒当たりおよび時間当たりのm3液体フィード)で作動され得る。FCCフィード水素化処理装置は、例えば、多くとも800l/l、好ましくは多くとも600l/l、多くとも500l/l、多くとも350l/l、または多くとも300l/l、および/または、少なくとも50l/l、好ましくは少なくとも100l/l、少なくとも120l/l、少なくとも150l/l、少なくとも180l/l、少なくとも200l/l、または少なくとも220l/lである水素(H2)とフィード混合物(HC)との比(H2/HC)で作動され得る。これらの条件は、同様に効率的な水素化処理を促進する。
FCCフィード水素化処理装置は、好ましくは触媒を使用する。触媒は担持された触媒であってもよい。触媒は、例えば、元素周期表のIUPAC第6族、第8族または第10族から選択される少なくとも1つの成分を含み得る。担持触媒を採用する場合、触媒は、好ましくは、Moおよび少なくとも1つのさらなる遷移金属を担体上に含む。このような担持触媒の例としては、担持NiMo触媒または担持CoMo触媒、あるいは両者の混合物が挙げられる。担持触媒においては、担体は、好ましくはアルミナおよび/またはシリカを含む。これらの触媒は通常、触媒がそれらの活性(硫化)形態であることを確実とするために硫化触媒として使用される。触媒をそれらの活性(硫化)形態にすることは、触媒を予め(即ち、水素化処理反応を開始する前に)硫化することによって、および/または、硫黄含有フィード(例えば、例えば有機または無機硫化物などとして硫黄を含有する)を添加することによって、達成され得る。フィードは最初から硫黄を含んでいてもよいし、または、硫黄添加剤がフィードに混和されてもよい。
好ましい実施形態において、FCCフィード水素化処理装置は触媒を使用し、および、触媒は担持NiMo触媒であり、および、担体はアルミナを含む(NiMo/Al23)、および/または、触媒は担持CoMo触媒であり、および、担体はアルミナを含む(CoMo/Al23)。
触媒を使用することにより、効率的な水素化処理の確保が容易になり、異性化傾向および/またはクラッキング傾向の低減に役立つ。特には、好ましい触媒は、異性化傾向および/またはクラッキング傾向の低減を促進する。
従って、工程Dは、上記で特定された触媒、特には担持Mo含有触媒、例えばNiMo/Al23および/またはCoMo/Al23の存在下、上記で特定された温度範囲、水素圧力、LHSVおよび/またはH2/HC比で行われることが好ましい。
FCCフィード水素化処理装置は、典型的には、FCCフィードの特定の硫黄含有率に到達できるような方法で、および場合によっては、FCCフィードの芳香族飽和度を最大にするため、またはより重質のフィード分子の変換を介してより軽質なディーゼル沸点範囲の生成物の生成を最大にするため、作動される。同時に、このようなプロセス条件の利用はまた、芳香族と比較してより反応性であるオレフィンの飽和をもたらす。オレフィン飽和条件の効率の尺度として、臭素価減少率(BRh/BRf)が与えられ得る。すなわち、本発明においては、FCCフィード水素化処理装置が、炭化水素質材料の臭素価(BRh)とフィード混合物の臭素価(BRf)との比(BRh/BRf)が0.50以下、好ましくは0.40以下、0.30以下、0.20以下、0.10以下、0.07以下、0.06以下、0.05以下、0.04以下となるように調整されることが好ましい。
本発明の方法は、工程Eで回収された蒸留塔底物プロダクトの少なくとも一部を、流動接触分解(FCC)に付す工程をさらに含んでもよい。コフィード(FCCコフィード)は、例えば従来の石油精製所セッティング内の別のユニットに由来するものであってもよく、蒸留塔底物プロダクト(の留分)とともにFCCプロセスに付されてもよい。当業者であれば、石油精製所の正確な構成に応じて、前述のFCCコフィード材料の供給源が複数存在していてもよいことを理解し得る。所定のFCCコフィード材料の適合性は、例えばその沸点範囲、硫黄含有量および芳香族含有量などに依存するであろう。適切なFCCコフィード原料は、例えば水素化分解ユニットなどから得られ得る。
好ましくは、フィード混合物は、ポリマー廃棄物ベースのフィードストックを多くとも50wt.-%、好ましくは多くとも40wt.-%、多くとも30wt.-%、または多くとも25wt.-%含む。換言すると、工程Cにおける混合は、好ましくは、フィード混合物が、ポリマー廃棄物ベースのフィードストックを多くとも50wt.-%、好ましくは多くとも40wt.-%、多くとも30wt.-%、または多くとも25wt.-%含むように調整される。この調整は、単に所望の量を混合することによって好適に達成され得る。
一般に、混合(またはブレンド)(工程C)は、FCCフィード水素化処理装置の前に別の容器またはフィードラインで行われてもよく、または、混合はFCCフィード水素化処理装置内で行われてもよい。好ましくは、ポリマー廃棄物ベースのフィードストックおよび粗油由来のフィードストックは、FCCフィード水素化処理装置に入る前に、例えば供給タンク内などで混合される。
上記のようなポリマー廃棄物ベースのフィードストックの含有量範囲は、最終製品に良好な結果を与えることを示されている。従って、本発明は、高含有量のポリマー廃棄物ベースのフィードストックとなるまでの、顕著な混合範囲をカバーする。換言すると、本発明の特徴の組み合わせにより、本発明の方法は、FCC水素化処理に付されるフィード混合物中のポリマー廃棄物ベースのフィードストックの広い含有量範囲に適している。ポリマー廃棄物ベースのフィードストックの含有量は、既存のプロセスへの容易な統合を確実なものとするために、好ましくは50wt.-%より高くない。
リサイクル材料(ポリマー廃棄物ベースのフィードストック)の少なくともいくらかの使用、したがって持続可能性を確実なものとするために、フィード混合物は好ましくは、ポリマー廃棄物ベースのフィードストックを少なくとも0.5wt.-%、好ましくは少なくとも1.0wt.-%、少なくとも1.5wt.-%、または少なくとも2.0wt.-%含む。換言すると、工程Cにおける混合は、好ましくは、フィード混合物が少なくとも0.5wt.-%、好ましくは少なくとも1.0wt.-%、少なくとも1.5wt.-%、または少なくとも2.0wt.-%のポリマー廃棄物ベースのフィードストックを含むように調整される。
好ましくは、フィード混合物は、粗油由来のフィードストックを少なくとも25wt.-%、好ましくは少なくとも30wt.-%、少なくとも40wt.-%、少なくとも50wt.-%、少なくとも60wt.-%、少なくとも70wt.-%、または少なくとも75wt.-%含む。換言すると、工程Cにおける混合は、好ましくは、フィード混合物が粗油由来のフィードストックを少なくとも25wt.-%、好ましくは少なくとも30wt.-%、少なくとも40wt.-%、少なくとも50wt.-%、少なくとも60wt.-%、少なくとも70wt.-%、または少なくとも75wt.-%含むように調整される。
FCC水素化処理装置における従来のフィードストックである粗油由来のフィードストックの含有量を最小限とすることは、本発明の方法が既存の石油化学プロセスに容易に組み込まれ得ることを確実にする。それにもかかわらず、所望により高度な持続可能性を達成することができる。
工程Aで提供されるポリマー廃棄物ベースのフィードストックは、ポリマー廃棄物ベースオイルであってもよい。工程Aで提供されるポリマー廃棄物ベースのフィードストックは、好ましくはポリマー廃棄物ベースオイルであってよく、より好ましくは液化ポリマー廃棄物、例えば熱分解または水熱液化などの熱分解によって液化されたポリマー廃棄物である。
工程Aで提供されるポリマー廃棄物ベースのフィードストックは、ポリマー廃棄物ベースの留分、特に液化ポリマー廃棄物の留分であってもよい。工程Aで提供されるポリマー廃棄物ベースフィードストックは、FCCフィード水素化処理装置は、むしろ柔軟であり、およびこのような非分留(さらには非加工、すなわち未加工または粗製の)ポリマー廃棄物ベースオイルでさえも扱うことができるため、非分留ポリマー廃棄物ベースオイルであってもよい。
本発明において、ポリマー廃棄物ベースのフィードストックは、例えば液化廃プラスチック(LWP)もしくはその留分、特には廃プラスチック熱分解油(WPPO)もしくはその留分、または、液化使用済みタイヤもしくはその留分、例えば使用済みタイヤ熱分解油(ELTPO)もしくはその留分などの液化ポリマー廃棄物もしくはその留分から構成されることが好ましい。より一般的には、ポリマー廃棄物ベースのフィードストックは、例えば熱分解オイルフィードストックまたはその留分および/またはHTLポリマー廃棄物フィードストックまたはその留分などの熱液化ポリマー廃棄物から構成されるか、またはそれらを含み得る。この文脈において、熱分解オイルフィードストックは、ポリマー廃棄物の熱分解によって得られるフィードストックを指し、および、HTL(水熱液化)ポリマー廃棄物フィードストックは、ポリマー廃棄物の水熱液化によって得られるポリマー廃棄物フィードストックを指す。
例えば熱分解および/または水熱液化(それぞれ必要に応じて例えば分離などの精製が続く)のような熱液化は、液化ポリマー廃棄物を調製するための通常の方法である。このような原料の取り扱いは容易ではないが、本発明の方法は、このような困難な原料でも処理できるように特別に設計されている。特には、熱分解およびHTLは一般的に適用される技術であり、そしてしたがって、この種のフィードストックは合理的な労力で容易に入手可能である。
液化ポリマー廃棄物は、ポリマー廃棄物ベースフィードストックを提供するために、液化後に前処理され得る。通常の前処理は、分離(気液分離など)、蒸留または分留、固形物除去(ろ過または沈降など)、および例えば液-液抽出(例えば、有機溶媒または水を使用して、任意にはそれぞれ抽出助剤などの添加剤を含む)などの抽出技術である。例えば、前処理は、ポリマー廃棄物ベースのフィードストックを製造するために、液化ポリマー廃棄物(例えば、粗LWPまたはその留分)を、200℃以上の温度で少なくとも7のpHを有する水性溶媒と接触させ、次いで液液分離し、および任意にはさらなる分離および/または精製によって、前処理することを含み得る。
前処理は、特に、不純物含有量を低下させ、その結果、ポリマー廃棄物ベースのフィードストックを水素化処理工程により適するようにするため好ましいかもしれない。好ましくは、前処理は、水素化処理工程における水素化によって除去されるであろう不純物の一部を(水素化処理以外の手段によって)既に除去している可能性があり、その結果、貴重な水素の総計の消費を低減し、および/または、水素化処理装置の耐用年数を延ばすことができる。
例えば、ポリマー廃棄物ベースのフィードストックは、5wt.-ppm以上、例えば10wt.-ppm以上、15wt.-ppm以上、20wt.-ppm以上、50wt.-ppm以上、または100wt.-ppm以上の塩素含有量を有し得る。好適には、ポリマー廃棄物ベースのフィードストックは、4000wt.-ppm以下、3000wt.-ppm以下、2000wt.-ppm以下、1000wt.-ppm以下、500wt.-ppm以下、400wt.-ppm以下、または200wt.-ppm以下の塩素含有量を有する。換言すると、本発明の方法は、広い不純物範囲に適用可能であり、ポリマー廃液ベースのフィードストックをFCCフィード水素化処理工程に供する前に、塩素(または他の)不純物を完全に除去することは必要とされておらず、むしろそれは望ましくない。
ポリマー廃棄物ベースのオイル、特にポリマー廃棄物の熱分解によって得られるポリマー廃棄物ベースのフィードストックは、しばしば、オレフィンおよび/または芳香族の高含有量を示す。これらの化合物は、下流プロセスにおいてコーキングを引き起こす可能性がある。しかしながら、本発明のFCCフィード水素化処理装置は、そのような困難なフィードを処理し、問題のある化合物の大部分を変換して、多種多様な下流プロセスで使用され得るアップグレードされた材料ストリームを提供することができる。
例えば、ポリマー廃棄物ベースのフィードストックは、10wt.-%以上、15wt.-%以上、20wt.-%以上、30wt.-%以上、40wt.-%以上、または50wt.-%以上、および/または、85wt.-%以下、80wt.-%以下、70wt.-%以下、または65wt.-%以下のオレフィン含有量を有し得る。
本発明において、蒸留塔底物プロダクト(またはHGO留分)は、例えば、10wt.-%以上、15wt.-%以上、20wt.-%以上、25wt.-%以上、30wt.-%以上、または40wt.-%以上、および/または、85wt.-%以下、80wt.-%以下、70wt.-%以下、または60wt.-%以下の芳香族含有量を有し得る。得られる蒸留塔底物プロダクト(またはHGO留分)中のこのような芳香族含有量は、フィードストックおよび水素化処理条件の適切な組み合わせによって達成され得る。特に、本発明の好ましいフィード混合物は、かなり高沸点の粗油由来留分および熱液化ポリマー廃棄物から導かれ、前者は典型的にはかなり高い芳香族含有量を有する一方、後者はかなり高いオレフィン含有量を有する。さらに、通常のFCC水素化処理装置における水素化処理条件は、芳香族含有量はあまり低下せず、むしろオレフィンの水素化が起こるようなものである。
本発明において、蒸留塔底物プロダクト(またはHGO留分)は、例えば、100wt.-ppm以上、200wt.-ppm以上、300wt.-ppm以上、400wt.-ppm以上、500wt.-ppm以上、または600wt.-ppm以上の窒素含有量を有し得る。さらに、蒸留塔底物プロダクト(またはHGO留分)は、5000wt.-ppm以下、4000wt.-ppm以下、3000wt.-ppm以下、または2000wt.-ppm以下の窒素含有量を有し得る。蒸留塔底物プロダクト(またはHGO留分)は、10wt.-ppm以上、20wt.-ppm以上、30wt.-ppm以上、50wt.-ppm以上、100wt.-ppm以上、200wt.-ppm以上、250wt.-ppm以上、300wt.-ppm以上、350wt.-ppm以上、または400wt.-ppm以上、および/または、10000wt.-ppm以下、6000wt.-ppm以下、5000wt.-ppm以下、4000wt.-ppm以下、または3000wt.-ppm以下の硫黄含有量を有し得る。
一実施形態において、ポリマー廃棄物ベースのフィードストックを提供する工程Aは、廃プラスチックの熱分解(例えば熱分解または水熱液化など)の工程を含む。これゆえ、(固体)ポリマー廃棄物からアップグレード材料までの完全な方法を提供することができる。熱分解工程は、例えば分離工程などのワークアップ工程をさらに含んでいてもよい。
本発明はさらに、本発明による方法によって得られ得る炭化水素の混合物を提供する。炭化水素の混合物は、具体的には、蒸留塔底物プロダクト、HGO留分および/または回収工程Dで得られる別の留分であり得る。
本発明はさらに、本発明による方法の工程Dで得られる炭化水素質材料を提供する。炭化水素質材料は、好ましくは、150~300℃の範囲で沸騰する留分を16wt.-%より多く含み、および、370℃より高い温度で沸騰する留分を少なくとも60wt.-%含む。
本発明において、蒸留塔底物プロダクト(またはHGO留分)のオレフィン含有量は、例えば4wt.-%以下、好ましくは3wt.-%以下であり得る。蒸留塔底物プロダクト(またはHGO留分)のオレフィン含有量は、臭素価から推定され得、本発明で使用され得る。蒸留塔底物プロダクト(またはHGO留分)は、例えば、10g Br/100g以下、8g Br/100g以下、6g Br/100g以下、5g Br/100g以下、4g Br/100g以下、3g Br/100g以下、2g Br/100g以下、または1g Br/100g以下の臭素価を有し得る。
本発明はさらに、燃料、化学製品および/またはポリマー、例えばポリプロピレンおよび/またはポリエチレンなどの製造における原料として、上記で特定されたような炭化水素の混合物(または工程Dで得られる炭化水素質材料)の使用を提供する。
例えば、本発明の方法の工程Dで得られる低沸点~中沸点の留分(例えば、ガソリン留分、ディーゼル留分またはジェット燃料留分)は、直接または例えばポリッシングなどのさらなるワークアップの後に、燃料成分として使用され得る。蒸留塔底物プロダクト(またはHGO留分)は、ポリマーまたは他の化学製品の製造における原料として使用され得る不飽和炭化水素を提供するために、例えばFCCなどの高沸点留分のための通常の石油化学プロセスに、または、水蒸気分解に送ることができる。
本発明は特に、本発明の方法で得られる炭化水素の混合物の、FCCフィードストック、水蒸気分解フィードストック、溶媒成分、または例えばディーゼル成分、ガソリン成分、ジェット燃料成分などの燃料成分としての使用を提供する。
本発明を特定の実施形態を参照して説明してきた。反対の特定がない限り、これらの好ましい実施形態の各々および数値の範囲(任意の優先度)の各々は、任意の他の実施形態および/または任意の他の数値の範囲(任意の優先度)と組み合わせることができ、これらの組み合わせの各々は、本発明の開示内に包含されるべきである。
本発明において使用される測定方法
本発明では、特に特定されない限り、以下の測定方法が適用され得る。
本発明において、F、ClおよびBrの含有量は、ASTM-D7359に従って測定することができる。ヨウ素(I)の含有量は、XRF(蛍光X線)分光法によって測定することができる。硫黄(S)含有量は、ASTM-D7039に従って測定することができる。窒素(N)含有量は、窒素(N)を0.3~100mg/kg含有し、および沸点範囲が約50~400℃であり、および室温での粘度が0.2~10mm2/sの試料について、ASTM-D4629に従って測定することができる。N含有量が100mg/kg以上のその他の石油試料には、ASTM-D5762が使用され得る。試料の特性に依存して、芳香族含有量は、EN12916に従って測定されるか、ASTM-D2549に従って測定され得る。
上記以外の方法については、実施例で用いた方法を採用することができる。本発明の文脈において、規格(例えばASTMまたはEN-ISOなど)は、特に別に特定されていない限り、2020年11月30日に入手可能な最新版を指す。
以下では、実施例を参照して本発明を説明する。実施例は説明のためのものであり、特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲を限定するものではないことを理解されたい。それにもかかわらず、実施例に開示された数値および範囲(例えば、化合物または不純物の含有量などの)は、上記の一般的な説明に開示された数値および/または範囲と組み合わせて、新たな数値範囲を与えてもよい。
実施例1
WPPO(廃プラスチック熱分解油)が、回収された廃プラスチックの熱分解によって調製され、そしてそれ以上の精製または分留なしにポリマー廃棄物ベースのフィードストックとして適用された。フィードストックは、2つの熱分解プロセスの生成物を1:1の重量比で混合したものであり、そのうち第1の生成物は、約95~477℃の5~95%の沸点範囲を有し、第2の生成物は、約66~475℃の5~95%の沸点範囲を有していた。高沸点粗油留分である従来の化石フィードストック(従来の化石FCCフィード水素化処理装置フィードストック;IBP:94.3℃;FBP:580.2℃;15℃で測定された密度:914kg/m3、50℃で測定された密度:889kg/m3)が粗油由来フィードストックとして使用された。フィード混合物中のWPPOの総計の含有量が10wt.-%であり、フィード混合物中の化石飼料の総計の含有量が90wt.-%となるように、WPPOと化石フィードとが混合されてフィード混合物が調製された。
フィード混合物は、FCCフィード水素化処理装置条件で作動される実験室規模の連続フロー水素化処理リアクター中での水素化処理に付された。水素化処理条件は、398℃、および水素分圧48bar(不活性ガス無添加)に設定された。
水素化処理後、液体生成物が気液分離によって回収され、総計の液体生成物が、4つの異なる留分、すなわち軽質ナフサ(IBP-150℃)、軽質ガスオイル(150~300℃)、ガスオイル(300~370℃)、および重質ガスオイル(370℃-FBP)に蒸留された。蒸留収率および種々の生成物の分析結果が表1~4に示されている。FCC水素化処理装置の触媒(CoMo/Al23)は寿命末期であり、および実験開始時には硫化していたこと留意するべきである。結果として、生成物の硫黄含有量は、より不活性化されていない触媒を用いて得られるであろう場合に比べ、高くなる可能性がある。
比較例1
参考試料として、化石フィードストックを100%使用する以外は、実施例1の水素化処理および蒸留が繰り返された。結果を表1~表4に示す。
Figure 2024501716000001
Figure 2024501716000002
Figure 2024501716000003
Figure 2024501716000004
WPPOを用いて得られた結果(比較例1)と比較すると、FCCフィード水素化処理装置フィードLWP(実施例1)へのWPPOの添加は、WPPOに起因し得た製品品質における驚くべき負の変化を誘導しなかった。当業者であれば、実験を実施した方法に応じて、例えば触媒の失活、プロセス条件、実験時間、およびフィードが試験された順序などの他の要因が、生成物の品質に影響を及ぼす可能性があることも理解するであろう。例えば密度、粘度、および曇点などの物理的特性は、WPPO添加に起因する影響は限定的であった。これは、従来のFCC水素化処理装置フィードおよびそれから得られる生成物と比較した場合、水素処理されたWPPOのよりパラフィン的な性質に起因すると考えられ得る。このことは、すべての分析された生成物留分の芳香族含有量にも反映されており、実施例1で製造された留分は芳香族含有量が低く、したがって低芳香族含有量が望まれる用途には比較例1の生成物よりも魅力的であろう。このような用途には、流動接触分解、水蒸気分解、およびディーゼル燃料としての利用が含まれる。
実施例2
塔底留分としてHGOを含むより重質の留分に加えて、ジェット燃料留分(IBP~240℃)を回収する以外は、実施例1の手順が繰り返された。結果を以下の表5に示す。
Figure 2024501716000005
上記の表5からわかるように、ジェット燃料留分はジェット燃料成分として良好に適している。特に、BOCLE潤滑度は、従来持続可能な方法では得ることが困難であった値に達している。

Claims (19)

  1. ポリマー廃棄物ベースの材料をアップグレードするための方法であって、以下の:
    ポリマー廃棄物ベースのフィードストックを提供する工程(工程A)、
    粗油由来のフィードストックを提供する工程(工程B)、
    フィード混合物を提供するために、前記ポリマー廃棄物ベースのフィードストック、前記粗油由来のフィードストック、および任意には、さらなるフィード材料を混合する工程(工程C)、
    炭化水素質材料を提供するために、前記フィード混合物をFCCフィード水素化処理装置中で水素化処理する工程(工程D)、ならびに
    前記炭化水素質材料から少なくとも蒸留物プロダクトおよび蒸留塔底物プロダクトを回収する工程(工程E)
    を含む方法。
  2. 前記粗油由来のフィードストックが、真空ガス油(VGO)留分、ガス油(GO)留分、重質ガス油(HGO)留分、灯油留分、軽質ガス油留分、大気残渣(AR)留分、真空残渣(VR)留分、および脱アスファルト油(DAO)留分から選択される少なくとも1つの粗油留分を含む請求項1記載の方法。
  3. 前記工程Eで回収された前記蒸留塔底物プロダクトが、少なくとも300℃、好ましくは少なくとも310℃、少なくとも320℃、少なくとも330℃、少なくとも340℃、少なくとも345℃、少なくとも350℃、または少なくとも355℃の10%沸点(ASTM-D2887による)を有する請求項1または2記載の方法。
  4. 前記工程Dで得られる350℃以上で沸騰する重質留分の収率が、得られた重質留分の質量(mH)と液体炭化水素質生成物の総質量(mliq)との比(mH/mliq)で計算した場合に、少なくとも50wt.-%、好ましくは少なくとも55wt.-%、少なくとも60wt.-%、または少なくとも65wt.-%である請求項1~3のいずれか1項に記載の方法。
  5. 前記工程Dで得られる150℃以下で沸騰する軽質炭化水素質留分の収率が、得られた軽質炭化水素質留分の質量(mL)と炭化水素質生成物の総質量(mht)との比(mL/mht)として計算した場合に、多くとも10.0wt.-%、好ましくは多くとも8.0wt.-%、多くとも6.0wt.-%、多くとも5.0wt.-%、多くとも4.0wt.-%、多くとも3.0wt.-%、または多くとも2.0wt.-%である請求項1~4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 前記FCCフィード水素化処理装置が、300~460℃の範囲の温度で作動される請求項1~5のいずれか1項に記載の方法。
  7. 前記FCCフィード水素化処理装置が、少なくとも10バール、好ましくは少なくとも20バール、少なくとも25バール、少なくとも30バール、少なくとも33バール、少なくとも35バール、少なくとも38バール、または少なくとも40バールの水素分圧で作動され、および/または
    前記FCCフィード水素化処理装置が、多くとも100バール、好ましくは多くとも90バール、多くとも80バール、多くとも70バール、多くとも60バール、多くとも55バール、または多くとも50バールの水素分圧で作動される請求項1~6のいずれか1項に記載の方法。
  8. 前記FCCフィード水素化処理装置が、触媒を使用し、および、前記触媒が担持触媒であり、および、前記触媒が、好ましくは、元素周期表のIUPAC第6族、第8族または第10族から選択される少なくとも1つの成分を含む請求項1~7のいずれか1項に記載の方法。
  9. 前記FCCフィード水素化処理装置が、触媒を使用し、前記触媒が、担体上にMoおよび少なくとも1つのさらなる遷移金属を含む例えば担持NiMo触媒または担持CoMo触媒などの担持触媒であり、および、前記担体が好ましくはアルミナおよび/またはシリカを含む請求項1~8のいずれか1項に記載の方法。
  10. 前記FCCフィード水素化処理装置が、触媒を使用し、前記触媒が担持CoMo触媒であり、および、前記担体が、アルミナを含む(CoMo/Al23)、および/または、前記触媒が担持NiMo触媒であり、および、前記担体が、アルミナを含む(NiMo/Al23)請求項1~9のいずれか1項に記載の方法。
  11. 前記FCCフィード水素化処理装置が、オレフィン飽和条件下で作動する請求項1~10のいずれか1項に記載の方法。
  12. 工程Aで提供されるポリマー廃棄物ベースのフィードストックが、液化プラスチック廃棄物の留分である請求項1~11のいずれか1項に記載の方法。
  13. 前記フィード混合物がポリマー廃棄物ベースのフィードストックを多くとも50wt.-%、好ましくは多くとも40wt.-%、多くとも30wt.-%、または多くとも25wt.-%含み、および/または、前記フィード混合物がポリマー廃棄物ベースのフィードストックを少なくとも0.5wt.-%、好ましくは少なくとも1.0wt.-%、少なくとも1.5wt.-%、または少なくとも2.0wt.-%含む請求項1~12のいずれか1項に記載の方法。
  14. 前記フィード混合物が粗油由来のフィードストックを少なくとも25wt.-%、好ましくは少なくとも30wt.-%、少なくとも40wt.-%、少なくとも50wt.-%、少なくとも60wt.-%、少なくとも70wt.-%、または少なくとも75wt.-%含む請求項1~13のいずれか1項に記載の方法。
  15. 前記ポリマー廃棄物ベースのフィードストックが、廃プラスチック(廃プラスチック熱分解油;WPPO)および/または使用済みタイヤ(使用済みタイヤ熱分解油;ELTPO)由来の熱分解油フィードストックまたはその留分、および/または、廃プラスチックおよび/または使用済みタイヤの水熱液化由来のフィードストックまたはその留分である請求項1~14のいずれか1項に記載の方法。
  16. 前記ポリマー廃棄物ベースのフィードストックを提供する前記工程Aが、ポリマー廃棄物の熱分解(例えば熱分解または水熱液化など)の工程を含む請求項1~15のいずれか1項に記載の方法。
  17. 請求項1~16のいずれか1項に記載の方法により得られる炭化水素混合物。
  18. 請求項1~16のいずれか1項に記載の方法の工程Dで得られる炭化水素質材料であって、前記炭化水素質材料が、好ましくは、150~300℃の範囲で沸騰する留分を16wt.-%以上、および、370℃より高い温度で沸騰する留分を少なくとも60wt.-%含有する炭化水素質材料。
  19. 燃料、化学製品、および/または、例えばポリプロピレンおよび/またはポリエチレンなどのポリマーの製造における原料としての、請求項17記載の炭化水素混合物または請求項18記載の炭化水素質材料の使用。
JP2023540616A 2020-12-30 2021-12-16 ポリマー廃棄物ベースの材料を水素化処理するための共処理ルート Pending JP2024501716A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20206383 2020-12-30
FI20206383A FI20206383A1 (en) 2020-12-30 2020-12-30 CO-PROCESSING ROUTE FOR HYDROGEN TREATMENT OF POLYMER WASTE BASED MATERIAL
PCT/FI2021/050884 WO2022144495A1 (en) 2020-12-30 2021-12-16 Co-processing route for hydrotreating polymer waste-based material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2024501716A true JP2024501716A (ja) 2024-01-15

Family

ID=79164635

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023540616A Pending JP2024501716A (ja) 2020-12-30 2021-12-16 ポリマー廃棄物ベースの材料を水素化処理するための共処理ルート

Country Status (8)

Country Link
US (3) US20230227732A1 (ja)
EP (2) EP4271771A1 (ja)
JP (1) JP2024501716A (ja)
KR (2) KR20230122657A (ja)
CN (2) CN116745387A (ja)
CA (2) CA3195418A1 (ja)
FI (2) FI20206383A1 (ja)
WO (2) WO2022144495A1 (ja)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10696906B2 (en) 2017-09-29 2020-06-30 Marathon Petroleum Company Lp Tower bottoms coke catching device
US11975316B2 (en) 2019-05-09 2024-05-07 Marathon Petroleum Company Lp Methods and reforming systems for re-dispersing platinum on reforming catalyst
US11124714B2 (en) 2020-02-19 2021-09-21 Marathon Petroleum Company Lp Low sulfur fuel oil blends for stability enhancement and associated methods
US11898109B2 (en) 2021-02-25 2024-02-13 Marathon Petroleum Company Lp Assemblies and methods for enhancing control of hydrotreating and fluid catalytic cracking (FCC) processes using spectroscopic analyzers
US20220268694A1 (en) 2021-02-25 2022-08-25 Marathon Petroleum Company Lp Methods and assemblies for determining and using standardized spectral responses for calibration of spectroscopic analyzers
US11905468B2 (en) 2021-02-25 2024-02-20 Marathon Petroleum Company Lp Assemblies and methods for enhancing control of fluid catalytic cracking (FCC) processes using spectroscopic analyzers
US11692141B2 (en) 2021-10-10 2023-07-04 Marathon Petroleum Company Lp Methods and systems for enhancing processing of hydrocarbons in a fluid catalytic cracking unit using a renewable additive
US11802257B2 (en) 2022-01-31 2023-10-31 Marathon Petroleum Company Lp Systems and methods for reducing rendered fats pour point

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4382552B2 (ja) 2004-03-26 2009-12-16 株式会社ジャパンエナジー プラスチック分解油の処理方法
KR102387332B1 (ko) * 2014-02-25 2022-04-14 사우디 베이식 인더스트리즈 코포레이션 혼합 폐 플라스틱 (mwp)을 가치있는 석유화학제품으로 전환하는 방법
WO2016142809A1 (en) 2015-03-10 2016-09-15 Sabic Global Technologies, B.V. A robust integrated process for conversion of waste plastics to final petrochemical products
CN107623174B (zh) 2016-07-14 2021-02-12 华为技术有限公司 介质透镜以及劈裂天线
US9920262B1 (en) 2016-11-22 2018-03-20 Rj Lee Group, Inc. Methods of separation of pyrolysis oils
FI128635B (en) * 2018-12-28 2020-09-15 Neste Oyj Co-treatment procedure

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022144505A1 (en) 2022-07-07
CA3195418A1 (en) 2022-07-07
CN116745387A (zh) 2023-09-12
US20230227732A1 (en) 2023-07-20
US20230272288A1 (en) 2023-08-31
EP4271771A1 (en) 2023-11-08
EP4271772A1 (en) 2023-11-08
WO2022144495A1 (en) 2022-07-07
US20240110107A1 (en) 2024-04-04
KR20230122657A (ko) 2023-08-22
CN116761870A (zh) 2023-09-15
CA3197588A1 (en) 2022-07-07
KR20230093048A (ko) 2023-06-26
FI20216366A1 (fi) 2022-07-01
FI20206383A1 (en) 2022-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2024501716A (ja) ポリマー廃棄物ベースの材料を水素化処理するための共処理ルート
EP3143103B1 (en) Process to produce aromatics from crude oil
CN110709492A (zh) 原油向低沸点化学原料的转化
WO2017019744A1 (en) Integrated ebullated-bed hydroprocessing, fixed bed hydroprocessing and coking process for whole crude oil conversion into hydrotreated distillates and petroleum green coke
EA032741B1 (ru) Способ получения сырья для установки гидрообработки
JP5425373B2 (ja) 炭化水素油の分解方法
WO2008124912A1 (en) Method of upgrading heavy crude oil
CA3084708C (en) Method for reducing fouling in catalytic cracking
JP4787598B2 (ja) プラスチック分解油の処理方法
CN117795037A (zh) 处理废塑料的方法
WO2021055540A1 (en) Methods for producing needle coke from aromatic recovery complex bottoms
KR102620209B1 (ko) 액화 폐-중합체를 처리하는 방법
CA3037612C (en) A process for conversion of hydrocarbons
KR102384857B1 (ko) 원유 정제를 위한 원-스텝 저온 공정
WO2015147084A1 (ja) キシレンの製造方法
JPH0581636B2 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230831