JP2024508518A - 気液および液固分離システムによる有機高分子材料の端末分解 - Google Patents
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Abstract
【要約】【解決手段】 プラスチックなどの有機高分子フィード材料を処理して熱分解油を形成するためのシステムおよび関連方法が提供される。開示されたシステムは、連続的な方法で作動することができ、製品効率およびエネルギー効率に優れた方法で作動するように、新規な凝縮アプローチと統合された新規な液体-固体分離技術を利用する。【選択図】 図1
Description
関連出願の相互参照
本出願は、米国特許出願第63/157,316号「Organic Polymeric Materials Processing And Related Product Separation」(2021年3月5日出願)、米国特許出願第63/157,371号「Thermal Cracking Systems For Processing Organic Polymeric Materials」(2021年3月5日出願)、米国特許出願第63/157,391号「Condenser Systems For Processing Organic Polymeric Materials」(2021年3月5日出願)、米国特許出願第63/157,414号「Liquid-Solid Separation Systems For Processing Organic Polymeric Materials」(2021年3月5日出願)、および米国特許出願第63/193,669号「Lance Seal Assemblies and Related Methods」(2021年5月27日出願)の優先権およびその利益を主張する。前述の出願の全体は、あらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、米国特許出願第63/157,316号「Organic Polymeric Materials Processing And Related Product Separation」(2021年3月5日出願)、米国特許出願第63/157,371号「Thermal Cracking Systems For Processing Organic Polymeric Materials」(2021年3月5日出願)、米国特許出願第63/157,391号「Condenser Systems For Processing Organic Polymeric Materials」(2021年3月5日出願)、米国特許出願第63/157,414号「Liquid-Solid Separation Systems For Processing Organic Polymeric Materials」(2021年3月5日出願)、および米国特許出願第63/193,669号「Lance Seal Assemblies and Related Methods」(2021年5月27日出願)の優先権およびその利益を主張する。前述の出願の全体は、あらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、有機高分子を処理して炭化水素質生成物を形成する分野と、気液分離および固液分離の分野に関する。
ポリマー廃棄物を凝縮性、非凝縮性および固体炭化水素製品に変換することには産業上大きな関心があるが、それを行う既存の方法は多くの非効率性および欠点を示す。特に、既存の方法は、連続的に運転することができないことを示し、連続的に運転することができないことは、しばしば、そのような方法で生成される固体生成物(例えば、チャー)を効率的に取り扱うことができないことに関連している。従って、ポリマー廃棄物を凝縮性、非凝縮性および固体炭化水素生成物に変換する改善された方法に対する、当該技術分野における長年の切望が存在する。
記載された長年のニーズを満たすために、本開示は、特に、有機高分子材料を炭化水素質材料に変換するためのシステムであって、熱分解トレインであって、該熱分解トレインにフィードされた高分子材料の分子分解をもたらすように構成された、熱分解トレインと、凝縮トレインであって、熱分解トレインから熱分解生成物を受け取り、熱分解生成物の少なくとも一部を凝縮させて、該熱分解生成物から熱分解油生成物を生じさせるように構成された、凝縮トレインと、および分離トレインであって、凝縮トレインから、固体材料と熱分解油生成物とを含む第1の液体を受け取るように構成され、分離トレインは、第1の液体から熱分解油生成物の少なくとも一部を分離するように構成される、分離トレインを含む、システムを提供する。
また、高分子をチャー、ガス、および熱分解油生成物に変換するように、本開示によるシステム(例えば、態様1~12のいずれか1つによる)を作動する工程を含む方法であって、この方法は任意選択で連続的に実行される、方法が提供される。
さらに開示されるのは、熱分解生成物およびチャーを生じさせるように高分子材料を熱分解する工程と、任意選択で、チャーの少なくとも一部を脱揮して回収する工程と、(1)チャーおよび熱分解油生成物の少なくとも一部を含む第1の液体、および(2)熱分解油生成物の少なくとも一部を含む第1のオーバーヘッドを生じさせるように、熱分解生成物の少なくとも一部を凝縮する工程と、熱分解油生成物の少なくとも一部を第1の液体から分離する工程と、(1)熱分解油生成物を含む第2の液体と(2)第2のオーバーヘッドを生じさせるために第1のオーバーヘッドの一部を凝縮させる工程と、および第2の液体を回収する工程と、を含む方法である。
さらに、熱分解処理トレインが提供される:回転可能なキルン反応器であって、回転可能なキルン反応器は、有機高分子フィード材料を受け取るように構成され、回転可能なキルン反応器は、回転可能なキルン反応器の内部容積を囲む少なくとも1つの内部壁を規定し、内部容積は、有機高分子フィード材料の移動方向に沿って入口および出口を規定し、回転可能なキルン反応器は、掃引するように構成される1つまたはそれ以上の掃引特徴を含むセクションを含み、回転可能なキルン反応器は、キルンの回転に伴って、少なくとも1つの内壁の一部を掃引するように構成される1つまたはそれ以上の掃引部を備えるセクションと、少なくとも1つの内壁から延在し、回転可能なキルン反応器の回転に伴って、1つまたはそれ以上の掃引部上に配置される材料が回転可能なキルン反応器の内部の内部容積に落下するように促すように構成される1つまたはそれ以上のリフター部を備えるセクションとを備え、回転可能なキルン反応器に加熱ガスを供給するように構成される燃焼器であって、燃焼器は、任意選択で、非凝縮炭化水素性蒸気を受け取って燃焼するように構成される、燃焼器と、および脱揮トレインであって、脱揮トレインは、任意選択で、第1のバルブ、保持チャンバー、および第2のバルブを備え、第1のバルブは、回転可能なキルン反応器の内部容積と保持チャンバーとの間の流体連通を遮断するように構成され、第2のバルブは、保持チャンバーと保持チャンバーの外部の環境との間の流体連通を遮断するように構成される。
さらに、本開示による(例えば、態様22~37のいずれか1つによる)熱分解トレインを、熱分解生成物およびチャーを生じさせるように作動する工程と、任意選択で、チャーの少なくとも一部を脱揮して回収する工程と、および任意選択で、分解生成物を1つまたはそれ以上の凝縮器に伝達する工程と、を含む、方法が提供される。
さらに開示されるのは、少なくとも1つの内壁を有する回転可能なキルン反応器内で、有機高分子フィード材料を連通させる工程であって、有機高分子フィード材料は、回転可能なキルン反応器内で温度の異なる2つ以上のゾーンに暴露され、2つの異なる温度ゾーンの少なくとも1つは、有機高分子フィード材料に熱分解を与えて、(1)熱分解油生成物および(2)チャーを含む熱分解生成物にする工程とチャーを少なくとも部分的に脱揮して第1の脱揮チャーを生成する工程と、第1の脱揮チャーの少なくとも一部を保持チャンバーに回収する工程と、任意選択で、保持チャンバーと回転キルン反応器との間の流体連通を遮断する工程と、第2の脱揮チャーを生じさせるために保持チャンバーで第1の脱揮チャーの少なくとも一部をさらに脱揮する工程と、第2の脱揮チャーを回収する工程と、を含む方法である。
さらに、以下のものを含む凝縮トレインが提供され、第1の凝縮器に供給される供給蒸気から、熱分解油生成物を構成する第1の液体を凝縮するように構成される第1の凝縮器であって、第1の凝縮器は、任意選択で、スプレーダウン凝縮器として構成され、第1の凝縮器と流体連通している第2の凝縮器であって、第2の凝縮器は、第1の凝縮器から第1のオーバーヘッドを受け取るように構成され、第2の凝縮器は、第1のオーバーヘッドから、熱分解油生成物を構成する第2の液体を凝縮するように構成され、任意選択で、第2の凝縮器と流体連通する第3の凝縮器であって、第3の凝縮器は、第2の凝縮器から第2のオーバーヘッドを受け取るように構成され、第3の凝縮器は、第2のオーバーヘッドから、熱分解油生成物を構成する第3の液体を凝縮するように構成される。
さらに、熱分解油生成物を含む蒸気を含むフィードを第1の凝縮器に伝達する工程と、第1の凝縮器は任意にスプレーダウン凝縮器であり、熱分解油生成物を含む第1の液体と熱分解油生成物を含む第1のオーバーヘッドとを生じるように第1の凝縮器を作動させる工程と、第1の液体の少なくとも一部を第1の凝縮器にリサイクルする工程と、第1のオーバーヘッドを第2の凝縮器に伝達する工程と、熱分解油生成物を含む第2の液体と熱分解油生成物を含む第2のオーバーヘッドを生じさせるように第2のコンデンサーを作動させる工程と、第2のオーバーヘッドを第3のコンデンサーに伝達する工程と、熱分解油生成物を含む第3の液体と非凝縮種を含む第3のオーバーヘッドを生じさせるように第3の凝縮器を作動させる工程と、を含む方法が提供される。
分離モジュールであって、分離モジュールは、任意に凝縮器から、チャーと熱分解油生成物とを含むフィード材料を受け取るように構成され、分離モジュールは、チャーと熱分解油とを互いに分離するように動作可能であり、分離モジュールから熱分解油生成物を受け取るように構成された受入ラインと、を備える、分離トレインも開示される。
さらに、固液分離方法であって、分離モジュールに、熱分解油生成物とチャーとを含むフィードを導入する工程と、分離モジュールで、熱分解油生成物とチャー流体とを互いに分離する工程と、チャーを回収する工程と、熱分解油生成物の少なくとも一部を回収する工程と、を含む方法が提供される。
本開示はまた、第1のチャンバーと、第2のチャンバーと、第1のチャンバを通って第2のチャンバー内に延びる導管であって、導管は、導管ジャケットによって少なくとも部分的に囲まれており、導管ジャケットは、外径を規定し、導管は、第2のチャンバーをチャンバーの外部の環境と流体連通させ、第2のチャンバーは、導管ジャケットに面する壁を含み、第2のチャンバーは、第1のチャンバーに対して回転可能であり、第1のチャンバーと第2のチャンバーとの間の境界を画定するシールであって、第2のチャンバーの壁から導管ジャケットに向かって半径方向に延びるシールと、第2のチャンバーの壁に固定され、第2のチャンバーの壁から延びる第1のフランジであって、第1のフランジが内径を画定する第1のフランジと、を備えるシールと(a)シールは、複数のリング状部分を含む層状部分を含み、リング状部分の少なくとも1つは、リング状部分の少なくとも1つがコンジットジャケットに回転可能に接するように、コンジットジャケットの外径よりも小さい内径を有し、コンジットジャケットの外径は、任意選択で、約1.25cm大きく、リング状部分の少なくとも1つの内径より小さいか、または(b)導管ジャケットに回転可能に突き当たるブラシを含むシールと、を含む作動ユニットも提供する。
また、開示された作動ユニットを使用する関連方法も提供される。
必ずしも縮尺通りに描かれていない図面において、同様の数字は、異なる図において同様の構成要素を表す場合がある。異なる文字の接尾辞を有する同様の数字は、同様の構成要素の異なる例を表す場合がある。図面は、本明細書で議論される様々な態様を、限定ではなく例として一般的に示す。図面において:
本開示によるシステムの一実施例を示す図である。
本開示によるプロセスモジュールの切断面図である。
本開示によるシールの切断面図である。
本開示は、所望の実施形態の以下の詳細な説明およびそこに含まれる実施例を参照することにより、より容易に理解され得る。
別段の定義がない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語および科学用語は、当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾する場合には、定義を含む本明細書が優先する。好ましい方法および材料は以下に記載されているが、本明細書に記載されているものと類似または同等の方法および材料を、実施または試験において使用することができる。本明細書に記載された全ての刊行物、特許出願、特許およびその他の文献は、参照によりその全体が組み込まれる。本明細書に開示された材料、方法、および実施例は、例示に過ぎず、限定を意図するものではない。
単数形の「a」、「an」、「the」は、文脈上明らかにそうでない場合を除き、複数形の参照語を含む。
本明細書および特許請求の範囲で使用される場合、用語「含む(comprising)」は、実施形態「からなる(consisting of)」および「実質的にからなる(consisting essentially of)」を含む場合がある。本明細書で使用される用語「備える(comprise)(複数可)」、「含む(include)(複数可)」、「有する(having)(複数可)」、「有する(has)(複数可)」、「可能である(can)(複数可)」、「含む(contain)(複数可)」、およびそれらの変形は、命名された成分/工程の存在を必要とし、他の成分/工程の存在を許容する、オープンエンドの経過的な句、用語、または単語であることが意図される。しかしながら、このような記載は、列挙された成分/工程から「からなる(consisting of)」および「実質的にからなる(consisting essentially of)」として組成物または工程を記載するものでもあると解釈されるべきであり、これは、命名された成分/工程の存在のみを、そこから生じる可能性のある不純物とともに許容し、他の成分/工程を除外するものである。
本明細書で使用する場合、「約(about)」および「約(at or about)」という用語は、問題の量または値が、ほぼまたはほぼ同じ他の値を指定した値であり得ることを意味する。本明細書で使用される場合、別段の指示または推論がない限り、それは公称値±10%の変動であると一般的に理解される。この用語は、類似の値が特許請求の範囲に記載された同等の結果または効果を促進することを伝えることを意図している。すなわち、量、サイズ、配合物、パラメータ、および他の量および特性は、正確ではなく、正確である必要はないが、公差、換算係数、四捨五入、測定誤差など、および当業者に公知の他の要因を反映して、所望に応じて近似値および/またはより大きくまたはより小さくすることができると理解される。一般に、量、サイズ、処方、パラメータ、または他の量もしくは特性は、そのように明示されているか否かにかかわらず、「約」または「およそ」である。定量的な値の前に「約」が使用される場合、特に別段の記載がない限り、パラメータには特定の定量的な値自体も含まれると理解される。
反対の指示がない限り、数値は、同じ有効数字に減じたときに同じである数値、および数値を決定するために本願明細書に記載されているタイプの従来の測定技術の実験誤差未満だけ記載値と異なる数値を含むと理解されるべきである。
本明細書に開示されるすべての範囲は、言及される終点を包含し、終点とは独立している(例えば、「2グラムから10グラム、およびすべての中間値」は、2グラム、10グラム、およびすべての中間値を含む)。本明細書に開示される範囲の終点および任意の値は、正確な範囲または値に限定されず、これらの範囲および/または値に近似する値を含むように十分に不正確である。
本明細書で使用されるように、近似的な表現は、それが関連する基本的な機能に変化をもたらすことなく変化する可能性のあるあらゆる定量的表現を修正するために適用することができる。したがって、「約(about)」や「実質的に(substantially)」などの用語によって修正された値は、場合によっては、指定された正確な値に限定されないことがある。少なくとも場合によっては、近似的な表現は、その値を測定するための計器の精度に対応することがある。また、修飾語「約」は、2つの端点の絶対値によって定義される範囲を開示するものと考えるべきである。例えば、「約2~約4まで」という表現は、「2~4まで」の範囲も開示する。用語「約」は、示された数値のプラスマイナス10%を指す場合がある。例えば、「約10%」は9%~11%の範囲を示すことがあり、「約1」は0.9~1.1を意味することがある。「約」の他の意味は、四捨五入など文脈から明らかな場合があるため、例えば「約1」は0.5~1.4を意味する場合もある。さらに、用語「備える(comprising)」は、用語「含む(including)」のオープンエンドな意味を有すると理解されるべきであるが、用語「からなる(consisting)」のクローズドな意味も含む。例えば、成分AおよびBからなる組成物は、A、Bおよび他の成分を含む組成物であってもよいが、AおよびBのみからなる組成物であってもよい。本明細書で引用されるあらゆる文書は、あらゆる目的のためにその全体が参照により組み込まれる。
ポリマー加工と炭化水素製品
凝縮可能な炭化水素製品としては、例えば、合成石油や、軽質スイート原油、燃料添加剤、ベースオイル、スラックワックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、芳香族石油炭化水素を主成分とするコンデンセートを含むがこれらに限定されない様々な留分が挙げられる。非凝縮性炭化水素製品はガスである。固体炭化水素生成物には、微細に分割された炭素チャーが含まれる。
凝縮可能な炭化水素製品としては、例えば、合成石油や、軽質スイート原油、燃料添加剤、ベースオイル、スラックワックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、芳香族石油炭化水素を主成分とするコンデンセートを含むがこれらに限定されない様々な留分が挙げられる。非凝縮性炭化水素製品はガスである。固体炭化水素生成物には、微細に分割された炭素チャーが含まれる。
廃ポリマー(例えば、プラスチック)を熱分解して有用な最終製品を得ることは、長年にわたって求められてきた。そのための既存のアプローチは、通常、バッチ、セミバッチ、または連続バッチプロセスに依存しており、これらのプロセスは、その複雑さと、ファウリングなしに連続的に作動することができないことによって制限されている。この未解決のニーズを解決するために、一連のバッチ式反応器を一定の順序で段階的に運転する連続バッチプロセスを採用しようとする試みもあるが、それでもこのアプローチには非効率性があり、オペレーターが常に注意を払う必要がある。
ポリマー転換プロセスには、化学的解高分子、部分酸化を伴うガス化、および熱分解を含む一次プロセス(触媒分解や改質の有無は問わない)、および水素化の二次プロセスが含まれる。
化学的解高分子は、主にPETなどのポリエステルやポリウレタンの分解に限られており、ポリアミド、ポリカーボネート、およびポリアセタールにも二次的に応用されている。この方法は一般に、モノマー収量を目標とする縮合ポリマーの分解に限定されている。
廃ポリマーのガス化および部分酸化は、一般に合成ガスとして知られる一酸化炭素と水素の混合物の製造を目標とする。部分酸化は、反応器のサイズや処理速度の点で、水蒸気メタン改質よりも効率的なプロセスであるが、水素の収率は比較的に低い。凝縮可能な炭化水素はほとんど生成されない。
熱分解プロセスは、複雑な混合物をもたらす熱分解を採用する。反応温度は、それぞれの所望の温度範囲内での分子滞留時間と相まって、ポリマーの転化と転化生成物の分子分布の両方に影響する最も重要な反応変数である。従って、反応温度と滞留時間を効率的に制御することは、所望の生成物ミックスの収率を最大化するために最も重要である。バッチプロセス、セミバッチプロセス、および連続バッチプロセスでは、反応温度と滞留時間の制御を効率的に達成し、維持することが困難であるが、これは、特に、廃ポリマーの熱伝導率が低いため、廃ポリマーの熱伝達が効率的でないことに起因する問題である。反応温度および滞留時間の制御を維持することにより動的なプロセス平衡を達成する連続プロセスとは異なり、バッチ、セミバッチ、および連続バッチプロセスは絶えず不平衡状態にあり、プロセスサイクルごとに慢性的な制御上の課題が生じ、反応器のファウリングが深刻な問題となる。触媒を含む他の変数が最適化要因である。触媒分解および改質は、低温および高速でポリマーを分解し、製品品質を制御できるという利点があるが、触媒分解には、プロセスの複雑さ、活性を阻害する残留物の堆積、触媒の被毒、触媒反応器の高い資本コストと運転コスト、かつ使用済み触媒の廃棄コストなどの課題がある。
水素化は石油精製と石油化学製造における基本的な工程であり、熱分解プロセスから生じる油の二次処理に適用されている。この二次的方法は、しばしば蒸留と組み合わされ、オレフィンの水素飽和とヘテロ原子の除去が必要な石油系燃料の製造やプロセスカットに採用されている。「ヘテロ原子」という用語は、炭素でも水素でもない任意の原子を意味すると理解され、非炭素の原子が分子構造の骨格中の炭素に置き換わったこと、または分子構造の骨格に結合した水素もしくはアルキル基に置き換わったことを示すために適用されてきた。典型的なヘテロ原子は、窒素、酸素、硫黄、リン、塩素、臭素、フッ素、およびヨウ素である。水素化は、石油精製や石油化学製品製造に用いられる二次プロセスである。水素化は資本集約的であり、高圧運転、水素コスト、廃熱除去コスト、およびその他に起因する運転コストが高くなることがある。
既存のシステムは、ポリマーの熱分解に関して広く受け入れられ、成功を収めたとは言えず、その原因として、システムの運転コストが高いこと、汚染された廃棄物の流れや様々な組成の廃棄物の流れを一貫して処理できないこと、汚染されていない原料の流れが法外に高価であるか、市場で入手できないこと、温度と圧力のプロセス条件を確実かつ効率的に制御できないこと、運転を維持するために大量の原料を必要とするプラントに適切な量の規格内の原料を一貫してフィードできないこと、チャー、テレフタル酸、安息香酸、鉱物、金属、および類似物などによるシステムのファウリングを制御できないこと、大きく異なる原料組成から市場主導の比較的狭い範囲の仕様を持つ燃料を製造しようとすること、製品油のヘテロ原子含有量を制御できないため製品の市場受容性が制限されること、バッチ式反応器の各サイクルにおいて作業員が有害な蒸気や固形物にさらされることに起因する安全問題を一貫して効果的に管理できないこと、およびチャー、廃水、規格外の炭化水素性液体を含むがこれらに限定されない有害廃棄物の発生などが挙げられる。
より具体的には、バッチまたはセミバッチプロセスは、変換を促進するために熱効率の悪さという課題を克服しなければならない。ポリマー廃棄物が乏しい熱伝導率を有することを考慮すると、バッチ式反応器システムは、多くの場合、反応器内の混合要素の何らかの構成、またはバッチ式反応器内に配置された原料含有カートリッジの複雑なアレイ、または熱エネルギーを受ける原料を含有する同心管状装置、またはバッチ式反応器本体内に配置された管状熱伝達幾何学などに依存し、原料表面積を増加させることを意図し、それにより、熱伝導率が乏しい材料を通して伝達される熱エネルギーへの表面露出を増加させる。この制限に対する複雑な機械的および/または幾何学的な解決策は、バッチ式反応器に固有のものである。
さらに、すべてのバッチ式反応器がそうでないとしても、そのほとんどは、単独であれ直列であれ、炭化水素質原料を装入し、酸素を含む大気をパージし、生成物蒸気が抽出されるときに所望の温度まで加熱し、次いで残留固体の引火点以下の温度まで冷却して、それらの除去を容易にしなければならない。これらのシステムが経験する繰り返しの熱サイクルは、熱効率が悪く、その結果、ポリマー変換を完了するためにエネルギーが過剰に消費される。現在開示されている技術は、既存のアプローチの欠点を少なくとも部分的には解決しようとするものである。
数字
以下の添付図の説明は例示であり、本開示または添付の特許請求の範囲を限定するものではない。
以下の添付図の説明は例示であり、本開示または添付の特許請求の範囲を限定するものではない。
図1は、本開示による例示的なシステム100の描写を提供する。読者の便宜のために、図1の要素ラベルを以下に提供する。
100-システム
102-原料(有機ポリマーなど)
104-添加剤(任意;例えば、グループ1の酸化物、水酸化物、および/または炭酸塩;グループ2の酸化物、水酸化物、および/または炭酸塩;および/またはグループ8の酸化物、水酸化物、および/または炭酸塩、例えば、CaO、Ca(OH)2、CaCO3、NaOH、KOH、Fe2O3、FeO)。
106-押出機へのフィード
108-押出機
110-回転可能なキルン反応器へのフィード
112-回転可能なキルン反応器
114-回転可能なキルン反応器から排出される排ガス
115-熱分解チャー出口
116-脱揮トレイン
118-熱分解チャー
120-最初の凝縮器へのフィード(場合によっては「熱分解フィード」または「熱分解生成物」とも呼ばれる)
122-第1の凝縮器(場合によっては「直接接触凝縮器」とも呼ばれる)
124-第2の凝縮器へのフィード(第1凝縮器からのオーバーヘッド。)
126-第2の凝縮器
128-第2の液体
130-第3の凝縮器へのフィード(第2の凝縮器からのオーバーヘッド。)
132-第3の凝縮器
134a-第3の凝縮器からのオーバーヘッド(場合によっては「非凝縮ライト製品」とも呼ばれる)
134b-第3の凝縮器からの凝縮水(軽質製品、場合によっては「凝縮軽質製品」とも呼ばれる)
136-蒸気低減トレイン(ノックアウトポット、シールポット、デミスター)
138-非凝縮物質(合成ガスなど)
140-フレアへの合成ガス
142-合成ガスから燃焼器
144-最初の液体(最初の凝縮器からの液体)
146-最初の凝縮器からの最初の液体のリサイクル
148-分離トレインへのフィード
150-固液分離トレイン
152-分離トレインへの制御入力
154-分離トレインから出力される情報
156-分離トレインからの固形物(チャーなど)
158-分離トレインからの熱分解油
160-熱分解油製品
100-システム
102-原料(有機ポリマーなど)
104-添加剤(任意;例えば、グループ1の酸化物、水酸化物、および/または炭酸塩;グループ2の酸化物、水酸化物、および/または炭酸塩;および/またはグループ8の酸化物、水酸化物、および/または炭酸塩、例えば、CaO、Ca(OH)2、CaCO3、NaOH、KOH、Fe2O3、FeO)。
106-押出機へのフィード
108-押出機
110-回転可能なキルン反応器へのフィード
112-回転可能なキルン反応器
114-回転可能なキルン反応器から排出される排ガス
115-熱分解チャー出口
116-脱揮トレイン
118-熱分解チャー
120-最初の凝縮器へのフィード(場合によっては「熱分解フィード」または「熱分解生成物」とも呼ばれる)
122-第1の凝縮器(場合によっては「直接接触凝縮器」とも呼ばれる)
124-第2の凝縮器へのフィード(第1凝縮器からのオーバーヘッド。)
126-第2の凝縮器
128-第2の液体
130-第3の凝縮器へのフィード(第2の凝縮器からのオーバーヘッド。)
132-第3の凝縮器
134a-第3の凝縮器からのオーバーヘッド(場合によっては「非凝縮ライト製品」とも呼ばれる)
134b-第3の凝縮器からの凝縮水(軽質製品、場合によっては「凝縮軽質製品」とも呼ばれる)
136-蒸気低減トレイン(ノックアウトポット、シールポット、デミスター)
138-非凝縮物質(合成ガスなど)
140-フレアへの合成ガス
142-合成ガスから燃焼器
144-最初の液体(最初の凝縮器からの液体)
146-最初の凝縮器からの最初の液体のリサイクル
148-分離トレインへのフィード
150-固液分離トレイン
152-分離トレインへの制御入力
154-分離トレインから出力される情報
156-分離トレインからの固形物(チャーなど)
158-分離トレインからの熱分解油
160-熱分解油製品
図1に示すように、システム100において、原料102および任意選択で添加剤104(例えば、グループ1の酸化物、水酸化物、および/または炭酸塩;グループ2の酸化物、水酸化物、および/または炭酸塩;および/またはグループ8の酸化物、水酸化物、および/または炭酸塩などの無機添加剤、CaO、Ca(OH)2、CaCO3、NaOH、KOH、Fe2O3、およびFeO)は、原料流106を介して押出機108にフィードされる。特定の理論または実施形態に拘束されることなく、押出機108にフィードされる材料において、添加剤(または複数の添加剤)は、フィード102の重量に対して約5wt%まで存在することができる。
特定の理論または実施形態に束縛されることなく、原料102は、限定されることなく、熱可塑性プラスチックおよび/または熱硬化性プラスチック、エラストマー(例えば、廃タイヤ、ゴム残渣、ゴムベルト、EPDMゴムシート、膜または押出物)、ワイヤケーシング(絶縁体)などを含むことができる。原料に不純物がないことは要求されない。一実施例として、原料は非ポリマー材料を含むことができる。例示的なフィード原料はPCR(ポストコンシューマー残渣)であり、>70%のポリオレフィン(複数の種類のポリエチレンと一部のポリプロピレンからなる)、他のいくつかの非ポリオレフィンポリマー、非常に低いPET、非常に低いPVC、およびいくつかの汚染物質(充填剤、添加剤、汚れ、繊維(紙、段ボールなど)などの外部汚染物質)を含む。また、原料は産業廃棄物であってもよく、このような廃棄物はプラスチックの混合物であることが多い。このような原料はリサイクル可能であるが、これは必須条件ではない。
押出機108は、原料102と添加剤(存在する場合)とを結合するように動作することができ、次いで、材料は、移送経路110(これは、パイプまたは他の導管であり得る)を介して回転可能キルン反応器112に移送され得る(例示的な回転可能キルン反応器は、本明細書の他の箇所、例えば、図2、図3、および態様91~119にも記載されている)。(例示的な回転可能キルン反応器は、本明細書の他の箇所、例えば、図2、図3、および態様91~119にも記載されている)。ガス(例えば、窒素、他の不活性ガス)を移送経路110に導入することができるが、これは必須ではないことを理解されたい。
押出機は、例えば、原料が回転可能なキルン反応器112に伝達される前に、原料の圧縮、脱水、せん断、溶融、不安定化および脱ハロゲン化のうちの1つまたはそれ以上を行うように構成することができる。
回転可能なキルン反応器112は、例えば、いずれかの方向に回転可能な回転可能なキルン反応器であり得る。回転可能なキルン反応器112は、反応器内に1つの温度ゾーンを有するように動作可能であり得るが、回転可能なキルン反応器112はまた、いくつかの実施形態において、反応器内に複数の温度ゾーンを有するように動作可能であり得る。非限定的な実施例として、回転可能なキルン反応器は、反応器の長さに沿って異なる位置にヒーターを備えることができ、ヒーターは、反応器内に異なる温度のゾーンを生じさせるように作動される。例えば、回転可能なキルン反応器は、その長さに沿って3つの領域(またはゾーン)を定義することができ、第1のゾーンは約400~約425℃の温度を有する。第1ゾーンは約400~425℃、第2ゾーンは約450~475℃、第3ゾーンは約450~475℃である。第3ゾーンは約500~525℃である。
回転可能なキルン反応器は、加熱された流体、例えば、加熱された空気または他のガスを受け取る外部マニホールドを備えて構成することもできる。マニホールドは、ガスを反応器の外側に、反応器の長さに沿って配置された異なる区画に分配する。加熱流体は、異なる区画が異なる温度に加熱されるように分配することができる。約450~約500℃の温度に加熱される第2区画、および約400~約450℃の温度に加熱される第3区画である。例えば、約400℃~約450℃に加熱された第1区画、約450℃~約500℃に加熱された第2区画、約500℃~約550℃に加熱された第3区画がある。回転可能なキルン反応器は、回転可能なキルン反応器内の特定の場所で予め設定された温度を達成し、維持するように構成された制御システムを含むことができる。このようにして、回転可能なキルン反応器は、回転可能なキルン反応器の長さに沿って異なる場所(すなわち、ゾーン)で異なる温度を達成するように作動することができ、これにより、回転可能なキルン反応器を、異なる原料材料に対応するように所望のように作動することができる。
一実施形態では、燃焼器(図示せず)からの高温ガスは、マニホールドを通って、回転可能キルン反応器112内の反応管を取り囲むマッフル(高温ガスを含み、ガスが回転可能なキルン反応器の内部チャンバーの周りを旋回することを可能にするセラミックライニングされた外管とすることができる)に導入される。高温ガスがマッフルの入口マニホールドに入るためのパイプを設けることができ、このパイプは、高温ガスがマッフルに続くための1つまたはそれ以上の他のパイプにガスをフィードする。第1のマニホールドの上に、マッフルから高温ガスを除去する第2のマニホールド(排気マニホールド)を設けることができる。第2のマニホールドは、マッフルから排気ファンや排気煙突につながる太いパイプに移行するパイプを含むことができる。
ゾーンは、マッフルと回転キルン反応器の内室との間に配置され、内室を取り囲む耐火物(例えば、リング状)によって画定することができる。ゾーンは1つでもよいし、複数(例えば、2つ、3つ、4つ、5つ、6つ)でもよく、各ゾーンは、入口マニホールドからの1つまたはそれ以上のパイプ(および排気マニホールドからの1つまたはそれ以上のパイプ)によってフィード(および排気)することができる。ゾーンの長さは等しい必要はないが、等しくすることもできる。このような実施形態では、回転可能なキルン反応器温度(回転可能なキルン反応器への全エネルギー量)は、燃焼器温度(これは、燃焼器への天然ガスまたは他の燃料の流量の関数となり得る)、および燃焼器から回転可能なキルン反応器への加熱流体のフィード速度によって調節することができる。マッフルおよび/または回転キルン反応器へ向かう熱風の速度を高めるために、空気を追加することができる。
個々のゾーン温度は、様々な方法で制御することができる。一実施形態では、回転キルン反応器の出口に最も近い温度ゾーンを最も高温のゾーンとし、燃焼器排気温度と高温ガス流量によって温度を設定することができる。そのゾーンの温度が設定されると、他のゾーンへのダンパーが調整され、外気が個々のゾーンの温度を制御(下降)できるようになる。
非限定的な例として、回転可能なキルン反応器は、入口から出口まで4つの温度ゾーンを定義することができる。第1ゾーン(キルン入口に最も近い)の温度は、約315℃~約593℃である。第2ゾーンの温度は、約482℃~約593℃である。第3ゾーンの温度は、約482℃~約593℃とすることができる。第4ゾーン(キルン出口に最も近い)の温度は約537℃~約704℃である。
回転可能なキルン反応器内のゾーンの温度は、回転可能なキルン反応器にフィードされる材料に対して異なるプロセスを実行するように構成することができる。非限定的な実施例として、第1のゾーンは、回転可能なキルン反応器にフィードされる材料の溶融をもたらすように構成することができ、第1のゾーンはまた、フィードされる材料の初期分解をもたらすように構成することもできる。第2のゾーンは、反応器内に存在するオレフィン系材料の分解を開始するように構成することができる。第3のゾーンは、脱揮、例えば、揮発分が追い出される脱揮を行うように構成することができる。このような揮発性物質は、反応器内部と流体連通するベントを介して抜き出すことができ、揮発性物質は凝縮器に伝達することができる。第4のゾーンは、チャー脱揮を行うように構成することができる。
特定の理論や実施形態に束縛されることなく、高すぎる温度は、処理される高分子(例えば、プラスチック)材料を過剰にクラックし、多すぎるガスを発生させる可能性がある。低すぎる温度では、すべてのプラスチックに亀裂が入らず、溶融プラスチックが炭化物とともに排出される可能性がある。この場合も、特定の理論や実施形態に縛られることなく、プラスチックが回転可能なキルン反応器に高い速度(押出機によって決定される)でフィードされると、プラスチックを処理し、回転可能なキルン反応器の後部から溶融プラスチックが出るのを避けるために、より高い温度が必要になる場合がある。逆に、プラスチックが回転可能なキルン反応器にフィードされる速度が低い場合(試験中またはランプアップ中)、温度を多少下げることができる。
図1に示すように、回転可能なキルン反応器112は、燃焼器(図示せず)からフィードされる加熱流体(例えば、熱風または他のガス)によって加熱され得る。燃焼器には、システム100の他の領域から合成ガスまたは他の非凝縮生成物142をフィードすることもできる。キルンに熱をフィードするために、1つまたはそれ以上の加熱素子をキルンの近傍、キルン上、またはキルン内に配置することもできる。
回転可能なキルン反応器112は、回転可能なキルン反応器が水平になるように配向させることができるが、これは要件ではない。回転可能なキルン反応器は、回転可能なキルン反応器の入口端部が回転可能なキルン反応器の出口端部よりも高い高さにあるように、水平に対して負の傾斜または勾配を有するように、すなわち低下するように傾斜させることができ、それにより、重力の力が、低下する熱回転可能なキルン反応器を通って部分的に分解された材料の輸送を補助することを可能にし、熱回転可能なキルン反応器の内部構成要素も、重力の力と協働して輸送を促進するように構成することができる。負の傾斜は、水平から約1°~約20°の間とすることができ、水平から約1.0°~約6°の負の傾斜が特に好適である。回転可能なキルン反応器112は、例えば、回転可能なキルン反応器112の内部構成要素が、回転可能なキルン反応器の回転を介して、フィードされた材料を物理的に前進させ、それにより重力の力に打ち勝つように構成される場合、反対または正の傾斜方向に配向または傾斜させることもできる。正傾斜は、水平から約1°~約20°の間であり得、好ましい正傾斜は、水平から約1.0°~約6°である。回転可能なキルン反応器は、例えば、水平に対して約-20°(下降)~約+20°(傾斜)の角度とすることができる。
回転可能なキルン反応器は、回転可能なキルン反応器に送られた材料が、混合、分子不安定化、熱分解のうちの1つ以上を受けるように構成することができる。
回転可能なキルン反応器は、内部反応器温度範囲が回転可能なキルン反応器に導入される原料のブレンドに適切であるように、例えば、約232℃(450°F)~約704℃(1300°F)の間であり、その場由来の反応器圧力、一般にわずかな真空(例えば、水5インチ未満)または1気圧付近で運転することができる。原料(フィード)の滞留時間は、例えば、約30分~約90分である。特定の理論または実施形態に束縛されることなく、酸素の不足は、適用された滞留時間にわたって高温と相俟って、高次反応速度論に支配される様々な熱分解反応を引き起こし、重合体を揮発性蒸気と炭化物に分解する。蒸気の流れは主に蒸気からなるが、エアロゾル液体や凝縮性分子を含むこともある。この蒸気流は、さらにダウンストリーム処理(本明細書の別の箇所に記載)に供され、凝縮性蒸気と非凝縮性蒸気が分離される。凝縮可能な蒸気は、石油、軽質スイート原油、燃料添加剤、基油を含む液体を形成することができる。より重い画分は、例えばワックスの形で固体生成物を形成することができる。非凝縮性蒸気またはガスは回収することができ、任意にジェネセットに通して電力を生成することができる。例示的な例として、飼料はキルンの全ゾーンにわたって約30分~約90分のキルン内滞留時間を経験することができる。飼料は、キルンの第1ゾーンで約10分~約30分の滞留時間を有することができる(例えば、飼料を溶融プラスチック形態にする)。次いで、飼料は、キルンの第2ゾーンで約10分~約30分の滞留時間を有することができる(例えば、第2ゾーンが飼料中のプラスチックの分解に影響を及ぼすように)。次いで、飼料は、キルンの第3のゾーンで約10分の滞留時間(例えば、蒸気/液体形態を達成する)を有し、次いで、キルンの第4のゾーンで約5分の滞留時間(例えば、蒸気をフィードし、固体を乾燥するため)を有することができる。前述の滞留時間および説明は、例示に過ぎず、本開示を限定するものではない。
回転可能なキルン反応器は、一定の断面を有する内部チャンバー(例えば、円筒形または管状のチャンバー)を有することができるが、この一定の断面は要件ではない。一実施例として、回転可能なキルン反応器は、その長さに沿って、狭まるか、テーパーを付けるか、または他の方法で変化するまたは一定でない断面を画定する内室を有することができる。例えば、回転可能なキルン反応器は、内側チャンバーの長さの70%に沿って約2メートルの内径を画定し、内側チャンバーは、その長さの最後の30%に沿って約1メートルの内径に狭まる内側チャンバーを有することができる。いくつかの実施形態において、回転可能なキルン反応器は、回転可能なキルン反応器内でチャーまたは他の材料を輸送するためのオーガまたは他のモジュールを含むことができる。一実施例として、2メートル~1メートルに狭まる断面を画定する回転可能なキルン反応器において、回転可能なキルン反応器は、直径2メートルの領域における回転可能なキルン反応器の壁から直径1メートルの領域における回転可能なキルン反応器の壁への材料の移動を補助するように作用するオーガを含むことができる。
凝縮性炭化水素の最終的な収率、およびオイル、ガス、チャー、無機残渣の相対的な物質バランスは、いくつかの要因に影響される。これらの要因にはこれらの要因には、運転温度、回転式キルン反応器の形状と原料処理速度との相互作用、熱分解反応が完了するまでに要する滞留時間、所望の反応完了の大きさ、原料組成、および生成物の回収率が含まれるが、これらに限定されるものではない。回転可能なキルン反応器の形状は、熱回転可能なキルン反応器のチャンバーの長さ、回転可能なキルン反応器の直径、回転可能なキルン反応器の内部設計、および蒸気の発生と放出による質量損失の速度を含むがこれらに限定されない要因の関数であり得る。
回転可能なキルン反応器の運転は、連続的に進行するフィード材料上で熱分解が進行し、蒸気が反応器から排出されるにつれて、フィード材料の質量の著しい損失をもたらす可能性がある。回転可能なキルン反応器は、熱分解フィード材料が不完全に熱分解されたフィード材料の上に蒸気の沸騰した動的な遷移界面を示すボイラーとして作動することができる。この遷移界面は、フィード材料が効果的に熱分解され、固体チャー材料と不完全に熱分解されたフィード材料が残るまで、動的平衡条件下で沸騰しながら継続的に進化する。熱分解が完了するまで、反応器内では原料の粘度が変化する。
製品蒸気の迅速な排出が望まれる場合、および望まれる製品ミックスに応じて、非凝縮性キャリアガスを回転キルン反応器に導入することができる。キャリアガスの任意添加により、回転可能なキルン反応器から排出される蒸気流量が比例的に増加する。このような非凝縮性キャリアガスは、例えば、窒素および/または本発明の作動から生じるリサイクル非凝縮性ガス留分および/または天然ガスからのメタン、またはこれらの非凝縮性ガスの任意のブレンドから構成することができる。キャリアガスのための窒素の代替としてのリサイクルガスおよび/またはメタンの使用は、窒素による希釈がない場合、製造されたプロセスガスのBTU含有量が増加し、また窒素を購入または生成する必要性がなくなることにより運転費用が減少するという利点を有する。本開示のこの態様は、原料組成および運転条件の範囲によっては、石油収率の増加という予期せぬ利益、熱分解環境における反応器雰囲気の水素濃度のわずかな増加という予期せぬ、しかし控えめな利益、および得られるプロセスガスの水素濃度の予期せぬ増加をもたらすこともある。
回転可能なキルン反応器112で生成されたチャーは、ライン115を介して回転キルン反応器112から出ることができる。次いで、チャーは、エアロックバルブアセンブリ116(いくつかの実施態様では、「乾燥トレイン」または「脱揮トレイン」または「ダブルダンプバルブ」とも称される)によって処理され得る。特定の理論または実施形態に拘束されることなく、エアロックバルブアセンブリ116は、第1のバルブ、保持チャンバー、および第2のバルブを備え得る。(脱揮」には揮発性物質の除去が含まれることを理解されたい)。
チャーは、最初に第1バルブの上に配置され、回転可能なキルン反応器内で熱を加えることにより脱揮される。第1バルブは、チャーが重力によって保持チャンバーに入るように作動させることができる。(その後、第1のバルブは閉じられる。)保持チャンバー内で、チャーをさらに脱揮させるために、加熱された流体(例えば、窒素のようなガス、このようなガスは加熱され得る。)を導入することができる。加熱された流体に晒された後、第2のバルブが開かれ、脱揮されたチャーが保持チャンバーから出て、チャー出口ライン118を介して連絡される。一部のチャーは、回転可能なキルン反応器112内の蒸気に巻き込まれ、そのチャーは、フィード120で回転可能なキルン反応器から出る。特定の理論または実施形態に拘束されることなく、ガス(例えば、窒素、または他の不活性ガス)を、回転可能なキルン反応器120から伝達される蒸気およびガスにフィード120で導入することができる。
キルン反応器から排出されるチャーは、3つの成分を含む:
1.酸化カルシウム(または他の添加剤)およびカルシウム化合物、例えばCaCl2、Ca(OH)2、CaS、および類似物など。
2.充填材および/または原料への外部汚染として存在する可能性のある金属および無機物。
3.熱分解中に発生する原位置炭素。
1.酸化カルシウム(または他の添加剤)およびカルシウム化合物、例えばCaCl2、Ca(OH)2、CaS、および類似物など。
2.充填材および/または原料への外部汚染として存在する可能性のある金属および無機物。
3.熱分解中に発生する原位置炭素。
例示的な実施形態では、1および2(上述)のポリマー塊は、溶融塊としてキルンに入り、キルン内を輸送され、温度が上昇し、例えば、約480℃(入口)~約593℃(出口)まで上昇する。キルンは、重力が溶融プラスチックの輸送を助けるように、わずかな(1度)偏角であることができる。プラスチックが分解して(凝縮性)蒸気と(非凝縮性)ガスが形成されると、炭素(上記3)が生成される。炭素は1および2(上記)と結合して炭化物を形成する。プラスチックの分解が完了するのは、キルンの長さの約1/2~2/3程度である。
溶融塊は、反応器内のスイープチェーンとドラッグチェーンによって前進する。反応器の壁は、スイープチェーンとドラッグチェーンによって清浄に保たれる。また反応器の壁と溶融プラスチックとの間の熱的接触は、接触面が継続的にリフレッシュされることを可能にするドラッグ/スイープチェーンの使用によって改善される。
チェーンが前進動力を提供するように、ダムは前進動に対する障壁または制限を提供する。チェーンとダムの間のバランスは、加熱されたキルン内の溶融プラスチックの最適化された前進運動(したがって最適化された滞留時間)を提供することができる。)現在のシステム構成では、ダムの高さは最小である。
プラスチック混合物が割れ、蒸気/ガスが形成されると、チャー(集合体)はガス/蒸気によって飽和することができる。チャーの乾燥工程を補助するため、キルンの後部1/3にリフターが設置される。リフターは、キルン内壁に溶接された逆さまのアングルアイアンでもよい。リフターは、チャーがキルン内壁に溶接された逆さまのアングルアイアンで、チャーがキルン内壁に大きくロフトすることなく、最大限移動するように最適なパターンで配置される。チャーは好適には乾燥した状態でキルンから排出され、乾燥した状態を維持する。蒸気は湿った状態でキルンから排出され、チャーの巻き込みは最小限に抑えられる。
チャーはキルンの比較的高温の出口ゾーンで乾燥されるため、トリプルスタートオーガに取り込まれ、短い「スクリュー型」の搬送機構でチャーをキルン外に捕獲/搬送することができる。トリプルスタートオーガから出たチャーは、ダブルダンプフラップバルブアッセンブリのトップフラップバルブに落下し、そこで一時的に保持される。時間が経過すると(例えば約30秒)、バルブが数秒間開かれ、その間にチャーは上部フラップバルブから下部フラップバルブに流れる。上部のフラップバルブが再び閉じると、チャーは2つのバルブの間に入る。加圧され、加熱された窒素がフラップバルブの間に導入され、キルン内に押し戻される。これはチャーを乾燥した状態に保つのに役立つ。後方に移動する窒素は、炭化水素が前方に移動するのを防ぐのに役立つ。一定時間(例えば、約30秒以上)後、下部フラップ弁を数秒間開き、再び閉じる。2つのフラップバルブの間にあったチャーの分量は、チャー冷却スクリューに入らない。
ダブルダンプフラップバルブアセンブリ(本明細書で図示および説明)は、例えば約482℃に加熱され、外側は断熱され、内側は高温窒素(例えば約482℃)でパージされる。ダブルフラップバルブアセンブリの目的は、空気をキルン内に逆拡散させることなく、またキルンからの凝縮性炭化水素蒸気をチャー内に逃がすことなく、チャー温度を下げる(例えば、約482℃~約49℃まで)ことができる冷却スクリューアセンブリにチャーを前進させることである。
したがって、ダブルフラップバルブアセンブリは次のように作動する:
1.上下フラップバルブの開閉順序、開閉間の経過時間、開弁時間。
2.パージと乾燥のためのバルブ間の窒素のシーケンス。
1.上下フラップバルブの開閉順序、開閉間の経過時間、開弁時間。
2.パージと乾燥のためのバルブ間の窒素のシーケンス。
示されるように、回転可能なキルン反応器112からの蒸気およびガスは、第1の凝縮器へのフィード120として第1の凝縮器122(いくつかの実施形態では、「直接接触凝縮器」とも呼ばれる)に伝達される。第1の凝縮器122は、いくつかの実施形態では、スプレーダウン凝縮器であり得る。示されるように、第1の凝縮器は、第1の凝縮器フィード物120の少なくとも一部が第1の液体144として凝縮するように動作可能であり得、この第1の液体はチャーを含み得る。(チャーは、本明細書の他の箇所に記載されるように、回転可能キルン反応器112の動作中に生成される)。第1の液体144は、熱分解油も含むことができ、他の比較的重い種も含むことができる。
熱分解油は、有機高分子物質(プラスチックなど)を熱分解した生成物であり、天然原油に似ているが、同一ではない。熱分解油には、パラフィン、オレフィン、イソパラフィン、芳香族、ナフテンが含まれる。天然原油にはオレフィンがほとんど含まれないのに対し、熱分解油には最低15wt%のオレフィンが含まれる。熱分解油は約35℃~約649℃で沸騰する。
第一凝縮器122からの未凝縮物質は、フィード124として第二凝縮器126に伝達され得る。第2の凝縮器126は、第3の凝縮器132へのフィード130として伝達される未凝縮物を生じさせるように作動させることができる。第2の凝縮器126へのフィード124は、第2の凝縮器126によって液体に凝縮され得、この液体(第2の液体128、いくつかの実施態様では「第2の凝縮物」とも称される)は、例えば、熱分解油の量を含み得る。示されるように、第2の液体(または第2の凝縮物)128は、熱分解油生成物流れ160の少なくとも一部を形成し得、この生成物流れは回収され得る。
フィード130は、示されるように、第3の凝縮器132に連絡され得る。第3の凝縮器132は、フィード130の少なくとも一部を凝縮させて、第3の凝縮器132から凝縮物134bを生じさせるように作動され得る。凝縮物134b(いくつかの実施態様において、「第3の液体」、または「軽質生成物」、または「軽質熱分解油」、または「第3の凝縮物」とも称される)は、収集され得る。
軽質熱分解油134bは、少なくともいくらかの熱分解油を含むことができる。軽質熱分解油134bはまた、比較的軽い物質、例えば、ナフサから構成され得る(ナフサは、例えば、約35℃~約232℃で沸騰し得る)。
第3凝縮器132からのオーバーヘッド134aは、未凝縮種(例えば、合成ガス)からなり得る。オーバーヘッド134aは、蒸気低減トレイン136に連絡し、この蒸気低減トレインは、例えば、ノックアウトポット、シールポット、またはデミスタのうちの1つまたはそれ以上を備え得る。蒸気低減トレイン136は任意であり、必ずしも存在する必要はないことを理解されたい。非凝縮物質138(合成ガスまたは他のガスを含み得る)は、(例えば、ストリーム140を介して)フレアに送ることができる。非凝縮物質はまた、ストリーム142を介して、回転可能なキルン反応器112を加熱するために使用される高温ガスおよび/または蒸気を供給するように構成された燃焼器または他のユニットに送ることができる。
第1の凝縮器122に戻ると、回転可能なキルン反応器112からのフィード120を少なくとも部分的に凝縮させるための第1の凝縮器の動作は、第1の液体144(「第1の凝縮液」と呼ばれることもある)を生じさせ得、この第1の液体は、その中に配置された量の微粒子(例えば、チャー)を含み得る。第1の液体144は、フィルタートレイン150に向かって伝達され得る;図示されるように、第1の液体144の一部は、リサイクル流146を介して第1の凝縮器122に戻って伝達され得る。特定の理論または実施形態に束縛されることなく、第1の凝縮器122に戻される第1の液体の少なくとも一部は、凝縮器122の動作において利用され得る。一実施例として、第1の凝縮器122がスプレーダウン凝縮器である場合、第1の凝縮器122に戻される第1の液体146は、例えば、戻された第1の液体が第1の凝縮器122へのフィード120に(例えば、スプレーを介して)接触されるように、スプレーとして使用され得る。
次いで、第1の液体は、分離トレイン150に(フィード148として)伝達され得る。分離トレイン150は、例えば、フィルター、遠心分離機、デカンター遠心分離機、および/または多相デカンター遠心分離機を含み得る。分離トレインは、連続フィルター、連続濾過、および/または連続濾過装置を含むことができる。一実施例であるが、分離トレイン150のフィルターは、フィルターが連続的に動作し、オフラインにする必要がないように、フィルターが継続的に拭き取られ、または「スクイージ」されるように構成され得る。分離トレイン150はまた、継続的に付着物を除去し収集するバックフラッシュフィルターを構成することができる。
示されるように、分離トレイン150は、入力モジュール152を含むことができ、この入力モジュールは、分離トレイン150に動作入力を提供するために使用することができる。分離トレイン150はまた、情報出力154を含むことができ、この情報出力は、分離トレインに関連する運転データ(例えば、内部条件)を提供することができる。開示されたシステムの他の要素(例えば、押出機108、回転可能なキルン反応器112、第1の凝縮器122、第2の凝縮器126、第3の凝縮器132)も、制御入力および/またはデータ出力モジュールを含むことができる。
固形物156(例えば、熱分解チャー)は、分離トレイン150から収集され得る。特定の理論または実施形態に束縛されることなく、分離トレイン150からの固体(例えば、チャー)の水の質量分率は、約0wt%~約40wt%の範囲であり得る。再度、特定の理論または実施形態に拘束されることなく、分離器からのチャー固形物は、例えば、約0wt%~約40wt%の水、約0wt%~約40wt%の熱分解油、約50wt%~約100wt%の炭素、および約0wt%~約25wt%の添加剤または関連化合物であり得る。固形物は、バルクバッグまたは他の容器に回収することができる。
示すように、熱分解油158は分離トレイン150から回収することができる。分離トレイン150から回収された熱分解158は、熱分解油生成物ストリーム160の少なくとも一部を形成し得、この生成物ストリームは回収され得る。
図2は、本開示によるシールを使用するプロセスモジュール(場所によっては「作動ユニット」とも呼ばれる)の一部の切断図を提供する。このようなモジュールは、例えば、炭化水素質材料を熱分解する反応器などの熱分解反応器またはシステムであり得る。そのような反応器およびシステムの例は、例えば、米国公開特許出願第US2016/0024390およびUS2016/0017232に記載されている。
図2に示すように、導管222は、材料(例えば、スクラッププラスチック、ゴムなど;材料は固体、液体、または溶融であってもよい)を第2のチャンバー218に搬送するために使用することができ、導管222は第1のチャンバー220を通って延びることができる。図示されているように、第1のチャンバー220は回転可能な接合部224を含むことができ、この回転可能な接合部は、第1のチャンバーと第2のチャンバーとの間の相対回転を可能にすることができる。回転可能な接合部224は、対面シール、例えば、1つまたはそれ以上のグラファイトシール、カーボンロープシール、金属リーフシール等からなる対面シールとすることができる。一実施例として、回転可能な接合部は、1インチ四方の断面で編組されたカーボンロープで作られた2つのOリングで構成することができる。各Oリングは溝に収まることができ、そのOリングはバネでフェースプレートに押し付けられる。
第1のチャンバー220はまた、干渉嵌合接合部226を規定することができ、この干渉嵌合接合部226は、布地228によって囲むことができ、この布地は、第1のチャンバー220に関する蛇腹または他の囲いとして配置することができる。布地228は、被覆された布地、例えば、可撓性複合構造体とすることができることを理解されたい。布地228は、多層材料、例えば、サンドイッチ型材料、交互層を有する材料等とすることができる。布地228は、例えば、ゴム含浸メッシュまたはスクリーン材料であり得る。
導管222は、スリーブまたはカラーとして構成され得る導管ジャケット202を通って延びることができる。シール204は、導管ジャケット202から第2のチャンバー218の壁200に向かって(例えば、半径方向外側に)延びることができる。いくつかの実施形態において、工業プロセス(例えば、熱分解、燃焼、脱ハロゲン化、分解など)が、第2のチャンバー218内で実行される。シール204によって、第2のチャンバー218で実行されるプロセスの生成物および副生成物は、第2のチャンバー218に保持され、第1のチャンバー220に入らない(または、少なくとも部分的に入らないように抑制される)。このようにして、シール204と第1のチャンバー220は、第2のチャンバー218で実行されるプロセスからの製品と副生成物がプロセスモジュールを出てプロセスモジュールの外部の環境に入るのを保持するように協働する。特定の理論に束縛されることなく、プロセスモジュールは、第2のチャンバー218が軸を中心に回転するように、例えば、第2のチャンバー218が導管222および/または導管ジャケット202を中心に回転するように、配置され得る。シール204の一部も回転可能であり得、このようにして、第2のチャンバー218は、第2のチャンバー218内で実行されるプロセスからの生成物および副生成物が保持される間に回転し得る。
図2には示されていないが、ユニットはまた、流体(例えば、窒素ガス)を第2のチャンバー202内に供給する1つまたはそれ以上のライン(例えば、導管202と平行)を含むことができる。このようなラインは、導管202内に封入することができ、導管202に平行で、導管ジャケット202内に少なくとも部分的に封入することもできる。
図3は、シール204のより詳細な切断図を提供する。示されるように、シール204は、第1のチャンバー220を第2のチャンバー218から分離することができる。また、示されるように、シール204は、導管ジャケット202から第2のチャンバーの壁200に向かって半径方向に延びることができる。シールは、第1のフランジ206を備え得る。第1のフランジ206は、第2のチャンバー200の壁200に(例えば、溶接または他の締結を介して)取り付けられ得る。第1のフランジ206は、金属、例えば、ステンレス鋼または炭素鋼などから備え得る。ファスナー208は、第1のフランジ206を第1のワッシャー210に固定することができる。示されるように、ファスナー208の一方または両方の端部は、第1のフランジ206および第1のワッシャー210を越えて突出する。しかしながら、これは例示的なものに過ぎず、ファスナー208の端部は、第1のフランジ206および第1のワッシャー210の一方または両方と同一平面にすることができる。ファスナー208の端部はまた、第1のワッシャー210および/または第1のフランジ206の表面から凹むこともできる。
図示のように、ファスナー214は、第1のワッシャー210を層状部分212および第2のワッシャー216に固定することができる。図示のように、ファスナー214の一方または両方の端部は、第1のファスナー210および第2のファスナー216を越えて突出している。しかしながら、これは例示的なものに過ぎず、ファスナー214の端部は、第1のファスナー210および第2のファスナー216の一方または両方と同一平面にすることができる。ファスナー214の端部は、第1のワッシャー210および/または第2のワッシャー216の表面から凹むこともできる。
層状部分212は、複数の材料層からなることができ、これらの層は、互いに同じであることができるが、材料、特性(例えば、孔の大きさ、織り方など)の点で互いに異なることもできる。示されるように、層状部分212は、例えば、干渉嵌合を介して、導管ジャケット202に接触し得る。
図2には示されていないが、シール204はブラシを含むことができる。このようなブラシは、層状部分212の代わりをすることができる。しかしながら、層状部分212に加えてブラシを使用することもできるので、これは要件ではない。ブラシは、好適には、金属毛または耐火性材料で形成された他の毛を含むことができる。
いくつかの実施形態において、キルンの入口端部(すなわち、ランスまたは導管222の出口端部より前のキルンの部分)は、キルンの溶融部および熱分解部より低い温度に保つことができる。一実施例として、入口の温度は288℃である。一方、キルン内部の熱分解部の温度は、371℃~649℃である。キルン全体の温度が異なるにもかかわらず、キルンの異なる部分は開放されており、それゆえ互いに熱流体連通しており、生成物(液体炭化水素、ワックス状炭化水素の蒸気など)や副生成物(チャーの微粒子など)はキルンの入口側とも連通している。面板にはベローズを取り付けることができ、このベローズは回転しない。
キルンの入口側には、エンドプレート(キルンの直径で、回転しない)、カーボンシール、布製複合ベローズ(外部温度150℃)、アクセスポート、パススルーランス(溶融プラスチック供給用)などを設けることができる。キルンは大気圧よりわずかに負圧で運転できるが、溶融/熱分解ゾーンで発生し、キルンの内部容積にある物質(蒸気や微粒子など)は、キルンの入口端に移動し、低温の表面をコーティングする可能性がある。アクセスポート、シール、ベローズを含むキルン入口の比較的低温の部分は、コーティングの対象となり得る。説明したように、ベローズは、フッ素樹脂フィルム、強化ゴムなどからなる多層アセンブリで構成することができる。
開示されたランスシールは、ガス(例えば、窒素や炭化水素)が圧力降下することなく通過することを可能にするバリアを提供するが、液体またはワックス状の炭化水素(キルン内部の表面で凝縮する可能性がある)、または微粒子(ランスシールのコーティングされた織り構造によって捕捉される可能性がある)の通過を許容しない。従って、ランスシールは非凝縮物(天然ガス、窒素)を通過させ、同時に微粒子や凝縮物を捕捉することができる。これにより、次のような利点がある:
1.プラント運転間のクリーンアウトがより簡単になる(必要な場合)。開示されたランスシールを使用することで、ベローズ内に蓄積される材料はほぼゼロとなり、既存の方法ではベローズ内にかなりの材料が蓄積されるのと比較される。
2.回転シールへの応力を低減。
3.布製複合ベローズへのダメージを軽減。
4.完成後の検査ポートへのアクセスが容易。
1.プラント運転間のクリーンアウトがより簡単になる(必要な場合)。開示されたランスシールを使用することで、ベローズ内に蓄積される材料はほぼゼロとなり、既存の方法ではベローズ内にかなりの材料が蓄積されるのと比較される。
2.回転シールへの応力を低減。
3.布製複合ベローズへのダメージを軽減。
4.完成後の検査ポートへのアクセスが容易。
態様
以下の態様は例示であり、本開示の範囲または添付の特許請求の範囲を限定するものではない。
以下の態様は例示であり、本開示の範囲または添付の特許請求の範囲を限定するものではない。
態様1.有機重合体を炭化水素質材料に変換するためのシステムであって、熱分解トレインであって、前記熱分解トレインにフィードされた高分子を分子分解するように構成される、前記熱分解トレインと、凝縮トレインであって、前記熱分解トレインから熱分解生成物を受け取り、前記熱分解生成物の少なくとも一部を凝縮させて、前記熱分解生成物から熱分解油生成物を生じさせるように構成される、前記凝縮トレインと、および分離トレインであって、分離トレインは、固体材料と熱分解油生成物とを含む第1の液体を受け取るように構成され、分離トレインは、第1の液体から前記熱分解油生成物の少なくとも一部を分離するように構成される、前記分離トレインと、を含むシステム。
態様2.前記熱分解トレインが、重合体を複数の温度ゾーンに曝露するように構成される、態様1に記載のシステム。
態様3.前記熱分解トレインに伝達するための少なくとも1つの無機添加剤の供給をさらに含む、態様1~2のいずれか1つに記載のシステム。
本明細書の他の箇所に記載されているように、第1群の酸化物、水酸化物、および/または炭酸塩;第2群の酸化物、水酸化物、および/または炭酸塩、および/または第8群の酸化物、水酸化物、および/または炭酸塩、例えば、CaO、Ca(OH)2、CaCCh、NaOH、KOH、Fe2O3、およびFeOは、重合体の重量の数%である重量割合、例えば、重合体の約1~約5wt%で添加することができる。
態様4.熱分解トレインが、重合体材料の分解に由来するチャーを脱揮するように構成される、態様1~3のいずれか1項に記載のシステム。本明細書の他の箇所に記載されるように、脱揮は、いくつかの実施形態において、水の除去を含み得る。
態様5.熱分解トレインが、長さを有する反応チャンバを画定し、反応チャンバーの長さに沿って複数の温度ゾーンを有するように動作可能である反応器(例えば、回転可能なキルン反応器)を備える、態様1~4のいずれか1つに記載のシステム。このような反応器は、例えば、他の反応器タイプの中でも回転可能なキルン反応器とすることができる。
態様6.凝縮トレインが、熱分解トレインと流体連通する第1の凝縮器を備え、第1の凝縮器は、任意選択で、直接接触凝縮器(例えば、スプレーダウン凝縮器)として構成され、第1の凝縮器は、熱分解トレインから熱分解フィードを受け取るように構成される、態様1~5のいずれか1つに記載のシステム。
態様7.第1の凝縮器が、(1)分離トレインから第1の凝縮器によって受け取られたリサイクルされた第1の液体と、(2)熱分解トレインから第1の凝縮器によって受け取られた熱分解フィードとの間の接触をもたらす、態様6に記載のシステム。このような接触は、例えば、リサイクルされた第1の液体を、第1の凝縮器によって受け取られた熱分解フィード中に噴霧することによって行うことができる。
態様8.凝縮トレインが、第2の凝縮器を備え、第2の凝縮器は、第1の凝縮器から第1のオーバーヘッドを受け取るように構成され、第2の凝縮器は、第1のオーバーヘッドから、凝縮された熱分解油生成物および凝縮されていない第2のオーバーヘッドを生成するように構成される、態様6~7のいずれか1項に記載のシステム。
態様9.凝縮トレインが、第2の凝縮器から非凝縮第2のオーバーヘッドを受け取るように構成された第3の凝縮器を含み、第3の凝縮器が、非凝縮第2のオーバーヘッドから、非凝縮生成物および凝縮ライト生成物を生成するように構成される、態様8に記載のシステム。
態様10.熱分解トレインは、熱分解トレインで使用される熱を発生するように非凝縮生成物を燃焼するように構成される、態様9のシステム。一実施例として、非凝縮生成物は合成ガスを含むことができ、この合成ガスは、熱分解トレインの回転可能なキルン反応器に熱を供給する燃焼器に伝達される。
態様11.非凝縮生成物をフレア化するように構成されたフレアトレインをさらに含む、態様9~10のいずれか一項に記載のシステム。
態様12.システムが、凝縮トレインを出る第1の液体の少なくとも一部を凝縮トレインに戻すように伝達するように構成される、態様1~11のいずれか1項に記載のシステム。一実施例として、図1に示されるように、第1の凝縮器122を出る第1の液体144の少なくとも一部は、ストリーム146として第1の凝縮器にリサイクルされ得る。
態様13.方法であって、重合体をチャー、ガス、および熱分解油生成物に変換するように、態様1~12のいずれか1つに記載のシステムを作動する工程を含み、この方法は任意に連続的に実行される、方法。
態様14.熱分解油生成物が、約35℃~約704℃の沸点範囲を有する、態様13の方法。熱分解油生成物は、約35℃~約704℃、または約38℃~約649℃、または約66℃~約593℃、または約82℃~約538℃、または約110℃~約510℃、または約149℃~約427℃、または約177℃~約343℃の沸点範囲を有することができる、方法。
態様15.熱分解油生成物が、約10wt%~約70wt%のオレフィン、例えば、以下のオレフィン、約15wt%~約55wt%のオレフィン、約16wt%~約54wt%のオレフィン、約17wt%~約53wt%のオレフィン、約20wt%~約50wt%のオレフィン、約22wt%~約45wt%のオレフィン、約25wt%~約40wt%のオレフィン、または約30wt%~約35wt%のオレフィンを含む、態様13~14のいずれか1項に記載の方法。
態様16.熱分解油生成物が約20wt%~約45wt%のオレフィンを含む、態様15に記載の方法。
態様17.方法であって、熱分解生成物およびチャーを生じさせるように重合体を熱分解する工程と、任意選択で、チャーの少なくとも一部を脱揮して回収する工程と、(1)チャーの少なくとも一部および熱分解油生成物を含む第1の液体、および(2)熱分解油生成物の少なくとも一部を含む第1のオーバーヘッドを生じさせるように、熱分解生成物の少なくとも一部を凝縮する工程熱分解油生成物の少なくとも一部を第1の液体から分離する工程と、第1のオーバーヘッドの一部を凝縮させて、(1)熱分解油生成物を含む第2の液体と(2)第2のオーバーヘッドを生成する工程と、および第2の液体を回収する工程と、を含む、方法。
態様18.第1の液体の少なくとも一部を熱分解生成物に接触させる工程をさらに含む、態様17の方法。
態様19.第1の液体から熱分解油生成物の少なくとも一部を分離する工程が、遠心分離を介して行われる、態様17~18のいずれか1つに記載の方法。このような遠心分離は、例えば、多相遠心分離によって行うことができる。
態様20.合成ガスおよび軽質生成物出力を生じさせるように、第2のオーバーヘッド生成物の少なくとも一部を凝縮させる工程をさらに含む、態様17~19のいずれか一項に記載の方法。
態様21.該方法が連続的に実行される、態様17~20のいずれか1つに記載の方法。
態様22.熱分解処理トレインであって回転可能なキルン反応器該回転可能なキルン反応器は、重合体供給材料を受け入れるように構成され、回転可能なキルン反応器は、回転可能なキルン反応器の内部容積を囲む少なくとも1つの内部壁を規定し、内部容積は、供給材料の移動方向に沿って入口および出口を規定し、回転可能なキルン反応器は、掃引するように構成される1つまたはそれ以上の掃引特徴を含むセクションを備え、回転可能なキルン反応器は、回転可能なキルン反応器の回転に伴って、少なくとも1つの内壁の一部を掃引するように構成された1つまたはそれ以上の掃引部を備えるセクションと、回転可能なキルン反応器は、少なくとも1つの内壁から延在し、回転可能なキルン反応器の回転に伴って、1つまたはそれ以上の掃引部上に配置された原料を回転可能なキルン反応器の内部の内部容積に落下させるように構成された1つまたはそれ以上のリフター部を備えるセクションと、を備え、回転可能なキルン反応器に加熱ガスを供給するように構成される燃焼器であって、燃焼器は、任意選択で、非凝縮炭化水素性蒸気を受け取って燃焼するように構成され、および脱揮トレインであって、脱揮トレインは、任意選択で、第1のバルブ、保持チャンバー、および第2のバルブを備え、第1のバルブは、回転可能なキルン反応器の内部容積と保持チャンバーとの間の流体連通を遮断するように構成され、第2のバルブは、保持チャンバーと保持チャンバーの外部の環境との間の流体連通を遮断するように構成される。
態様23.回転可能なキルン反応器の内部容積の中へ、該内部容積に沿って、または該内部容積から外へ材料を伝達するように構成されたオーガをさらに含む、態様22の熱分解トレイン。
態様24.オーガが、回転可能なキルン反応器の内部容積の出口から材料を伝達するように構成される、態様23の熱分解トレイン。
態様25.ガスを保持チャンバーに伝達するように構成されるガス送達トレインをさらに含む、態様22~24のいずれか1つに記載の熱分解トレイン。ガス送出トレインは、導管、ポンプなどを備えることができる。
態様26.回転可能なキルン反応器の内部容積にガスを伝達するように構成されるガス供給装置をさらに含む、態様22~25のいずれか1つに記載の熱分解トレイン。
態様27.ガスが窒素である、態様25~26のいずれか1つに記載の熱分解トレイン。特定の理論に拘束されることなく、窒素(または不活性ガス、非凝縮性ガスなどを含む他のガス)の流れは、回転可能なキルン反応器の内壁への材料の付着を低減するために使用され得る。
態様28.回転可能なキルン反応器が、回転可能なキルン反応器の内部容積について配置された1つまたはそれ以上のチャンバーを画定し、1つまたはそれ以上のチャンバーが、燃焼器から加熱された流体を受容するように構成される、態様22~27のいずれか1つに記載の熱分解トレイン。
態様29.回転可能なキルン反応器が、1つ以上のチャンバーに分配される加熱流体の量を調節するように構成された1つまたはそれ以上のバッフルを備える、態様28の熱分解トレイン。
態様30.1つまたはそれ以上のチャンバーによって受け取られる加熱流体の量が、材料の移動方向に沿って異なる温度のゾーンに影響を及ぼす、態様28~29のいずれか1つに記載の熱分解トレイン。
態様31.回転可能なキルン反応器が、材料の移動方向に沿って異なる温度の複数の温度ゾーンを画定するように構成される、態様22~30のいずれか1つに記載の熱分解トレイン。一実施例として、回転可能なキルン反応器は、例えば20℃低い温度で作動する第1の温度ゾーンを画定することができる。
態様32.回転可能なキルン反応器が、少なくとも第1の温度ゾーンおよび第2の温度ゾーンを画定するように構成され、第1の温度ゾーンの温度が第2の温度ゾーンの温度と異なる、態様31の熱分解トレイン。回転可能なキルン反応器は、反応器の内部(入口から出口まで)を横断する材料が、温度が上昇するかまたは等しい温度ゾーンを横断するように構成することができることを理解すべきである。しかし、これは要件ではなく、回転可能なキルン反応器は、温度Tで作動する第1のゾーン、Tより10または15%高い温度で作動する第2のゾーン、Tより10または15%低い温度で作動する第3のゾーン、温度Tで作動する第4のゾーン、Tより15または20%高い温度で作動する第5のゾーンを画定することができる。ゾーンは、原子炉の内部を通過する物質が異なるゾーンで異なる時間を過ごすように、異なる長さにすることができる。(しかし、これは要件ではなく、反応器の内部を横断する物質が少なくとも2つの異なるゾーンにおいて等しい滞留時間を有するように、異なるゾーンの大きさを設定することができる)。特定の理論や実施形態に拘束されることなく、キルンの各ゾーンは、(キルンの長さに沿って)約65℃~約120℃の温度差を規定することができる。一実施例として、キルンの一端にあるゾーンは、566℃の温度で操業することができる。例えば、キルンの一端にあるゾーンは566℃で操業し、キルンの他端にあるゾーンは482℃で操業する。別の実施例として、キルンの一方の端にあるゾーンは566℃、他方の端にあるゾーンは482℃で操業することができる。別の例として、キルンの一方の端にあるゾーンは566℃で、もう一方の端にあるゾーンは482℃で操業することができる。別の実施例として、キルンの一端が566℃、他端が454℃で操業する場合で、端から端までの温度差は122℃である。キルン内の隣接するゾーンは、例えば、約5℃~約50℃まで互いに異なることがある。例えば、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、あるいは50℃の差である。例えば、キルンの第2ゾーンは、第1ゾーンと10℃異なることができる。例えば、キルンの第2ゾーンは、第1ゾーンと10℃、第3ゾーンと10℃異なる。あるいは、キルンの第2ゾーンは、第1ゾーンと10℃の温度差がある。あるいは、キルンの第2のゾーンは、第1のゾーンと10℃、第3のゾーンと15℃の温度差がある。各ゾーンの温度は、キルンの体積内のゾーンのほぼ中心(例えば、ゾーンの半径方向の中心)で測定することができる。
態様33.回転可能なキルン反応器が、材料の移動方向に沿って異なる温度の複数の温度ゾーンを画定する耐火材料の1つまたはそれ以上の部分を含む、態様22~32のいずれか1つに記載の熱分解トレイン。反応器は、そこに1つまたはそれ以上の傾斜路、ダム、堰、または他の特徴を含むことができる。
態様34.1つまたはそれ以上の掃引特徴が鎖を含む、態様22~33のいずれか1つに記載の熱分解トレイン。
態様35.1つまたはそれ以上のリフター特徴が、フランジ、リッジ、またはそれらの任意の組み合わせからなる、態様22~34のいずれか1つに記載の熱分解トレイン。フランジは、回転可能なキルン反応器の内壁に、例えば、ボルト、ネジなどによって取り付けることができる。リッジは、回転可能なキルン反応器の内壁の材料に形成することができる。特定の理論または実施形態に束縛されることなく、リフターおよび/またはリッジは、回転可能なキルン反応器の壁上または壁近傍の材料(リフターまたはリッジ上に静止している材料を含む)を回転可能なキルン反応器の壁から離す「ロフト化」を助けることができ、このロフト化は、ロフト化された材料への回転可能なキルン反応器内の熱伝達を改善することができる。
態様36.1つまたはそれ以上のリフター特徴が、一般に、供給材料の移動方向に対して平行に配向される、態様35の熱分解トレイン。リフター特徴はまた、供給材料の進行方向に持ち上げられた材料を促すように、供給材料の進行方向に対して斜めに配向させることもできる。しかしながら、これは要件ではなく、リフターの特徴は、その特徴が供給材料の一般的な移動方向への材料の移動を妨げるような角度で配向され得る。
態様37.押出機に連通するための無機添加剤の供給を含む、態様22~36のいずれか1つに記載の熱分解トレイン。
態様38.方法であって、熱分解生成物およびチャーを生じさせるように、態様22~37のいずれか1つに記載の熱分解トレインを運転する工程と、任意選択で、チャーの少なくとも一部を脱揮して回収する工程と、および任意選択で、分解生成物を1つまたはそれ以上の凝縮器に伝達する工程と、を含む、方法。
態様39.方法であって少なくとも1つの内壁を有する回転可能なキルン反応器内で、重合体供給材料を連通させる工程であって、前記重合体供給材料は、前記回転可能なキルン反応器内で2つまたはそれ以上の温度の異なるゾーンに暴露され、2つの異なる温度ゾーンのうちの少なくとも1つは、前記重合体供給材料に熱分解を与えて、(1)熱分解油生成物および(2)チャーを含む熱分解生成物を生成させる工程と、前記チャーを少なくとも部分的に脱揮させて、第1の脱揮チャーを生成させる工程と、第1の脱揮チャーを少なくとも一部回収する工程と、チャーを少なくとも部分的に脱揮して第1の脱揮チャーを生成する工程と、第1の脱揮チャーの少なくとも一部を保持チャンバーに回収する工程と、任意選択で、保持チャンバーと回転キルン反応器との間の流体連通を遮断する工程と、保持チャンバーで第1の脱揮チャーの少なくとも一部をさらに脱揮して第2の脱揮チャーを生成する工程と、第2の脱揮チャーを回収する工程と、を含む方法。
態様40.回転可能なキルン反応器から保持チャンバーへの蒸気の侵入を低減するように、保持チャンバーにガスを供給する工程をさらに含む、態様39の方法。本明細書の他の箇所に記載されるように、そのようなガスは、窒素、または他の不活性ガスであり得る。
態様41.少なくとも1つの内壁に付着した物質を除去するようにガスを供給する工程をさらに含む、態様39~40のいずれか1つに記載の方法。
態様42.重合体供給材料が、回転可能なキルン反応器内の温度の異なる2~約6のゾーンに暴露される、態様39~41のいずれか1つに記載の方法。
態様43.重合体供給材料が、回転可能なキルン反応器内で温度の異なる4つのゾーンに暴露される、態様42の方法。
態様44.本方法が連続的に実施される、態様39~43のいずれか1項に記載の方法。
態様45.凝縮トレインであって第1の凝縮器に供給される供給蒸気から、熱分解油生成物を構成する第1の液体を凝縮するように構成された第1の凝縮器であって、第1の凝縮器は、任意選択で、スプレーダウン凝縮器として構成された、第1の凝縮器と、第1の凝縮器と流体連通している第2の凝縮器であって、第2の凝縮器は、第1の凝縮器から第1のオーバーヘッドを受け取るように構成され、第2の凝縮器は、第1のオーバーヘッドから、熱分解油生成物を構成する第2の液体を凝縮するように構成される、第2の凝縮器と、凝縮トレインであって、任意選択で、第2の凝縮器と流体連通する第3の凝縮器であって、第3の凝縮器は、第2の凝縮器から第2のオーバーヘッドを受け取るように構成され、第3の凝縮器は、第2のオーバーヘッドから、熱分解油生成物を構成する第3の液体を凝縮するように構成される、第3の凝縮器と、を含む。
態様46.第1の凝縮器がスプレーダウン凝縮器として構成される、態様45の凝縮トレイン。
態様47.第3の凝縮器からの非凝縮生成物をフレア化するように構成されたフレアトレインをさらに含む、態様45~46のいずれか1つに記載の凝縮トレイン。
態様48.第1の液体を第1の凝縮器に伝達するように構成された流体ループをさらに含む、態様45~47のいずれか1つに記載の凝縮トレイン。このような連通は、リサイクル流とすることができる。
態様49.流体ループが、第1の流体の少なくとも一部を第1の凝縮器に迂回させるように構成された調節可能なフローダイバータを備える、態様48の凝縮トレイン。
態様50.第1の凝縮器が、第1の凝縮器に連絡された熱分解油生成物と供給蒸気とを接触させるように構成される、態様45~49のいずれか1つに記載の凝縮トレイン。
態様51.第1の凝縮器にガスを伝達するように構成されたガス送達トレインをさらに含み、ガス送達トレインは、任意選択で、移送パイプを含む、態様45~50のいずれか1つに記載の凝縮トレイン。
態様52.ガスが窒素である、態様51の凝縮トレイン。
第53態様第1の凝縮器が、周囲温度から約204℃で作動するように構成される、態様45~52のいずれか1つに記載の凝縮トレイン。
態様54.第2の凝縮器が、約16℃~約54℃で作動するように構成される、態様45から53のいずれか一項に記載の凝縮トレイン。
態様55.第3の凝縮器が、約2℃~約21℃で作動するように構成される、態様45~54のいずれか1つに記載の凝縮トレイン。
態様56.第3の凝縮器が周囲温度以下で作動する、態様45~54のいずれか1つに記載の凝縮トレイン。
態様57.ノックアウトポット、1つのシールポット、またはデミスタのうちの少なくとも1つをさらに備える、態様45~56のいずれか1つに記載の凝縮トレイン。図1に示すように、ノックアウトポットおよび/またはシールポット(136)は、第3のオーバーヘッド134aと連通することができる。
態様58.ノックアウトポットを備える、態様57の凝縮トレイン。
キルンからの蒸気出口は垂直であり、凝縮性蒸気は(非凝縮性ガスと共に)キルンから垂直上方に移動する。ある距離を移動した後、蒸気は、例えば垂直から45°の角度を持つ配管を通ってクエンチタワーに向けて下方に移動する。配管の直径は、チャーや炭化水素蒸気による内部付加を制限するため、例えば約14~16インチとすることができる。
蒸気が配管を通って輸送されると、複数の高温窒素ノズルが通電され、配管壁を清浄に保つのを助ける。蒸気がクエンチタワー(スプレーダウンコンデンサー、液-液交換コンデンサー、液-液熱交換器とも呼ばれる)に入ると、直径が大きくなり(例えば約8フィート)、物質の付加が起こらないようにする。クエンチタワーの内部では、リング状に配置された一連の液体スプレーノズルが、クエンチタワーの高い位置から下向きに噴射し、2つの機能を果たします。
1.クエンチタワーに流入する高温の炭化水素蒸気の冷却。
2.巻き込まれたチャーの一部を蒸気からたたき出し、クエンチタワーの底に沈殿させる。
例示的な実施形態では、凝縮可能な蒸気の約85%/重量がクエンチタワースプレーによってノックアウトされ、凝縮した蒸気(別名液体炭化水素)はクエンチタワー内で約121℃になる。凝縮した液体の最上層(底部のチャーから離れた位置)はクエンチタワーを出て分割され、一部はシンクルードタンクに送られ、別の部分(スリップストリーム)は任意でデカンター遠心分離機に送られ、そこで洗浄される。デカンタ遠心分離機で洗浄されたスリップストリームは、クエンチタワーと連続ループを形成し、時間の経過とともにシンクルードの品質が向上(シンクルード中の微粒子が減少)する。図1に示すように、エレメント146はスプレーで、冷却と微粒子除去に使用される。エレメント134bはオプションであり、エレメント134bはエレメント128と組み合わせることもでき、この組み合わせの流れはエレメント160に送られる。
このように、第1の凝縮器(122)の先には、さらに2つの凝縮器(126および132)を設けることができ、これらはチューブインシェル熱交換器である。第二の凝縮器は室温のプロセス水を使用することができ、第三の凝縮器は冷水を使用することができる。捕捉の相対量は、クエンチタワー85%/重量、第一凝縮器10%/重量、第二凝縮器5%/重量とすることができる。第2および第3のチューブインシェル凝縮器には、液体を含むことができる。チューブの汚れを防止するスプレーダウンシステム(チューブは製品用、シェルは冷却水用)。ノックアウトポット(オプション)は、凝縮可能な液体をさらに捕捉することができる。また(あるいはその代わりに)、液体の通り道を塞いで凝縮のための表面積を提供する一連のステンレス鋼パッドを含むデミスターを使用することもできる。
態様59.方法であって、熱分解油生成物を含む蒸気を含む供給物を第1の凝縮器に伝達する工程であって、第1の凝縮器は任意選択でスプレーダウン凝縮器であり、前記熱分解油生成物を含む第1の液体および前記熱分解油生成物を含む第1のオーバーヘッドを生じさせるように第1の凝縮器を作動する工程と、第1の液体の少なくとも一部を第1の凝縮器にリサイクルする工程と、第1のオーバーヘッドを第2の凝縮器に伝達する工程と、熱分解油生成物を含む第2の液体と熱分解油生成物を含む第2のオーバーヘッドを生じさせるように第2の凝縮器を作動させる工程と、第2のオーバーヘッドを第3のコンデンサーに伝達し、熱分解油生成物を含む第3の液体と非凝縮種を含む第3のオーバーヘッドを生じさせるように第3のコンデンサーを作動させる工程と、を含む方法。
態様60.第1の液体の少なくとも一部を第1の凝縮器にリサイクルして戻し、任意選択で、第1の液体を冷却する工程をさらに含む、態様59の方法。
態様61.リサイクルされた第1の液体を供給蒸気に接触させる工程をさらに含む、態様60の方法。
態様62.熱分解油生成物を第1の凝縮器に伝達する工程をさらに含む、態様59~61のいずれか1項に記載の方法。
態様63.第1の凝縮器が、周囲温度から約204℃で作動するように構成される、態様59~62のいずれか1つに記載の方法。
態様64.第2の凝縮器が、約16℃~約54℃で作動するように構成される、態様59~63のいずれか1つに記載の方法。
態様65.第3の凝縮器が、約2℃~約21℃で作動するように構成される、態様59~64のいずれか1つに記載の方法。
態様66.第3の凝縮器が周囲条件以下で動作する、態様59~64のいずれか1つに記載の方法。
態様67.(a)非凝縮種をフレア化する工程と、(b)第1のオーバーヘッドを生成する反応器トレインを加熱するように凝縮種を燃焼させる工程と、または(a)および(b)の両方を行う工程をさらに含む、態様59~66のいずれか1項に記載の方法。
態様68.第1の液体がチャーを含む、態様59~67のいずれか1つに記載の方法。
態様69.第1のオーバーヘッド、第2のオーバーヘッド、および第3のオーバーヘッドのうちのいずれか1つまたはそれ以上を、ノックアウトポット、シールポット、またはデミスタに伝達する工程をさらに含む、態様59~68のいずれか1つに記載の方法。
態様70.該方法が連続的な様式で実施される、態様59~69のいずれか1つに記載の方法。
態様71.分離トレインであって、分離モジュールであって、分離モジュールは、任意選択で凝縮器から、チャーおよび熱分解油生成物を含む供給材料を受け取るように構成され、分離モジュールは、チャーおよび熱分解油を互いに分離するように作動可能である、分離モジュールと、分離モジュールから熱分解油生成物を受け入れるように構成される受入ラインと、を備える。
態様72.分離モジュールがデカンター遠心分離機であることを特徴とする、態様71に記載の分離トレイン。
態様73.フィード材料がデカンター遠心分離機に入る前にフィード材料を濾過するように構成される少なくとも1つのフィルターをさらに含む、態様72の分離トレイン。
態様74.分離モジュールが多相デカンター遠心分離機として特徴付けられる、態様71の分離トレイン。
態様75.多相デカンター遠心分離機に連通するように構成される分離液体の供給源をさらに含む、態様74の分離トレイン。このような分離液体は、例えば、水、または熱分解油と非混和性の他の液体であり得る。
態様76.多相デカンター遠心分離機に伝達される分離液のための出口をさらに含む、アスペクト75の分離トレイン。
態様77.供給材料が多相デカンター遠心分離機に入る前に供給材料を濾過するように構成された少なくとも1つのフィルターをさらに含む、態様75~76のいずれか1つに記載の分離トレイン。
態様78.遠心力分離器からチャーを受け取るように構成されるチャー受入ラインをさらに含む、態様71~77のいずれか1つに記載の分離トレイン。
態様79.受入ラインが、分離された熱分解油製品を回収場所と流体連通するように配置するように構成される、態様71~78のいずれか1つに記載の分離トレイン。
態様80.分離トレインが、供給材料の少なくとも一部をフィード材料のフィード源にリサイクルするように構成される、態様71~79のいずれか1つに記載の分離トレイン。
デカンタ型遠心分離機は、熱分解用途に独自に適用される。このようなユニットは、通常、食品加工/分離、廃水浄化、魚粉および魚油分離、化学抽出、粘土および鉱物処理、油脱水、肥料処理などに使用される。熱分解油の浄化に使用されるデカンタ遠心分離機は、分離効果を高めるために第2の流れを使用することができる。クエンチタワーの底部からの油含有チャーは、スリップストリームとしてデカンタ遠心分離機に送ることができる。オイル粒子とチャー粒子を分離するために水が加えられる。スリップストリーム供給法は、装置の再循環能力限界内に収まるように使用することができる。装置内を複数回循環させることで、オイルを油性チャーから分離し、微粒子に富んだ半固体成分を残すことができる。微粒子に富む半固体成分は、水流と炭化水素製品流から分離される。半固体成分は燃料としての価値がある。
態様81.固液分離方法であって、分離モジュールに、熱分解油生成物とチャーとを含むフィードを導入する工程と、分離モジュールで、熱分解油生成物とチャー流体とを互いに分離する工程と、チャーを回収する工程と、熱分解油生成物の少なくとも一部を回収する工程と、を含む方法。
態様82.供給源が凝縮器である、態様81に記載の方法。
態様83.凝縮器がスプレーダウン凝縮器である、態様82に記載の方法。
態様84.凝縮器からのフィードの一部が凝縮器にリサイクルされる、態様81~83のいずれか1つに記載の方法。
態様85.分離モジュールがデカンター遠心分離機として特徴付けられる、態様81~84のいずれか1つに記載の方法。
態様86.供給材料がデカンター遠心分離機に入る前にフィード材料を濾過することをさらに含む、態様85の方法。
態様87.分離モジュールが多相デカンター遠心分離機として特徴付けられる、態様81に記載の方法。
態様88.分離液を多相デカンター遠心分離機に送る工程をさらに含む、態様87の方法。
態様89.多相デカンター遠心分離機に伝達された熱分解油およびチャーから分離液を分離する工程をさらに含む、態様88の方法。
態様90.方法が連続的に実行される、態様81~89のいずれか1つに記載の方法。
態様91.作動ユニットであって、第1のチャンバーと、第2のチャンバー、第1のチャンバーを通って第2のチャンバー内に延びる導管であって、導管は少なくとも部分的に導管ジャケットによって囲まれており、導管ジャケットは外径を規定し、導管は第2のチャンバーをチャンバーの外部の環境と流体連通させ、第2のチャンバーは導管ジャケットに面する壁を含み、第2のチャンバーは第1のチャンバーに対して回転可能である、前記導管と、第1のチャンバーと第2のチャンバーとの間の境界を画定するシールであって、第2のチャンバーの壁から導管ジャケットに向かって半径方向に延びるシールと、第2のチャンバーの壁に固定され、第2のチャンバーの壁から延びる第1のフランジであって、第1のフランジが内径を画定する第1のフランジと、を備えるシールと(a)シールは、複数のリング状部分からなる層状部分を含み、リング状部分の少なくとも1つは、リング状部分の少なくとも1つがコンジットジャケットに回転可能に接するように、コンジットジャケットの外径よりも小さい内径を有し、コンジットジャケットの外径は、任意に、約1.25cm大きく、リング状部分の少なくとも1つの内径より小さいか、または(b)導管ジャケットに回転可能に突き当たるブラシを含むシール、を含む、作動ユニット。
本明細書の他の箇所に記載されているように、第2のチャンバーは、反応器またはキルン、例えば回転可能なドラムまたはシリンダとすることができる。第1のチャンバーは、場合によっては、第2のチャンバーで生成された副産物または生成物、例えば、シールを横切るワックスおよび/または炭化物のための「受け皿」と見なすことができる。また、本明細書の他の箇所に記載されているように、第1のチャンバーは、シール204を横切ることができる物質に対して正圧を達成するように加圧することができる。
態様92.第1のフランジが複数の部分を含む、態様91に記載の作動ユニット。特定の理論または実施形態では、第1のフランジは、材料の単一部分(例えば、リング)から形成することができるが、これは要件ではない。ある実施態様では、第1のフランジは、例えば、フランジを「瓶の中の船」のような方法で作動ユニット内に構築することを可能にするように、複数の材料の部分から形成することができる。一実施例として、第2のチャンバー(例えば、キルンとすることができる)の壁から内側に延びるフランジは、キルンの内壁の周りに円周方向に配列され、キルンの内壁に溶接され、また、互いに溶接/シールされた複数の湾曲部分から構成することができる。
態様93.前記層状部分が前記第1のフランジに取り付けられる、態様91~92のいずれか1つに記載の作動ユニット。
態様94.第1のワッシャーをさらに備え、第1のワッシャーは第1のフランジに取り付けられる、態様91~92のいずれか1つに記載の作動ユニット。第1のワッシャーは、金属または他の耐火性材料を含み得る。
態様95.前記層状部分は、第1のワッシャーの第1の面に取り付けられる、態様94に記載の作動ユニット。
態様96.第2のワッシャーをさらに含み、第2のワッシャーは第1のワッシャーの第2の面に取り付けられる、態様95に記載の作動ユニット。
態様97.第1のワッシャー、層状部分、および第2のワッシャーを通って少なくとも部分的に延びるファスナーをさらに備える、態様96に記載の作動ユニット。
態様98.リング状部分が、鋼、アルミニウム、真鍮、青銅、銅、炭素繊維、ガラス、ガラス上のバーミキュライト、またはそれらの任意の組み合わせからなる、態様91~97のいずれか1つに記載の作動ユニット。リング状部分は、1つまたは複数の織物構造または編組構造を備え得る。
態様99.積層部分が、リング状部分の交互配置を備える、態様91~98のいずれか一項に記載の作動ユニット。
態様100.前記層状部分は、リング状部分の周期的配置を備える、態様91~98のいずれか1つに記載の作動ユニット。
態様101.層状部分が、異なる弾性率を有する少なくとも2つのリング状部分を備える、態様91~100のいずれか1つに記載の作動ユニット。このようにして、シールは、所望の機械的特性、例えば、剛性、弾力性および可撓性を示すことができる。シールの層状部分は複数の部分を有することができ、これらの部分は一緒に積み重ねることができる。部分は、例えば、A-B-A-B-A-B方式、A-A-A-B-B-B方式、またはユーザーのニーズに適した他の配置で、周期的または反復的に配置することができる。
層状部分のリング状部分は同じサイズ(例えば、同じ内径および同じ外径)であり得るが、層状部分の異なるリング状部分はそれ自体異なるサイズでもあり得るので、これは要件ではないことを理解されたい。例えば、第2のチャンバーに面する第1のリング状部分は、第1のリング状部分に隣接する第2のリング状部分の気孔率よりも高い気孔率を有することができる。
特定の理論に束縛されることなく、本開示によるシールは、シールのリング状部分(積み重ねることができる)が広範な閉塞(すなわち、開口面積パーセントまたはPOAの逆数)を呈し、多層構成が使用される場合、(図1および図2に示されるように)第2のチャンバに面するシールの面に衝突する副生成物(例えば、ワックスおよびチャー)がシールを密封するように作用するように動作することができる。このように、副産物はシールの性能を高めるように作用することができる。ここでも特定の理論に束縛されることなく、いくつかの実施形態において、最終的な構造は、約10POA未満であると特徴付けることができる。
態様102.加圧流体源をさらに備え、加圧流体源は、第2のチャンバーと流体連通している、態様91~101のいずれか1つに記載の作動ユニット。加圧流体源は、第2のチャンバー内で生成された副生成物が第2のチャンバー内に留まるように促すように構成され得る。加圧流体は、ホース、パイプ、またはマニホールドを介して送達することができる。
作動ユニットは、第1のチャンバー(図2および図3の要素220)内に正圧を生じさせるように構成された加圧流体(例えば、窒素)の源を含むこともできる。このような正圧は、したがって、第2のチャンバーからの副生成物物質がシール204を通って横断し、次いで第1のチャンバー204に入るのを阻止することができる。
態様103.流体が希ガスを含む、態様102に記載の作動ユニット。アルゴンおよびヘリウムが特に好適であると考えられる。
態様104.流体が窒素ガスを含む、態様102に記載の作動ユニット。流体は、炭化水素質蒸気も含み得る。
態様105.第1のチャンバー内の圧力を検出するように構成される圧力変換器をさらに備える、態様91~104のいずれか1つに記載の作動ユニット。
態様106.第2のチャンバー内の圧力を検出するように構成された圧力変換器をさらに備える、態様91~105のいずれか1つに記載の作動ユニット。特定の理論に束縛されることなく、圧力変換器は、第1のチャンバー内に正圧をもたらすことができる圧力維持トレインの一部として使用することができ、この正圧は、(本明細書の他の箇所で説明されるように)第2のチャンバーからの副生成物材料がシール204を通って横断し、次いで第1のチャンバー204に入ることを阻止することができる。圧力変換器もまた、第2のチャンバー内の圧力を監視することができ、このような圧力変換器からの読み取り値は、今度は、第2のチャンバー内の圧力を調節するために、例えば、第2のチャンバー内の圧力を低下させるように、バルブを開くことおよび/またはポンプを作動させることを介して、使用されることができる。
態様107.第2のチャンバー内の圧力を低下させるように構成されたポンプをさらに備える、態様91~106のいずれか1つに記載の作動ユニット。
態様108.第2のチャンバーを回転させるように構成されるモーターをさらに備える、態様91~107のいずれか1つに記載の作動ユニット。
態様109.第2のチャンバーの回転を支持するように構成された円周方向に回転可能な接合部をさらに備える、態様91~108のいずれか1つに記載の作動ユニット。特定の理論に束縛されることなく、このような接合部は、回転可能な、対面式の、二重Oリング接合部であり得る。関節は、場合によってはベアリングを含むことができる。
また、特定の理論または実施形態に拘束されることなく、作動ユニットは、加圧流体が回転可能な継手を通る漏れを阻止するように継手に対して作用するように構成された加圧流体(例えば、窒素)の源を含むことができる。
態様110.周方向に回転可能な接合部と流体連通する加圧流体の源をさらに備える、態様109に記載の作動ユニット。
態様111.流体が希ガスを含む、態様110に記載の作動ユニット。
態様112.流体が窒素ガスを含む、態様110の作動ユニット。流体は、炭化水素質蒸気からなることもできる。
態様113.第2のチャンバーが、回転可能なキルン反応器として構成される、態様91~112のいずれか1つに記載の作動ユニット。
態様114。第2のチャンバーが、チェーン、リフタ、またはスクリューフライトのうちの1つ以上を備える、態様113に記載の作動ユニット。
態様115.シールは、複数のリング状部分を備える層状部分を備え、リング状部分の少なくとも1つは、リング状部分の少なくとも1つが前記導管ジャケットに回転可能に突き当たるように、導管ジャケットの外径よりも小さい内径を有する、態様91~114のいずれか1つに記載の作動ユニット。
態様116.第1のチャンバーが、第1のチャンバー内、第2のチャンバー内、またはその両方の温度に応答して膨張可能な干渉嵌合接合部によって画定される、態様91~115のいずれか1つに記載の作動ユニット。図1に示すように、干渉嵌合接合部226は、継手を構成する表面の一方または両方によって、温度に起因する膨張に対応することができる。このようにして、温度による膨張に直面しても接合部がそのシール能力の少なくとも一部を保持するため、接合部の温度による膨張に関連する漏れを緩和することができる。熱膨張に対応する筐体配置を有することにより、開示された作動ユニットは、性能を損なうことなく、または望ましくないレベルの漏れを示すことなく、工業用温度で動作することができる。
態様117.第1のチャンバーを少なくとも部分的に囲む布(「蛇腹」と呼ぶことができる)の部分をさらに備える、態様91~116のいずれか1つに記載の作動ユニット。図2に示すように、布地228は、第1のチャンバー220を少なくとも部分的に囲むことができる。布地は透水性であり得るが、これは要件ではない。ある実施例では、シール204を越えて第一のチャンバー220内および/またはシール204内に蓄積した副生成物を回収し、布(または交換用の布)を再び取り付けることができるように、布は取り外し可能であり得る。あるいは、ユーザーは、定期的に、または必要に応じて、ベローズを清掃することができる。
態様118.態様91~117のいずれか1つに記載の作動ユニットを作動することを含む、方法。
態様119.炭化水素質材料を熱分解するように作動する、態様118の方法。このような材料は、例えば、プラスチック、ゴムなどであり得る。
Claims (119)
- 有機高分子を炭化水素系物質に転換するシステムであって、
熱分解トレインであって、
前記熱分解トレインにフィードされた高分子材料を分子分解をもたらすように構成される、前記熱分解トレインと、
凝縮トレインであって、
前記熱分解トレインから熱分解生成物を受け取り、前記熱分解生成物の少なくとも一部を凝縮させて、前記熱分解生成物から熱分解油生成物を生じさせるように構成される、前記凝縮トレインと、および
分離トレインであって、
前記凝縮トレインから、固体材料と前記熱分解油生成物とを含む第1の液体を受け取るように構成され、
前記熱分解油生成物の少なくとも一部を第1の液体から分離するように構成される、前記分離トレインと、
を含む、システム。 - 請求項1に記載のシステムにおいて、前記熱分解トレインは、前記高分子を複数の温度ゾーンに暴露するように構成される、システム。
- 請求項1~2のいずれか1項に記載のシステムであって、前記熱分解トレインに伝達するための少なくとも1つの無機添加剤の供給をさらに含む、システム。
- 請求項1~2のいずれか1項に記載のシステムにおいて、前記熱分解トレインが、前記高分子材料の分解から得られるチャーを脱揮するように構成される、システム。
- 請求項1~2のいずれか1項に記載のシステムにおいて、前記熱分解トレインが、長さを有する反応チャンバーを画定し、前記反応チャンバーの前記長さに沿って複数の温度ゾーンを有するように作動可能な反応器を備える、システム。
- 請求項1~2のいずれか1項に記載のシステムにおいて、前記凝縮トレインが、前記熱分解トレインと流体連通する第1の凝縮器を備え、
第1の凝縮器は、任意選択で、直接接触凝縮器として構成され、および
第1の凝縮器は、前記熱分解トレインから前記熱分解フィードを受け取るように構成される、システム。 - 請求項6に記載のシステムにおいて、第1の凝縮器が、(1)前記分離トレインから第1の凝縮器にリサイクルされる第1の液体と、(2)前記熱分解トレインから第1の凝縮器によって受け取られる熱分解フィードとの間の接触をもたらす、システム。
- 請求項6に記載のシステムにおいて、前記凝縮トレインが第2の凝縮器を備え、第2の凝縮器が、第1の凝縮器から第1のオーバーヘッドを受け取るように構成され、および
第2の凝縮器は、第1のオーバーヘッドから、凝縮熱分解油生成物と、非凝縮の第2のオーバーヘッドとを生成するように構成される、システム。 - 請求項8に記載のシステムにおいて、前記凝縮トレインが、第2の凝縮器から非凝縮第2のオーバーヘッドを受け取るように構成される第3の凝縮器を備え、第3の凝縮器が、前記非凝縮の第2のオーバーヘッドから、前記非凝縮生成物および凝縮軽質生成物を生成するように構成される、システム。
- 請求項9に記載のシステムにおいて、前記熱分解トレインは、前記熱分解トレインで使用される熱を発生させるように、前記非凝縮生成物を燃焼するように構成される、システム。
- 請求項9に記載のシステムであって、前記非凝縮生成物をフレア化するように構成されるフレアトレインをさらに備える、システム。
- 請求項1~2のいずれか1項に記載のシステムにおいて、前記システムは、前記凝縮トレインを出た第1の液体の少なくとも一部を前記凝縮トレインに戻すように伝達するように構成される、システム。
- 高分子材料をチャー、ガス、および熱分解油生成物に変換するように請求項21~22のいずれか1項に記載のシステムを運転する工程を含む方法であって、前記方法は任意選択で、連続的に実行される、方法。
- 請求項13に記載の方法において、前記熱分解油生成物が約27℃~約704℃の沸点範囲を有する、方法。
- 請求項13に記載の方法において、前記熱分解油生成物が約10wt%~約70wt%のオレフィンを含む、方法。
- 請求項15に記載の方法において、前記熱分解油生成物が約20wt%~約45wt%のオレフィンを含む、方法。
- 方法であって、
熱分解生成物およびチャーを生じさせるように高分子を熱分解する工程と、
任意選択で、前記チャーの少なくとも一部を脱揮して回収する工程と、
(1)前記チャーの少なくとも一部と熱分解油生成物を含む第1の液体と、(2)前記熱分解油生成物の少なくとも一部を含む第1のオーバーヘッドと、を生じさせるように前記熱分解生成物の少なくとも一部を凝縮させる工程と、
前記熱分解油生成物の少なくとも一部を第1の液体から分離する工程と、
(1)前記熱分解油生成物と、(2)第2のオーバーヘッドと、を生じさせるように第1のオーバーヘッドの一部を凝縮させる工程と、および
第2の液体を回収する工程と、
を含む、方法。 - 請求項17に記載の方法であって、第1の液体の少なくとも一部を熱分解生成物に接触させることをさらに含む、方法。
- 請求項17~18のいずれか1項に記載の方法において、前記熱分解油生成物の少なくとも一部を第1の液体から分離することが、遠心分離を介して行われる、方法。
- 請求項17~18のいずれか1項に記載の方法において、合成ガスおよび軽質生成物出力を生じさせるように、第2のオーバーヘッド生成物の少なくとも一部を凝縮させる工程をさらに含む、方法。
- 請求項17~18のいずれか1項に記載の方法において、前記方法が連続的に実施される、方法。
- 分離トレインであって、
分離モジュールであって、
前記分離モジュールは、任意選択で凝縮器から、チャーと熱分解油生成物とを含むフィード材料を受け取るように構成され、
前記分離モジュールは、前記チャーと前記熱分解油とを互いに分離するように作動可能である、前記分離モジュールと、
前記分離モジュールから熱分解油生成物を受け取るように構成される受入ラインと、
を含む、分離トレイン。 - 請求項22に記載の分離トレインにおいて、前記分離モジュールがデカンター遠心分離機であることを特徴とする、分離トレイン。
- 請求項23に記載の分離トレインであって、前記フィード材料が前記デカンター遠心分離機に入る前に前記フィード材料を濾過するように構成される少なくとも1つのフィルターをさらに含む、分離トレイン。
- 請求項23に記載の分離トレインにおいて、前記分離モジュールが、多相デカンター遠心分離機として特徴付けられる、分離トレイン。
- 請求項25に記載の分離トレインであって、前記多相デカンター遠心分離機への伝達のために構成される分離液源をさらに含む、分離トレイン。
- 請求項26に記載の分離トレインであって、前記多相デカンター遠心分離機に伝達される分離液の出口をさらに含む、分離トレイン。
- 請求項26~27のいずれか1項に記載の分離トレインであって、前記フィード材料が多相デカンター遠心分離機に入る前にフィード材料を濾過するように構成される少なくとも1つのフィルターをさらに含む、分離トレイン。
- 請求項23~27のいずれか1項に記載の分離トレインであって、前記デカンター遠心分離機からチャーを受け取るように構成されるチャー受入ラインをさらに含む、分離トレイン。
- 請求項22~27のいずれか1項に記載の分離トレインにおいて、前記受入ラインが、分離された熱分解油生成物を回収場所と流体連通するように配置するように構成される、分離トレイン。
- 請求項22~27のいずれか1項に記載の分離トレインにおいて、前記分離トレインが、前記フィード材料の少なくとも一部をフィード材料のフィード源にリサイクルするように構成される、分離トレイン。
- 固液分離方法であって、
分離モジュールに、熱分解油生成物とチャーとを含むフィードを導入する工程と、
前記分離モジュールにより、前記熱分解油生成物と前記チャーの流れとを互いに分離する工程と、
前記チャーを回収する工程と、および
前記熱分解油生成物の少なくとも一部を回収する工程と、
を含む、固液分離方法。 - 請求項32に記載の方法において、前記フィードが凝縮器である、方法。
- 請求項33に記載の方法において、前記凝縮器がスプレーダウン凝縮器である、方法。
- 請求項32~34のいずれか1項に記載の方法において、前記凝縮器からの前記フィードの一部が前記凝縮器にリサイクルされる、方法。
- 請求項32~34のいずれか1項に記載の方法において、前記分離モジュールがデカンター遠心分離機である、方法。
- 請求項36に記載の方法であって、フィード材料がデカンター遠心分離機に入る前に前記フィード材料を濾過する工程をさらに含む、方法。
- 請求項36に記載の方法において、前記分離モジュールが多相デカンター遠心分離機として特徴付けられる、方法。
- 請求項38に記載の方法であって、前記分離液体を前記多相デカンター遠心分離機に伝達する工程をさらに含む、方法。
- 請求項39に記載の分離トレインであって、前記分離液体を、前記多相デカンター遠心分離機に伝達された熱分解油およびチャーから分離する工程をさらに含む、分離トレイン。
- 請求項32~34のいずれか1項に記載の方法において、前記方法が連続的に実施される、方法。
- 熱分解処理トレインにおいて、
回転可能なキルン反応器であって、
前記回転可能なキルン反応器は、高分子フィード材料を受け取るように構成され、
前記回転可能なキルン反応器は、前記回転可能なキルン反応器の内部容積を囲む少なくとも1つの内部壁を規定し、
前記内部容積は、フィード材料の移動方向に沿って入口と出口を画定し、
前記回転可能なキルン反応器は、前記キルンの回転に伴って前記少なくとも1つの内壁の一部を掃引するように構成される1つ以上の掃引機能を備えるセクションを備え、
前記回転可能なキルンは、前記少なくとも1つの内壁から延在し、前記キルンの回転に伴って、前記1つまたはそれ以上の特徴部上に配置される材料が前記内部キルンの内部容積に落下するように促すように構成される1つまたはそれ以上のリフター特徴部を備えるセクションと、
前記回転可能なキルン反応器に加熱ガスを提供するように構成される燃焼器であって、
前記燃焼器は、任意選択で、非凝縮炭化水素質蒸気を受け取り、燃焼するように構成される、前記燃焼器と、および
脱揮トレインであって、
前記脱揮トレインは、任意選択で、第1のバルブ、保持チャンバー、および第2のバルブを含み、
第1のバルブは、前記回転可能なキルン反応器の内部容積と保持チャンバーとの間の流体連通を遮断するように構成され、かつ
第2のバルブは、前記保持チャンバーと前記保持チャンバーの外部の環境との間の流体連通を遮断するように構成される、
熱分解処理トレイン。 - 請求項42に記載の熱分解トレインであって、前記回転可能なキルン反応器の内部容積の中へ、前記内部容積に沿って、または前記内部容積から外へ材料を伝達するように構成されるオーガをさらに含む、熱分解トレイン。
- 請求項43に記載の熱分解トレインにおいて、前記オーガが、前記回転可能なキルンの前記内部容積の前記出口から材料を伝達するように構成される、熱分解トレイン。
- 請求項42~44のいずれか1項に記載の熱分解トレインであって、ガスを前記保持チャンバーに伝達するように構成されるガス送達トレインをさらに含む、請求項42~44のいずれか1項に記載の熱分解トレイン。
- 請求項42~44のいずれか1項に記載の熱分解トレインであって、前記回転可能なキルン反応器の内部容積にガスを伝達するように構成されるガス送達をさらに含む、熱分解トレイン。
- 請求項45~44のいずれか1項に記載の熱分解トレインにおいて、前記ガスが窒素である、熱分解トレイン。
- 請求項42~44のいずれか1項に記載の熱分解トレインにおいて、前記回転可能なキルン反応器が、前記回転可能なキルン反応器の内部容積について配置された1つまたはそれ以上のチャンバーを画定し、前記1つまたはそれ以上のチャンバーが、前記燃焼器から加熱された流体を受容するように構成される、熱分解トレイン。
- 請求項48に記載の熱分解トレインにおいて、前記回転可能なキルン反応器が、前記1つまたはそれ以上のチャンバーに分配される加熱流体の量を調節するように構成される1つまたはそれ以上のバッフルを備える、熱分解トレイン。
- 請求項48に記載の熱分解トレインにおいて、前記1つまたはそれ以上のチャンバーによって受け取られる前記加熱流体の量が、材料の前記移動方向に沿って異なる温度のゾーンに影響を及ぼす、熱分解トレイン。
- 請求項42~44のいずれか1項に記載の熱分解トレインにおいて、前記回転可能なキルン反応器が、材料の前記移動方向に沿って温度の異なる複数の温度ゾーンを画定するように構成される、熱分解トレイン。
- 請求項51に記載の熱分解トレインにおいて、前記回転可能なキルン反応器が、少なくとも第1の温度ゾーンおよび第2の温度ゾーンを画定するように構成され、第1の温度ゾーンの温度が第2の温度ゾーンの温度と異なる、熱分解トレイン。
- 請求項51に記載の熱分解トレインにおいて、前記回転可能なキルン反応器が、材料の移動方向に沿って異なる温度の複数の温度ゾーンを画定する耐火材料の1つまたはそれ以上の部分を備える、熱分解トレイン。
- 請求項51に記載の熱分解トレインにおいて、前記1つまたはそれ以上の掃引特徴が鎖を備える、熱分解トレイン。
- 請求項51に記載の熱分解トレインにおいて、前記1つまたはそれ以上のリフター特徴が、フランジ、リッジ、またはそれらの組み合わせを備える、熱分解トレイン。
- 請求項55に記載の熱分解トレインにおいて、前記1つまたはそれ以上のリフター特徴が、一般に、フィード材料の前記移動方向に対して平行に配向される、熱分解トレイン。
- 請求項42~44のいずれか1項に記載の熱分解トレインにおいて、前記押出機に伝達するための少なくとも1つの無機添加剤のフィードを含む、熱分解トレイン。
- 方法であって、熱分解生成物およびチャーを生じさせるように、請求項42~44のいずれか1項に記載の熱分解トレインを運転する工程と、任意選択で、前記チャーの少なくとも一部を脱揮して回収する工程と、および任意選択で、前記分解生成物を1つまたはそれ以上の凝縮器に伝達する工程と、を含む、方法。
- 方法であって、
少なくとも1つの内壁を有する回転可能なキルン反応器内の高分子フィード原料の伝達に影響を与える工程と、
前記高分子フィード材料が、前記回転可能なキルン反応器内の温度の異なる2つまたはそれ以上のゾーンに暴露される工程と、
前記2つの異なる温度ゾーンのうちの少なくとも1つが、(1)熱分解油生成物を含む熱分解生成物および(2)チャーに前記高分子フィード材料の熱分解の影響を与える工程と、
前記チャーを少なくとも部分的に脱揮して第1の脱揮チャーを生じさせる工程と、
第1の脱揮チャーの少なくとも一部を保持チャンバーに回収する工程と、
任意選択で、前記保持チャンバーと前記回転キルン反応器との間の流体連通を遮断する工程と、
前記保持チャンバー内で第1の脱揮チャーをさらに脱揮して第2の脱揮チャーを生じさせる工程と、
第2の脱揮チャーを回収する工程と、
を含む、方法。 - 請求項59に記載の方法であって、前記回転可能なキルン反応器から前記保持チャンバーへの蒸気の侵入を減少させるように前記保持チャンバーにガスをフィードする工程をさらに含む、方法。
- 請求項59~60のいずれか1項に記載の方法であって、少なくとも1つの内壁に付着した物質を除去するように気体をフィードする工程をさらに含む、方法。
- 請求項59~60のいずれか1項に記載の方法において、前記高分子フィード材料が、前記回転可能なキルン反応器内の温度の異なる2~約6のゾーンに暴露される、方法。
- 請求項62に記載の方法において、前記高分子フィード材料が、前記回転可能なキルン反応器内で温度の異なる4つのゾーンに暴露される、方法。
- 請求項59~60のいずれか1項に記載の方法において、前記方法が連続的に実施される、方法。
- 凝縮トレインであって
第1の凝縮器にフィードされるフィード蒸気から、熱分解油生成物を含む第1の液体を凝縮させるように構成される第1の凝縮器と、
第1の凝縮器は、任意選択で、スプレーダウン凝縮器として構成され、
第1の凝縮器と流体連通する第2の凝縮器であって、
第2の凝縮器は、第1の凝縮器から第1のオーバーヘッドを受け取るように構成され、
第2の凝縮器は、第1のオーバーヘッドから、前記熱分解油生成物を含む第2の液体を凝縮するように構成され、および
任意選択で、第2の凝縮器と流体連通する第3の凝縮器であって、
第3の凝縮器は、第2の凝縮器から第2のオーバーヘッドを受け取るように構成され、
第3の凝縮器は、第2のオーバーヘッドから、熱分解油生成物を含む第3の液体を凝縮するように構成される、凝縮トレイン。 - 請求項65に記載の凝縮トレインにおいて、第1の凝縮器がスプレーダウン凝縮器として構成される、凝縮トレイン。
- 請求項65~66のいずれか1項に記載の凝縮トレインであって、第3の凝縮器からの非凝縮生成物をフレア化するように構成されたフレアトレインをさらに含む、凝縮トレイン。
- 請求項65~66のいずれか1項に記載の凝縮トレインであって、第1の液体を第1の凝縮器に伝達するように構成される流体ループをさらに含む、凝縮トレイン。
- 請求項68に記載の凝縮トレインにおいて、前記流体ループが、第1の液体の少なくとも一部を第1の凝縮器に迂回させるように構成される調整可能なフローダイバータを備える、凝縮トレイン。
- 請求項68に記載の凝縮トレインにおいて、第1の凝縮器が、第1の凝縮器に伝達される熱分解油生成物とフィード蒸気を伝達させるように構成される、凝縮トレイン。
- 請求項65~66のいずれか1項に記載の凝縮トレインであって、第1の凝縮器にガスを伝達するように構成されるガス送達トレインをさらに含み、前記ガス送達トレインは、任意選択で、移送パイプを含む、凝縮トレイン。
- 請求項71に記載の凝縮トレインにおいて、前記ガスが窒素である、凝縮トレイン。
- 請求項65~66のいずれか1項に記載の凝縮トレインにおいて、第1の凝縮器が、周囲温度から約204℃で作動するように構成される、凝縮トレイン。
- 請求項65~66のいずれか1項に記載の凝縮トレインにおいて、第2の凝縮器が、約16℃~約54℃で作動するように構成される、凝縮トレイン。
- 請求項65~66のいずれか1項に記載の凝縮トレインにおいて、第3の凝縮器が約2℃~約21℃で作動するように構成される、凝縮トレイン。
- 請求項65~66のいずれか1項に記載の凝縮トレインにおいて、第3の凝縮器が周囲温度以下で作動する、凝縮トレイン。
- 請求項65~66のいずれか1項に記載の凝縮トレインであって、ノックアウトポット、ワンシールポット、デミスターの少なくとも1つをさらに備える、凝縮トレイン。
- 請求項77に記載の凝縮トレインにおいて、ノックアウトポットを備える、凝縮トレイン。
- 方法であって、
熱分解油生成物を含む蒸気を含むフィードを、第1の凝縮器に伝達する工程であって、
第1の凝縮器は、任意選択で、スプレーダウン凝縮器である、前記伝達する工程と、
前記熱分解油生成物を含む第1の液体および前記熱分解油生成物を含む第1のオーバーヘッドを生じさせるように、第1の凝縮器を作動させる工程と、
第1の液体の少なくとも一部を第1の凝縮器にリサイクルする工程と、
第1のオーバーヘッドを第2のコンデンサーに伝達する工程と、
前記熱分解油生成物を含む第2の液体と前記熱分解油生成物を含む第2のオーバーヘッドを生じさせるように第2のコンデンサーを作動させる工程と、
第2のオーバーヘッドを第3のコンデンサーに伝達する工程と、および
前記熱分解油生成物を含む第3の液体と、非凝縮種を含む第3のオーバーヘッドを生じさせるように第3の凝縮器を作動させる工程と、
を含む方法。 - 請求項79に記載の方法であって、第1の液体の少なくとも一部を第1の凝縮器に戻し、任意選択で、第1の液体を冷却する工程をさらに含む、方法。
- 請求項79に記載の方法であって、リサイクルされた第1の液体をフィード蒸気に接触させる工程をさらに含む、方法。
- 請求項79~81のいずれか1項に記載の方法であって、前記熱分解油生成物を第1の凝縮器に伝達する工程をさらに含む、方法。
- 請求項79~81のいずれか1項に記載の方法において、第1の凝縮器が、周囲温度から約204℃で作動するように構成される、方法。
- 請求項79~81のいずれか1項に記載の方法において、第2の凝縮器が、約16℃~約54℃で作動するように構成される、方法。
- 請求項79~81のいずれか1項に記載の方法において、第3の凝縮器が約2℃~約21℃で作動するように構成される、方法。
- 請求項79~81のいずれか1項に記載の方法において、第3の凝縮器が周囲条件以下で作動する、方法。
- 請求項79~81のいずれか1項に記載の方法であって、(a)非凝縮種をフレア化する工程と、(b)第1のオーバーヘッドを生成する反応器トレインを加熱するように凝縮種を燃焼する工程と、または(a)および(b)の両方を行う工程と、をさらに含む、方法。
- 請求項79~81のいずれか1項に記載の方法において、第1の液体がチャーを含む、方法。
- 請求項79~81のいずれか1項に記載の方法において、第1のオーバーヘッド、第2のオーバーヘッド、および第3のオーバーヘッドのいずれか1つまたはそれ以上を、ノックアウトポット、シールポット、またはデミスタに伝達する工程をさらに含む、方法。
- 請求項79~81のいずれか1項に記載の方法において、前記方法が連続的に実行される、方法。
- 作動ユニットであって
第1のチャンバーと、
第2のチャンバーと、
第1のチャンバーを通って第2のチャンバー内に延びる導管であって、
前記導管は少なくとも部分的に導管ジャケットによって囲まれており、
前記導管ジャケットは外径を規定し、
前記導管は、第2のチャンバーをチャンバー外部の環境と流体連通させ、
第2のチャンバーは、前記導管ジャケットに面する壁を含み、および
第2のチャンバーは、第1のチャンバーに対して回転可能であり、
第1のチャンバーと第2のチャンバーとの間の境界を規定するシールであって、
第2のチャンバーの壁から導管ジャケットに向かって半径方向に延び、
第2のチャンバーの壁に固定され、第2のチャンバーの壁から延びる第1のフランジを含み、第1のフランジは内径を規定し、
(a)複数のリング状部分を含む層状部分を含むシールであって、
前記リング状部分の少なくとも1つは、前記リング状部分の少なくとも1つが前記導管ジャケットに回転可能に突き当たるように、前記導管ジャケットの前記外径よりも小さい内径を有し、前記導管ジャケットの前記外径は、任意選択で、前記リング状部分の少なくとも1つの内径よりも約1.25cm以上大きくない、前記シール、または
(b)前記導管ジャケットに回転可能に接するブラシを含むシール、
を含む、作動ユニット。 - 請求項91に記載の作動ユニットにおいて、第1のフランジが複数の部分を備える、作動ユニット。
- 請求項91~92のいずれか1項に記載の作動ユニットにおいて、前記層状部分は、前記第1のフランジに取り付けられる、作動ユニット。
- 請求項91~92のいずれか1項に記載の作動ユニットであって、第1のワッシャーをさらに含み、第1のワッシャーが第1のフランジに取り付けられる、作動ユニット。
- 請求項94に記載の作動ユニットにおいて、前記層状部分が、第1のワッシャーの第1の面に取り付けられる、作動ユニット。
- 請求項95に記載の作動ユニットであって、第2のワッシャーをさらに含み、第2のワッシャーは第1のワッシャーの第2の面に取り付けられる、作動ユニット。
- 請求項96に記載の作動ユニットであって、第1のワッシャー、前記層状部分、および第2のワッシャーを少なくとも部分的に貫通して延びるファスナーをさらに備える、作動ユニット。
- 請求項91~92のいずれか1項に記載の作動ユニットにおいて、前記リング状部分が、鋼、アルミニウム、真鍮、青銅、銅、炭素繊維、ガラス、ガラス上のバーミキュライト、またはそれらの組み合わせを含む、作動ユニット。
- 請求項91~92のいずれか1項に記載の作動ユニットにおいて、前記層状部分は、リング状部分の交互配置を含む、作動ユニット。
- 請求項91~92のいずれか1項に記載の作動ユニットにおいて、前記層状部分が、リング状部分の周期的配列を含む、作動ユニット。
- 請求項91~82のいずれか1項に記載の作動ユニットにおいて、前記層状部分が、異なる弾性率を有する少なくとも2つのリング状部分を含む、作動ユニット。
- 請求項91~92のいずれか1項に記載の作動ユニットであって、加圧流体のフィード源をさらに備え、前記フィード源は前記第2のチャンバーと流体連通する、作動ユニット。
- 請求項102に記載の作動ユニットにおいて、前記流体が非反応性流体を含む、作動ユニット。
- 請求項102に記載の作動ユニットにおいて、前記流体が窒素ガスを含む、作動ユニット。
- 請求項91~92のいずれか1項に記載の作動ユニットであって、第1のチャンバー内の圧力を検出するように構成された圧力変換器をさらに備える、作動ユニット。
- 請求項91~92のいずれか1項に記載の作動ユニットであって、第2のチャンバー内の圧力を検出するように構成された圧力変換器をさらに備える、作動ユニット。
- 請求項91~92のいずれか1項に記載の作動ユニットであって、第2のチャンバー内の圧力を減圧するように構成されたポンプをさらに備える、作動ユニット。
- 請求項91~92のいずれか1項に記載の作動ユニットであって、第2のチャンバーを回転させるように構成されたモータをさらに備える、作動ユニット。
- 請求項91~92のいずれか一項に記載の作動ユニットであって、第2のチャンバーの回転を支持するように構成された円周方向に回転可能な接合部をさらに備える、作動ユニット。
- 請求項109に記載の作動ユニットであって、前記周方向に回転可能な接合部と流体連通する加圧流体のフィード源をさらに備える、作動ユニット。
- 請求項110に記載の作動ユニットにおいて、前記流体が希ガスを含む、作動ユニット。
- 請求項110に記載の作動ユニットにおいて、前記流体が窒素ガスを含む、作動ユニット。
- 請求項91~92のいずれか1項に記載の作動ユニットにおいて、第2のチャンバーが、回転可能なキルン反応器として構成される、作動ユニット。
- 請求項113に記載の作動ユニットにおいて、第2のチャンバーが、1つまたはそれ以上のチェーン、リフター、またはスクリューフライトを備える、作動ユニット。
- 請求項91~92のいずれか1項に記載の作動ユニットにおいて、前記シールが、複数のリング状部分からなる層状部分を含み、前記リング状部分の少なくとも1つが、前記導管ジャケットに回転可能に接するように、前記リング状部分の少なくとも1つが前記導管ジャケットの外径よりも小さい内径を有する、作動ユニット。
- 請求項91~92のいずれか1項に記載の作動ユニットにおいて、第1のチャンバーは、第1のチャンバー内、第2のチャンバー内、またはその両方の温度に応答して膨張可能な干渉嵌合接合部によって画定される、作動ユニット。
- 請求項91~92のいずれか1項に記載の作動ユニットであって、第1のチャンバーを少なくとも部分的に囲む布の部分をさらに備える、作動ユニット。
- 請求項91~92のいずれか1項に記載の作動ユニットを作動する工程を含む、方法。
- 請求項118に記載の方法において、前記作動する工程が、炭化水素質材料を熱分解するように実行される、方法。
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