KR20220092541A - 가변적 재활용 폐기물 공급 원료 및 산업적 사용 후 액체 폐기물을 위한 열분해 방법 및 시스템 - Google Patents

가변적 재활용 폐기물 공급 원료 및 산업적 사용 후 액체 폐기물을 위한 열분해 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다양한 유형의 폐 플라스틱을 포함하는 재활용된 플라스틱 공급 원료 또는 다양한 유형의 폐 플라스틱 및 하나 이상의 미정제 산업적 사용 후(post-industrial) 액체 폐기물을 포함하는 공급 원료를 이용할 수 있는 열분해 방법 및 시스템이 제시된다. 개시된 열분해 방법 및 시스템은 다양한 유형의 폐 플라스틱, 예컨대 소비자 사용 후(post-customer) 및 산업적 사용 후 폐기물, 및/또는 미정제 산업적 사용 후 폐기물을 유용한 열분해 오일로 전환하도록 구성될 수 있다.

Description

가변적 재활용 폐기물 공급 원료 및 산업적 사용 후 액체 폐기물을 위한 열분해 방법 및 시스템
폐기물, 특히 비-생분해성 폐기물은 1회 사용 후 매립지에 폐기될 때, 환경에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 따라서, 환경적 관점에서, 폐기물을 가능한 많이 재활용하는 것이 바람직하다. 그러나, 폐기물을 재활용하는 것은 경제적 관점에서는 어려움이 될 수 있다.
일부 폐기물은 재활용하기에 비교적 용이하고 비용이 많이 들지 않지만, 다른 폐기물은 재사용되기 위해선 상당하고 고비용인 가공을 요한다. 또한, 상이한 유형의 폐기물은 흔히 상이한 유형의 재활용 공정을 요한다. 다수 경우에서, 폐기물을 비교적 순수한 단일-조성 폐기물 부피로의 고비용의 물리적 분류가 요구된다.
재활용 효율을 최대화하기 위해, 대규모 제조 시설이 다양한 폐기물로부터 유래된 재활용물(recycle content)을 갖는 공급 원료를 가공할 수 있음이 바람직할 것이다. 비-생분해성 제품의 제조에 수반되는 상업적 시설은 재활용물 공급물을 사용함의 긍정적인 환경적 영향이 비-생분해성 제품의 제조의 부정적인 환경적 영향을 상쇄시킬 수 있음에 기인하여 재활용물 공급 원료로부터 큰 유익을 얻을 수 있다.
그러나, 폐 플라스틱 공급 원료 조성물에서의 가변성은 열분해 시스템에 특히 문제가 될 수 있고, 이러한 가변성은 폐 플라스틱의 공급원과 관련될 수 있다. 예컨대, 소비자 사용 후(post-consumer) 플라스틱으로부터만 유도될 수 있는 플라스틱 공급 원료는 특정 유형의 플라스틱으로 제한될 수 있고, 소비자 가정에서 흔히 볼 수 있는 플라스틱만을 포함할 수 있다. 또한, 소비자 사용 후 플라스틱의 사용은 넓은 지리적 영역에 걸쳐 다수의 작은 공급원으로부터 이러한 소비자 사용 후 플라스틱을 모아야 할 필요에 기인하여 실시 비용을 잠재적으로 증가시킨다. 대조적으로, 산업적 사용 후(post-industrial) 공급원으로부터의 플라스틱은 공급 원료에 더 큰 부피의 플라스틱을 제공할 수 있지만, 이러한 산업적 사용 후 공급원은 일반적으로 현저히 더 소수의 위치에서 발견되고, 이에 따라, 수거하기에 어려울 수 있다.
또한, 다양한 액체 산업 폐기물을 분리, 처리 및/또는 폐기하는 것이 고비용일 수 있다. 다수 경우에서, 추가적인 장비가 이러한 산재하는(ubiquitous) 폐기물을 효과적으로 취급하기 위해 필요하다. 일반적으로, 대다수의 액체 산업 폐기물은 소각에 의해 폐기된다. 그러나, 소각은 오염을 야기할 수 있고, 많은 에너지 소비를 요한다(이에 따라 탄소 발자국(carbon footprint)을 증가시킴).
또한, 소비자 사용 후 및 산업적 사용 후 플라스틱 둘 다는 바람직하지 않은 물질(예컨대, PVC-함유 성분 및 PET-함유 성분)의 슬러그를 함유할 수 있고, 이는 생성된 플라스틱 공급 원료의 소비에 유해한 영향을 줄 수 있다. 예컨대, 다수의 소비자 사용 후 및 산업적 사용 후 플라스틱은 다량의 폴리비닐 클로라이드 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 함유할 수 있고, 이는 열분해 공정 동안 바람직하지 않은 염소-기반 부산물 및 헤테로 원자의 생성을 야기할 수 있다. 따라서, 소비자 사용 후 및 산업적 사용 후 공급원 둘 다로부터 폐 플라스틱을 수득하는 것은 다양한 양의 바람직하지 않은 폴리비닐 클로라이드 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 성분을 포함하는 공급 원료를 야기할 수 있다.
본 발명자들은 플라스틱 공급 원료의 다양성이 열분해 방법 전에 및/또는 그 동안 하나 이상의 처리 방법을 이용함으로써 해결될 수 있음을 발견하였다. 예컨대, 본 발명자들은 대부분의 플라스틱-유도된 열분해 공급 원료에 전형적으로 존재하는 변화가 하기 실행 중 하나에 의해 해결될 수 있음을 발견하였다: (i) 바람직하지 않은 슬러그를 열분해 전에 제거함; (ii) 공급 원료를 열분해 전에 파쇄함; (iii) 더 균일한 공급물을 제공하기 위해 열분해 전에 공급 원료를 혼합함; (iv) 플라스틱 공급 원료를 더 일정한 조성을 갖는 공급 원료, 예컨대 산업적 사용 후 폐기물과 배합함; (v) 폐 플라스틱을 액체 스트림과 함께 열분해 유닛(pyrolysis unit)에 동반-공급(co-feeding)하여 유동성을 향상시킴; 및 (vi) 폐 플라스틱을 고온의 액체와 함께 열분해 유닛에 공급하여 더 나은 유동성 및 조기 혼합을 확보함.
또한, 본 발명자들은 액체 산업적 사용 후 폐기물과 재활용된 폐기물, 예컨대 폐 플라스틱을 현장의 열분해 유닛에 동반-공급하는 것이 액체 산업적 사용 후 폐기물의 더 경제적이고 더 청정한 폐기 방식을 허용함을 발견하였다. 본 발명자들은 이러한 방법이 탄소 발자국의 감소 및 액체 산업적 사용 후 폐기물로부터 유용한 제품의 제조를 허용함을 관찰하였다.
특정 양태에서, 본 발명은 재활용물을 갖는 하나 이상의 물질의 대규모 제조를 수반한다. 생성물의 재활용물은 재활용된 폐기물 및/또는 재활용된 폐기물의 열분해를 통해 생성된 재활용물 열분해 오일(r-파이오일(r-pyoil))로부터 유래될 수 있다. 특정 양태에서, r-파이오일을 제조하는 열분해 유닛은 제조 시설과 함께 동반-위치될 수 있다. 다른 양태에서, r-파이오일은 원거리의 열분해 유닛으로부터 공급될 수 있고, 제조 시설로 수송될 수 있다.
특정 양태에서, 본 발명은 열분해 오일의 제조를 위한 시스템을 수반한다. 일반적으로, 상기 시스템은 하기를 포함한다: (a) 하나 이상의 재활용된 플라스틱 폐기물의 공급원; (b) 상기 재활용된 플라스틱 폐기물을 파쇄된 폐기물로 적어도 부분적으로 파쇄하도록 구성된 파쇄 유닛(shredding unit); (c) 상기 파쇄된 폐기물을 폐 스트림(waste stream) 및 폐 플라스틱 공급 원료로 분리하는 분리기 유닛; 및 (d) 상기 분리기 유닛과 유체 연통된 열분해 유닛으로서, 제1 열분해 구역 및 제2 열분해 구역을 포함하는 열분해 유닛. 또한, 제2 열분해 구역은 제1 열분해 구역보다 더 높은 온도에서 작동한다.
특정 양태에서, 본 발명은 열분해 공급물을 수반한다. 일반적으로, 열분해 공급물은 하기를 포함할 수 있다: (a) 25 중량% 이상의 하나 이상의 재활용된 폐기물; 및 (b) 1 중량% 이상의 하나 이상의 산업 부산물로서, (i) 에탄 및/또는 프로판의 분해(cracking) 동안 생성된 하나 이상의 액체 부산물, (ii) 하나 이상의 합성 텍스타일(textile), (iii) 합성 섬유의 생성으로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림, (iv) 아세틸의 생성으로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림, (v) C6-C24의 탄소 쇄 길이를 갖는 하나 이상의 산소화된 탄화수소, (vi) 주정박(distillers grain), (vii) 75 중량% 이상의 C2-C25 지방족 탄화수소 및 10 중량% 미만의 방향족 화합물을 포함하는 하나 이상의 액체 탄화수소, (viii) 하나 이상의 산업적 사용 후 폐 플라스틱, (ix) 하나 이상의 소비자 사용 후 폐 오일, (x) 하나 이상의 산업적 사용 후 윤활 오일, 또는 (xi) 이들의 조합을 포함하는 산업 부산물.
특정 양태에서, 본 발명은 열분해 오일의 제조 방법을 수반한다. 일반적으로, 상기 방법은 하기를 포함한다: (a) 열분해 공급물을 열분해 유닛으로 도입하는 단계로서, 상기 열분해 공급물이 25 중량% 이상의 하나 이상의 재활용된 폐기물 및 1 중량% 이상의 하나 이상의 산업 부산물을 포함하는, 단계, 및 (b) 상기 열분해 유닛에서 열분해 공급물의 적어도 일부를 열분해함으로써 열분해 오일을 포함하는 열분해 유출물을 형성하는 단계. 전형적으로, 상기 산업 부산물은 하기를 포함한다: (i) 에탄 및/또는 프로판의 분해 동안 생성된 하나 이상의 액체 부산물, (ii) 하나 이상의 합성 텍스타일, (iii) 합성 섬유의 생성으로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림, (iv) 아세틸의 생성으로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림, (v) C6-C24의 탄소 쇄 길이를 갖는 하나 이상의 산소화된 탄화수소, (vi) 주정박, (vii) 75 중량% 이상의 C2-C25 지방족 탄화수소 및 10 중량% 미만의 방향족 화합물을 포함하는 하나 이상의 액체 탄화수소, (viii) 하나 이상의 산업적 사용 후 폐 플라스틱, (ix) 하나 이상의 소비자 사용 후 폐 오일, (x) 하나 이상의 산업적 사용 후 윤활 오일, 또는 (xi) 이들의 조합.
특정 양태에서, 본 발명은 하기를 포함하는 열분해 공급물을 수반한다: (a) 25 중량% 이상의 하나 이상의 재활용된 폐기물, 및 (b) 1 중량% 이상의 하나 이상의 미정제 산업 폐기물 액체, 이때, 하나 이상의 소비자 사용 후 폐기물 및 하나 이상의 미정제 산업 폐기물 액체는 유체 연통되어 있다.
특정 양태에서, 본 발명은 하기를 포함하는 열분해 공급물을 수반한다: (a) 25 중량% 이상의 하나 이상의 재활용된 폐기물; 및 (b) 1 중량% 이상의 하나 이상의 미정제 산업 폐기물 액체. 일반적으로, 미정제 산업 폐기물 액체는 하기를 포함한다: (i) 에탄 및/또는 프로판의 분해 동안 생성된 하나 이상의 액체 부산물, (ii) 에틸렌 및/또는 프로필렌으로부터 유도된 생성물의 제조 동안 생성된 하나 이상의 액체 부산물, (iii) 합성 섬유의 제조로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림, (iv) 아세틸의 제조로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림, (v) 75 중량% 이상의 C2-C25 지방족 탄화수소 및 10 중량% 미만의 방향족 화합물을 포함하는 하나 이상의 액체 탄화수소, 또는 (vi) 이들의 조합.
특정 양태에서, 본 발명은 열분해 오일의 제조 방법을 수반한다. 일반적으로, 상기 방법은 하기를 포함한다: (a) 열분해 공급물을 열분해 유닛으로 도입하는 단계로서, 상기 열분해 공급물이 25 중량% 이상의 하나 이상의 재활용된 폐기물 및 1 중량% 이상의 하나 이상의 미정제 산업 폐기물 액체를 포함하는, 단계, 및 (b) 상기 열분해 유닛에서 열분해 공급물의 적어도 일부를 열분해함으로써 열분해 오일을 포함하는 열분해 유출물을 형성하는 단계.
특정 양태에서, 본 발명은 열분해 오일의 제조 방법을 수반한다. 일반적으로, 상기 방법은 하기를 포함한다: (a) 열분해 유닛을 제공하는 단계; (b) 상기 열분해 유닛과의 유체 연통에 미정제 산업 폐기물 액체의 공급원을 공급하는 단계; 및 (c) 상기 열분해 유닛에서 미정제 산업 폐기물 액체를 열분해하여 열분해 오일을 포함하는 열분해 유출물을 형성하는 단계.
특정 양태에서, 본 발명은 열분해 오일을 제조하기 위한 시스템을 수반한다. 일반적으로, 상기 시스템은 하기를 포함한다: (a) 열분해 유닛, 및 (b) 미정제 산업 폐기물 액체의 공급원.
도 1은 하나 이상의 재활용물 조성물을 r-조성물로 제조하기 위한 재활용물 열분해 오일 조성물(r-파이오일)의 사용 방법을 도시한다.
도 2는 적어도 부분적으로 하나 이상의 재활용 폐기물, 특히 재활용 플라스틱 폐기물을 다양한 유용한 r-생성물로 전환시키기 위한 예시적 열분해 시스템의 예시이다.
도 3은 올레핀-함유 생성물의 제조를 통한 열분해 처리의 개략도이다.
도 4는 r-파이오일 및 비-재활용(non-recycle) 분해기(cracker) 공급물의 분해로부터 수득한 r-조성물을 생성하기 위한 시스템의 분해 노(furnace) 및 분리 구역과 관련된 단계를 예시하는 블록 흐름도이다.
도 5는 r-파이오일을 수용하기에 적합한 분해기 노의 개략도이다.
도 6은 다수의 튜브를 갖는 노 코일 구성을 도시한다.
도 7은 분해기 노로의 r-파이오일을 위한 다양한 공급 위치를 예시한다.
도 8은 증기-액체 분리기를 갖는 분해기 노를 도시한다.
도 9는 재활용물 노 유출물의 처리를 예시하는 블록 다이어그램이다.
도 10은 r-프로필렌, r-에틸렌, r-부틸렌 등을 포함하는 주요 r-조성물을 분리하고 단리하기 위한, 탈메탄기(demethanizer), 탈에탄기(dethanizer), 탈프로판기(depropanizer) 및 분별 컬럼을 포함하는 분리 구획에서의 분별 계획을 예시한다.
도 11은 실험실 규모의 분해 유닛 설계를 예시한다.
도 12는 가스 공급 분해기 노에 r-파이오일을 공급하는 플랜트-기반 시험의 설계 특징을 예시한다.
도 13은 가스 크로마토그래피 분석에 의한 74.86% C8+, 28.17% C15+, 5.91% 방향족 화합물, 59.72% 파라핀 및 13.73% 미확인 성분을 함유하는 r-파이오일의 비등점 곡선 그래프이다.
도 14는 가스 크로마토그래피 분석에 의해 수득한 r-파이오일의 비등점 곡선의 그래프이다.
도 15는 가스 크로마토그래피 분석에 의해 수득한 r-파이오일의 비등점 곡선의 그래프이다.
도 16은 실험실에서 증류되어 크로마토그래피 분석에 의해 수득한 r-파이오일의 비등점 곡선의 그래프이다.
도 17은 실험실에서 증류된 r-파이오일의 비등점 곡선의 그래프로서, 이때 90% 이상은 350℃까지 비등하고, 50%는 95℃ 내지 200℃에서 비등하고, 10% 이상은 60℃까지 비등한다.
도 18은 실험실에서 증류된 r-파이오일의 비등점 곡선의 그래프로서, 이때 90% 이상은 150℃까지 비등하고, 50%는 80℃ 내지 145℃에서 비등하고, 10% 이상은 60℃까지 비등한다.
도 19는 실험실에서 증류된 r-파이오일의 비등점 곡선의 그래프로서, 이때 90% 이상은 350℃까지 비등하고, 10% 이상은 150℃까지 비등하고, 50%는 220℃ 내지 280℃에서 비등한다.
도 20은 실험실에서 증류된 r-파이오일의 비등점 곡선의 그래프로서, 이때 90%는 250 내지 300℃에서 비등한다.
도 21은 실험실에서 증류된 r-파이오일의 비등점 곡선의 그래프로서, 이때 50%는 60 내지 80℃에서 비등한다.
도 22는 실험실에서 증류된 r-파이오일의 비등점 곡선의 그래프로서, 이때 34.7%의 방향족 화합물 함량을 갖는다.
도 23은 플랜트 시험 실험에서 사용된 r-파이오일의 비등점 곡선의 그래프이다.
도 24는 플랜트 실험에 사용된 r-파이오일의 탄소 분포의 그래프이다.
도 25는 플랜트 실험에서 사용된 r-파이오일의 누적 중량%에 의한 탄소 분포의 그래프이다.
용어 "함유하는(containing)" 및 "비롯하는(including)"은 포함하는(comprising)과 동의어이다. 숫자 시퀀스가 표시될 때, 각 숫자는 숫자 시퀀스 또는 문장의 첫 번째 숫자 또는 마지막 숫자와 동일하게 수정됨을 이해해야 하고, 예를 들어 각 숫자는 경우에 따라 "이상", "최대" 또는 "이하"이고; 각 숫자는 "또는"의 관계에 있다. 예를 들어, "10, 20, 30, 40, 50, 75 중량% 이상…"은 "10 중량% 이상, 20 중량% 이상, 30 중량% 이상, 40 중량% 이상, 50 중량% 이상 또는 75 중량% 이상" 등을 의미하고; "90 중량%, 85 중량%, 70 중량%, 60 중량% 이하…"는 "90 중량% 이하, 85 중량% 이하 또는 70 중량% 이하…" 등을 의미하고; "1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10 중량% 이상…"은 "1 중량% 이상, 2 중량% 이상, 또는 3 중량% 이상…" 등을 의미하고; "5, 10, 15, 20 중량% 이상 및/또는 99, 95, 90 중량% 이하"는 "5 중량% 이상, 10 중량% 이상, 15 중량% 이상 또는 20 중량% 이상 및/또는 99 중량% 이하, 95 중량% 이하, 90 중량% 이하…" 등을 의미하고; "500, 600, 750℃ 이상…"은 "500℃ 이상, 600℃ 이상 또는 750℃ 이상…" 등을 의미한다.
달리 명시되지 않는 한 모든 농도 또는 양은 중량 기준이다. "올레핀-함유 유출물"은 r-파이오일을 함유한 분해기 공급물의 분해에 의해 수득된 노 유출물이다. "비-재활용 올레핀-함유 유출물"은 r-파이오일을 함유하지 않는 분해기 공급물의 분해에 의해 수득된 노 유출물이다. 탄화수소 질량 유량, MF1 및 MF2의 단위는, 몰 유량으로 달리 명시되지 않는 한, 킬로파운드/시간(klb/hr)이다.
본원에 사용된 "함유하는" 및 "비롯한"은 개방 종결형(open ended)이고 "포함하는"과 동의어이다.
본원에서, 용어 "재활용물"은 i) 적어도 일부가 재활용된 폐기물로부터 직접적으로 유도되거나 간접적으로 유도된 물리적 성분(예컨대, 화합물, 분자 또는 원자)을 지칭하는 명사, 또는 ii) 적어도 일부가 재활용된 폐기물로부터 직접적으로 유도되거나 간접적으로 유도된 특정 조성물(예컨대, 화합물, 중합체, 공급 원료, 생성물 또는 스트림)을 수식하는 형용사로서 사용된다.
본원에 사용된 "재활용물 조성물", "재활용 조성물" 및 "r-조성물"은 재활용물을 갖는 조성물을 의미한다.
본원에서, 용어 "열분해 재활용물"은 i) 적어도 일부가 재활용된 폐기물의 열분해로부터 직접적으로 유도되거나 간접적으로 유도된 물리적 성분(예컨대, 화합물, 분자 또는 원자)을 지칭하는 명사, 또는 ii) 적어도 일부가 재활용된 폐기물의 열분해로부터 직접적으로 유도되거나 간접적으로 유도된 특정 조성물(예컨대, 공급 원료, 생성물 또는 스트림)을 수식하는 형용사로서 사용된다. 예컨대, 열분해 재활용물은 재활용물 열분해 오일, 재활용물 열분해 가스, 또는, 예컨대, 열적 증기 분해기 또는 유체화된 촉매적 분해기를 통한 재활용물 열분해 오일의 분해로부터 직접적으로 또는 간접적으로 유도될 수 있다.
본원에 사용된 "열분해 재활용물 조성물", "열분해 재활용 조성물" 및 "pr-조성물"은 열분해 재활용물을 갖는 조성물(예컨대, 화합물, 중합체, 공급 원료, 생성물 또는 스트림)을 의미한다. pr-조성물은 r-조성물의 부분 집합이고, 이때, r-조성물의 재활용물의 적어도 일부는 재활용된 폐기물의 열분해로부터 직접적으로 유도되거나 간접적으로 유도될 수 있다.
본원에 사용된 재활용된 폐기물로부터 "직접 유도된" 또는 "직접적으로 유도된" 조성물(예컨대, 화합물, 중합체, 공급 원료, 생성물 또는 스트림)은 재활용된 폐기물을 추적가능한 하나 이상의 물리적 성분을 갖고, 재활용된 폐기물로부터 "간접 유도된" 또는 "간접적으로 유도된" 조성물(예컨대, 화합물, 중합체, 공급 원료, 생성물 또는 스트림)은 재활용물 할당량과 관련되고, 재활용된 폐기물을 추적가능한 물리적 성분을 함유하거나 함유하지 않을 수 있다.
본원에 사용된 "열분해 오일" 또는 "파이오일"은 25℃ 및 1 atm에서 측정될 때 액체이고 적어도 일부가 열분해로부터 수득되는 액체인 물질의 조성물을 의미한다.
본원에 사용된 "재활용물 열분해 오일", "재활용 파이오일", "열분해 재활용물 열분해 오일" 및 "r-파이오일"은 적어도 일부가 열분해로부터 수득되고 재활용물을 갖는 파이오일을 의미한다.
본원에 사용된 "열분해 가스" 및 "파이가스(pygas)"는 25℃ 및 1 atm에서 측정될 때 가스이고 적어도 일부가 열분해로부터 수득되는 물질의 조성물을 의미한다.
본원에 사용된 "재활용물 열분해 가스", "재활용 파이가스", "열분해물 열분해 가스" 및 "r-파이가스"는 적어도 일부가 열분해로부터 수득되고 재활용물을 갖는 열분해 가스를 의미한다.
본원에 사용된 "Et"는 에틸렌 조성물(예컨대, 공급 원료, 생성물 또는 스트림)이고 "Pr"은 프로필렌 조성물(예컨대, 공급 원료, 생성물 또는 스트림)이다.
본원에 사용된 "재활용물 에틸렌", "r-에틸렌" 및 "r-Et"는 재활용물을 갖는 Et를 의미하고, "재활용물 프로필렌", "r-프로필렌" 및 "r-Pr"은 재활용물을 갖는 Pr을 의미한다.
본원에 사용된 "열분해 재활용물 에틸렌" 및 "pr-Et"는 열분해 재활용물을 갖는 r-Et를 의미하고, "열분해 재활용물 프로필렌" 및 "pr-Pr"은 열분해 재활용물을 갖는 r-Pr을 의미한다.
본원에 사용된 "EO"는 에틸렌 옥사이드 조성물(예컨대, 공급 원료, 생성물 또는 스트림)이다.
본원에 사용된 "재활용물 에틸렌 옥사이드" 및 "r-EO"는 재활용물을 갖는 EO를 의미한다.
본원에 사용된 "열분해물 에틸렌 옥사이드" 및 "pr-EO"는 열분해 재활용물을 갖는 r-EO를 의미한다.
본원 전반에 걸쳐 사용되는 바와 같이, 화합물, 조성물 또는 스트림의 포괄적인 기재는 이의 종의 존재를 요하지 않지만, 이의 종을 배제하지 않거나 포함할 수도 있다. 예컨대, "EO" 또는 "임의의 EO"는 임의의 방법에 의해 제조된 에틸렌 옥사이드를 포함할 수 있고, 재활용물을 함유하거나 함유하지 않을 수 있고, 비-재활용물 공급 원료로부터 또는 재활용물 공급 원료로부터 제조되거나 제조되지 않을 수 있고, r-EO 또는 pr-EO를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 마찬가지로, r-EO는 pr-EO를 포함하거나 포함하지 않을 수 있지만, r-EO의 언급은 이것이 재활용물을 가짐을 요한다. 또 다른 예에서, "Et" 또는 "임의의 Et"는 임의의 방법에 의해 제조된 에틸렌을 포함할 수 있고, 재활용물을 갖거나 갖지 않을 수 있고, r-Et 또는 pr-Et를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 마찬가지로, r-Et는 pr-Et를 포함하거나 포함하지 않을 수 있지만, r-Et의 언급은 이것이 재활용물을 가짐을 요한다.
"열분해 재활용물"은 "재활용물(속)"의 특정한 부분집합/유형(종)이다. "재활용물" 및 "r-"이 본원에서 사용되는 경우마다, 이러한 사용은 명시적으로 언급되지 않는 경우에도 "열분해 재활용물" 및 "pr-"을 명시적으로 개시하고 이를 뒷받침하는 청구를 제공하는 것으로 간주되어야 한다. 예컨대, 용어 "재활용물 에틸렌 옥사이드" 또는 "r-EO"가 본원에서 사용되는 경우마다, 이는 "열분해 재활용물 에틸렌 옥사이드" 및 "pr-EO"를 명시적으로 개시하고 이를 뒷받침하는 청구를 제공하는 것으로 간주되어야 한다.
본원 전반에 걸쳐 사용되는 바와 같이, r-파이오일의 분해가 언급될 때마다, 이러한 분해는 열적 분해기에 의해, 열적 증기 분해기에 의해, 액체 층 노에서, 가스 공급되는 노에서, 또는 임의의 분해 방법으로 수행될 수 있다. 한 양태에서 또는 언급된 양태의 임의의 조합에서, 분해는 촉매적이지 않거나, 첨가되는 촉매의 부재하에 수행되거나, 유동화된 촉매적 분해 방법이 아니다.
본원 전반에 걸쳐 사용되는 바와 같이, 재활용 폐기물 또는 r-파이오일의 열분해가 언급될 때마다, 모든 양태는 또한 (i) 재활용 폐기물의 열분해 유출물을 분해하거나 r-파이오일을 분해하는 선택지, 및/또는 (ii) 가스 공급되는 노 또는 가스 노/분해기의 튜브에 대한 공급물인 상기 유출물 또는 r-파이오일을 분해하는 선택지를 포함한다.
본원 전반에 걸쳐 사용되는 바와 같이, "계열사(Family of Entities)"는 직접적으로 또는 간접적으로 지배하거나, 지배받거나, 또 다른 인물 또는 기업에 의한 통상적인 지배하에 있는 하나 이상의 인물 또는 기업을 의미하는데, 여기서 지배는 의결권 지분, 또는 지분화된 경영, 시설, 장비 및 피고용인의 통상적인 사용, 또는 계열사 이윤의 50% 이상의 소유를 의미한다. 본원 전반에 걸쳐 사용되는 바와 같이, 인물 또는 기업의 언급은 계열사 내의 임의의 인물 또는 기업을 뒷받침하는 청구를 제공하고 이를 포함한다.
한 양태에서 또는 임의의 다른 언급된 양태와의 조합으로, r-Et의 언급은 또한 pr-Et, 또는 r-파이오일의 분해로부터 직접적으로 또는 간접적으로 수득되거나 r-열분해 가스로부터 수득된 pr-Et를 포함하고, r-EO는 또한 pr-EO, 또는 r-파이오일의 분해로부터 직접적으로 또는 간접적으로 수득되거나 r-열분해 가스로부터 수득된 pr-EO를 포함한다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, Et와 산소를 반응시킴으로써 r-EO를 제조하는 방법이 제시된다. Et는 r-Et, pr-Et 또는 dr-Et일 수 있다. 한 양태에서, r-EO의 제조 방법은 EO를 제조하기 위한 반응기에 r-Et를 공급함으로써 시작된다.
도 1은 재활용물 열분해 오일 조성물(r-파이오일)을 사용하여 하나 이상의 재활용물 조성물(예를 들어, 에틸렌, 프로필렌, 부타디엔, 수소 및/또는 열분해 가솔린)(r-조성물)을 제조하는 방법의 한 양태 또는 본원에 언급된 임의의 양태와 조합된 양태를 예시하는 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 재활용 폐기물은 열분해 유닛(10)에서 열분해되어 재활용물 열분해 오일 조성물(r-파이오일)을 포함하는 열분해 생성물/유출물을 생성할 수 있다. r-파이오일은 비-재활용 분해기 공급물(예를 들어, 프로판, 에탄 및/또는 천연 가솔린)과 함께 분해기(20)에 공급될 수 있다. 재활용물 분해된 유출물(r-분해된 유출물)은 분해기로부터 생성된 후에, 분리 트레인(separation train)(30)에서 분리될 수 있다. 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-조성물은 r-분해된 유출물로부터 분리되고 회수될 수 있다. r-프로필렌 스트림은 주로 프로필렌을 함유할 수 있는 반면에, r-에틸렌 스트림은 주로 에틸렌을 함유할 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 노는 대류 구역 및 복사 구역을 포함한다. 대류 구역은 대류 상자 내부 튜브 및/또는 코일을 포함하고 이는 또한 대류 상자 입구에 있는 코일 입구의 대류 상자 하류 외부에 이어질 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 대류 구역(310)은 대류 상자(312) 내부의 코일 및 튜브를 포함하고, 임의적으로 연장되거나 대류 상자(312) 외부로 향해 대류 상자(312) 내부로 되돌아오는 파이핑(piping)(314)과 상호연결될 수 있다. 복사 구역(320)은 복사 코일/튜브(324) 및 버너(burner)(326)를 포함한다. 대류 구역(310) 및 복사 구역(320)은 단일 일체형 상자 또는 별도의 개별 상자에 함유될 수 있다. 대류 상자(312)는 반드시 별도의 개별 상자일 필요는 없다. 도 5에 도시된 바와 같이, 대류 상자(312)는 화이어박스(322)와 통합된다.
달리 명시되지 않는 한, 본원에 제공된 모든 성분 양(예를 들어 공급물, 공급 원료, 스트림, 조성물 및 생성물에 대해)은 건조 기준으로 표시된다.
본원에 사용된 "r-파이오일" 또는 "r-열분해 오일"은 상호교환가능하고, 25℃ 및 1 atm에서 측정시 액체이고, 그 중 적어도 일부는 열분해로부터 수득되고, 재활용물을 가짐을 의미한다. 일반적으로, 상기 조성물의 적어도 일부는 재활용 폐기물(예를 들어 폐 플라스틱 또는 폐 스트림)의 열분해로부터 수득된다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, "r-에틸렌"은 (a) r-파이오일을 함유하는 분해기 공급물의 분해부터 수득된 에틸렌, 또는 (b) 에틸렌의 적어도 일부에 기인하는 재활용물 값(recycle content value)을 갖는 에틸렌을 포함하는 조성물일 수 있고; "r-프로필렌"은 (a) r-파이오일을 함유하는 분해기 공급물의 분해로부터 수득된 프로필렌, 또는 (b) 프로필렌의 적어도 일부에 기인하는 재활용물 값을 갖는 프로필렌을 포함하는 조성물일 수 있다.
"r-에틸렌 분자"에 대한 언급은 재활용된 폐기물로부터 직접적으로 또는 간접적으로 유도된 에틸렌 분자를 의미하고, "pr-에틸렌 분자"에 대한 언급은 r-열분해 유출물(예컨대 r-파이오일 및/또는 r-파이가스)로부터 직접적으로 또는 간접적으로 유도된 에틸렌 분자를 의미한다.
본원에 사용된 "사이트(site)"는 에틸렌 옥사이드 제조사에 의해, 또는 하나의 인물 또는 기업에 의해, 또는 계열사 내의 인물 또는 기업의 조합에 의해 소유된 가장 큰 연속적인 지리학적 경계를 의미하는데, 상기 지리학적 경계는 적어도 하나가 에틸렌 옥사이드 제조 시설인 하나 이상의 제조 시설을 보유한다.
본원에 사용된 용어 "주로"는, 몰%로 표현되지 않는 한(이 경우 50 몰% 초과를 의미한다), 50 중량% 초과를 의미한다. 예를 들어, 주로 프로판 스트림, 조성물, 공급 원료 또는 생성물은 50 중량% 초과의 프로판을 함유하는 스트림, 조성물, 공급 원료 또는 제품이거나, 몰%로 표현되는 경우 50 몰% 초과의 프로판을 함유하는 제품을 의미한다.
본원에 사용된 바와 같이, r-파이오일의 분해로부터 "직접적으로 유도된" 조성물은 적어도 일부가 r-파이오일의 분해에 의해 수득된 r-조성물을 추적가능한 하나 이상의 물리적 구성성분을 갖는 반면에, r-파이오일의 분해로부터 "간접적으로 유도된" 조성물은 재활용물 할당물과 관련이 있고, 적어도 일부가 r-파이오일의 분해에 의해 수득된 r-조성물을 추적가능한 물리적 구성성분을 함유하지 않거나 함유할 수 있다.
본원에 사용된 "재활용물 값" 및 "r-값"은 재활용된 폐기물에서 기원하는 물질의 양을 나타내는 측정 단위를 의미한다. r-값은 임의의 유형의 방법에서 가공된 임의의 유형의 재활용된 폐기물에 그 기원을 둘 수 있다.
본원에 사용된 용어 "열분해 재활용물 값" 및 "pr-값"은 재활용된 폐기물의 열분해에 그 기원을 둔 물질의 양을 대표하는 척도의 단위를 의미한다. pr-값은 r-값의 특정 부분집합/유형으로서, 재활용된 폐기물의 열분해와 연관되어 있다. 따라서, 용어 "r-값"은 pr-값을 포괄하지만 이를 필요로 하지는 않는다.
특정 재활용물 값(r-값 또는 pr-값)은 질량 또는 백분율 또는 임의의 다른 측정 단위에 의한 것일 수 있고, 다양한 조성물 중에서 재활용물을 추적, 할당 및/또는 크레디팅(crediting)하기 위한 표준적인 시스템에 따라 결정될 수 있다. 재활용물 값은 재활용물 인벤토리에서 공제되고 생성물 또는 조성물에 적용되어 재활용물을 생성물 또는 조성물에 부여할 수 있다. 재활용물 값은 달리 명시되지 않는 한 r-파이오일의 제조 또는 분해로부터 유래되지 않아도 된다. 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 할당물이 수득되는 r-파이오일의 적어도 일부는 또한 본원의 하나 이상의 양태 전체에 걸쳐 기재된 바와 같이 분해 노에서 분해된다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 재활용물 할당물의 적어도 일부 또는 재활용물 인벤토리에 디파짓된(deposited) 할당물 또는 재활용물 값은 r-파이오일로부터 수득된다. 바람직하게는,
a. 할당물,
b. 재활용물 인벤토리 내로의 디파짓,
c. 재활용물 인벤토리의 재활용물 값, 또는
d. 재활용물 제품, 중간체 또는 물품(재활용 PIA)을 제조하기 위해 조성물에 적용된 재활용물 값의 60% 이상, 70% 이상, 80% 이상, 90% 이상, 95% 이상 또는 최대 100%는 r-파이오일로부터 수득된다.
재활용 PIA는 관련 재활용물 값을 갖는 화합물, 화합물을 함유하는 조성물, 중합체 및/또는 물품을 포함할 수 있는 제품, 중간체 또는 물품이다. PIA는 이와 관련된 재활용물 값을 갖지 않는다. PIA는 비제한적으로 에틸렌 옥사이드, 또는 알킬렌 글리콜, 예컨대 에틸렌 글리콜을 포함한다.
본원에 사용된 "재활용물 할당물" 또는 "할당물"은 하기와 같은 재활용물 값을 의미한다: (a) 적어도 일부가 재활용된 폐기물로부터 수득되거나, 적어도 일부가 재활용된 폐기물로부터 유래된, 임의적으로 r-파이오일로부터 유래된 재활용물 값을 갖는 유래 조성물(예컨대 화합물, 중합체, 공급 원료, 생성물 또는 스트림)으로부터 적어도 일부가 재활용된 폐기물로부터 수득된 조성물을 추적가능한 물리적 성분을 갖거나 가지지 않을 수 있는 수용(receiving) 조성물(할당물을 수용하는 조성물, 예컨대 화합물, 중합체, 공급 원료, 생성물 또는 스트림)으로 전달됨; 또는 (b) 적어도 일부가 재활용된 폐기물로부터 수득되거나, 적어도 일부가 재활용된 폐기물로부터 유래된 재활용물 값 또는 pr-값을 갖는 유래 조성물(예컨대 화합물, 중합체, 공급 원료, 생성물 또는 스트림)로부터 재활용 인벤토리에 디파짓됨.
본원에 사용된 "열분해 재활용물 할당물" 및 "열분해 할당물" 또는 "pr-할당물"은 하기와 같은 열분해 재활용물 값을 의미한다: (a) 적어도 일부가 재활용된 폐기물의 열분해로부터 수득되거나, 적어도 일부가 재활용된 폐기물의 열분해로부터 유래된 재활용물 값을 갖는 유래 조성물(예컨대 화합물, 중합체, 공급 원료, 생성물, 물품 또는 스트림)로부터 적어도 일부가 재활용된 폐기물의 열분해로부터 수득된 조성물을 추적가능한 물리적 성분을 갖거나 가지지 않을 수 있는 수용 조성물(할당물을 수용하는 조성물, 예컨대 화합물, 중합체, 공급 원료, 생성물, 물품 또는 스트림)로 전달됨; 또는 (b) 적어도 일부가 재활용된 폐기물의 열분해로부터 수득되거나, 적어도 일부가 재활용된 폐기물의 열분해로부터 유래된 재활용물 값을 갖는 유래 조성물(예컨대 화합물, 중합체, 공급 원료, 생성물 또는 스트림)로부터 재활용 인벤토리에 디파짓됨.
열분해 재활용물 할당물은 재활용된 폐기물의 열분해와 연관된 특정 유형의 재활용물 할당물이다. 따라서, 용어 "재활용물 할당물"은 열분해 재활용물 할당분을 포괄한다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 재활용물 할당물 또는 열분해 할당물은 하기와 같은 재활용물 값을 가질 수 있다: (a) 물리적 성분이 적어도 일부가 r-파이오일의 분해로부터 수득된 조성물을 추적가능한 물리적 성분을 갖거나 갖지 않을 수 있는 수용 조성물(예컨대 화합물, 중합체, 공급 원료, 생성물 또는 스트림 또는 PIA)로, 적어도 일부가 r-파이오일의 분해(예컨대 액체 또는 가스 열적 증기 분해)로부터 수득된 유래 조성물(예컨대 화합물, 중합체, 공급 원료, 생성물 또는 스트림)로부터 전달되거나, 분해되거나 분해될, 또는 적어도 일부가 r-파이오일의 분해(예컨대 액체 또는 가스 열적 증기 분해)로부터 유래된 재활용물 값을 갖는 r-파이오일로부터 전달됨; 또는 (b) 적어도 일부가 r-파이오일의 분해(예컨대 액체 또는 가스 열적 증기 분해)로부터 수득되거나, 이로부터 유래된 재활용물 값을 갖는 조성물(예컨대 화합물, 중합체, 공급 원료, 생성물 또는 스트림)로부터 재활용물 인벤토리에 디파짓되고 수득됨.
할당물은 할당분 또는 크레딧(credit)일 수 있다.
재활용물 할당물은 원료 물질의 전달 또는 사용에 의해 수득된 재활용물 할당분 또는 재활용물 크레딧을 포함할 수 있다. 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태의 조합으로, 재활용물 할당물을 받는 조성물은 비-재활용 조성물일 수 있고, 이에 의해 비-재활용 조성물을 r-조성물로 전환시킨다.
본원에 사용된 "비-재활용"은 재활용된 폐기물로부터 직접 또는 간접적으로 유도되지 않은 조성물(예컨대 화합물, 중합체, 공급 원료, 생성물 또는 스트림)을 의미한다.
본원에 사용된 바와 같이, 분해기 또는 노의 공급물과 관련하여 "비-재활용 공급물"은 재활용된 폐 스트림으로부터 수득되지 않은 공급물을 의미한다. 비-재활용물 공급물이 재활용물 할당물(예를 들어 재활용물 크레딧 또는 재활용물 할당분을 통해)을 수득하면, 비-재활용 공급물은 재활용물 공급물, 조성물 또는 재활용 PIA가 된다.
본원에 사용된 용어 "재활용물 할당분"은 재활용물 할당물의 한 유형이고, 이때 조성물을 공급하는 기업 또는 개인은 그 조성물을 수령하는 개인 또는 기업에게 판매하거나 이전하고, 그 조성물을 제조한 개인 또는 기업은 공급하는 개인 또는 기업이 수령하는 개인 또는 기업에게 판매하거나 이전한 조성물과 적어도 일부가 관련된 할당물을 갖는다. 공급 기업 또는 개인은 동일한 기업, 개인 또는 계열사에 의해 지배될 수 있거나, 이는 상이한 계열사에 속할 수 있다. 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 재활용물 할당분은 조성물 또는 조성물의 하류 유도체와 함께 이동한다. 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 할당분은 재활용물 인벤토리에 디파짓되고 재활용물 인벤토리로부터 할당분으로서 인출될 수 있고 조성물에 적용되어 r-조성물 또는 재활용 PIA를 제조할 수 있다.
본원에 사용된 "재활용물 크레딧" 및 "크레딧"은 재활용물 할당물의 유형을 의미하고, 이때 할당물은 r-파이오일 또는 이의 하류 유도체의 분해에 의해 제조된 조성물과의 연관성으로 제한되지 않고, 오히려 r-파이오일로부터 수득되는 융통성을 갖고, (i) 노에서 공급 원료의 분해 이외의 공정으로 제조된 조성물 또는 PIA에 적용되거나, (ii) 하나 이상의 중간 공급 원료를 통해 조성물의 하류 유도체에 적용되거나(이때 이러한 조성물은 노에서 공급 원료의 분해 이외의 공정으로 제조됨); (iii) 할당물의 소유사(owner)가 아닌 개인 또는 기업에게 판매 또는 이전 가능하거나, 또는 (iv) 수령 기업 또는 개인에게 이전되는 조성물의 공급사가 아닌 기업 또는 개인에 의해 판매 또는 이전 가능하다. 예를 들어, 할당물은 r-파이오일로부터 할당물을 가져와, 할당물의 소유사에 의해, 분해기 유출물 생성물에 의해 수득한 것보다 석유의 정제 및 분별에 의해 수득한, 할당물의 소유사에 의해 또는 이의 계열사 내에서 제조한, BTX 조성물 또는 이의 절단물에 적용될 때 크레딧이 될 수 있거나; 이는 할당물의 소유사가 할당물을 제3자에게 판매하여 제3자가 제품을 재판매하거나 크레딧을 제3자의 조성물 중 하나 이상에 적용하는 경우 이는 크레딧이 될 수 있다.
크레딧은 판매, 이전 또는 사용될 수 있거나,
(a) 조성물의 판매 없이, 또는
(b) 조성물의 판매 또는 이전와 함께(그러나 할당물은 조성물의 판매 또는 이전과 관련이 없음)
판매되거나 이전되거나 사용되거나,
(c) 재활용물 공급 원료로 제조된 생성된 조성물의 분자에 대한 재활용물 공급 원료의 분자를 추적하지 않거나 이러한 추적 기능을 갖지만 조성물에 적용됨에 따라 특정 할당물을 추적하지 않는 재활용물 인벤토리에 디피짓되거나 재활용물 인벤토리로부터 인출된다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 할당물은 재활용물 인벤토리에 디파짓될 수 있고, 크레딧 또는 할당물은 인벤토리로부터 인출되고 조성물에 적용될 수 있다. 이것은 할당물이 재활용 폐기물의 열분해로부터, 또는 r-파이오일 또는 r-파이오일의 열분해로부터 제1 조성물을 제조함에 의해, 또는 재활용 폐기물로부터 제1 조성물을 제조하고, 이러한 제1 조성물과 관련된 할당분을 재활용물 인벤토리에 디파짓하고, 재활용물 인벤토리로부터 재활용물 값을 제하고 이를 제1 조성물의 유도체가 아니거나 공급 원료인 제1 조성물에 의해 실질적으로 제조되지 않은 제2 조성물에 적용함에 의해 생성하는 경우일 것이다. 이러한 시스템에서, 파이오일의 분해에 대한 반응물의 공급원을 역추적하거나 올레핀-함유 유출물에 함유된 임의의 원자를 역추적할 필요가 없고, 오히려, 임의의 공정에 의해 제조된 임의의 반응물을 사용하고 이러한 반응물을 재활용물 할당물과 연관지을 수 있다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 할당물을 받는 조성물은 조성물의 하류 유도체를 제조하기 위한 공급 원료로서 사용되고, 이러한 조성물은 분해기 노에서 분해기 공급원의 분해의 생성물이다. 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로,
(a) r-파이오일이 수득되고,
(b) 재활용물 값(또는 할당물)이 r-파이오일로부터 수득되고,
(i) 재활용물 인벤토리에 디파짓되고, 할당물(또는 크레딧)이 재활용물 인벤토리로부터 인출되고 임의의 조성물에 적용되어 r-조성물을 수득하거나,
(ii) r-조성물을 얻기 위해 재활용물 인벤토리에 디파짓되지 않고 임의의 조성물에 직접 적용되고,
(c) r-파이오일의 적어도 일부가 임의적으로 본원에 기재된 설계 또는 공정 중 임의의 것에 따라 분해기 노에서 분해되고,
(d) 임의적으로, 단계 (b)에서 조성물의 적어도 일부가 분해기 노에서 분해기 공급 원료의 분해로부터 유래되고, 임의적으로 조성물은 r-파이오일을 포함하는 공급 원료 및 본원에 기재된 방법 중 임의의 것에 의해 수득되는, 방법이 제공된다.
단계 (b) 및 (c)가 동시에 발생할 필요는 없다. 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 서로 1년 이내, 서로 6개월 이내, 서로 3개월 이내, 서로 1개월 이내, 서로 2주 이내, 서로 1주 이내, 또는 서로 3일 이내에 발생한다. 이 공정은 기업 또는 개인이 r-파이오일을 받고 할당물을 생성하는 시점(r-파이오일의 수령 또는 소유시 또는 인벤토리 내로의 디파짓시 발생할 수 있음)과 분해기 노에서의 r-파이오일의 실제 처리 사이의 시간 경과를 허용한다.
본원에 사용된 "재활용물 인벤토리" 및 "인벤토리"는 할당물(할당분 또는 크레딧)의 군 또는 수집물을 의미하고, 이로부터 할당물의 디파짓 및 공제를 추적할 수 있다. 인벤토리는 임의의 형태(전자 또는 종이)일 수 있고, 임의의 또는 다수의 소프트웨어 프로그램을 사용하거나 다양한 모듈 또는 애플리케이션을 사용하여 전체적으로 디파짓 및 공제 내역을 추적할 수 있다. 바람직하게는, 인출된(또는 조성물에 적용된) 재활용물의 총량은 (r-파이오일의 분해뿐만 아니라 모든 공급원으로부터) 재활용물 인벤토리의 디파짓에 대한 재활용물 할당물의 총량을 초과하지 않는다. 그러나, 재활용물 값의 부족이 실현되면, 재활용물 인벤토리의 균형을 재조정하여 사용가능한 0 또는 양의 재활용물 값을 달성한다. 재조정 시기는 올레핀-함유 유출물 제조사 또는 이의 계열사 중 하나가 채택한 특정 인증 시스템의 규칙에 따라 결정되고 관리되거나, 대안적으로 부족 실현 1년 이내, 6개월 이내, 3개월 이내, 또는 1개월 이내에서 재조정될 수 있다. 재활용물 인벤토리에 할당물을 디파짓하고 r-조성물을 제조하기 위해 할당물(또는 크레딧)을 조성물에 적용하고, r-파이오일을 분해하는 시기가 동시에 또는 임의의 특정 순서로 이루어질 필요는 없다. 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 특정 용량의 r-파이오일의 분해 단계는, 해당 부피의 r-파이오일로부터의 재활용물 값 또는 할당물이 재활용물 인벤토리에 디파짓된 후에 발생한다. 또한, 재활용물 인벤토리로부터 인출된 할당물 또는 재활용물 값이 r-파이오일 또는 r-파이오일의 분해를 추적가능할 필요는 없고, 오히려 임의의 폐기물 재활용 스트림으로부터 및 재활용 폐 스트림의 임의의 처리 방법으로부터 수득될 수 있다. 바람직하게도, 재활용물 인벤토리의 재활용물 값의 적어도 일부는 r-파이오일로부터 수득하고, 임의적으로 r-파이오일의 적어도 일부는 본원에 기재된 하나 이상의 분해 공정에서, 임의적으로 서로 1년 이내에 처리되고, 임의적으로, r-파이오일의 부피의 적어도 일부(이로부터 재활용물 값이 재활용물 인벤토리에 디파짓됨)가 또한 본원에 기재된 하나 이상의 분해 공정에 처리된다.
r-조성물이 재활용된 폐기물로부터 직접 또는 간접적으로 유도되는지의 결정은 공급망에 중간 단계 또는 기업이 존재하는지 여부에 기초하지 않고, 오히려 최종 산물, 예컨대 EO 또는 AD를 제조하기 위해 반응기에 공급되는 r-조성물의 적어도 일부가 재활용된 폐기물로부터 제조된 r-조성물을 추적할 수 있는지 여부에 기초한다.
pr-조성물이 재활용된 폐기물의 열분해로부터(예컨대 r-파이오일의 분해로부터 또는 r-파이가스로부터) 직접적으로 또는 간접적으로 유도되는지 여부의 결정은 중간 단계 또는 기업이 공급 체인(supply chain)에 존재하는지 여부가 아닌, 최종 산물, 예컨대 EO를 제조하기 위해 반응기에 공급되는 pr-조성물 중 적어도 일부가 재활용된 폐기물의 열분해로부터 제조된 pr-조성물을 추적할 수 있는지 여부에 근거한다.
위에서 언급한 바와 같이, 제품을 제조하는 데 사용되는 반응물 공급 원료의 적어도 일부가 임의적으로 하나 이상의 중간 단계 또는 기업을 통해 재활용된 폐기물 또는 분해 노에 공급된 r-파이오일의 분해로부터, 또는 유출물로서 분해로로부터 생성된 r-조성물을 구성하는 원자 또는 분자의 적어도 일부로 역추적될 수 있는 경우, 최종 산물은 r-파이오일의 분해로부터 또는 재활용된 폐기물로부터 직접적으로 유도된 것으로 간주된다.
유출물로서 r-조성물은 특정 r-조성물을 단리하기 위한 정련을 요하는 미정제 형태일 수 있다. r-조성물 제조사는 전형적으로 특정 r-조성물의 원하는 등급을 생산하기 위해 정련 및/또는 정제 및 압축 후에, 이러한 r-조성물을 중간 기업에게 판매하고, 이는 r-조성물 또는 이의 하나 이상의 유도체를 중간 제품을 제조하기 위한 또 다른 중간 기업에게 판매하거나 직접적으로 제품 제조사에게 판매할 수 있다. 최종 제품이 제조되기 전에 임의의 수의 중간물 및 중간 유도체가 제조될 수 있다.
액체로 응축되든, 초임계 상태로 되든, 가스로 저장되든 실제 r-조성물 부피는 이것이 제조된 시설에 남아 있거나, 다른 위치로 운송될 수 있거나, 중간물 또는 제품 제조사가 사용하기 전에 외부 저장 시설에 보관될 수 있다. 추적의 목적을 위해, 재활용된 폐기물로부터(예컨대 r-파이오일의 분해에 의해 또는 r-파이가스로부터) 제조된 r-조성물이 예를 들어 저장 탱크, 소금 돔 또는 동굴에서 다른 부피의 조성물과 혼합되면(예를 들어 비-재활용 에틸렌과 혼합된 r-에틸렌), 해당 지점의 전체 탱크, 돔 또는 동굴이 r-조성물 공급원이 되고, 추적의 목적을 위해, 이러한 저장 시설로부터의 인출이, 탱크에 대한 r-조성물 공급이 정지된 후에, 저장 시설의 전체 부피 또는 인벤토리가 턴오버되거나 철회되고/되거나 비-재활용 조성물에 의해 대체될 때까지 r-조성물 공급원으로부터 인출된다. 마찬가지로, 이는 r-조성물, 예컨대 r-Et 및 pr-Et 조성물의 유도체를 저장하기 위한 임의의 하류 저장 시설에도 적용된다.
r-조성물은 재활용물 할당물과 관련이 있고 적어도 일부가 재활용된 폐기물/ 재활용된 폐기물의 열분해/r-파이오일의 분해로부터 수득되는 r-조성물을 추적가능한 물리적 구성성분을 함유하지 않거나 함유할 수 있는 경우에 재활용된 폐기물, 재활용된 폐기물의 열분해 또는 r-파이오일의 분해에 의해 간접적으로 유도된 것으로 간주될 수 있다. 예를 들어, (i) 제품의 제조사는 예를 들어 r-조성물 또는 이의 유도체, 또는 제품을 제조하는 반응물 공급 원료가 어디서 또는 어디로부터 구매되거나 이전되는지에 무관하게 제품 제조사로 이동한 크레딧의 시스템을 통해 재활용물에 대한 권리를 제기하기 위해 법적 프레임워크, 연관 프레임워크, 또는 산업에서 인정하는 프레임워크 내에서 운영할 수 있거나, (ii) r-조성물 또는 이의 유도체의 공급사("공급사")는 재활용물 값 또는 pr-값을 r-조성물을 제조하기 위한 올레핀-함유 유출물 또는 올레핀-함유 유출물 또는 이의 유도체 내 화합물의 일부 또는 전부에 연관시키거나 적용할 수 있고 재활용물 값 또는 할당물을 제품의 제조사 또는 r-조성물을 공급사로부터 공급받는 임의의 중개사에 이전하는 할당물 프레임워크 내에서 운영된다. 이러한 시스템에서, 재활용된 폐기물/열분해된 재활용된 폐기물로부터 r-조성물의 제조에 대한 올레핀 부피의 공급원을 역추적할 필요가 없고, 오히려, 임의의 공정에 의해 제조된 임의의 에틸렌 조성물을 사용하고 이러한 에틸렌 조성물을 재활용물 할당물과 연관지을 수 있거나, r-EO 또는 r-AD 제조사는 r-파이오일 또는 열분해된 재활용 폐기물에 의해 수득된 조성물에 대해 r-Et 또는 r-EO 공급 원료의 공급원을 추적할 필요가 없고, 오히려, 임의의 공급원으로부터 수득된 임의의 에틸렌 또는 에틸렌 옥사이드를 EO 또는 AD를 제조하는 데 사용할 수 있고 이러한 EO 또는 AD를 r-EO 또는 r-AD를 제조하기 위한 재활용물 할당물과 연관지을 수 있다.
EO를 제조하기 위한 Et 조성물이 재활용물을 얻을 수 있는 방법의 예는 하기를 포함한다:
(i) r-올레핀(예컨대 r-에틸렌)이 r-파이오일의 분해에 의해 또는 r-파이가스로부터 수득되는 분해기 시설이 상호연결된 파이프를 통해, 임의적으로 하나 이상의 저장 용기 및 밸브 또는 인터락을 통해, 연속적으로 또는 간헐적으로 및 직접적으로 또는 중간 시설을 통해 간접적으로 올레핀-유도된 석유화학(예컨대 EO 또는 AD) 형성 시설(올레핀-유도된 석유화학 시설에서 저장 시설로 또는 직접적으로 올레핀-유도된 석유화학 형성 반응기로 향할 수 있음)과 유체 연통될 수 있고, r-올레핀(예컨대 r-에틸렌) 공급 원료는 상호연결된 파이핑을 통해 (a) r-올레핀(예컨대 r-에틸렌)이 제조되는 동안에 또는 그 이후 r-올레핀(예컨대 r-에틸렌)이 파이핑을 통해 이동하는 시간 동안 분해기 시설로부터 올레핀-유도된 석유화학(예컨대 EO 또는 AD) 형성 시설로, 또는 (b) 저장 탱크 중 하나 이상에 r-올레핀(예컨대 r-에틸렌)이 공급된 경우 항상 하나 이상의 저장 탱크로부터 빠져나오고, 하나 이상의 저장 탱크의 전체 부피가 r-올레핀(예컨대 r-에틸렌)을 함유하지 않는 공급물로 대체되는 한 지속되어야 함;
(ii) r-올레핀(예컨대 r-에틸렌)을 함유하거나 이것이 공급된, 저장 용기, 돔 또는 시설로부터 또는 트럭, 레일, 선박 또는 파이핑을 제외한 다른 수단을 통해 이소테이너(isotainer)에서, 용기, 돔 또는 시설의 전체 부피가 r-올레핀(예컨대 r-에틸렌)을 함유하지 않는 올레핀(예컨대 에틸렌) 공급물로 대체될 때까지 올레핀(예컨대 에틸렌)을 이동시킴;
(iii) 올레핀-유도된(예컨대 EO 또는 AD) 석유화학 제조사가 이의 올레핀-유도된 석유화학물이 재활용물을 보유하거나, 재활용물을 보유하거나 이로부터 수득한 공급 원료에서 수득된 것임을 인증하거나 이의 소비자 또는 대중에게 표현하거나 광고하고, 이때 이러한 재활용물 자격은 r-올레핀(예컨대 r-파이오일을 분해함으로부터 제조되거나 r-파이가스로부터 수득된 에틸렌으로부터의 할당분과 관련된 에틸렌 공급 원료)을 수득하는 것을 전체적으로 또는 부분적으로 기반으로 함; 또는
(iv) 올레핀-유도된(예컨대 EO 또는 AD) 석유화학의 제조사는
(a) 인증 또는 표현하에 또는 광고된 바와 같이 r-파이오일로부터 제조한 올레핀(예컨대 에틸렌 또는 프로필렌) 부피를 획득하거나,
(b) 올레핀-유도된(예컨대 EO 또는 AD) 석유화학 제조사가 인증 요건을 충족하거나 그 표현 또는 광고를 만들기에 충분한 올레핀-유도된(예컨대 EO 또는 AD) 석유화학 제조사에 올레핀 공급에 대한 크레딧 또는 할당분을 이전하거나,
(c) 이러한 재활용물 값이 하나 이상의 중간 독립 기업을 통해, r-파이오일의 분해 관련 재활용물 값을 가지는 올레핀 또는 r-파이오일의 분해로부터 수득되거나 r-파이가스로부터 수득된 올레핀을 획득함.
상기 논의한 바와 같이, 재활용물은 재활용된 폐기물의 열분해(예컨대, r-파이오일의 분해 또는 r-파이가스)로부터 직접 또는 간접적으로 유도되는 열분해 재활용물일 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 임의의 하나의 기업 또는 계열사의 기업의 조합의 올레핀-함유 유출물에 의해 제조된 다양한 올레핀-함유 유출물 부피, 또는 이의 화합물 사이에 재활용물을 할당하기 위한 다양한 방법이 제공된다. 예를 들어, 분해기 노 소유사, 올레핀-함유 유출물 운영자, 이의 계열사 중 임의의 것, 또는 지사는
a. 하나 이상의 공급 원료의 재활용물의 동일한 부분 백분율에 기반하거나 수신된 할당물의 양을 기반으로 올레핀-함유 유출물 내 적어도 2개의 화합물 간 또는 이를 제조하는 PIA 간 재활용물 값의 대칭 분포를 채택할 수 있거나(예를 들어, 노로의 전체 분해기 공급 원료의 5 중량%가 r-파이오일인 경우, 올레핀-함유 유출물 내 화합물 중 하나 이상이 5 중량% 재활용물 값을 포함할 수 있거나, 하나 이상의 화합물은 임의의 수율 손실보다 적은 5 중량% 재활용물 값을 포함할 수 있거나, PIA 중 하나 이상은 5% 재활용물 값을 포함할 수 있다. 이 경우, 화합물의 재활용물 양은 재활용물 값을 받는 다른 모든 제품에 비례한다);
b. 올레핀-함유 유출물 내 화합물 간 또는 이의 PIA 간 재활용물 값의 비대칭 분포를 채택할 수 있다(이 경우 화합물 또는 PIA와 관련된 재활용물 값은 다른 화합물 또는 PIA와 관련된 재활용물 값을 초과할 수 있다. 예를 들어, 한 부피 또는 배취의 올레핀-함유 유출물은 다른 배취 또는 부피보다 더 많은 양의 재활용물 값의 올레핀-함유 유출물을 받거나, 또는 올레핀-함유 유출물 중 화합물 중 하나 또는 조합은 일부가 재활용물 값을 받지 않는 올레핀-함유 유출물 내 다른 화합물 또는 다른 PIA에 비해 불균형적으로 높은 양의 재활용물 값을 받을 수 있다. 두 부피가 조성적으로 동일하거 연속적으로 제조될 수 있더라도, 재활용물 인벤토리로부터 인출되고 올레핀-함유 유출물에 적용된 재활용물 값의 양이 재활용물 인벤토리에 디파짓된 재활용물 값의 양을 초과하지 않는 경우, 올레핀-함유 유출물 또는 PIA의 한 부피는 질량 기준으로 20% 재활용물을 포함할 수 있고, 다른 부피 또는 PIA는 0% 재활용물을 포함할 수 있거나, 부족이 실현되면 오버드래프트(overdraft)는 위에 설명된 상태로 이용가능한 0 또는 양수 크레딧으로 재조정되거나, 재활용물 인벤토리가 존재하지 않는 경우, 올레핀-함유 유출물 내 하나 이상의 해당 화합물과 관련된 재활용물 값의 총량이 r-파이오일로부터 수득한 할당물을 초과하지 않거나 초과하는 경우, 재조정된다. 재활용물의 비대칭 분포에서, 제조사는 재활용물을 올레핀-함유 유출물의 부피 또는 고객의 필요에 따라 판매되는 올레핀-함유 유출물 또는 PIA의 해당 화합물에 맞게 조정할 수 있으므로, r-화합물 또는 재활용 PIA에서 다른 제품보다 재활용물이 더 필요할 수 있는 고객에게 융통성을 제공한다).
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 재활용물의 대칭 분포 및 비대칭 분포 모두는 사이트 전체 기반으로 또는 다중 사이트 기반으로 비례할 수 있다. 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일로부터 수득한 재활용물은 사이트 내에 있을 수 있고, r-파이오일로부터의 재활용물 값은 하나 이상의 올레핀-함유 유출물 부피 또는 올레핀-함유 유출물의 부피 내 하나 이상의 화합물에 또는 올레핀-함유 유출물 내 화합물로부터 동일한 사이트에서 제조한 하나 이상의 PIA에 적용될 수 있다. 재활용물 값은 사이트에서 제조한 올레핀-함유 유출물 또는 PIA 내 하나 이상의 다른 올레핀-함유 유출물 부피 또는 하나 이상의 화합물에 대칭적으로 또는 비대칭적으로 적용될 수 있다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 재활용물 입력 또는 생성(재활용물 공급 원료 또는 할당물)은 제1 사이트로 향하거나 제1 사이트에 있을 수 있고, 상기 입력으로부터의 재활용물 값은 제2 사이트로 이전되고 제2 사이트에서 제조한 하나 이상의 조성물에 적용된다. 재활용물 값은 제2 사이트에서 조성물에 대칭적으로 또는 비대칭적으로 적용될 수 있다. 직접 또는 간접적으로 "r-파이오일의 분해로부터 유도된" 재활용물 값 또는 "r-파이오일의 분해로부터 수득한" 또는 r-파이오일의 분해에서 유래된 재활용물 값은 재활용물 값 또는 할당물이 취해지거나 포착되거나 재활용물 인벤토리에 디파짓되거나 이전되는 때의 타이밍을 의미하지 않는다. 할당물 또는 재활용물 값을 재활용물 인벤토리에 디파짓하거나 실현하거나 인식하거나 포착하거나 이전하는 시기는 유동적이고, 이를 소유하는 계열사 내 사이트에 r-파이오일의 수령 또는 분해기 시설을 소유하거나 운영하는 기업 또는 개인에 의해 또는 계열사 내에서 r-파이오일을 인벤토리 내로 가져올 때 발생할 수 있다. 따라서, r-파이오일의 부피에 대한 할당물 또는 재활용물 값은 아직 해당 부피를 분해기 노에 공급하고 분해하지 않고도 수득되거나 포착되거나 재활용물 인벤토리에 디파짓되거나 제품으로 이전될 수 있다. 할당물은 또한 r-파이오일을 분해기에 공급하는 동안, 분해하는 동안 또는 r-조성물이 제조될 때 수득될 수 있다. 할당물을 취하거나 디파짓하는 시점에 r-파이오일이 아직 분해되지 않았더라도 r-파이오일이 어떤 미래 시점에서 분해되는 경우, r-파이오일이 소장되거나 소유되거나 수령되어 재활용물 인벤토리에 디파짓될 때 취해진 할당물은 r-파이오일의 분해와 관련이 있거나 이로부터 수득되거나 이로부터 유래되는 할당물이다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-조성물, 이의 하류 반응 생성물 또는 재활용 PIA는 이를 0.01 중량% 이상, 0.05 중량% 이상, 0.1 중량% 이상, 0.5 중량% 이상, 0.75 중량% 이상, 1 중량% 이상, 1.25 중량% 이상, 1.5 중량% 이상, 1.75 중량% 이상, 2 중량% 이상, 2.25 중량% 이상, 2.5 중량% 이상, 2.75 중량% 이상, 3 중량% 이상, 3.5 중량% 이상, 4 중량% 이상, 4.5 중량% 이상, 5 중량% 이상, 6 중량% 이상, 7 중량% 이상, 10 중량% 이상, 15 중량% 이상, 20 중량% 이상, 25 중량% 이상, 30 중량% 이상, 35 중량% 이상, 40 중량% 이상, 45 중량% 이상, 50 중량% 이상, 55 중량% 이상, 60 중량% 이상 또는 65 중량% 이상의 양으로 재활용물을 함유하는 것으로 연관시키거나 함유하거나 라벨링되거나 광고되거나 인증되고/되거나 상기 양은 100 중량% 이하, 95 중량% 이하, 90 중량% 이하, 80 중량% 이하, 70 중량% 이하, 60 중량% 이하, 50 중량% 이하, 40 중량% 이하, 30 중량% 이하, 25 중량% 이하, 22 중량% 이하, 20 중량% 이하, 18 중량% 이하, 16 중량% 이하, 15 중량% 이하, 14 중량% 이하, 13 중량% 이하, 11 중량% 이하, 10 중량% 이하, 8 중량% 이하, 6 중량% 이하, 5 중량% 이하, 4 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하, 0.9 중량% 이하, 0.8 중량% 이하, 0.7 중량% 이하일 수 있다. r-조성물, r-화합물 또는 이의 하류 반응 생성물과 관련된 재활용물 값은 제조되거나 판매되는 임의의 조성물, 화합물 또는 PIA에 할당물(크레딧 또는 할당분)을 적용함으로써 연관될 수 있다. 할당물은 재활용 PIA 또는 r-조성물 제조사에서 생성, 유지 또는 운영되는 할당물의 인벤토리에 포함될 수 있다. 할당물은 제품의 임의의 제조망을 따라 임의의 공급원으로부터 수득될 수 있되, 이의 기원은 r-파이오일을 함유하는 공급 원료의 분해에 있다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 재활용 PIA 제조사는 재활용 PIA를 제조할 수 있거나 해당 반응물이 임의의 재활용물을 갖는지와 무관하게 반응물을 처리하여 재활용 PIA를, 임의의 공급원으로부터 공급사(예를 들어 분해기 제조사 또는 이의 계열사 중 하나)로부터의 반응물(예를 들어 올레핀-함유 분해기 유출물의 임의의 화합물)을 획득하여 제조할 수 있고,
i. 동일한 반응물 공급사로부터 반응물에 적용되는 재활용물 할당물을 수득하거나,
ii. 재활용물 할당물을 이전하는 개인 또는 기업로부터의 반응물의 공급 없이 개인 또는 기업으로부터 재활용물 할당물을 수득한다.
(i)의 할당물은 반응물을 재활용 PIA 제조사에게 또는 이의 계열사 내에 공급하는 반응물 공급사로부터 수득한다. (i)에 설명된 상황은 재활용 PIA 제조사가 비-재활용물 반응물인 반응물의 공급을 받으면서도 반응물 공급사로부터 재활용물 할당물을 받을 수 있도록 한다. 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 반응물 공급사는 재활용 PIA 제조사에 재활용물 할당물을 이전하고, 재활용 PIA 제조사에 반응물(예를 들어 프로필렌, 에틸렌, 부틸렌 등)의 공급을 이전하고, 이때 재활용물 할당물은 공급된 반응물과 연관이 없거나 심지어 반응물 공급사에 의해 제조된 임의의 반응물과 관련이 없다. 재활용물 할당물은 공급된 반응물 또는 재활용 PIA, 올레핀-함유 유출물을 제조하는 데 사용되는 반응물 내 재활용물의 양에 얽매이지 않아도 된다. 이것은 반응물 공급사 및 재활용 PIA 제조사 사이에 그들이 각각 만드는 다양한 제품들 중 재활용물 할당물에 대한 융통성을 제공한다. 그러나, 이러한 각각의 경우, 재활용물 할당물은 r-파이오일의 분해와 관련이 있다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 반응물 공급사는 재활용 PIA 제조사에 재활용물 할당물을 이전하고, 재활용 PIA 제조사에 반응물 공급을 이전하고, 이때 재활용물 할당물은 반응물과 연관된다. 할당물의 이전은 관련된 재활용물을 가진 반응물을 공급하는 것만으로 발생할 수 있다. 임의적으로, 공급되는 반응물은 r-파이오일의 분해에 의해 제조된 올레핀-함유 유출물과 분리된 r-화합물이고, 재활용물 할당물의 적어도 일부는 r-화합물(또는 r-반응물)과 관련이 있다. 재활용 PIA 제조사로 이전되는 재활용물 할당물은 공급되는 반응물에 대해 선불제로 제공되거나, 임의적으로 분할로 또는 각 반응물 분할로 제공되거나, 당사자 간에 원하는 대로 분배될 수 있다.
(ii)의 할당물은 개인 또는 기업으로부터 반응물을 공급받지 않고 개인 또는 기업으로부터 재활용 PIA 제조사(또는 이의 계열사)에 의해 수득된다. 개인 또는 기업은 재활용 PIA 제조사 또는 이의 계열사에 반응물을 공급하지 않는 반응물 제조사일 수도 있거나, 개인 또는 기업은 반응물을 제조하지 않는 제조사일 수도 있다. 각 경우, (ii)의 상황으로 인해 재활용 PIA 제조사는 재활용물 할당물을 공급하는 기업 또는 개인으로부터 임의의 반응물을 구입할 필요 없이 재활용물 할당물을 받을 수 있다. 예를 들어, 개인 또는 기업은 할당물의 구매나 판매를 요구하지 않고(예를 들어 반응물이 아닌 제품의 제품 교환) 구매/판매 모델 또는 계약을 통해 재활용 PIA 제조사 또는 이의 계열사에 재활용물 할당물을 이전할 수 있거나, 개인 또는 기업은 전적으로 할당물을 재활용 PIA 제조사 또는 이의 계열사 중 하나에 판매할 수 있다. 대안적으로, 개인 또는 기업은 반응물이 아닌 제품을 이의 관련 재활용물 할당물과 함께 재활용 PIA 제조사로 이전할 수 있다. 이것은 공급된 반응물로 제조되는 것을 필요로 하는 것 이외에 다양한 PIA를 제조하는 다양한 사업을 하는 재활용 PIA 제조사에게 매력적일 수 있다.
할당물은 재활용물 인벤토리(예를 들어 할당물의 인벤토리)에 디파짓될 수 있다. 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 할당물은 올레핀-함유 유출물의 제조사에 의해 생성된다. 제조사는 또한 PIA에 재활용물이 PIA에 적용되는지와 무관하게 및 PIA에 적용되는 경우 재활용물이 재활용물 인벤토리로부터 빠져나오는지에 무관하게 PIA를 제조할 수 있다. 예를 들어, 올레핀-함유 유출물의 올레핀-함유 유출물 제조사는
(a) 할당물을 인벤토리에 디파짓하고 이를 단순히 저장할 수 있거나,
(b) 올레핀-함유 유출물은 할당물을 인벤토리에 디파짓하고 할당물을 인벤토리로부터 올레핀-함유 유출물 내 화합물 또는 제조사에 의해 제조된 임의의 PIA에 적용하거나,
(c) 위에서 언급한 바와 같이 수득한 하나 이상의 할당물이 디파짓된 재활용물 인벤토리로부터 제3자에게 할당물을 판매하거나 이전한다.
필요에 따라, 임의의 재활용물 할당물은 임의의 양으로 공제될 수 있고 PIA에 적용되어 재활용 PIA를 제조하거나 비-재활용 올레핀-함유 유출물에 적용되어 올레핀-함유 유출물을 제조할 수 있다. 예를 들어, 할당물은 할당물을 생성하기 위한 다양한 공급원을 가지고 생성될 수 있다. 일부 재활용물 할당물(크레딧)은 재활용 폐기물의 가메탄올분해, 다른 유형의 재활용 폐기물의 가스화, 폐 플라스틱의 기계적 재활용 또는 금속 재활용, 또는 임의의 다른 화학적 또는 기계적 재활용 기술에 기원을 두고 있다. 재활용물 인벤토리는 재활용물 값울 수득하기 위한 기원 또는 근거를 추적하거나 추적하지 않을 수 있거나, 인벤토리는 할당물의 출처 또는 근거를 r-조성물에 적용되는 할당물에 연관시킬 수 없도록 할 수 있다. 할당물이 할당물의 출처 또는 기원과 무관하게 재활용물 인벤토리로부터 공제되고 PIA 또는 비-재활용 올레핀-함유 유출물에 적용되는 것이 충분하되, r-파이오일로부터 유도된 재활용물 할당물은 인출시 재활용물 인벤토리에 존재해야 하거나, 재활용물 할당물은 단계 (i) 또는 단계 (ii)에 명시된 바와 같이 재활용물 할당물이 실제로 재활용물 인벤토리에 디파짓되는지와 무관하게 재활용 PIA 제조사에 의해 수득된다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 단계 (i) 또는 (ii)에서 수득한 재활용물 할당물은 할당물의 인벤토리에 디파짓된다. 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 재활용물 인벤토리에서 공제되고 PIA 또는 비-재활용 올레핀-함유 유출물(또는 내부의 임의의 화합물)에 적용되는 재활용물 할당물은 r-파이오일로부터 유래된다.
전체적으로 사용된 바와 같이, 재활용물 인벤토리는 r-파이오일을 처리하는 분해기 노의 소유사 또는 이의 계열사, 올레핀-함유 유출물 또는 재활용 PIA 제조사가 소유할 수 있거나, 이들 중 하나에 의해 운영될 수 있거나, 이들 중 하나의 이익을 위해 적어도 부분적으로 소유 또는 운영되거나, 이들 중 하나에 면허가 있다. 또한 분해기 올레핀-함유 유출물 제조사 또는 재활용 PIA 제조사도 계열사 중 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이들 중 하나가 인벤토리를 소유하거나 운영하지 않을 수 있지만, 이의 계열사 중 하나는 그러한 플랫폼을 소유하거나, 독립적인 판매자로부터 면허를 받거나 이들 중 하나를 위해 운영할 수 있다. 대안적으로, 독립된 기업은 인벤토리를 소유 및/또는 운영할 수 있고 서비스 요금을 위해 이들 중 어느 하나에 대한 인벤토리의 적어도 일부를 운영 및/또는 관리할 수 있다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 재활용 PIA 제조사는 공급사로부터 반응물을 공급받고, 또한 공급사로부터 할당물을 받고, 이때 이러한 할당물은 r-파이오일로부터 유도되고, 임의적으로 할당물은 공급사가 공급하는 반응물과 관련된다. 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 재활용 PIA 제조사에 의해 수득한 할당물의 적어도 일부는
(a) 반응물 공급에 의해 제조된 PIA에 적용되거나,
(b) 동일한 유형의 반응물에 의해 제조되었지만 공급된 반응물의 부피에 의해 제조되지 않은 PIA에 적용되거나(예컨대 동일한 유형의 반응물로 만들어진 PIA가 이미 제조되어 인벤토리 또는 향후 제조된 PIA에 저장되는 경우),
(c) 공급된 유형의 반응물 이외의 것에 의해 제조된 PIA에 적용되는 할당물이 공제된 인벤토리에 디파짓되거나,
(d) 인벤토리에 디파짓되고 저장된다.
모든 양태에서 r-반응물이 재활용 PIA를 만드는 데 사용되거나 재활용 PIA가 반응물과 관련된 재활용물 할당물에서 수득되는 것은 필요하지 않다. 또한, 재활용물이 적용되는 재활용 PIA를 제조하기 위해 공급 원료에 할당물을 적용할 필요는 없다. 오히려 위에서 언급한 바와 같이, 할당물은, 반응물을 수득할 때 반응물과 관련이 있더라도, 전자적 인벤토리에 디파짓될 수 있다. 그러나, 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 재활용 PIA를 제조하기 위해 할당물과 관련된 반응물이 사용된다. 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 재활용 PIA는 r-반응물, r-파이오일, 또는 r-파이오일의 분해와 관련된 재활용물 할당물로부터 수득된다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 올레핀-함유 유출물 제조사는 r-파이오일로부터 할당물을 생성하고,
(a) r-파이오일 올레핀-함유 유출물의 분해로부터 직접 또는 간접적으로(예를 들어 여러 중간체의 반응 공정을 통해) 제조된 임의의 PIA에 할당물을 적용하거나,
(b) PIA가 미리 제조되고 인벤토리에 저장되거나 향후 제조되는 PIA인 경우에서와 같이 r-파이오일 올레핀-함유 유출물의 분해로부터 직접 또는 간접적으로 제조되지 않은 임의의 PIA에 할당물을 적용하거나,
(c) PIA에 적용되는 임의의 할당물을 공제한 인벤토리에 디파짓하고; PIA에 적용되는 특정 할당물과 관련이 있거나 관련이 없는 할당물을 디파짓하거나,
(d) 인벤토리에 디파짓하고 나중에 사용하기 위해 인벤토리에 저장된다.
이후로, 또한, 재활용 PIA 및 재활용 PIA와 관련된 재활용물 식별자의 패키지 또는 조합이 제공되되, 이때 식별자는 재활용 PIA가 재활용물을 함유하거나 이로부터 기원하거나 이와 관련된 것임의 표현이거나 이를 함유한다. 패키지는 플라스틱 또는 금속 드럼, 철도 차량, 이소테이너, 토트(tote), 폴리토트, 베일(bale), IBC 토트, 병, 압축 베일, 제리캔(jerrican) 및 폴리백, 스풀, 로빙, 와인딩 또는 카드보드 패키징과 같은 중합체 및/또는 물품을 함유하기 위한 임의의 적합한 패키지일 수 있다. 식별자는 제품 또는 패키지에 내용물이 포함되어 있거나 재활용 PIA가 재활용물을 함유하거나 이러한 공급원으로부터 제조되거나 이와 관련된 것임을 나타내는 인증 기관의 인증서 문서, 재활용물 나타내는 제품 사양, 라벨, 로고 또는 인증 마크일 수 있거나, 이는 재활용 PIA가 재활용물을 함유하거나 재활용물과 관련되거나 함유하는 공급원으로부터 제조된 것임을 나타내는, 구매 주문서 또는 제품과 함께 제공되는 재활용 PIA 제조사의 전자 성명일 수 있거나, 성명, 표현 또는 로고로서 웹사이트 상에 포스팅될 수 있거나, 이는 전자적으로, 웹사이트에 의해 또는 웹사이트에서, 이메일에 의해, 텔레비전에 의해 전자적으로 전송되거나 무역 박람회를 통한(각 경우는 재활용 PIA와 관련이 있음) 광고일 수 있다. 식별자는 재활용물이 r-파이오일로부터 유도됨을 명시하거나 나타낼 필요가 없다. 오히려 식별자는 단지 공급원에 관계 없이 재활용 PIA가 재활용물을 갖거나 이로부터 기원됨을 전달하거나 알릴 수 있다. 그러나, 재활용 PIA는 적어도 부분적으로 r-파이오일과 관련된 재활용물 할당물을 갖는다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 재활용 PIA에 대한 재활용물 정보를 제3자에게 전달할 수 있고, 이때 이러한 재활용물 정보는 할당분 또는 크레딧의 적어도 일부에 기초하거나 그로부터 유도된다. 제3자는 올레핀-함유 유출물 제조사 또는 재활용 PIA 제조사의 고객일 수 있거나, 또는 둘 중 하나를 소유한 기업 이외의 임의의 다른 개인 또는 기업 또는 정부 기관일 수 있다. 통신은 문서, 광고 또는 기타 통신 수단에 의해 전자적일 수 있다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 하기를 포함하는 시스템 또는 패키지가 제공된다:
(a) 재활용 PIA,
(b) 식별자, 예컨대 상기 PIA와 관련된 크레딧, 라벨 또는 인증(이때 식별자는 PIA가 재활용물(재활용물 또는 할당물의 공급원을 식별할 필요가 없음)을 갖거나 이로부터 유도된 것의 표현이되, 이에 의해 제조된 재활용 PIA는 할당물을 갖거나, r-파이오일과 적어도 부분적으로 관련된 반응물로부터 제조된다.
시스템은 물리적 조합, 예컨대 그 내용물로서 적어도 일부의 재활용 PIA를 갖는 패키지일 수 있고, 상기 패키지는 상기 내용물을 식별하는, 예컨대 재활용물을 갖거나 이로부터 유도된 것임을 식별하는 라벨, 예컨대 로고를 갖는다. 대안적으로, 라벨 또는 인증은 재활용물을 갖거나 이로부터 유도된 재활용 PIA를 이전하거나 판매할 때마다 기업의 표준 운영 절차의 일부로 제3자 또는 고객에게 발급될 수 있다. 식별자는 물리적으로 재활용 PIA 또는 패키지에 있을 필요가 없고 재활용 PIA 또는 패키지와 함께 제공되거나 이와 관련된 임의의 물질적 문서에 있을 필요도 없다. 예를 들어, 식별자는 재활용 PIA를 고객에게 판매하는 것과 관련된 전자 문서, 인증 또는 인증 로고일 수 있다. 식별자 자체는 단지 공급원에 관계없이 재활용 PIA가 재활용물을 갖거나 이로부터 유도됨을 전달하거나 알릴 필요가 있다. 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 재활용 PIA로 제조한 물품은 식별자, 예컨대 물품 또는 패키지에 내장되거나 부착된 스탬프 또는 로고를 가질 수 있다. 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 식별자는 임의의 공급원으로부터의 전자적 재활용물 크레딧이다. 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 식별자는 r-파이오일에서 기원을 갖는 전자적 재활용물 크레딧이다.
재활용 PIA는 반응물이 재활용물 반응물인지 여부에 관계없이 반응물로부터 제조될 수 있다. PIA가 제조된 후에, 할당물의 적어도 일부를 기반으로 하고 이로부터 유도된 재활용물을 갖는 것으로 지정할 수 있다. 할당물은 재활용품 인벤토리로부터 인출되거나 공제될 수 있다. 공제의 양 및/또는 PIA에 적용되는 양은 임의의 방법, 예를 들어 질량 균형 접근법에 상응할 수 있다.
한 양태에서, 재활용 PIA는, 재활용물 인벤토리를 갖고, 합성 공정에서 반응물을 반응시켜 PIA를 만들고, 재활용물 값을 갖는 재활용물 인벤토리로부터 할당물을 인출하고, 재활용물 값을 PIA에 적용하여 재활용 PIA를 수득함으로써, 제조될 수 있다. 인벤토리로부터 공제되는 할당물의 양은 유연하고 PIA에 적용되는 재활용물의 양에 따라 달라진다. PIA에 적용되는 재활용물의 전체 양은 아니더라도 적어도 일부에 해당하기에 적어도 충분해야 한다. PIA에 적용되는 재활용물 할당물은 r-파이오일에서 유도될 필요가 없고, 대신 예컨대 재활용 폐기물의 가메탄올분해 또는 가스화를 통해 재활용 폐기물로부터 할당물을 생성하는 임의의 다른 방법에서 유도될 수 있되, 재활용물 인벤토리는 또한 할당물을 함유하거나 r-파이오일에서 기원한 할당물 디파짓을 갖는다. 그러나, 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, PIA에 적용되는 재활용물 할당물은 r-파이오일로부터 수득한 할당물이다.
하기는 PIA 또는 비-재활용 올레핀-함유 유출물 또는 그 내부의 화합물에 재활용물을 적용하는 예이다:
(1) PIA 제조사가 PIA에 할당물의 적어도 일부를 적용하여, 할당물이 r-파이오일과 연관되고 PIA를 제조하는 데 사용된 반응물에 임의의 재활용물을 함유하지 않는, 재활용 PIA를 수득하거나,
(2) PIA 제조사는 재활용 PIA를 얻기 위해 할당물의 적어도 일부를 PIA에 적용하되, 이때 이러한 반응물 부피가 재활용 PIA를 제조하는 데 사용되는지 여부에 관계없이, 할당물을 재활용물 반응물로부터 수득하거나,
(3) PIA 제조사는 재활용 PIA를 제조하기 위해 PIA에 할당물의 적어도 일부를 적용하되, 이때 할당물은 r-파이오일로부터 수득되고,
(a) r-파이오일의 모든 재활용물을 적용하여 재활용 PIA의 재활용물의 양을 결정하거나,
(b) r-파이오일 공급 원료의 재활용물 중 일부만 적용하여 재활용 PIA의 재활용물의 양을 결정하고, 나머지는 향후 사용 또는 다른 PIA에 적용하기 위해, 기존 재활용 PIA 또는 이의 조합에 대한 재활용물을 증가시키기 위해 재활용물 인벤토리에 저장하거나,
(c) r-파이오일 공급 원료의 재활용물 중 어느 것도 PIA에 적용되지 않고, 대신 인벤토리에 저장되고, 모든 출처 또는 근원의 재활용물을 인벤토리로부터 공제하고 PIA에 적용하여 재활용 PIA를 제조하거나,
(4) 재활용 PIA 제조사는 할당물의 적어도 일부를 PIA를 제조하는 데 사용되는 반응물에 적용하여 재활용 PIA를 수득하되, 이때 할당물은 PIA를 제조하는 데 사용된 동일한 반응물을 이전하거나 구매하여 수득한 것이고, 할당물은 반응물의 재활용물과 관련이 있거나,
(5) 재활용 PIA 제조사는 할당물의 적어도 일부를 PIA를 제조하는 데 사용되는 반응물에 적용하여 재활용 PIA를 수득하되, 이때 할당물은 PIA를 만드는 데 사용된 동일한 반응물을 이전하거나 구매하여 수득한 것이고, 할당물은 반응물의 재활용물과 관련이 있는 것이 아니라 반응물을 제조하는 데 사용되는 단량체의 재활용물과 관련이 있거나,
(6) 재활용 PIA 제조사는 할당물의 적어도 일부를 PIA를 제조하는 데 사용된 반응물에 적용하여 재활용 PIA를 수득하되, 이때 할당물은 반응물의 이전 또는 구매에 의해 수득되지 않았고, 할당물은 반응물의 재활용물과 관련되거나,
(7) 재활용 PIA 제조사는 할당물의 적어도 일부를 PIA를 제조하는 데 사용되는 반응물에 적용하여 재활용 PIA를 수득하되, 이때 할당물은 반응물의 이전 또는 구매에 의해 수득되지 않았고, 할당물은 반응물의 재활용물에 관련이 없으나, 오히려 반응물을 제조하는 데 사용되는 임의의 단량체의 재활용물과 관련이 있거나,
(8) 재활용 PIA 제조사는 r-파이오일에서 유도된 할당물을 수득하고,
(a) 할당물의 어떤 부분도 PIA를 제조하기 위해 반응물에 적용되지 않고, 대신 할당물의 적어도 일부가 재활용 PIA를 제조하기 위해 PIA에 적용되거나,
(b) 전체보다 적은 양이 PIA를 만드는 데 사용되는 반응물에 적용되고 나머지는 인벤토리에 저장되거나 향후 제조할 PIA에 적용되거나 인벤토리에 있는 기존 재활용 PIA에 적용되여 이의 재활용물 값을 증가시킨다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 재활용 PIA 또는 이에 의해 제조된 물품은 재활용물을 함유하거나 이에 의해 수득된 재활용 PIA로서 판매처로 공급되거나 판매될 수 있다. 판매 또는 판매처로의 공급은 재활용 PIA와 관련된 재활용물 자격의 인증 또는 표현을 수반할 수 있다.
할당물(예를 들어 할당분 또는 크레딧)의 적어도 일부에 해당하는 것으로 재활용 PIA 또는 올레핀-함유 유출물의 적어도 일부의 지정은 다양한 수단을 통해 및 제조사마다 다를 수 있는 재활용 PIA 제조사 또는 올레핀-함유 유출물 제조사가 사용하는 시스템에 따라 발생할 수 있다. 예를 들어, 지정은 내부적으로 단지 제조사의 책자 또는 파일에 있는 로그 엔트리 또는 기타 인벤토리 소프트웨어 프로그램을 통해, 또는 사양에 대한, 패키지 상에, 제품 상에, 제품과 관련된 로고에 의한, 판매된 제품과 관련된 인증 공표 시트에 의한 광고 또는 성명을 통해, 또는 제품에 적용된 재활용물의 양과 관련하여 인벤토리로부터 공제된 양을 계산하는 공식을 통해 발생할 수 있다.
임의적으로, 재활용 PIA를 판매할 수 있다. 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 하기에 의한 중합체 및/또는 물품의 판매처로의 공급 또는 판매의 방법이 제공된다:
(a) 재활용 PIA 제조사 또는 올레핀-함유 유출물 제조사, 또는 이의 계열사 중 임의의 것(총칭하여 제조사)이 재활용물 할당물을 수득거나 생성하고, 할당물은 본원에 설명된 임의의 수단을 통해 수득될 수 있고 재활용물 인벤토리에 디파짓될 수 있고, 이때 재활용물 할당물은 r-파이오일로부터 유도됨;
(b) 합성 공정에서 반응물을 전환하여 PIA를 제조하고, 반응물은 임의의 반응물 또는 r-반응물일 수 있음;
(c) 재활용 PIA를 제조하기 위해 재활용물 인벤토리로부터 PIA의 적어도 일부에 재활용물을 지정(예컨대, 할당 또는 연관)하되, 여기서 인벤토리는 r-파이오일과 관련된 할당물인 하나 이상의 엔트리를 함유한다. 지정은 인벤토리로부터 공제된 할당물의 양, 또는 재활용 PIA 제조사에 의해 이의 장부에서 공표되거나 결정된 재활용물의 양일 수 있다. 따라서, 재활용물의 양은 반드시 물리적 방식으로 재활용 PIA 제품에 적용될 필요는 없다. 지정은 제조사 또는 제조사와 계약 관계에 있는 서비스 제공자에 의한 내부 지정일 수 있음;
(d) 적어도 부분적으로 이러한 지정에 해당하는 재활용물을 함유하거나 이에 의해 수득된 재활용 PIA를 판매처로의 공급 또는 판매함(판매되거나 판매처로 공급된 재활용 PIA에 함유된 것으로 표시된 재활용물의 양은 지정과 관련되거나 연결된다. 재활용물의 양은 판매처로 공급되거나 판매된 재활용 PIA에 공표된 재활용물의 양 및 재활용 PIA 제조사가 재활용 PIA에 할당하거나 지정한 재활용물의 양에서 1:1 관계가 될 수 있다).
기재된 단계는 순차적일 필요는 없고 서로 독립적일 수 있다. 예를 들어, 할당물을 수득하는 단계 (a)와 재활용 PIA를 제조하는 단계는 동시적일 수 있다.
전체에 걸쳐 사용되는 바와 같이, 재활용물 인벤토리로부터 할당물을 공제하는 단계는 재활용 PIA 제품에 대한 적용을 요구하지 않는다. 공제는 또한 수량이 사라지거나 인벤토리 로그에서 제거됨을 의미하지 않는다. 공제는 엔트리의 조정, 인출, 차변으로 엔트리의 추가, 또는 제품과 관련된 재활용물의 양 및 인벤토리 디파짓 상의 할당물의 하나 또는 누적 양을 기반으로 하는 엔트리 및 출력을 조정하는 임의의 기타 알고리즘일 수 있다. 예를 들어, 공제는 동일한 프로그램 또는 장부 내에서 한 열에서 감소/차변 입력 및 다른 열에 추가/크레딧의 간단한 단계일 수 있거나, 제품 슬레이트에 대한 공제 및 엔트리/추가 및/또는 적용 또는 지정을 자동화하는 알고리즘일 수도 있다. 할당물이 인벤토리로부터 공제된 PIA에 할당물을 적용하는 단계는 또한 할당물이 재활용 PIA 제품 또는 판매된 재활용 PIA 제품과 관련하여 발행된 임의의 문서에 물리적으로 적용될 필요가 없다. 예를 들어, 재활용 PIA 제조사는 재활용 PIA 제품을 고객에게 배송하고 재활용물 크레딧을 고객에게 전자적으로 전송함으로써 재활용 PIA 제품에 대한 할당물의 "적용"을 만족시킬 수 있다.
또한, 가스 분해기 노에서 r-파이오일을 전환하여 올레핀-함유 유출물을 제조하는 것을 포함하는 r-파이오일의 용도가 제공된다. 또한, 합성 공정에서 반응물을 전환하여 PIA를 제조하고 할당물의 적어도 일부를 PIA에 적용하는 것을 포함하는 r-파이오일에 대한 용도가 제공되고, 이때 할당물은 r-파이오일과 연관되거나 할당물의 인벤토리에서 유도되고, 이때 인벤토리 내로의 하나 이상의 디파짓은 r-파이오일과 연관된다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 상기에 기재된 임의의 방법에 의해 수득되는 재활용 PIA가 제공된다.
반응물은 저장 용기에 저장되고 트럭, 파이프 또는 선박을 통해 재활용 PIA 제조 시설로 이송될 수 있거나, 하기에 추가로 기재되는 바와 같이 올레핀-함유 유출물 생산 시설은 PIA 시설과 통합될 수 있다. 반응물은 중합체 및/또는 물품을 제조하는 작업자 또는 시설로 운송되거나 이송될 수 있다.
한 양태에서, 재활용 PIA의 제조 방법은 통합 공정일 수 있다. 하나의 예는 하기에 의한 재활용 PIA의 제조 방법이다:
(a) r-파이오일을 분해시켜 올레핀-함유 유출물을 제조하는 단계;
(b) 상기 올레핀-함유 유출물에서 화합물을 분리하여 분리된 화합물을 수득하는 단계;
(c) 합성 공정에서 임의의 반응물을 반응시켜 PIA를 제조하는 단계;
(d) 할당물을 할당물의 인벤토리에 디파짓하는 단계(이때 상기 할당물은 r-파이오일에서 유래됨); 및
(e) PIA에 상기 인벤토리로부터의 할당물을 적용하여 재활용 PIA를 수득하는 단계.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 둘 이상의 시설을 통합하고 재활용 PIA를 제조할 수 있다. 재활용 PIA 또는 올레핀-함유 유출물을 제조하는 시설은 독립형 시설 또는 서로 통합된 시설일 수도 있다. 예를 들어, 하기와 같이 반응물을 생성하고 소비하는 시스템을 설정할 수 있다:
(a) 반응물을 생성하도록 구성된 올레핀-함유 유출물 제조 시설을 제공하고;
(b) 올레핀-함유 유출물 제조 시설로부터 반응물을 수용하도록 구성된 반응기를 갖는 PIA 제조 시설을 제공하고;
(c) 공급 시스템은 이 두 시설 사이에 유체 연통을 제공하고 올레핀-함유 유출물 제조 시설로부터 PIA 제조 시설로 반응물을 공급할 수 있되,
이때, 올레핀-함유 유출물 제조 시설은 할당물을 생성하거나 할당물을 생성하는 공정에 참여하고 r-파이오일을 분해하고,
(i) 상기 할당물은 반응물 또는 PIA에 적용되거나,
(ii) 할당물의 인벤토리에 디파짓되고, 임의적으로 할당물은 인벤토리로부터 인출되고 반응물 또는 PIA에 적용된다.
재활용 PIA 제조 시설은 올레핀-함유 유출물 제조 시설로부터 임의의 반응물을 수용하고, 인벤토리로부터 할당물을 공제하고 이를 PIA에 적용함으로써 반응물로 제조한 재활용 PIA에 재활용물을 적용함으로써 재활용 PIA를 제조할 수 있다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 하기와 같은 재활용 PIA를 생산하기 위한 시스템이 또한 제공된다:
(a) 올레핀-함유 유출물을 포함하는 생산 조성물(output composition)을 생산하도록 구성된 올레핀-함유 유출물 제조 시설을 제공하고;
(b) 올레핀-함유 유출물로부터 분리된 화합물을 수용하고 반응 공정을 통해 상기 화합물의 하나 이상의 하류 생성물을 제조하여 반응물을 포함하는 생산 조성물을 제조하도록 구성된 반응물 제조 시설을 제공하고;
(c) 반응물을 수용하고 PIA를 포함하는 생산 조성물을 제조하도록 구성된 반응기를 갖는 PIA 제조 시설을 제공하고;
(d) 공급 시스템은 이들 시설 중 2개 이상 사이에 유체 연통을 제공하고 하나의 제조 시설의 생산 조성물을 상기 제조 시설 중 또 다른 하나 이상에 공급할 수 있다.
PIA 제조 시설은 재활용 PIA를 제조할 수 있다. 이 시스템에서, 올레핀-함유 유출물 제조 시설은 반응물 제조 시설과 유체 연통된 아웃풋(output)을 가질 수 있고, 이는 차례로 PIA 제조 시설과 유체 연통된 아웃풋을 가질 수 있다. 대안적으로, (a) 및 (b)의 제조 시설만이 유체 연통될 수 있거나, (b) 및 (c)만이 유체 연통될 수 있다. 후자의 경우, PIA 제조 시설은 재활용물물 인벤토리에서 할당물을 공제하고 이를 PIA에 적용하여 재활용 PIA를 제조할 수 있다. 수득되고 인벤토리에 저장된 할당물은 상기에 기재된 임의의 방법에 의해 수득될 수 있다.
유체 연통은 가스 또는 액체 또는 둘 다일 수 있다. 유체 연통은 연속적일 필요가 없고, 유체가 상호연결된 파이프 네트워크를 통해 트럭, 기차, 선박 또는 항공기의 사용 없이 제조 시설에서 후속 시설로 수송될 수 있는 한, 저장 탱크, 밸브 또는 기타 정제 또는 처리 시설이 개재될 수 있다. 또한, 시설은 동일한 사이트를 공유할 수 있거나, 달리 말하면, 하나의 사이트에 2개 이상의 시설이 포함될 수 있다. 또한, 시설은 저장 탱크 사이트 또는 보조 화학 물질 저장 탱크를 공유할 수 있거나, 유틸리티, 증기 또는 기타 열원 등을 공유할 수도 있지만, 유닛 작업이 분리되어 있기 때문에 개별 시설로 간주될 수도 있다. 시설은 전형적으로 배터리 한도로 제한될 수 있다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 통합 공정은 서로 5 마일 이내, 3 마일 이내, 2 마일 이내, 또는 1 마일 이내(직선으로 측정됨)에 함께 위치된 2개 이상의 시설을 포함한다. 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 동일한 계열사가 2개 이상의 시설을 소유한다.
한 양태에서, 통합된 재활용 PIA 생성 및 소비 시스템이 또한 제공된다. 이 시스템은 하기를 포함한다:
(a) 올레핀-함유 유출물을 포함하는 생산 조성물을 생산하도록 구성된 올레핀-함유 유출물 제조 시설을 제공하고;
(b) 올레핀-함유 유출물로부터 분리된 화합물을 수용하고 반응 공정을 통해 상기 화합물의 하나 이상의 하류 생성물을 생성하여 반응물을 포함하는 생산 조성물을 제조하도록 구성된 반응물 제조 시설을 제공하고;
(c) 반응물을 수용하고 PIA를 포함하는 생산 조성물을 제조하도록 구성된 반응기를 갖는 PIA 제조 시설을 제공하고;
(d) 파이핑 시스템은 임의적으로 중간 처리 장비 또는 저장 시설과 함께 상기 시설 중 2개 이상을 상호연결하고, 한 시설에서 생산 조성물을 빼고 다른 시설 중 하나 이상에서 상기 생산량을 수용할 수 있다.
유체 연통이 바람직하지만, 시스템은 두 시설 사이의 유체 연통을 반드시 필요로 하지는 않는다. 예를 들어, 올레핀-함유 유출물에서 분리된 화합물은 다른 처리 장비, 예컨대 처리, 정제, 펌프, 압축, 또는 스트림을 결합하도록 구성된 장비(모두 임의적 계량, 밸브 또는 인터락 장비를 함유함)가 개재될 수 있는 상호연결 파이핑 네트워크를 통해 반응물 시설로 전달될 수 있다. 장비는 지면에 고정되거나 지면에 고정된 구조물에 고정될 수 있다. 상호연결 파이핑은 반응물 반응기 또는 분해기에 연결할 필요가 없고, 오히려 각 시설의 전달 및 수용 지점에 연결해야 한다. 상호연결 파이프 작업대는 시설 (a) - (b), (b) - (c) 또는 (a) -(b) - (c) 사이에 존재할 수 있다.
또한, 하기를 포함하는 순환 제조 공정이 제공된다:
(1) r-파이오일을 제공함;
(2) r-파이오일을 분해하여 올레핀-함유 유출물을 생성함;
(i) 상기 올레핀-함유 유출물로부터 분리된 화합물을 반응시켜 재활용 PIA를 제조함, 또는
(ii) 상기 r-파이오일로부터 수득한 재활용물 할당물을 비-재활용 올레핀-함유 유출물로부터 분리된 화합물로부터 제조된 PIA와 연관시켜 재활용 PIA를 생성함; 및
(3) 임의의 상기 재활용 PIA 또는 상기 재활용 PIA로부터 제조된 임의의 다른 물품, 화합물 또는 중합체의 적어도 일부를 상기 r-파이오일을 제조하기 위한 공급 원료로서 취함.
전술한 공정에서, 재활용 PIA가 여러 번 재활용될 수 있는 전체 순환 또는 폐쇄 루프 공정이 제공된다.
PIA에 포함되는 물품의 예는 섬유, 얀, 토우(tow), 연속 필라멘트, 스테이플 섬유, 조방사(roving), 패브릭, 텍스타일, 플레이크, 필름(예를 들어 폴리올레핀 필름), 시트, 복합 시트, 플라스틱 용기 및 소비재이다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 재활용 PIA는 r-파이오일을 제조하는 데 사용되는 중합체 또는 물품의 동일한 패밀리 또는 분류의 중합체 또는 물품이다.
용어 "재활용 폐기물", "폐 스트림" 및 "재활용 폐 스트림"은, (예를 들어 매립지 또는 소각지에) 영구적으로 폐기되는 것보다는, 생산 공정에서 재사용되는 임의의 유형의 폐기물 또는 폐기물-함유 스트림을 의미하도록 상호교환적으로 사용된다. 재활용 폐 스트림은 적어도 부분적으로 회수되는 산업 및 소비자 공급원으로부터의 재활용된 폐기물의 유동 또는 축적이다.
재활용 폐 스트림에는 물질, 제품 및 물품이 포함된다(단독으로 사용할 경우 "물질"로 통칭). 재활용된 폐기물 물질은 고체 또는 액체일 수 있다. 재활용된 고체 폐 스트림의 예로는 플라스틱, 고무(타이어 포함), 텍스타일, 목재, 바이오 폐기물, 변성 셀룰로스, 습식 레이드 제품, 및 열분해될 수 있는 임의의 기타 물질이 있다. 액체 폐 스트림의 예는 산업 슬러지, 오일(플랜트 및 석유로부터 유도된 것을 포함), 회수된 윤활유, 식물 오일, 동물 오일, 및 산업 플랜트로부터의 임의의 기타 화학 스트림을 포함한다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 재활용 폐 스트림은 적어도 부분적으로 산업적 사용 후 또는 소비자 사용 후(post-consumer), 또는 산업적 사용 후 및 소비자 사용 후 물질 둘 다를 함유하는 스트림을 포함한다. 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 소비자 사용 후 물질은 마모에 관계 없이 임의의 기간 동안 의도된 용도를 위해 1회 이상 사용되었거나 최종 사용 소비자에게 판매된 것이거나, 물질의 제조 또는 판매에 관여하는 제조사 또는 비지니스 외의 임의의 개인 또는 기업에 의해 휴지통에 폐기된 것이다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 산업적 사용 후 물질은 생성되고 의도된 용도를 위해 사용되지 않았거나, 최종 사용 소비자에게 판매되지 않았거나, 물질의 판매 또는 폐기에 관여하는 제조사 또는 임의의 다른 기업에 의해 폐기되거나 이전되지 않은, 제조사에 의해 생산되거나 가공된 물질 모두를 포함하는 것이다. 산업적 사용 후 물질의 예로는 재작업, 재연삭, 스크랩, 다듬기, 규격 외 자재, 및 제조사에서 임의의 하류 소비자로(예를 들어 제조사에서 도매업체, 유통업체로) 이전되었지만 아직 사용되지 않았거나 최종 사용 소비자에게 판매되지 않은 완제품 등이 있다.
열분해 유닛에 공급되는 재활용 폐 스트림의 형태는 제한되지 않고, 물품, 제품, 물질 또는 이들의 일부의 임의의 형태를 포함할 수 있다. 물품의 일부는 시트, 압출된 모양, 몰딩, 필름, 라미네이트, 포말 조각, 칩, 플레이크, 입자, 섬유, 덩어리, 브리켓, 분말, 조각낸 조각, 긴 스트립, 또는 다양한 모양을 갖는 무작위 모양 조각의 형태, 또는 물품의 원래 형태가 아니고 열분해 유닛에 공급하도록 조정된 임의의 다른 형태를 취할 수 있다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 재활용된 폐기물 물질은 크기가 감소된다. 크기 감소는 다지기, 조각냄, 써레질, 빻기, 분쇄, 공급 원료 절단, 성형, 압축 또는 용매 내 용해를 포함한 임의의 수단을 통해 발생할 수 있다.
재활용 폐 플라스틱은 한 유형의 중합체 스트림으로 단리될 수 있거나 혼합된 재활용된 폐 플라스틱의 스트림일 수 있다. 플라스틱은 1 atm에서 25℃에서 고체인 모든 유기 합성 고분자일 수 있다. 플라스틱은 열경화성, 열가소성, 또는 탄성중합체 플라스틱일 수 있다. 플라스틱의 예는 고 밀도 폴리에틸렌 및 이의 공중합체, 저 밀도 폴리에틸렌 및 이의 공중합체, 폴리프로필렌 및 이의 공중합체, 기타 폴리올레핀, 폴리스티렌, 폴리비닐 클로라이드(PVC), 폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC), 폴리에스테르, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 코폴리에스테르 및 테레프탈레이트 코폴리에스테르(예를 들어 TMCD, CHDM, 프로필렌 글리콜 또는 NPG 단량체의 잔기를 함유함), 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리테트라플루오로에틸렌, 아크릴로부타디엔스티렌(ABS), 폴리우레탄, 셀룰로스 화합물 및 이의 유도체, 예컨대 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 디아세테이트, 셀룰로스 트리아세테이트, 셀룰로스 프로피오네이트, 셀룰로스 부티레이트; 재생된 셀룰로스 화합물, 예컨대 비스코스 및 레이온, 에폭시, 폴리아미드, 페놀계 수지, 폴리아세탈, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌계 합금, 폴리프로필렌 및 이의 공중합체, 폴리스티렌, 스티렌계 화합물, 비닐계 화합물, 스티렌 아크릴로니트릴, 열가소성 탄성중합체, 폴리비닐 아세탈(예를 들어 PVB) 및 우레아계 중합체 및 멜라민-함유 중합체를 포함한다.
적합한 재활용 폐 플라스틱은 또한 SPI에 의해 설정된 추적 화살표 삼각형 내에서 1 내지 7로 번호가 매겨진 수지 ID 코드를 갖는 임의의 것을 포함한다. 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일은 적어도 일부가 일반적으로 재활용되지 않는 플라스틱을 함유하는 재활용 폐 스트림으로부터 제조된다. 여기에는 숫자 3(폴리비닐 클로라이드), 5(폴리프로필렌), 6(폴리스티렌), 7(기타)을 갖는 플라스틱이 포함된다. 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해되는 재활용된 폐 스트림은 10 중량% 미만, 5 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하, 0.5 중량% 이하, 또는 0.2 중량% 이하, 0.1 중량% 이하 또는 0.05 중량% 이하의 숫자 3의 지정을 갖는 플라스틱(폴리비닐 클로라이드), 또는 임의적으로 숫자 3 및 6의 지정을 갖는 플라스틱, 또는 숫자 3, 6 및 7의 지정을 갖는 플라스틱을 함유한다.
재활용 고무의 예는 천연 및 합성 고무를 포함한다. 고무의 형태는 제한이 없고 타이어를 포함한다.
재활용 폐 목재의 예로는 연목 및 경목, 칩화되거나 펄프화되거나 마무리처리(finishing)된 물품을 포함한다. 많은 재활용된 폐 목재의 출처는 산업, 건설 또는 철거이다.
생재활용된 폐기물의 예로는 가정용 생재활용된 폐기물(예를 들어 식품), 그린 또는 가든 생재활용된 폐기물, 산업 식품 가공 산업으로부터의 생재활용된 폐기물이 있다.
재활용 텍스타일의 예는 천연 및/또는 합성 섬유, 조방사, 얀, 부직포 웹, 천, 패프릭 및 전술한 항목 중 임의의 것으로 제조되거나 이를 함유하는 제품을 포함한다. 텍스타일은 직조, 편직, 노팅, 스티칭, 터프팅, 섬유 압축(펠팅 작업에서 수행되는 것과 같음), 임브로이더링, 레이싱, 크로케팅, 브레이딩 또는 부직 웹 및 물질일 수 있다. 텍스타일에는 패브릭, 텍스타일로부터 분리된 섬유 또는 기타 제품 함유 섬유, 스크랩 또는 오프 스펙 섬유 또는 얀 또는 패브릭, 또는 임의의 다른 공급원의 느슨한 섬유 및 얀이 포함된다. 텍스타일에는 또한 스테이플 섬유, 연속 섬유, 스레드, 토우 밴드, 꼬임 및/또는 방적 얀, 얀으로 제조한 그레이 패브릭, 그레이 패브릭을 습식 가공하여 생산한 마무리처리된 패브릭, 마무리처리된 패브릭 또는 임의의 기타 패브릭으로 제조한 가먼트가 포함된다. 텍스타일에는 의류, 인테리어 가구 및 산업 유형의 텍스타일이 포함된다.
의류 카테고리(인간이 착용하거나 신체를 위해 만든 것)의 재활용 텍스타일의 예에는 스포츠 코트, 양복, 트라우저 및 캐주얼 또는 작업용 바지, 셔츠, 양말, 운동복, 드레스, 실내복, 외출복, 예컨대 레인 재킷, 저온 재킷 및 코트, 스웨터, 보호복, 유니폼 및 액세서리, 예컨대 스카프, 모자 및 장갑이 포함된다. 인테리어 가구 카테고리의 텍스타일의 예로는 가구 덮개 및 슬립커버, 카페트 및 러그, 커튼, 침구, 예컨대 시트, 베개 커버, 듀베이, 컴포터, 매트리스 커버; 리넨, 식탁보, 타월, 마른 행주 및 담요가 포함된다. 산업용 텍스타일의 예로는 운송수단(자동차, 비행기, 기차, 버스) 시트, 바닥 매트, 트렁크 라이너, 및 헤드 라이너; 야외 가구 및 쿠션, 텐트, 배낭, 짐, 로프, 컨베이어 벨트, 캘린더 롤 펠트, 광택 천, 헝겊, 토양 침식 패브릭 및 지오텍스타일, 농업용 매트 및 스크린, 개인 보호 장비, 방탄 조끼, 의료 붕대, 봉합사, 테이프 등이 포함된다.
재활용된 부직 웹은 또한 건식 레이드 부직 웹일 수 있다. 본원에 기재된 바와 같이 건식 레이드 부직 웹으로부터 형성될 수 있는 적합한 물품의 예는 개인, 소비자, 산업, 식품 서비스, 의료 및 기타 유형의 최종 용도를 위한 물품을 포함할 수 있다. 특정 예는 아기 물티슈, 플러셔블(flushable) 물티슈, 일회용 기저귀, 훈련용 바지, 여성 위생 제품, 예컨대 생리대 및 탐폰, 성인용 요실금 패드, 속옷 또는 브리프, 및 애완동물 훈련용 패드를 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 다른 예로는 소비자용(예컨대 개인 관리 또는 가정) 및 산업용(예컨대 식품 서비스, 헬스 케어 또는 전문)을 포함하는 다양한 건식 또는 습식 물티슈가 포함된다. 부직 웹은 또한 베개 충전제, 매트리스 및 덮개, 퀼트 및 컴포터의 탄 솜으로서 사용될 수 있다. 의료 및 산업 분야에서, 본 발명의 부직포 웹은 의료 및 산업 안면 마스크, 보호복, 캡 및 신발 커버, 일회용 시트, 수술 가운, 드레이프, 붕대 및 의료 드레싱에 사용될 수 있다. 또한, 부직 웹은 환경적 패브릭, 예컨대 지오텍스타일 및 타프, 오일 및 화학 흡수 패드, 뿐만 아니라 건설용 물질, 예컨대 방음 또는 단열재, 텐트, 럼버 및 토양 덮개 및 시트에 사용될 수 있다. 부직 웹은 또한 기타 소비자 최종 사용 용도를 위해, 예컨대 카페트 백킹, 소비재, 산업용 제품 또는 농업 제품에 대한 패키징, 단열 또는 방음재를 위해, 및 다양한 유형의 의류에 사용될 수 있다. 건식 레이드 부직 웹은 또한 운송수단(예를 들어 자동차 또는 항공), 상업, 주거, 산업 또는 기타 특수 용도를 포함하는 다양한 여과 적용에 사용될 수 있다. 예에는 소비자 또는 산업용 공기 또는 액체 필터(예를 들어 가솔린, 오일, 물)(미세 여과에 사용되는 나노 섬유 웹을 포함함), 뿐만 아니라 최종 용도, 예컨대 티백, 커피 필터 및 건조기 시트를 위한 필터 요소가 포함될 수 있다. 또한, 부직 웹은 브레이크 패드, 트렁크 라이너, 카페트 터프팅 및 언더 패딩을 포함하지만 이에 제한되지 않는 자동차에 사용하기 위한 다양한 구성요소를 형성하는 데 사용될 수 있다.
재활용 텍스타일은 단일 유형 또는 다중 유형의 천연 섬유 및/또는 단일 유형 또는 다중 유형의 합성 섬유를 포함할 수 있다. 텍스타일 섬유 조합의 예로는 모두 천연, 모두 합성, 2가지 이상의 유형의 천연 섬유 유형, 2가지 이상의 유형의 합성 섬유, 1가지 유형의 천연 섬유 및 1가지 유형의 합성 섬유, 1가지 유형의 천연 섬유 및 2가지 이상의 유형의 합성 섬유, 2가지 이상의 유형의 천연 섬유 및 1가지 유형의 합성 섬유, 및 2가지 이상의 유형의 천연 섬유 및 2가지 이상의 유형의 합성 섬유가 포함된다.
재활용 습식 레이드 제품의 예에는 카드보드, 사무용 종이, 신문 용지 및 잡지, 인쇄용 및 필기용 종이, 생리대, 티슈/타월, 포장/용기 보드, 특수 용지, 의류, 표백 보드, 골판지 매체, 습식 레이드 성형 제품, 표백되지 않은 크래프트, 장식용 라미네이트, 보안 용지 및 통화, 대규모 그래픽, 특수 제품, 식품 및 음료 제품이 포함된다.
변성 셀룰로스의 예는 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 디아세테이트, 셀룰로스 트리아세테이트, 재생 셀룰로스, 예컨대 임의의 형태의 비스코스(viscose), 레이온(rayon), 및 Lyocel(상표) 제품, 예컨대 토우 밴드, 스테이플 섬유, 연속 섬유, 필름, 시트, 성형되거나 스탬핑된 제품에 포함되거나, 담배 필터 로드, 안과 제품, 스크류드라이버 손잡이, 광학 필름 및 코팅과 같은 제품에 포함된다.
재활용 식물성 오일 또는 동물성 오일의 예로는 동물 가공 시설에서 회수한 오일 및 식당에서 나오는 재활용된 폐기물이 있다.
재활용 소비자 사용 후 또는 산업적 사용 후 재활용된 폐기물을 수득하기 위한 공급원은 제한되지 않고 도시의 재활용된 고체 폐 스트림(MSW)에 존재하고/하거나 이로부터 분리된 재활용된 폐기물을 포함할 수 있다. 예를 들어, MSW 스트림은 텍스타일, 섬유, 종이, 목재, 유리, 금속 등을 포함한 여러 개별 구성요소로 처리 및 분류될 수 있다. 텍스타일의 다른 공급원에는 수집 기관에 의해, 텍스타일 브랜드 소유사, 컨소시엄 또는 기관에 의해, 이에 대해 또는 대신하여, 브로커로부터, 또는 산업적 사용 후 공급원으로부터(예컨대 밀 또는 상업 생산 시설로부터의 스크랩) 수득된 것, 도매상 또는 판매상으로부터 판매되지 않은 패브릭, 기계적 및/또는 화학적 분류 또는 분리 시설로부터, 매립지로부터, 또는 부두 또는 선박 상에 스트랜딩된 것이 포함된다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 유닛으로의 공급물은 30 중량% 이상, 35 중량% 이상, 40 중량% 이상, 45 중량% 이상, 50 중량% 이상, 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상, 95 중량% 이상 또는 99 중량% 이상의 1개 이상, 2개 이상, 3개 이상, 4개 이상, 5개 이상 또는 6개 이상의 상이한 종류의 재활용 폐기물을 포함할 수 있다. "종류"에 대한 언급은 수지 ID 코드 1 내지 7에 의해 결정된다. 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 유닛으로의 공급원은 25 중량% 미만, 20 중량% 이하, 15 중량% 이하, 10 중량% 이하, 5 중량% 이하 또는 1 중량% 이하의 폴리비닐 클로라이드 및/또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 함유한다. 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 재활용 폐 스트림은 1, 2 또는 3개 이상의 종류의 가소된 플라스틱을 함유한다.
도 2는 적어도 부분적으로 하나 이상의 재활용 폐기물, 특히 재활용 플라스틱 폐기물을 다양한 유용한 열분해-유도된 제품으로 전환시키기 위해 사용될 수 있는 예시적인 열분해 시스템(110)을 도시한다. 도 2에 도시된 열분해 시스템은 본원이 구현될 수 있는 시스템의 한 예일 뿐임이 이해되어야 한다. 본원은 재활용 폐기물, 특히 재활용 플라스틱 폐기물을 다양한 바람직한 최종 제품으로 효율적이고 효과적으로 열분해하는 것이 바람직한 매우 다양한 다른 시스템에서의 용도를 찾을 수 있다. 도 2에 도시된 예시적인 열분해 시스템은 더 상세히 설명될 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 열분해 시스템(110)은 하나 이상의 폐 플라스틱을 시스템(110)에 공급하기 위한 폐 플라스틱 공급원(112)을 포함할 수 있다. 플라스틱 공급원(112)은 예를 들어 호퍼(hopper), 저장 빈, 레일 차량, 오버-더-로드(over-the-road) 트레일러 또는 폐 플라스틱을 보관하거나 저장할 수 있는 임의의 기타 장치일 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 플라스틱 공급원(112)에 의해 공급된 폐 플라스틱은 고체 입자, 예컨대 칩, 플레이크 또는 분말의 형태일 수 있다. 도 2에 도시되지는 않았지만, 열분해 시스템(110)은 또한 시스템(110)에 다른 공급물 유형을 제공하기 위해 사용될 수 있는 다른 유형의 재활용 폐기물의 추가 공급원을 포함할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 폐 플라스틱은 하나 이상의 소비자 사용 후 폐 플라스틱 및/또는 산업적 사용 후 폐 플라스틱, 예컨대 고 밀도 폴리에틸렌, 저 밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 기타 폴리올레핀, 폴리스티렌, 폴리비닐 클로라이드(PVC), 폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리테트라플루오로에틸렌 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 폐 플라스틱은 고 밀도 폴리에틸렌, 저 밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "소비자 사용 후"는 이전에 소비자 시장에 도입되었던 비-버진(non-virgin) 플라스틱을 지칭한다.
본원에 사용된 "소비자 사용 후 폐 플라스틱"은 소비자 시장으로부터 도입되고 유도된 폐 플라스틱을 지칭한다. 본원에 사용된 "산업적 사용 후 폐 플라스틱"은 소비자 사용 후 폐 플라스틱이 아닌 폐 플라스틱을 지칭한다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 폐 플라스틱-함유 공급물은 플라스틱 공급원(112)으로부터 공급될 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 폐 플라스틱-함유 공급물은 고 밀도 폴리에틸렌, 저 밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 기타 폴리올레핀, 폴리스티렌, 폴리비닐 클로라이드(PVC), 폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리테트라플루오로에틸렌 또는 이들의 조합을 포함하거나 본질적으로 이로 이루어지거나 이로 이루어질 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 폐 플라스틱-함유 공급물은 5 중량% 이상, 10 중량% 이상, 15 중량% 이상, 20 중량% 이상, 25 중량% 이상, 30 중량% 이상, 35 중량% 이상, 40 중량% 이상, 45 중량% 이상, 50 중량% 이상, 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상, 95 중량% 이상 또는 99 중량% 이상의 1, 2, 3 또는 4개 이상의 상이한 종류의 폐 플라스틱을 포함할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 전처리 유닛(14) 및/또는 열분해 반응기(18)에 공급되는 폐 플라스틱-함유 공급물은 각각의 경우 5 중량% 이상, 10 중량% 이상, 15 중량% 이상, 20 중량% 이상, 25 중량% 이상, 30 중량% 이상, 35 중량% 이상, 40 중량% 이상, 45 중량% 이상, 50 중량% 이상, 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상, 95 중량% 이상, 또는 99 중량% 이상의 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 전처리 유닛(14) 및/또는 열분해 반응기(18)에 공급되는 폐 플라스틱-함유 공급물은 각각의 경우 1 중량% 이상, 5 중량% 이상, 10 중량% 이상, 15 중량% 이상, 20 중량% 이상, 25 중량% 이상, 30 중량% 이상, 35 중량% 이상, 40 중량% 이상, 45 중량% 이상, 50 중량% 이상, 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상, 95 중량% 이상, 또는 99 중량% 이상의 할로겐-함유 플라스틱, 예컨대 폴리비닐 클로라이드를 포함할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 플라스틱 폐기물은 25 중량% 이하, 20 중량% 이하, 15 중량% 이하, 10 중량% 이하, 5 중량% 이하 또는 1 중량% 이하의 폴리비닐 클로라이드 및/또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함할 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 폐 플라스틱-함유 공급물은 1, 2 또는 3개 이상의 종류의 가소된 플라스틱을 포함할 수 있다. "종류"에 대한 언급은 수지 ID 코드 1 내지 7에 의해 결정된다.
열분해 시스템(110)은 상기 시스템(110)에 하나 이상의 다른 재활용된 폐기물을 공급하기 위한 또 다른 폐기물 공급원(113)을 포함할 수 있다. 예컨대, 기타 폐기물 공급원(113)은 화학적 제조 플랜트, 열적 분해기, 촉매적 분해기, 탈메탄기, 기화기 또는 급냉탑(quench tower)일 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 기타 폐기물 공급원(113)으로부터 공급된 추가적인 폐기물은 고체 입자 형태, 예컨대 칩(chip), 플레이크(flake) 또는 분말, 및/또는 액체 형태일 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 추가적인 재활용 폐기물 공급물은 기타 폐기물 공급원(113)으로부터 공급될 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 추가적인 재활용 폐기물 공급물은 본원에 기재된 임의의 재활용된 폐기물, 예컨대 산업적 사용 후 물질, 소비자 사용 후 물질, 타이어, 폐 목재, 바이오 폐기물, 텍스타일, 폐 부직 물질, 폐 비-편직 물질, 폐 습식 레이드 물질, 폐 오일, 미정제 산업 폐기물 액체, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 이러한 추가적인 재활용 폐기물 공급물은 산업적 사용 후 물질, 예컨대 (i) 에탄 및/또는 프로판의 분해 동안 생성된 하나 이상의 액체 부산물, (ii) 하나 이상의 합성 텍스타일, (iii) 합성 섬유의 생성으로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림, (iv) 아세틸의 생성으부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림, (v) C6-C24의 탄소 쇄 길이를 갖는 하나 이상의 산소화된 탄화수소, (vi) 주정박, (vii) 75 중량% 이상의 C2-C25 지방족 탄화수소 및 10 중량% 미만의 방향족 화합물을 포함하는 하나 이상의 액체 탄화수소, (viii) 하나 이상의 산업적 사용 후 폐 플라스틱, (ix) 하나 이상의 소비자 사용 후 폐 오일, (x) 하나 이상의 산업적 사용 후 윤활 오일, (xi) 열분해 타르, 또는 (xii) 이들의 조합을 포함할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 기타 폐기물 공급원(113)으로부터의 이러한 추가적인 재활용 폐기물 공급물은 미정제 산업적 사용 후 액체 폐기물 및/또는 미정제 산업적 사용 후 고체 폐기물을 포함할 수 있다. 본원에 사용된 "미정제 산업 폐기물 액체"는 다수의 액체 성분을 포함하는 산업적 사용 후 폐기물 액체를 지칭하되, 미정제 산업 폐기물 액체의 총 중량을 기준으로, 단일 성분이 미정제 산업 폐기물 액체의 90% 초과를 구성하지 않는다. 예컨대, 미정제 산업 폐기물 액체는 저가치의 공동산물(coproduct), 부산물 및 폐기물을 포함할 수 있다. 본원에 사용된 "미정제 산업 폐기물 고체"는 다수의 고체 성분을 포함하는 산업적 사용 후 폐기물 고체를 지칭하되, 미정제 산업 폐기물 고체의 총 중량을 기준으로, 단일 성분이 미정제 산업 폐기물 고체의 90% 초과를 구성하지 않는다
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 미정제 산업 폐기물 액체의 총 중량을 기준으로, 단일 성분은 미정제 산업 폐기물 액체의 80% 초과, 75% 초과, 70% 초과, 65% 초과, 60% 초과, 55% 초과, 50% 초과, 45% 초과, 40% 초과, 35% 초과, 30% 초과 또는 25% 초과를 구성하지 않는다. 예컨대, 미정제 산업 폐기물 액체는 (i) 에탄 및/또는 프로판의 분해 동안 생성된 하나 이상의 액체 부산물, (ii) 합성 섬유의 생성으로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림, (iii) 아세틸의 제조로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림, (iv) C6-C24의 탄소 쇄 길이를 갖는 하나 이상의 산소화된 탄화수소, (v) 75 중량% 이상의 C2-C25 지방족 탄화수소 및 10 중량% 미만의 방향족 화합물을 포함하는 하나 이상의 액체 탄화수소, (vi) 하나 이상의 소비자 사용 후 폐 오일, (vii) 하나 이상의 산업적 사용 후 윤활 오일, 또는 (viii) 이들의 조합을 포함할 수 있다
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 미정제 산업 폐기물 고체의 총 중량을 기준으로, 단일 성분은 미정제 산업 폐기물 액체의 80% 초과, 75% 초과, 70% 초과, 65% 초과, 60% 초과, 55% 초과, 50% 초과, 45% 초과, 40% 초과, 35% 초과, 30% 초과 또는 25% 초과를 구성하지 않는다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 미정제 산업적 사용 후 액체 폐기물 및/또는 미정제 산업적 사용 후 고체 폐기물은 정제 과정, 예컨대 여과를 거치지 않는다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 추가적인 재활용 폐기물 공급물은 소비자 사용 후 물질, 산업적 사용 후 물질, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 소비자 사용 후 폐기물은 폐 플라스틱, 폐 고무, 텍스타일, 변성 셀룰로스, 습식 레이드 생성물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 공급물 전처리 유닛(114) 및/또는 열분해 반응기(118)로 공급되는 폐 플라스틱-함유 공급물은 각각의 경우 1 중량% 이상, 2 중량% 이상, 3 중량% 이상, 4 중량% 이상, 5 중량% 이상, 10 중량% 이상, 15 중량% 이상, 20 중량% 이상, 25 중량% 이상, 30 중량% 이상, 35 중량% 이상, 40 중량% 이상, 45 중량% 이상, 50 중량% 이상, 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상, 95 중량% 이상 또는 99 중량% 이상의 1, 2, 3 또는 4개 이상의 상이한 종류의 기타 폐기물 공급원(113)으로부터의 기타 폐기물, 예컨대 본원에 개시된 소비자 사용 후 물질 및/또는 산업적 사용 후 물질을 포함할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 공급물 전처리 유닛(114) 및/또는 열분해 반응기(118)로 공급되는 폐 플라스틱-함유 공급물은 각각의 경우 75 중량% 이하, 70 중량% 이하, 65 중량% 이하, 60 중량% 이하, 55 중량% 이하, 50 중량% 이하, 45 중량% 이하, 40 중량% 이하, 35 중량% 이하, 30 중량% 이하, 25 중량% 이하, 20 중량% 이하, 15 중량% 이하, 10 중량% 이하 또는 5 중량% 이하의 1, 2, 3 또는 4개 이상의 상이한 종류의 기타 폐기물 공급원(113)으로부터의 기타 폐기물, 예컨대 본원에 개시된 소비자 사용 후 물질 및/또는 산업적 사용 후 물질을 포함할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 추가적인 재활용 폐기물 공급물은 공급 원료 전처리 유닛(114)에 도입되기 전, 고체 폐 플라스틱 공급물과 조합될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 추가적인 재활용 폐기물 공급물은 고체 폐 플라스틱 공급물로부터 별개로 열분해 반응기(118)에 직접적으로 공급될 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 고체 플라스틱 공급물은 액체 형태인 기타 폐기물 공급원(113)으로부터 재활용된 폐기물과 조합된 때, 슬러리 형태일 수 있다. 이러한 양태에서, 액체 재활용 폐기물, 예컨대 산업적 사용 후 오일은 적어도 부분적으로 폐 플라스틱을 코팅할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 플라스틱 공급원(112)으로부터의 고체 폐 플라스틱 공급물은 공급 원료 전처리 유닛(114)에 공급될 수 있다. 공급 원료 전처리 유닛(114)에서, 도입된 폐 플라스틱은 후속 열분해 반응을 용이하게 하고/거나 생성되는 r-파이오일을 풍부하게 하기 위해 다수의 전처리를 거칠 수 있다. 이러한 전처리는, 예를 들어 세척, 기계적 교반, 부유 선별, 크기 감소, 분리, 탈할로겐화 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 도입된 플라스틱 폐기물은 기계적 교반되거나 플라스틱 폐기물의 입자 크기를 감소시키기 위해 크기 감소 작업을 받을 수 있다. 이러한 기계적 교반은 도입된 플라스틱의 평균 입자 크기를 10% 이상, 25% 이상, 50% 이상 또는 75% 이상만큼 감소시킬 수 있는 당업계에 공지된 임의의 혼합, 전단 또는 분쇄 장치에 의해 공급될 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 공급 원료 전처리 유닛(114)은 플라스틱 폐기물을 파쇄된 폐기물이 되도록 적어도 부분적으로 파쇄되게 구성된 파쇄 유닛을 포함할 수 있다. 이러한 파쇄는 당업계에 공지되어 있는 임의의 혼합, 전단 또는 연삭 장치에 의해 공급될 수 있고, 이는 도입된 플라스틱의 평균 입자 크기를 각각의 경우 10% 이상, 25% 이상, 50% 이상 또는 75% 이상만큼 감소시킬 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 공급 원료 전처리 유닛(114)은 플라스틱 폐기물, 또는 파쇄 유닛으로부터의 파쇄된 플라스틱 폐기물을 열분해 반응기(118)를 위한 폐 플라스틱 공급 원료, 및 열분해를 거치지 않을 바람직하지 않은 폐 스트림으로 분리하도록 구성된 분리기 유닛을 포함할 수 있다. 분리기 유닛은 펄터, 사이클론 분리기(cyclone separator), 분별기, 부유 탱크(floatation tank) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 전처리 유닛(114)은 파쇄 유닛 및 분리기 유닛을 포함할 수 있고, 이의 순서는 공급 원료 전처리 유닛(114)에 도입되는 플라스틱 공급 원료에 따라 필요시 변형될 수 있다. 일반적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 분리기는 파쇄 유닛의 하류에 위치할 수 있다.
분리기는 전처리 유닛(114)으로 도입된 폐 플라스틱으로부터 바람직하지 않은 플라스틱, 예컨대 PVC 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 제거할 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 분리기는 5% 이상, 10% 이상, 15% 이상, 20% 이상, 25% 이상, 30% 이상, 35% 이상, 40% 이상, 45% 이상, 50% 이상, 60% 이상, 65% 이상, 70% 이상, 75% 이상, 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상, 95% 이상 또는 99% 이상의 PVC 및/또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(원래 고체 폐 플라스틱 공급 원료에 존재하는 것)를 제거할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 분리기는 부유 탱크 내의 액체 매질, 예컨대 물 중 플라스틱의 밀도를 기준으로, 목적하는 플라스틱으로부터 바람직하지 않은 플라스틱을 분리할 수 있는 부유 탱크를 포함할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 전처리 유닛(114)은 유닛(14)으로 도입된 플라스틱 공급 원료를 적어도 부분적으로 탈할로겐화할 수 있는 하나 이상의 시스템 또는 성분을 포함할 수 있다. 보다 특히, 전처리 유닛(114)은 유닛(14)에 도입된 공급 원료로부터 적어도 일부의 할로겐-함유(예컨대 염소-함유) 화합물을 제거함으로써 탈할로겐화된 공급 원료를 형성할 수 있다. 제거된 할로겐-함유 화합물(예컨대 염소-함유 화합물, 예컨대 HCl)을 포함하는 제거된 할로겐 폐기물은 열분해 시스템으로부터 버려질 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 전처리 유닛(114) 내에서의 탈할로겐화 공정은 하기 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다: (i) 하나 이상의 다른 유형의 폐 플라스틱 상류로부터 (예컨대 부유 탱크의 사용에 의해) 고체 할로겐-함유 폐 플라스틱을 물리적으로 분리하는 단계; (ii) 하나 이상의 다른 유형의 용융된 폐 플라스틱으로부터 용융된 할로겐-함유 폐 플라스틱을 용융 및 물리적으로 분리하는 단계; 및 (iii) 할로겐-함유 폐 플라스틱을 적어도 일부의 할로겐-함유 플라스틱을 분해하기에 충분한 온도로 가열하여 할로겐-함유 가스, 예컨대 가스 염화 수소를 방출한 후, 할로겐-함유 가스를 환기 제거하는 단계. 단계 (iii)의 가열은 150℃ 이상, 175℃ 이상, 200℃ 이상, 225℃ 이상, 250℃ 이상, 275℃ 이상 또는 300℃ 이상 및/또는 400℃ 이하, 375℃ 이하 또는 350℃ 이하의 온도에서 수행될 수 있다. 단계 (iii)의 가열은 150℃ 내지 400℃, 175℃ 내지 375℃ 또는 250℃ 내지 375℃의 온도 범위에서 수행될 수 있다. 환기는 적어도 일부의 가스 할로겐-함유 부산물, 예컨대 가스 HCl을 환기 제거할 수 있는 환기 시스템, 파이핑 시스템, 중축합 반응기, 와이프드 필름 반응기(wiped film reactor), 교반되는 반응기, 진공 또는 분리기를 갖는 컬럼을 사용하여 수행될 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 전처리 유닛(114) 내에서의 탈할로겐화 공정은 하기를 포함할 수 있다: (i) 하나 이상의 다른 유형의 폐 플라스틱 상류로부터 (예컨대 부유 탱크의 사용에 의해) 고체 할로겐-함유 폐 플라스틱을 물리적으로 분리하는 단계; 이어서, (ii) 할로겐-함유 폐 플라스틱을 적어도 일부의 할로겐-함유 폐 플라스틱을 분해하기에 충분한 온도로 가열하여 할로겐-함유 가스, 예컨대 가스 염화 수소를 방출한 후, 할로겐-함유 가스를 환기 제거하는 단계. 단계 (ii)의 가열은 150℃ 이상, 175℃ 이상, 200℃ 이상, 225℃ 이상, 250℃ 이상, 275℃ 이상 또는 300℃ 이상 및/또는 400℃ 이하, 375℃ 이하, 또는 350℃ 이하의 온도에서 수행될 수 있다. 단계 (ii)의 가열은 150℃ 내지 400℃, 175℃ 내지 375℃ 또는 250℃ 내지 375℃의 온도 범위에서 수행될 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 전처리 유닛(114) 내에서의 탈할로겐화 공정은 하기 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다: (i) 하나 이상의 다른 유형의 폐 플라스틱 상류로부터 (예컨대 부유 탱크의 사용에 의해) 고체 할로겐-함유 폐 플라스틱을 물리적으로 분리하는 단계; (ii) 하나 이상의 다른 유형의 용융된 폐 플라스틱으로부터 용융된 할로겐-함유 폐 플라스틱을 용융 및 물리적으로 분리하는 단계; (iii) 할로겐-함유 폐 플라스틱을 적어도 일부의 할로겐-함유 플라스틱을 분해하기에 충분한 온도로 가열하여 할로겐-함유 가스, 예컨대 가스 염화 수소를 방출한 후, 할로겐-함유 가스를 반응시키고/거나 할로겐 포집제(halogen scavenger) 상에 및/또는 내에 흡수시키는 단계; 및 (iv) 할로겐-함유 폐 플라스틱을 적어도 일부의 할로겐-함유 플라스틱을 분해하기에 충분한 온도로 가열함으로써 할로겐-함유 가스, 예컨대 가스 염화 수소, 및 할로겐-오염된 용융된 플라스틱 공급물을 형성한 후, 적어도 일부의 할로겐-오염된 용융된 플라스틱 공급물을 할로겐 포집제와 접촉시키는 단계. 단계 (iii) 및/또는 (iv)의 가열은 150℃ 이상, 175℃ 이상, 200℃ 이상, 225℃ 이상, 250℃ 이상, 275℃ 이상 또는 300℃ 이상 및/또는 400℃ 이하, 375℃ 이하, 350℃ 이하 또는 325℃ 이하의 온도에서 수행될 수 있다. 단계 (iii) 및/또는 (iv)의 가열은 150℃ 내지 400℃, 175℃ 내지 375℃ 또는 250℃ 내지 375℃의 온도 범위에서 수행될 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 할로겐 포집제는 금속 옥사이드, 금속 하이드록사이드, 탄소 복합체 또는 이들의 조합을 포함한다. 예컨대, 할로겐 포집제는 다공성 알루미나, 개질된 다공성 알루미나, 슬래이크드(slaked) 석회, 칼슘 카보네이트 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 전처리 유닛(114)은 5% 이상, 10% 이상, 15% 이상, 20% 이상, 25% 이상, 30% 이상, 35% 이상, 40% 이상, 45% 이상, 50% 이상, 60% 이상, 65% 이상, 70% 이상, 75% 이상, 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상, 95% 이상 또는 99% 이상의 할로겐(원래 고체 폐 플라스틱 공급 원료에 존재하는 것)을 제거할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 전처리 유닛(114)을 이탈하는 생성된 탈할로겐화된 공급 원료는 1,000 ppm 이하, 500 ppm 이하, 400 ppm 이하, 300 ppm 이하, 250 ppm 이하, 200 ppm 이하, 150 ppm 이하, 100 ppm 이하, 90 ppm 이하, 80 ppm 이하, 70 ppm 이하, 60 ppm 이하, 50 ppm 이하, 40 ppm 이하, 30 ppm 이하, 20 ppm 이하, 10 ppm 이하 또는 5 ppm 이하의 염소 함량을 포함할 수 있다.
이어서, 전처리된 플라스틱 공급물은 플라스틱 공급물 시스템(116) 내로 도입될 수 있다. 플라스틱 공급물 시스템(116)은 플라스틱 공급물을 열분해 반응기(118) 내로 도입하도록 구성될 수 있다. 플라스틱 공급물 시스템(116)은 고체 플라스틱 공급물을 열분해 반응기(118)에 공급할 수 있는 당업계에 공지된 임의의 시스템을 포함할 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 플라스틱 공급물 시스템(116)은 스크류-피더(screw-feeder), 호퍼, 공압 이송 시스템, 기계적 금속 트레인 또는 체인, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
열분해 반응기(118)에 있는 동안, 플라스틱 공급물의 적어도 일부는 열분해 오일(예를 들어 r-파이오일) 및 열분해 가스(예를 들어 r-열분해 가스)를 포함하는 열분해 유출물을 생성하는 열분해 반응을 거칠 수 있다. 열분해 반응기(118)는 예를 들어 압출기, 튜브형 반응기, 탱크, 교반 탱크 반응기, 라이저 반응기, 고정층 반응기, 유동층 반응기, 회전식 킬른(kiln), 진공 반응기, 마이크로파 반응기, 초음파 또는 초음속 반응기, 오토클레이브, 필름 반응기 또는 이들 반응기의 조합일 수 있다.
일반적으로, 열분해는 도입된 공급물의 화학적 및 열적 분해를 포함하는 공정이다. 모든 열분해 공정은 일반적으로 실질적으로 산소가 없는 반응 환경을 특징으로 할 수 있지만, 열분해 공정은, 예를 들어 반응기 내의 열분해 반응 온도, 열분해 반응기에서의 체류 시간, 반응기 유형, 열분해 반응기 내의 압력, 및 열분해 촉매의 존재 또는 부재에 의해 의해 추가로 정의될 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 반응은 실질적으로 산소가 없는 대기 또는 주위 공기에 비해 산소를 덜 함유하는 대기에서 플라스틱 공급물을 가열 및 전환시키는 것을 포함할 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 반응기(118)의 대기는 5 중량% 이하, 4 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하 또는 0.5 중량% 이하의 산소 가스를 포함할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 리프트 가스(lift gas) 및/또는 공급 가스가 플라스틱 공급 원료를 열분해 반응기(118)에 도입하고/거나 열분해 반응기(118) 내에서의 다양한 반응을 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 공정은 불활성 가스, 예컨대 질소, 이산화탄소, 및/또는 증기를 포함하거나, 이로 본질적으로 이루어지거나, 이로 이루어진 리프트 가스 및/또는 공급 가스의 존재하에 수행될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 공정은 환원성 가스, 예컨대 수소 및/또는 일산화탄소의 존재하에 수행될 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 공정은 증기를 포함하거나, 이로 본질적으로 이루어지거나, 이로 이루어진 리프트 가스 및/또는 공급 가스의 존재하에 수행될 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 공정은 5 중량% 이상, 10 중량% 이상, 15 중량% 이상, 20 중량% 이상, 25 중량% 이상, 30 중량% 이상, 35 중량% 이상, 40 중량% 이상, 45 중량% 이상, 50 중량% 이상, 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상, 95 중량% 이상 또는 99 중량% 이상의 증기를 포함하는 공급 가스 및/또는 리프트 가스의 존재하에 수행된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 공정은 99 중량% 이하, 90 중량% 이하, 80 중량% 이하, 70 중량% 이하, 60 중량% 이하, 50 중량% 이하, 40 중량% 이하, 30 중량% 이하, 20 중량% 이하 또는 10 중량% 이하의 증기를 포함하는 공급 가스 및/또는 리프트 가스의 존재하에 수행된다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 증기는 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 또는 99% 이상의 질소 및/또는 염소(원래 열분해 공급 원료 내에 존재하는 것)를 제거하기에 충분한 양으로 존재할 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 공정은 환원성 가스, 예컨대 수소, 일산화탄소 또는 이들의 조합을 포함하거나, 이로 본질적으로 이루어지거나, 이로 이루어진 리프트 가스 및/또는 공급 가스의 존재하에 수행될 수 있다. 환원성 가스는 원료 가스 및/또는 리프트 가스일 수 있고, 플라스틱 공급물을 열분해 반응기(18)에 도입함을 용이하게 할 수 있다. 환원성 가스가 열분해 반응기(18)에 도입되기 전, 이에 플라스틱 폐기물이 첨가될 수 있고/거나 열분해 반응기에 직접 첨가될 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 공정은 5 중량% 이상, 10 중량% 이상, 15 중량% 이상, 20 중량% 이상, 25 중량% 이상, 30 중량% 이상, 35 중량% 이상, 40 중량% 이상, 45 중량% 이상, 50 중량% 이상, 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상, 95 중량% 이상 또는 99 중량% 이상의 하나 이상의 환원성 가스를 포함하는 공급 가스 및/또는 리프트 가스의 존재하에 수행된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 공정은 99 중량% 이하, 90 중량% 이하, 80 중량% 이하, 70 중량% 이하, 60 중량% 이하, 50 중량% 이하, 40 중량% 이하, 30 중량% 이하, 20 중량% 이하 또는 10 중량% 이하의 하나 이상의 환원성 가스를 포함하는 공급 가스 및/또는 리프트 가스의 존재하에 수행된다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 공정은 5 중량% 이상, 10 중량% 이상, 15 중량% 이상, 20 중량% 이상, 25 중량% 이상, 30 중량% 이상, 35 중량% 이상, 40 중량% 이상, 45 중량% 이상, 50 중량% 이상, 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상, 95 중량% 이상 또는 99 중량% 이상의 수소를 포함하는 환원성 가스의 존재하에 수행된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 공정은 99 중량% 이하, 90 중량% 이하, 80 중량% 이하, 70 중량% 이하, 60 중량% 이하, 50 중량% 이하, 40 중량% 이하, 30 중량% 이하, 20 중량% 이하 또는 10 중량% 이하의 수소를 포함하는 환원성 가스의 존재하에 수행된다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 공정은 5 중량% 이상, 10 중량% 이상, 15 중량% 이상, 20 중량% 이상, 25 중량% 이상, 30 중량% 이상, 35 중량% 이상, 40 중량% 이상, 45 중량% 이상, 50 중량% 이상, 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상, 95 중량% 이상 또는 99 중량% 이상의 일산화탄소를 포함하는 환원성 가스의 존재하에 수행된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 공정은 99 중량% 이하, 90 중량% 이하, 80 중량% 이하, 70 중량% 이하, 60 중량% 이하, 50 중량% 이하, 40 중량% 이하, 30 중량% 이하, 20 중량% 이하 또는 10 중량% 이하의 일산화탄소를 포함하는 환원성 가스의 존재하에 수행된다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 환원성 가스는 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 또는 99% 이상의 질소 및/또는 염소(원래 열분해 공급 원료 내에 존재하는 것)를 제거하기에 충분한 양으로 존재할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 반응기(118)의 온도는 특정 최종 생성물의 생산을 용이하게 하도록 조정될 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 반응기(118)의 열분해 온도는 325℃ 이상, 350℃ 이상, 375℃ 이상, 400℃ 이상, 425℃ 이상, 450℃ 이상, 475℃ 이상, 500℃ 이상, 525℃ 이상, 550℃ 이상, 575℃ 이상, 600℃ 이상, 625℃ 이상, 650℃ 이상, 675℃ 이상, 700℃ 이상, 725℃ 이상, 750℃ 이상, 775℃ 이상 또는 800℃ 이상일 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 반응기(118)의 열분해 온도는 1,100℃ 이하, 1,050℃ 이하, 1,000℃ 이하, 950℃ 이하, 900℃ 이하, 850℃ 이하, 800℃ 이하, 750℃ 이하, 700℃ 이하, 650℃ 이하, 600℃ 이하, 550℃ 이하, 525℃ 이하, 500℃ 이하, 475℃ 이하, 450℃ 이하, 425℃ 이하 또는 400℃ 이하일 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 반응기(118)의 열분해 온도는 325 내지 1,100℃, 350 내지 900℃, 350 내지 700℃, 350 내지 550℃, 350 내지 475℃, 500 내지 1,100℃, 600 내지 1,100℃ 또는 650 내지 1,000℃ 범위일 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로 열분해 반응의 체류 시간은 1초 이상, 2초 이상, 3초 이상, 4초 이상, 10분 이상, 20분 이상, 30분 이상, 45분 이상, 60분 이상, 75분 이상 또는 90분 이상일 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 반응의 체류 시간은 6시간 이하, 5시간 이하, 4시간 이하, 3시간 이하, 2시간 이하, 1시간 이하 또는 0.5시간 이하일 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 반응의 체류 시간은 100초 이하, 90초 이하, 80초 이하, 70초 이하, 50초 이하, 40초 이하, 30초 이하, 20초 이하, 10초 이하, 5초 이하, 3초 이하, 2초 이하 또는 1초 이하일 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 반응의 체류 시간은 0.1초 내지 10초, 0.5초 내지 10초, 30분 내지 4시간, 30분 내지 3시간, 1시간 내지 3시간, 또는 1시간 내지 2시간 범위일 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 반응기(118) 내의 압력은 0.1 bar 이상, 0.2 bar 이상 또는 0.3 bar 이상 및/또는 60 bar 이하, 50 bar 이하, 40 bar 이하, 30 bar 이하, 20 bar 이하, 10 bar 이하, 8 bar 이하, 5 bar 이하, 2 bar 이하, 1.5 bar 이하 또는 1.1 bar 이하의 압력으로 유지될 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 반응기(118) 내의 압력은 대략 대기압에서 또는 0.1 내지 100 bar, 0.1 내지 60 bar, 0.1 내지 30 bar, 0.1 내지 10 bar, 1.5 bar, 0.2 내지 1.5 bar, 또는 0.3 내지 1.1 bar 내에서 유지될 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 촉매는 열분해 반응기(118)에 도입되기 전에 플라스틱 공급물에 도입되고/되거나 열분해 반응기(118)에 직접적으로 도입되어 촉매 열분해 공정에 의해 제조된 r-촉매적 파이오일 또는 r-파이오일을 제조할 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 촉매는 (i) 고체 산, 예컨대 제올라이트(예를 들어 ZSM-5, 모르데나이트, 베타, 페리에라이트 및/또는 제올라이트-Y); (ii) 초산(super acid), 예컨대 설폰화되거나 포스폰화되거나 플루오르화된 형태의 지르코니아, 티타니아, 알루미나, 실리카-알루미나 및/또는 점토; (iii) 고체 염기, 예컨대 금속 산화물, 혼합 금속 산화물, 금속 수산화물 및/또는 금속 탄산염, 특히 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 전이 금속 및/또는 희토류 금속을 갖는 것; (iv) 하이드로탈사이트(hydrotalcite) 및 기타 점토; (v) 금속 수소화물, 특히 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 전이 금속 및/또는 희토류 금속의 수소화물; (vi) 알루미나 및/또는 실리카-알루미나; (vii) 균질 촉매, 예컨대 루이스산, 금속 테트라클로로알루미네이트 또는 유기 이온성 액체; (viii) 활성탄; 또는 (ix) 이들의 조합을 포함할 수 있다. 촉매는 백금, 니켈, 팔라늄, 루테늄, 로듐, 모르데나이트 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 촉매는 균질 촉매 또는 비균질 촉매를 포함할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 촉매는 메소구조화된(mesostructured) 촉매, 예컨대 MCM-41, FSM-16, Al-SBA-15 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 촉매는 실리카-알루미나, 알루미나, 모르데나이트, 제올라이트, 마이크로다공성 촉매, 매크로다공성 촉매 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 반응기(118)에서의 열분해 반응은 촉매, 특히 상기 언급된 촉매, 예컨대 제올라이트 촉매(예컨대 ZSM-5)의 실질적인 부재하에 발생한다. 이러한 양태에서, 반응기(118) 내에서 열 전달을 용이하게 하기 위해, 모래와 같은 비촉매, 열-보유 불활성 첨가제가 열분해 반응기(118) 내로 여전히 도입될 수 있다. 이러한 촉매-미함유 열분해 공정은 "열적 열분해"로 지칭될 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 반응기(118)에서의 열분해 반응은 열분해 촉매의 실질적 부재하에 350 내지 550℃ 범위의 온도에서, 0.1 내지 60 bar 범위의 압력에서, 0.2초 내지 4시간 또는 0.5시간 내지 3시간의 체류 시간에서 발생할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 열분해 반응기(118)를 빠져나가는 열분해 유출물(120)은 일반적으로 열분해 가스, 열분해 증기 및 잔류 고체를 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이, 열분해 반응 동안 생성된 증기는 액체 상태로 응축될 때 증기를 지칭하는 "열분해 오일"로 상호교환적으로 지칭될 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 유출물(120)의 고체는 숯, 회분, 전환되지 않은 플라스틱 고체, 공급 원료로부터의 전환되지 않은 기타 고체 및/또는 폐촉매(촉매가 활용된 경우)를 포함할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 유출물(120)은 20 중량% 이상, 25 중량% 이상, 30 중량% 이상, 40 중량% 이상, 45 중량% 이상, 50 중량% 이상, 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상 또는 80 중량% 이상의 열분해 증기를 포함할 수 있고, 이는 후속적으로 생성된 열분해 오일(예를 들어 r-파이오일)로 응축될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 유출물(120)은 99 중량% 이하, 95 중량% 이하, 90 중량% 이하, 85 중량% 이하, 80 중량% 이하, 75 중량% 이하, 70 중량% 이하, 65 중량% 이하, 60 중량% 이하, 55 중량% 이하, 50 중량% 이하, 45 중량% 이하, 40 중량% 이하, 35 중량% 이하 또는 30 중량% 이하의 열분해 증기를 포함할 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 유출물(120)은 20 내지 99 중량%, 40 내지 90 중량% 또는 55 내지 90 중량% 범위의 열분해 증기를 포함할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 유출물(120)은 1 중량% 이상, 5 중량% 이상, 6 중량% 이상, 7 중량% 이상, 8 중량% 이상, 9 중량% 이상, 10 중량% 이상, 11 중량% 이상 또는 12 중량% 이상의 열분해 가스(예를 들어 r-열분해 가스)를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 "열분해 가스"는 열분해를 통해 생성되고 표준 온도 및 압력(STP)에서 가스인 조성물을 지칭한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 유출물(120)은 90 중량% 이하, 85 이하 중량% 이하, 80 중량% 이하, 75 중량% 이하, 70 중량% 이하, 65 중량% 이하, 60 중량% 이하, 55 중량% 이하, 50 중량% 이하, 45 중량% 이하, 40 중량% 이하, 35 중량% 이하, 30 중량% 이하, 25 중량% 이하, 20 중량% 이하 또는 15 중량% 이하의 열분해 가스를 포함할 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 유출물(120)은 1 내지 90 중량%, 5 내지 60 중량%, 10 내지 60 중량%, 10 내지 30 중량% 또는 5 내지 30 중량%의 열분해 가스를 포함할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 유출물(120)은 15 중량% 이하, 10 중량% 이하, 9 중량% 이하, 8 중량% 이하, 7 중량% 이하, 6 중량% 이하, 5 중량% 이하, 4 중량% 이하 또는 3 중량% 이하의 잔여 고체를 포함할 수 있다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일(r-파이오일)을 함유하는 분해기 공급 원료 조성물이 제공되고, r-파이오일 조성물은 재활용물 촉매성 열분해 오일(r-촉매적 파이오일) 및 재활용물 열적 열분해 오일(r-열적 파이오일)을 함유한다. r-열적 파이오일은 열분해 촉매의 첨가 없이 제조된 파이오일이다. 분해기 공급 원료는 5, 10, 15 또는 20 중량% 이상의, 임의적으로 수소 처리된, r-촉매적 파이오일을 포함할 수 있다. r-열적 파이오일 및 r-촉매적 파이오일을 함유하는 r-파이오일은 본원에 기재된 임의의 방법에 따라 분해되어 올레핀-함유 유출물 스트림을 제공할 수 있다. r-촉매적 파이오일은 r-열적 파이오일과 블렌딩되어 분해기 유닛에서 분해된 블렌딩된 스트림을 형성할 수 있다. 임의적으로, 블렌딩된 스트림은 10, 5, 3, 2 또는 1 중량% 이하의, 수소 처리되지 않은, r-촉매적 파이오일을 함유할 수 있다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일은 r-촉매적 파이오일을 함유하지 않는다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일(r-파이오일)을 함유하는 분해기 공급 원료 조성물이 제공되고, r-파이오일 조성물은 재활용물 촉매성 열분해 오일(r-촉매적 파이오일) 및 재활용물 열적 열분해 오일(r-열적 파이오일)을 함유한다. r-열적 파이오일은 열분해 촉매의 첨가 없이 제조된 파이오일이다. 분해기 공급 원료는 5, 10, 15 또는 20 중량% 이상의, 임의적으로 수소 처리된, r-촉매적 파이오일을 포함할 수 있다. t-열적 파이오일 및 r-촉매적 파이오일을 함유하는 r-파이오일은 본원에 기재된 임의의 방법에 따라 분해되어 올레핀-함유 유출물 스트림을 제공할 수 있다. r-촉매적 파이오일은 r-열적 파이오일과 블렌딩되어 분해기 유닛에서 분해된 블렌딩된 스트림을 형성할 수 있다. 임의적으로, 블렌딩된 스트림은 10, 5, 3, 2 또는 1 중량% 이하의, 수소 처리되지 않은, r-촉매적 파이오일을 함유할 수 있다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일은 r-촉매적 파이오일을 함유하지 않는다.
도 2에 도시된 바와 같이, 열분해 반응기(118)로부터의 전환 유출물(120)은 고체 분리기(122)로 도입될 수 있다. 고체 분리기(122)는, 예를 들어 사이클론 분리기, 가스 필터 또는 이들의 조합과 같은 가스 및 증기로부터 고체를 분리할 수 있는 임의의 통상적인 장치일 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 고체 분리기(122)는 전환 유출물(120)로부터 고체의 상당한 부분을 제거한다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 고체 분리기(122)에서 회수된 고체 입자(124)의 적어도 일부는 일반적으로 연소에 의한 재생을 위해 임의적 재생기(126)로 도입될 수 있다. 재생 후에, 고온 재생된 고체(128)의 적어도 일부는 열분해 반응기(118)로 직접적으로 도입될 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 고체 분리기(122)에서 회수된 고체 입자(124)의 적어도 일부는 특히 고체 입자(124)가 현저한 양의 전환되지 않은 플라스틱 폐기물을 함유하는 경우 열분해 반응기(118)로 다시 직접적으로 도입될 수 있다. 고체는 라인(145)을 통해 재생기(126)로부터 제거될 수 있고 시스템 밖으로 배출될 수 있다.
다시 도 2로 돌아가면, 고체 분리기(122)로부터의 잔류 가스 및 증기 전환 생성물(130)은 분별기(132)로 도입될 수 있다. 분별기(132)에서, 열분해 오일 증기의 적어도 일부는 열분해 가스로부터 분리되어 열분해 가스 생성물 스트림(134) 및 열분해 오일 증기 스트림(136)을 형성할 수 있다. 분별기(132)로서 사용하기에 적합한 시스템은, 예를 들어 증류 컬럼, 막 분리 유닛, 급냉탑, 응축기, 또는 당업계에 공지된 임의의 기타 분리 유닛을 포함할 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 분별기(132)에서 축적된 임의의 잔류 고체(146)는 추가 처리를 위해 임의적 재생기(126)에 도입될 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일 증기 스트림(136)의 적어도 일부는 열분해 증기를 이의 액체 형태(즉, 열분해 오일)로 적어도 부분적으로 급냉시키기 위해 급냉 유닛(138)으로 도입될 수 있다. 급냉 유닛(138)은 당업계에 공지된 임의의 적합한 급냉 시스템, 예컨대 급냉탑을 포함할 수 있다. 생성된 액체 열분해 오일 스트림(140)은 시스템(110)으로부터 제거될 수 있고 본원에 기재된 다른 하류 적용에서 이용될 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 액체 열분해 오일 스트림(140)은 본원에 기재된 임의의 하류 적용에 이용되기 전에 추가 처리, 예컨대 수소 처리 및/또는 수소화를 거치지 않을 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일 증기 스트림(136)의 적어도 일부는 추가 정제를 위해 수소 처리 유닛(142)으로 도입될 수 있다. 수소 처리 유닛(142)은 수소화 분해기, 수소 공급물 스트림과 함께 작동하는 촉매성 분해기, 수소 처리 유닛 및/또는 수소화 유닛을 포함할 수 있다. 수소 처리 유닛(142)에 있는 동안, 열분해 오일 증기 스트림(136)은 수소 및/또는 다른 환원성 가스로 처리되어 열분해 오일 내의 탄화수소를 추가로 포화시키고 열분해 오일로부터 바람직하지 않은 부산물을 제거할 수 있다. 생성된 수소 처리된 열분해 오일 증기 스트림(144)은 제거되고 급냉 유닛(138)으로 도입될 수 있다. 대안적으로, 열분해 오일 증기는 냉각되고 액화된 후에, 수소 및/또는 기타 환원성 가스로 처리되어 열분해 오일 내의 탄화수소를 추가로 포화시킨다. 이 경우, 수소화 또는 수소 처리는 액체 상 열분해 오일에서 수행된다. 이러한 양태에서, 수소화 후 또는 수소 처리 후 급냉 단계가 필요하지 않다.
본원에 기재된 열분해 시스템(110)은 바람직한 제형화를 기반으로 하는 다양한 하류 용도에서 직접적으로 사용될 수 있는 열분해 오일(예를 들어 r-파이오일) 및 열분해 가스(예를 들어 r-열분해 가스)를 생성할 수 있다. 열분해 오일 및 열분해 가스의 다양한 특징 및 특성은 하기에 기재되어 있다. 하기 특징 및 특성이 모두 별도로 나열될 수 있지만, 열분해 오일 또는 열분해 가스의 하기 특징 및/또는 특성 각각은 상호 배타적이지 않고 조합되고 임의의 조합으로 존재할 수 있음에 주의해야 한다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 하나 이상의 중합 억제제가 열분해 생성물에서의 바람직하지 않은 부반응의 양을 최소화하기 위해 플라스틱 공급 원료 또는 열분해 생성물에 첨가될 수 있다. 중합 억제제는 공급 원료 전처리 유닛(14) 내의 고체 플라스틱 공급 원료에 첨가되고/거나 열분해 반응기(18)에 직접적으로 첨가되고/거나 열분해 반응기(18)를 이탈할 때, 열분해 유출물(열분해 증기 및 열분해 가스를 포함함)에 첨가되고/거나 열분해 오일이 급냉된 후, 이에 첨가될 수 있다. 중합 억제제는 폐쇄된 시스템에 공급물을 도입하기 위한 당업계에 공지되어 있는 임의의 통상적인 시스템을 사용하여 첨가될 수 있고, 예컨대 밸프, 파이핑 및/또는 튜빙(tubing)을 통해 열분해 시스템(10)에 연결된 피더 호퍼를 포함할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 반응기(118)는 고정층 반응기일 수 있고, 중합 억제제는 고정층 반응기 내에 위치할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 반응기로 진행하는 플라스틱 공급 원료는 1 ppm 이상, 5 ppm 이상, 10 ppm 이상, 및/또는 500 ppm 이하, 250 ppm 이하, 100 ppm 이하 또는 50 ppm 이하의 하나 이상의 중합 억제제를 포함할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 급냉된 열분해 오일은 1 ppm 이상, 5 ppm 이상, 10 ppm 이상, 및/또는 500 ppm 이하, 250 ppm 이하, 100 ppm 이하 또는 50 ppm 이하의 하나 이상의 중합 억제제를 포함할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 중합 억제제는 고체 형태 또는 액체 형태일 수 있고, 자유 라디칼 억제제 및/또는 산소 포집제를 포함할 수 있다. 중합 억제제는, 예컨대 아민, 방향족 화합물의 질소 유도체, 유기 퍼옥사이드, 아조 화합물, 금속 요오다이드, 금속 알킬, 퍼설페이트, 치환된 페놀 화합물, 금속(예컨대 Fe, Cr, V, Ti, Co 및/또는 Cu)을 포함하는 알킬 수소 퍼옥사이드, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 중합 억제제는 부틸파이로카테콜, 부틸하이드로퀴논, 벤조퀴논, 자일렌올, 크레졸, 부틸페놀, 하이드로퀴논, 메톡시페놀, 페노티아진 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
도 3은 하나 이상의 재활용된 폐기물, 특히 재활용된 플라스틱 폐기물을 다양한 유용한 열분해-유도된 생성물로 적어도 부분적으로 전환하는데 사용될 수 있는 또 다른 예시적인 열분해 시스템(10)을 도시한 것이다. 도 3에 도시된 열분해 시스템이 본 발명이 양태화될 수 있는 시스템의 단지 한 예인 것이 이해되어야 한다. 본 발명은 재활용된 폐기물, 특히 재활용된 플라스틱 폐기물을 다양한 바람직한 최종 생성물로 효율적이고 효과적으로 열분해하기에 바람직한 다양한 다른 시스템들에 적용될 수 있다. 또한, 점선으로 표시된 컴포넌트 또는 유닛은 예시적인 열분해 시스템(10)에서 찾을 수 있는 임의적인 컴포넌트 및/또는 유닛을 나타낸다. 따라서, 점선으로 된 컴포넌트가 존재하거나 존재하지 않을 수 있는 양태가 고안된다. 도 3에 도시된 예시적인 열분해 시스템은 이후로 훨씬 자세히 기재될 것이다.
도 3에 도시된 열분해 시스템(10)은 도 2에 대해 전술한 컴포넌트와 동일한 방식으로 작용하는 폐 플라스틱 공급원(12), 공급 원료 전처리 유닛(14) 및 플라스틱 공급 시스템(16)을 포함한다. 그러나, 도 3의 열분해 시스템(10)은 상기 시스템에 도입된 초기 플라스틱 공급 원료에 존재할 수 있는 바람직하지 않는 할로겐-함유 화합물 또는 플라스틱을 보다 효과적으로 제거하기 위해 제1 열분해 구역(46) 및 제2 열분해 구역(50)을 보유할 수 있다. 제1 열분해 구역(46) 및 제2 열분해 구역(50)은 동일한 반응기 내에 위치할 수 있거나 별개의 반응기 내에 위치할 수 있다. 달리 언급이 없는 한, 열분해 반응기(18)의 반응기 유형, 반응기 압력 및 체류 시간에 대한 전술한 개시는 제1 열분해 구역(46) 및 제2 열분해 구역(50)에도 적용가능하다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 제1 열분해 구역(46)은 제2 열분해 구역(50)에 비해 낮은 온도에서 작동한다. 예컨대, 제1 열분해 구역(46)은 150℃ 이상, 175℃ 이상, 200℃ 이상, 225℃ 이상, 250℃ 이상, 275℃ 이상, 또는 300℃ 이상 및/또는 400℃ 이하, 375℃ 이하, 또는 350℃ 이하의 온도에서 작동할 수 있다. 전형적으로, 제1 열분해 구역(46)은 150℃ 내지 400℃, 175℃ 내지 375℃, 또는 200℃ 내지 350℃의 범위의 온도에서 작동할 수 있다.
일반적으로, 제1 열분해 구역(46)은 바람직하지 않은 할로겐-함유 플라스틱, 예컨대 PVC를 적어도 부분적으로 용융시킬 수 있지만, 고체 형태의 보다 바람직한 플라스틱(예컨대 폴리에틸렌)을 남긴다. 따라서, 제1 열분해 구역(46)은 부분적으로 용융된 플라스틱 공급 원료 및 할로겐-함유 부산물 가스(예컨대 HCl)를 생성할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 제1 열분해 구역(46)은 압출기, 컨베이어 또는 회전식 킬른을 포함할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 제1 열분해 구역(46)은 제1 열분해 구역(46)으로부터의 부분적으로 용융된 공급 원료를 적어도 부분적으로 탈할로겐화시킬 수 있는 할로겐 제거 시스템(48)과 유체 연통된다. 보다 특히, 할로겐 제거 시스템(48)은 제1 열분해 구역(46)에서 생성된 적어도 일부의 할로겐-함유(예컨대 염소-함유) 화합물 및 부산물을 제거함으로써 탈할로겐화된 공급 원료 및 할로겐-함유 폐 스트림을 생성할 수 있다. 할로겐-함유 폐 스트림(예컨대 염소-함유 화합물, 예컨대 HCl)은 가스 형태이고, 열분해 시스템으로부터 버려질 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 할로겐 제거 시스템(48)은, 예를 들어 제1 열분해 구역(46)에서 생성된 가스 할로겐-함유 부산물의 적어도 일부를 흡수할 수 있는 할로겐 포집제를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 할로겐 포집제는 금속 옥사이드, 금속 하이드록사이드, 탄소 복합체 또는 이들의 조합을 포함한다. 예컨대, 할로겐 포집제는 슬래이크드 석회, 칼슘 카보네이트 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 할로겐 제거 시스템(48)은, 예를 들어 제1 열분해 구역(46)에서 생성된 적어도 일부의 가스 할로겐-함유 부산물, 예컨대 가스 HCl을 환기 제거할 수 있는 환기 시스템, 파이핑 시스템, 다축합 반응기, 와이프드 필름 반응기, 교반되는 반응기, 진공 또는 분리기를 갖는 컬럼을 사용함을 포함할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 할로겐 제거 시스템(48)은 5% 이상, 10% 이상, 15% 이상, 20% 이상, 25% 이상, 30% 이상, 35% 이상, 40% 이상, 45% 이상, 50% 이상, 60% 이상, 65% 이상, 70% 이상, 75% 이상, 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상, 95% 이상 또는 99% 이상의 할로겐(예컨대 염소)(원래 고체 폐 플라스틱 공급 원료에 존재하는 것)을 제거할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 할로겐 제거 시스템(48)을 이탈하는 생성된 탈할로겐화된 공급 원료는 1,000 ppm 이하, 500 ppm 이하, 400 ppm 이하, 300 ppm 이하, 250 ppm 이하, 200 ppm 이하, 150 ppm 이하, 100 ppm 이하, 90 ppm 이하, 80 ppm 이하, 70 ppm 이하, 60 ppm 이하, 50 ppm 이하, 40 ppm 이하, 30 ppm 이하, 20 ppm 이하, 10 ppm 이하, 또는 5 ppm 이하의 염소 함량을 포함할 수 있다.
할로겐 제거 시스템(48)을 이탈한 후, 적어도 일부의 탈할로겐화된 공급 원료는 제2 열분해 구역(50)에 도입될 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 제2 열분해 구역(50)은 제1 열분해 구역(46) 내에서의 온도보다 높은 온도에서 작동한다. 예컨대, 제2 열분해 구역(50)은 325℃ 이상, 350℃ 이상, 375℃ 이상, 400℃ 이상, 425℃ 이상, 450℃ 이상, 475℃ 이상, 500℃ 이상, 525℃ 이상, 550℃ 이상, 575℃ 이상, 600℃ 이상, 625℃ 이상, 650℃ 이상, 675℃ 이상, 700℃ 이상, 725℃ 이상, 750℃ 이상, 775℃ 이상, 또는 800℃ 이상의 온도에서 작동할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 제2 열분해 구역(50)은 1,100℃ 이하, 1,050℃ 이하, 1,000℃ 이하, 950℃ 이하, 900℃ 이하, 850℃ 이하, 800℃ 이하, 750℃ 이하, 700℃ 이하, 650℃ 이하, 600℃ 이하, 550℃ 이하, 525℃ 이하, 500℃ 이하, 475℃ 이하, 또는 450℃ 이하의 온도에서 작동할 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 제2 열분해 구역(50)은 350 내지 850℃, 400 내지 775℃, 425 내지 700℃, 또는 450 내지 600℃의 온도에서 작동할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 제2 열분해 구역(50)은 교반되는 탱크 반응기, 회전식 킬른, 루프형 반응기(looped reactor), 튜브형 반응기(tubular reactor) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
제2 열분해 구역(50)은 도 2에 대해 전술한 열분해 반응기(18)와 동일한 방식으로 기능할 수 있고, 도 2에 대해 상기 논의된 양 및 유형의 증기(열분해 오일) 및 열분해 가스를 포함하는 열분해 유출물을 생성할 수 있다. 따라서, 열분해 반응기(18)의 전술한 특징들 및 작동 조건 모두는 제2 열분해 구역(50)에도 적용될 수 있다.
제2 열분해 구역(50)을 이탈한 후, 열분해 증기, 열분해 가스, 임의의 잔류 고체, 및/또는 잔류 액체를 포함하는 적어도 일부의 열분해 유출물은 임의적인 흡수제 시스템(52)에 도입될 수 있다. 흡수제 시스템(52)에 있는 동안, 적어도 일부의 열분해 유출물은 제2 열분해 구역(50)에서 생성된 적어도 일부의 가스 할로겐-함유 부산물을 흡수할 수 있는 할로겐 포집제와 접촉될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 할로겐 포집제는 금속 옥사이드, 금속 하이드록사이드, 탄소 복합체, 가성(caustic) 물질, 또는 이들의 조합을 포함한다. 예컨대, 할로겐 포집제는 다공성 알루미나, 개질된 다공성 알루미나, 슬래이크드 석회, 칼슘 카보네이트 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 흡수제 시스템(52)은 5% 이상, 10% 이상, 15% 이상, 20% 이상, 25% 이상, 30% 이상, 35% 이상, 40% 이상, 45% 이상, 50% 이상, 60% 이상, 65% 이상, 70% 이상, 75% 이상, 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상, 95% 이상, 또는 99% 이상의 할로겐(예컨대 염소)(원래 제2 열분해 구역(50)을 이탈한 열분해 유출물에 존재하는 것)을 제거할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 흡수제 시스템(52)을 이탈하는 생성된 탈할로겐화된 열분해 유출물은 1,000 ppm 이하, 500 ppm 이하, 400 ppm 이하, 300 ppm 이하, 250 ppm 이하, 200 ppm 이하, 150 ppm 이하, 100 ppm 이하, 90 ppm 이하, 80 ppm 이하, 70 ppm 이하, 60 ppm 이하, 50 ppm 이하, 40 ppm 이하, 30 ppm 이하, 20 ppm 이하, 10 ppm 이하, 또는 5 ppm 이하의 염소 함량을 포함할 수 있다.
제2 열분해 구역(50) 또는 흡수제 시스템(52)을 이탈한 후, 열분해 유출물은 분리기(54)에 도입될 수 있다. 분리기(54)에서, 적어도 일부의 열분해 오일 증기가 열분해 가스로부터 분리됨으로써, 열분해 가스 생성물 스트림 및 열분해 오일 증기 스트림이 생성될 수 있다. 분리기(54)로서 사용되기에 적합한 시스템은, 예컨대 증류 컬럼, 막 분리 유닛, 급냉탑, 응축기, 또는 당업계에 공지되어 있는 임의의 기타 분리 유닛을 포함할 수 있다.
탈할로겐화 기법 및 도 3에 도시된 컴포넌트에 기인하여, 생성된 r-파이오일은 1,000 ppm 이하, 500 ppm 이하, 400 ppm 이하, 300 ppm 이하, 250 ppm 이하, 200 ppm 이하, 150 ppm 이하, 100 ppm 이하, 90 ppm 이하, 80 ppm 이하, 70 ppm 이하, 60 ppm 이하, 50 ppm 이하, 40 ppm 이하, 30 ppm 이하, 20 ppm 이하, 10 ppm 이하, 또는 5 ppm 이하의 할로겐 함량, 특히 염소 함량을 포함할 수 있다.
본원에 기재된 열분해 시스템은 r-파이오일 및 r-파이가스를 생성할 수 있고, 이는 이의 바람직한 제형화를 기반으로 다양한 하류 적용례에 직접 사용될 수 있다. r-파이오일 및 r-파이가스의 다양한 특징들 및 특성들은 후술되어 있다. 하기 특징들 및 특성들 모두가 별개로 제시될 수 있지만, r-파이오일 및 r-파이가스의 각각의 하기 특징들 및/또는 특성들은 상호 배타적이지 않은 것으로 고안된 것이고, 조합되고 임의의 조합으로 존재할 수 있다. 또한, 후술한 열분해 오일의 하기 특징들 및 특성들 모두는 수소화 및/또는 수소 처리를 거치지 않는 r-파이오일에 적용될 수 있다. 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 후술한 열분해 오일의 하기 특징들 및 특성들 모두는 수소화 및/또는 수소 처리를 거치지 않는 r-파이오일에 적용될 수 있다.
열분해 오일은 분자당 4 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소(예를 들어, C4-C30 탄화수소)를 주로 포함할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "Cx" 또는 "Cx 탄화수소"는 분자당 x개의 총 탄소를 포함하는 탄화수소 화합물을 지칭하고, 그 수의 탄소 원자를 갖는 모든 올레핀, 파라핀, 방향족 및 이성질체를 포함한다. 예를 들어, 노르말(normal), 이소(iso) 및 tert 부탄, 부텐 및 부타디엔 분자 각각은 "C4"라는 일반 설명에 속할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 분해 노에 공급된 열분해 오일은 열분해 오일의 중량을 기준으로 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상 또는 95 중량% 이상의 C4-C30 탄화수소 함량을 가질 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 노에 공급된 열분해 오일은 주로 C5-C25, C5-C22 또는 C5-C20 탄화수소를 포함할 수 있거나, 열분해 오일의 중량을 기준으로 약 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상 또는 95 중량% 이상의 C5-C25, C5-C22 또는 C5-C20 탄화수소를 포함할 수 있다.
가스 노는 열분해 오일 공급 원료에서 다양한 탄화수소 수를 견딜 수 있고, 이에 따라 열분해 오일 공급 원료를 분리 기술에 적용하여 더 작거나 더 가벼운 탄화수소 절단물을 분해기 노로 전달할 필요성을 피할 수 있다. 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태에서, 열분해 제조사로부터 전달 후 열분해 오일은 열분해 오일을 분해기 노에 공급하기 전에 서로에 대해 비교하여 무거운 탄화수소 절단물을 가벼운 탄화수소 절단물로부터 분리하기 위한 분리 공정에 적용되지 않는다. 가스 노로의 열분해 오일의 공급은 무거운 테일 단부 또는 12 이상의 높은 탄소수를 함유하는 열분해 오일을 사용할 수 있게 한다. 한 양태 또는 임의의 언급된 양태에서, 분해기 노에 공급된 열분해 오일은 1 중량% 이상, 3 중량% 이상, 5 중량% 이상, 8 중량% 이상, 10 중량% 이상, 12 중량% 이상, 15 중량% 이상, 18 중량% 이상, 20 중량% 이상, 25 중량% 이상 30 중량% 이상, 35 중량% 이상, 40 중량% 이상, 45 중량% 이상, 50 중량% 이상, 55 중량% 이상 또는 60 중량% 이상의, C12-C25 범위 이내, C14-C25 범위 이내, 또는 C16-C25 범위 이내에 속하는 탄화수소를 함유하는 C5-C25 탄화수소 스트림이다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 열분해 오일의 중량을 기준으로 10 중량% 이상, 15 중량% 이상, 20 중량% 이상, 25 중량% 이상, 30 중량% 이상, 35 중량% 이상, 40 중량% 이상, 45 중량% 이상, 50 중량% 이상 또는 55 중량% 이상의 C6-C12 탄화수소 함량을 가질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 98.5 중량% 이하, 95 중량% 이하, 90 중량% 이하, 85 중량% 이하, 80 중량% 이하, 75 중량% 이하, 70 중량% 이하, 65 중량% 이하 또는 60 중량% 이하의 C6-C12 탄화수소 함량을 가질 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 10 내지 95 중량%, 20 내지 80 중량% 또는 35 내지 80 중량% 범위의 C6-C12 탄화수소 함량을 가질 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 1 중량% 이상, 5 중량% 이상, 10 중량% 이상, 15 중량% 이상, 20 중량% 이상, 25 중량% 이상 또는 30 중량% 이상의 C13-C23 탄화수소 함량을 가질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 80 중량% 이하, 75 중량% 이하, 70 중량% 이하, 65 중량% 이하, 60 중량% 이하, 55 중량% 이하, 50 중량% 이하, 45 중량% 이하 또는 40 중량% 이하의 C13-C23 탄화수소 함량을 가질 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 1 내지 80 중량%, 5 내지 65 중량% 또는 10 내지 60 중량% 범위의 C13-C23 탄화수소 함량을 가질 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 분해기 노에 공급된 r-열분해 오일 또는 r-파이오일, 또는 r-파이오일 공급 전에 주로 C2-C4 공급 원료를 수용하는 분해기 노에 공급된 r-파이오일(전체에 걸쳐 r-파이오일 또는 열분해 오일의 언급은 이들 양태 중 임의의 것을 포함함)은 1 중량% 이상, 2 중량% 이상, 3 중량% 이상, 4 중량% 이상 또는 5 중량% 이상의 C24+ 탄화수소 함량을 가질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 15 중량% 이하, 10 중량% 이하, 9 중량% 이하, 8 중량% 이하, 7 중량% 이하 또는 6 중량% 이하의 C24+ 탄화수소 함량을 가질 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 1 내지 15 중량%, 3 내지 15 중량%, 2 내지 5 중량% 또는 5 내지 10 중량% 범위의 C24+ 탄화수소 함량을 가질 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일은 1 이상:1, 1.5 이상:1, 2 이상:1, 2.5 이상:1, 3 이상:1, 4 이상:1, 또는 5 이상:1 및/또는 20 이하:1, 15 이하:1, 또는 10 이하:1의 C6-C12 탄화수소 함량 대 C13-C23의 탄화수소 함량의 비를 가질 수 있다.
열분해 오일은 또한 다양한 양의 올레핀, 방향족 및 기타 화합물을 포함할 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 1 중량% 이상, 2 중량% 이상, 5 중량% 이상, 10 중량% 이상, 15 중량% 이상 또는 20 중량% 이상의 올레핀 및/또는 방향족을 포함한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 50 중량% 이하, 45 중량% 이하, 40 중량% 이하, 35 중량% 이하, 30 중량% 이하, 25 중량% 이하, 20 중량% 이하, 15 중량% 이하, 10 중량% 이하, 5 중량% 이하, 2 중량% 이하 또는 1 중량% 이하의 올레핀 및/또는 방향족을 포함할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 25 중량% 이하, 20 중량% 이하, 15 중량% 이하, 14 중량% 이하, 13 중량% 이하, 12 중량% 이하, 11 중량% 이하, 10 중량% 이하, 9 중량% 이하, 8 중량% 이하, 7 중량% 이하, 6 중량% 이하, 5 중량% 이하, 4 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하 또는 1 중량% 이하의 방향족 함량을 가질 수 있다. 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 15 중량% 이하, 10 중량% 이하, 8 중량% 이하 또는 6 중량% 이하의 방향족 함량을 갖는다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 1 중량% 이상, 2 중량% 이상, 3 중량% 이상, 4 중량% 이상, 5 중량% 이상, 6 중량% 이상, 7 중량% 이상, 8 중량% 이상, 9 중량% 이상, 10 중량% 이상, 11 중량% 이상, 12 중량% 이상, 13 중량% 이상, 14 중량% 이상 또는 15 중량% 이상의 나프텐 함량을 가질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 50 중량% 이하, 45 중량% 이하, 40 중량% 이하, 35 중량% 이하, 30 중량% 이하, 25 중량% 이하, 20 중량% 이하, 10 중량% 이하, 5 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하, 0.5 중량% 이하 또는 검출가능하지 않은 양의 나프텐 함량을 가질 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 5 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하 또는 검출가능하지 않은 양의 나프텐 함량을 가질 수 있다. 대안적으로, 열분해 오일은, 특히 r-파이오일이 수소 처리 공정에 적용될 때, 1 내지 50 중량%, 5 내지 50 중량% 또는 10 또는 45 중량% 범위의 나프텐을 함유할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 25 중량% 이상, 30 중량% 이상, 35 중량% 이상, 40 중량% 이상, 45 중량% 이상 또는 50 중량% 이상의 파라핀 함량을 가질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 90 중량% 이하, 85 중량% 이하, 80 중량% 이하, 75 중량% 이하, 70 중량% 이하, 65 중량% 이하, 60 중량% 이하 또는 55 중량% 이하의 파라핀 함량을 가질 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 25 내지 90 중량%, 35 내지 90 중량%, 40 내지 80 중량%, 40 내지 70 중량% 또는 40 내지 65 중량% 범위의 파라핀 함량을 가질 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 5 중량% 이상, 10 중량% 이상, 15 중량% 이상, 25 중량% 이상, 30 중량% 이상, 35 중량% 이상, 40 중량% 이상, 45 중량% 이상 또는 50 중량% 이상의 n-파라핀 함량을 가질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 90 중량% 이하, 85 중량% 이하, 80 중량% 이하, 75 중량% 이하, 70 중량% 이하, 65 중량% 이하, 60 중량% 이하 또는 55 중량% 이하의 n-파라핀 함량을 가질 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 25 내지 90 중량%, 35 내지 90 중량%, 40 내지 70 중량%, 40 내지 65 중량% 또는 50 내지 80 중량% 범위의 n-파라핀 함량을 가질 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일은 5 중량% 이상, 10 중량% 이상, 15 중량% 이상, 25 중량% 이상, 30 중량% 이상, 35 중량% 이상, 40 중량% 이상, 45 중량% 이상 또는 50 중량% 이상의 파라핀과 올레핀의 함량 합을 가질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일은 90 중량% 이하, 85 중량% 이하, 80 중량% 이하, 75 중량% 이하, 70 중량% 이하, 65 중량% 이하, 60 중량% 이하 또는 55 중량% 이하의 파라핀과 올레핀의 함량 합을 가질 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일은 25 내지 90 중량%, 35 내지 90 중량%, 또는 50 내지 80 중량% 범위의 파라핀과 올레핀의 함량 합을 가질 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 0.2 이상:1, 0.3 이상:1, 0.4 이상:1, 0.5 이상:1, 0.6 이상:1, 0.7 이상:1, 0.8 이상:1, 0.9 이상:1 또는 1 이상:1의 파라핀 대 올레핀 중량비를 가질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 3 이하:1, 2.5 이하:1, 2 이하:1, 1.5 이하:1, 1.4 이하:1 또는 1.3 이하:1의 파라핀 대 올레핀 중량비를 가질 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 0.2:1 내지 5:1, 1:1 내지 4.5:1, 1.5:1 내지 5:1, 1.5:1 내지 4.5:1, 0.2:1 내지 4:1, 0.2:1 내지 3:1, 0.5:1 내지 3:1 또는 1:1 내지 3:1 범위의 파라핀 대 올레핀 중량비를 가질 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 0.001 이상:1, 0.1 이상:1, 0.2 이상:1, 0.5 이상:1, 1 이상:1, 2 이상:1, 3 이상:1, 4 이상:1, 5 이상:1, 6 이상:1, 7 이상:1, 8 이상:1, 9 이상:1, 10 이상:1, 15 이상:1 또는 20 이상:1의 n-파라핀 대 i-파라핀 중량비를 가질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 100 이하:1, 75 이하:1, 50 이하:1, 40 이하:1 또는 30 이하:1의 n-파라핀 대 i-파라핀 중량비를 가질 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 1:1 내지 100:1, 4:1 내지 100:1, 또는 15:1 내지 100:1 범위의 n-파라핀 대 i-파라핀 중량비를 가질 수 있다.
상기에 언급된 모든 탄화수소 중량%는 가스 크로마토그래피-질량 분석법(GC-MS)을 사용하여 결정될 수 있음에 주의한다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 0.6 g/cm3 이상, 0.65 g/cm3 이상 또는 0.7 g/cm3 이상의 15℃에서의 밀도를 나타낼 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 1 g/cm3 이하, 0.95 g/cm3 이하, 0.9 g/cm3 이하 또는 0.85 g/cm3 이하의 15℃에서의 밀도를 나타낼 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 0.6 내지 1 g/cm3, 0.65 내지 0.95 g/cm3 또는 0.7 내지 0.9 g/cm3 범위의 15℃에서의 밀도를 나타낼 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 28 이상, 29 이상, 30 이상, 31 이상, 32 이상 또는 33 이상의 15℃에서의 API 비중을 나타낼 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 50 이하, 49 이하, 48 이하, 47 이하, 46 이하, 45 이하 또는 44 이하의 15℃에서의 API 비중을 나타낼 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 28 내지 50, 29 내지 58 또는 30 내지 44 범위의 15℃에서의 API 비중을 나타낸다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 75℃ 이상, 80℃ 이상, 85℃ 이상, 90℃ 이상, 95℃ 이상, 100℃ 이상, 105℃ 이상, 110℃ 이상 또는 115℃ 이상의 중간-비등점을 가질 수 있다. 값은 ASTM D-2887에 따르거나 작업 실시예에 기재된 절차에 따라 측정될 수 있다. 언급된 값을 갖는 중간-비등점은 값이 방법 중 하나하에 수득된 경우 충족된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 250℃ 이하, 245℃ 이하, 240℃ 이하, 235℃ 이하, 230℃ 이하, 225℃ 이하, 220℃ 이하, 215℃ 이하, 210℃ 이하, 205℃ 이하, 200℃ 이하, 195℃ 이하, 190℃ 이하, 185℃ 이하, 180℃ 이하, 175℃ 이하, 170℃ 이하, 165℃ 이하, 160℃ 이하, 155℃ 이하, 150℃ 이하, 145℃ 이하, 140℃ 이하, 135℃ 이하, 130℃ 이하, 125℃ 이하 또는 120℃ 이하의 중간-비등점을 가질 수 있다. 값은 ASTM D-2887에 따르거나 작업 실시예에 기재된 절차에 따라 측정될 수 있다. 언급된 값을 갖는 중간-비등점은 값이 방법 중 하나하에 수득된 경우 충족된다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 75 내지 250℃, 90 내지 225℃ 또는 115 내지 190℃ 범위의 중간-비등점을 가질 수 있다. 본원에 사용된 "중간-비등점"은 열분해 오일의 50 중량%가 중간-비등점 이상에서 비등하고, 50 중량%가 중간-비등점 아래에서 비등할 때, 열분해 오일의 중앙 비등점 온도를 지칭한다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일의 비등점 범위는 열분해 오일의 10% 이하가 250℃, 280℃, 290℃, 300℃ 또는 310℃의 최종 비등점(FBP)을 갖도록 할 수 있다. FBP를 결정하기 위해, ASTM D-2887에 따르거나 작업 실시예에 기재된 절차가 사용될 수 있고, 언급된 값을 갖는 FBP는 값이 방법 중 하나하에 수득된 경우 충족된다.
열분해 가스로 돌아가서, 열분해 가스는 1 중량% 이상, 2 중량% 이상, 5 중량% 이상, 10 중량% 이상, 11 중량% 이상, 12 중량% 이상, 13 중량% 이상, 14 중량% 이상, 15 중량% 이상, 16 중량% 이상, 17 중량% 이상, 18 중량% 이상, 19 중량% 이상 또는 20 중량% 이상의 메탄 함량을 가질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 가스는 50 중량% 이하, 45 중량% 이하, 40 중량% 이하, 35 중량% 이하, 30 중량% 이하 또는 25 중량% 이하의 메탄 함량을 가질 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 가스는 1 내지 50 중량%, 5 내지 50 중량% 또는 15 내지 45 중량% 범위의 메탄 함량을 가질 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 가스는 1 중량% 이상, 2 중량% 이상, 3 중량% 이상, 4 중량% 이상, 5 중량% 이상, 6 중량% 이상, 7 중량% 이상, 8 중량% 이상, 9 중량% 이상, 10 중량% 이상, 15 중량% 이상, 20 중량% 이상 또는 25 중량% 이상의 C3 탄화수소 함량을 가질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 가스는 50 중량% 이하, 45 중량% 이하, 40 중량% 이하, 35 중량% 이하 또는 30 중량% 이하의 C3 탄화수소 함량을 가질 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 가스는 1 내지 50 중량%, 5 내지 50 중량%, 또는 20 내지 50 중량% 범위의 C3 탄화수소 함량을 가질 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 가스는 1 중량% 이상, 2 중량% 이상, 3 중량% 이상, 4 중량% 이상, 5 중량% 이상, 6 중량% 이상, 7 중량% 이상, 8 중량% 이상, 9 중량% 이상, 10 중량% 이상, 11 중량% 이상, 12 중량% 이상, 13 중량% 이상, 14 중량% 이상, 15 중량% 이상, 16 중량% 이상, 17 중량% 이상, 18 중량% 이상, 19 중량% 이상 또는 20 중량% 이상의 C4 탄화수소 함량을 가질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 가스는 50 중량% 이하, 45 중량% 이하, 40 중량% 이하, 35 중량% 이하, 30 중량% 이하 또는 25 중량% 이하의 C4 탄화수소 함량을 가질 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 가스는 1 내지 50 중량%, 5 내지 50 중량% 또는 20 내지 50 중량% 범위의 C4 탄화수소 함량을 가질 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 가스는 5 중량% 이상, 10 중량% 이상, 15 중량% 이상, 20 중량% 이상, 25 중량% 이상, 30 중량% 이상, 35 중량% 이상, 40 중량% 이상, 45 중량% 이상, 50 중량% 이상, 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 또는 75 중량% 이상의 C3 및 C4 탄화수소 함량 합(C3 또는 C4의 탄소 쇄 길이를 갖는 모든 탄화수소 포함)을 가질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 가스는 99 중량% 이하, 90 중량% 이하, 80 중량% 이하, 70 중량% 이하, 60 중량% 이하 또는 50 중량% 이하의 C3/C4 탄화수소 함량 합을 가질 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 가스는 10 내지 90 중량%, 25 내지 90 중량% 또는 20 내지 80 중량% 범위의 C3/C4 탄화수소 함량 합을 가질 수 있다.
이론에 얽매이려는 것은 아니지만, C3 및 C4 탄화수소의 생성이 더 높은 열분해 온도(예컨대 550℃를 초과하는 온도), 특정 촉매 유형의 선택, 또는 특정 촉매(예컨대 ZSM-5)의 부재에 의해 용이해질 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 본 발명의 열분해 오일은 재활용물 열분해 오일 조성물(r-파이오일)일 수 있다.
상기 개시된 열분해 오일 및/또는 열분해 가스를 이용할 수 있는 다양한 하류 적용은 하기에 더 상세히 기술된다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 하류 유닛, 예컨대 분해 노로 도입되기 전에 하나 이상의 처리 단계를 거칠 수 있다. 적합한 처리 단계의 예는 덜 바람직한 성분(예를 들어 질소-함유 화합물, 함산소제 및/또는 올레핀 및 방향족)의 분리, 특정 열분해 오일 조성물을 제공하기 위한 증류, 및 예열을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 중질 분획은 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80 또는 85 중량% 이상의 C4-C7 함량 또는 C8+ 함량을 가질수 있다. 경질 분획은 약 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80 또는 85% 이상의 C3 및 그보다 경질(C3-) 또는 C7 및 그보다 경질(C7-) 함량을 포함할 수 있다. 일부 양태에서, 분리기는 원하는 성분을 중질 분획으로 농축하여, 중질 분획이 열분해 구역으로부터 인출된 열분해 오일의 C4-C7 함량 또는 C8+ 함량보다 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145 또는 150% 이상 더 큰 C4-C7 함량 또는 C8+ 함량을 가질 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 중질 분획의 적어도 일부는 추가로 상세히 논의되는 바와 같이 r-파이오일 조성물로서 또는 이의 일부로서 분해를 위해 분해 노(230)로 보내져 올레핀-함유 유출물(258)을 형성할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 처리 구역에서 수소 처리되는 반면에, 다른 양태에서, 열분해 오일은 하류 유닛, 예컨대 분해 노에 진입하기 전에 수소 처리되지 않는다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 임의의 하류 적용 전에 전혀 전처리되지 않고 열분해 오일 공급원으로부터 직접적으로 보내질 수 있다. 전처리 구역을 나가는 열분해 오일의 온도는 15 내지 55℃, 30 내지 55℃, 49 내지 40℃, 15 내지 50℃, 20 내지 45℃, 또는 25 내지 40℃ 범위일 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일은 조합된 분해기 공급물에 존재하는 덜 바람직한 화합물의 양을 최소화하기 위해 비-재활용 분해기 스트림과 조합될 수 있다. 예를 들어, r-파이오일이 덜 바람직한 화합물(예컨대 불순물, 예컨대 산소-함유 화합물, 방향족, 또는 본원에 기재된 다른 것)의 농도를 가질 때, r-파이오일은, 조합된 스트림에서 덜 바람직한 화합물의 총 농도가 r-파이오일 스트림 내 화합물의 원래 함량보다 40, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90 또는 95% 이상 적도록 하는 양(r-파이오일 함량으로 나눈, r-파이오일과 합한 스트림 사이의 차이(%로 표현됨)로서 계산됨)으로 분해기 공급 원료와 합해질 수 있다. 일부 경우에, r-파이오일 스트림과 합하기 위한 비-재활용 분해기 공급물의 양은, r-파이오일에 존재하는 하나 이상의 덜 바람직한 화합물의 측정된 양을 화합물에 대한 목표 값과 비교하여 차이를 결정한 후, 해당 차이를 기반으로 r-파이오일 스트림에 추가할 비-재활용 탄화수소의 양을 결정함으로써 결정될 수 있다. r-파이오일 및 비-재활용 탄화수소의 양은 본원에 기재된 하나 이상의 범위 내에 있을 수 있다.
r-에틸렌의 적어도 일부는 r-파이오일의 분해로부터 직접 또는 간접적으로 유도될 수 있다. (r-파이오일의) 분해로부터 r-올레핀을 수득하는 공정은 하기와 같을 수 있고 도 4에 기재된 바와 같다.
이제 도 4를 참조하면, r-파이오일의 분해로부터 수득되는 r-조성물을 생산하기 위한 시스템의 분해 노(20) 및 분리 구역(30)과 관련된 단계를 예시하는 블록 흐름도가 도시되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, r-파이오일을 포함하는 공급물 스트림(r-파이오일-함유 공급물 스트림)은 단독으로 또는 비-재활용 분해기 공급물 스트림과 조합으로 분해 노(20)로 도입될 수 있다. r-파이오일을 생산하는 열분해 유닛은 생산 시설과 같은 위치에 있을 수 있다. 다른 양태에서, r-파이오일은 원격 열분해 유닛으로부터 공급될 수 있고 생산 시설로 수송될 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일-함유 공급물 스트림은 r-파이오일을 r-파이오일-함유 공급물 스트림의 총 중량을 기준으로 1 중량% 이상, 5 중량% 이상, 10 중량% 이상, 15 중량% 이상, 20 중량% 이상, 25 중량% 이상, 30 중량% 이상, 35 중량% 이상, 40 중량% 이상, 45 중량% 이상, 50 중량% 이상, 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상, 95 중량% 이상, 97 중량% 이상, 98 중량% 이상, 99 중량% 이상 또는 100 중량% 이상 및/또는 95 중량% 이하, 90 중량% 이하, 85 중량% 이하, 80 중량% 이하, 75 중량% 이하, 70 중량% 이하, 65 중량% 이하, 60 중량% 이하, 55 중량% 이하, 50 중량% 이하, 45 중량% 이하, 40 중량% 이하, 35 중량% 이하, 30 중량% 이하, 25 중량% 이하 또는 20 중량% 이하의 양으로 함유할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 1 중량% 이상, 5 중량% 이상, 10 중량% 이상, 15 중량% 이상, 20 중량% 이상, 25 중량% 이상, 30 중량% 이상, 35 중량% 이상, 40 중량% 이상, 45 중량% 이상, 50 중량% 이상, 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상, 97 중량% 이상, 98 중량% 이상, 99 중량% 이상 또는 100 중량% 및/또는 95 중량% 이하, 90 중량% 이하, 85 중량% 이하, 80 중량% 이하, 75 중량% 이하, 70 중량% 이하, 65 중량% 이하, 60 중량% 이하, 55 중량% 이하, 50 중량% 이하, 45 중량% 이하, 40 중량% 이하, 35 중량% 이하, 30 중량% 이하, 25 중량% 이하, 20 중량% 이하, 15 중량% 이하 또는 10 중량% 이하의 r-파이오일이 폐 스트림의 열분해로부터 수득된다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일의 적어도 일부는 플라스틱 폐기물을 포함하는 공급 원료의 열분해로부터 수득된다. 바람직하게는, 90 중량% 이상, 95 중량% 이상, 97 중량% 이상, 98 중량% 이상, 99 중량% 이상 또는 100 중량% 이상의 r-파이오일은 플라스틱 폐기물을 포함하는 공급 원료, 50 중량% 이상의 플라스틱 폐기물을 포함하는 공급 원료, 80 중량% 이상의 플라스틱 폐기물을 포함하는 공급 원료, 90 중량% 이상의 플라스틱 폐기물을 포함하는 공급 원료, 또는 95 중량% 이상의 플라스틱 폐기물을 포함하는 공급 원료의 열분해로부터 수득된다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일은 열분해 오일과 관련하여 상기에 기재된 조성적 특징 중 임의의 하나 또는 조합을 가질 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일은 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상 또는 95 중량% 이상의 C4-C30 탄화수소를 포함할 수 있고, 본원에 사용된 바와 같이, 탄화수소는 지방족, 지환족, 방향족 및 헤테로환형 화합물을 포함한다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일은 주로 C5-C25, C5-C22 또는 C5-C20 탄화수소를 포함할 수 있거나, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90 또는 95 중량% 이상의 C5-C25, C5-C22 또는 C5-C20 탄화수소를 포함할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로 또는 임의의 언급된 양태와의 조합으로, r-파이오일 조성물은 C4-C12 지방족 화합물(디올레핀을 포함하는 분지형 또는 비분지형 알칸 및 알켄, 및 지환족) 및 C13-C22 지방족 화합물을 1 초과:1, 1.25 이상:1, 1.5 이상:1, 2 이상:1, 2.5 이상:1, 3 이상:1, 4 이상:1, 5 이상:1, 6 이상:1, 7 이상:1, 10 이상:1, 20 이상:1, 또는 40 이상:1(각각 중량 기준이고 r-파이오일의 중량을 기준으로 함)의 중량비로 포함할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로 또는 임의의 언급된 양태와의 조합으로, r-파이오일 조성물은 C13-C22 지방족 화합물(디올레핀을 포함하는 분지형 또는 비분지형 알칸 및 알켄, 및 지환족) 및 C4-C12 지방족 화합물을 1 초과:1, 1.25 이상:1, 1.5 이상:1, 2 이상:1, 2.5 이상:1, 3 이상:1, 4 이상:1, 5 이상:1, 6 이상:1, 7 이상:1, 10 이상:1, 20 이상:1, 또는 40 이상:1(각각 중량 기준이고 r-파이오일의 중량을 기준으로 함)의 중량비로 포함할 수 있다.
한 양태에서, r-파이오일에서 최고 농도를 갖는 2개의 지방족 탄화수소(분지형 또는 비분지형 알칸 및 알켄, 및 지환족)는 C5-C18, C5-C16, C5-C14, C5-C10 또는 C5-C8 범위 내에 있다.
r-파이오일은 파라핀, 나프텐 또는 지환족 탄화수소, 방향족, 방향족-함유 화합물, 올레핀, 산소화된 화합물 및 중합체, 헤테로 원자 화합물 또는 중합체, 및 기타 화합물 또는 중합체 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
예를 들어, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일은 r-파이오일의 총 중량을 기준으로 5 중량% 이상, 10 중량% 이상, 15 중량% 이상, 20 중량% 이상, 25 중량% 이상, 30 중량% 이상, 35 중량% 이상, 40 중량% 이상, 45 중량% 이상, 50 중량% 이상, 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상 또는 95 중량% 이상 및/또는 99 중량% 이하, 97 중량% 이하, 95 중량% 이하, 93 중량% 이하, 90 중량% 이하, 87 중량% 이하, 85 중량% 이하, 83 중량% 이하, 80 중량% 이하, 78 중량% 이하, 75 중량% 이하, 70 중량% 이하, 65 중량% 이하, 60 중량% 이하, 55 중량% 이하, 50 중량% 이하, 45 중량% 이하, 40 중량% 이하, 35 중량% 이하, 30 중량% 이하, 25 중량% 이하, 20 중량% 이하 또는 15 중량% 이하의 파라핀(또는 선형 또는 분지형 알칸)을 포함할 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 열분해 오일은 r-파이오일 조성물의 중량을 기준으로 25 내지 90 중량%, 35 내지 90 중량%, 40 내지 80 중량%, 40 내지 70 중량%, 40 내지 65 중량%, 5 내지 50 중량%, 5 내지 40 중량%, 5 내지 35 중량%, 10 내지 35 중량%, 10 내지 30 중량%, 5 내지 25 중량% 또는 5 내지 20 중량% 범위의 파라핀 함량을 가질 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일은 나프텐 또는 지환족 탄화수소를 0 중량%, 1 중량% 이상, 2 중량% 이상, 5 중량% 이상, 8 중량% 이상, 10 중량% 이상, 15 중량% 이상 또는 20 중량% 이상 및/또는 50 중량% 이하, 45 중량% 이하, 40 중량% 이하, 35 중량% 이하, 30 중량% 이하, 25 중량% 이하, 20 중량% 이하, 15 중량% 이하, 10 중량% 이하, 5 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하, 0.5 중량% 이하 또는 검출가능하지 않은 양으로 포함할 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일은 5 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하 또는 검출가능하지 않은 양의 나프텐 함량을 가질 수 있다. r-파이오일에 함유된 나프텐(또는 지환족 탄화수소)의 양에 대한 범위의 예는 r-파이오일 조성물의 중량을 기준으로 0 내지 35 중량%, 0 내지 30 중량%, 0 내지 25 중량%, 2 내지 20 중량%, 2 내지 15 중량%, 2 내지 10 중량%, 1 내지 10 중량%이다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일은 0.2 이상:1, 0.3 이상:1, 0.4 이상:1, 0.5 이상:1, 0.6 이상:1, 0.7 이상:1, 0.8 이상:1, 0.9 이상:1 또는 1 이상:1의 파라핀 대 올레핀 중량비를 가질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일은 3 이하:1, 2.5 이하:1, 2 이하:1, 1.5 이하:1, 1.4 이하:1 또는 1.3 이하:1의 파라핀 대 올레핀 중량비를 가질 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일은 0.2:1 내지 5:1, 1:1 내지 4.5:1, 1.5:1 내지 5:1, 1.5:1 내지 4.5:1, 0.2:1 내지 4:1, 0.2:1 내지 3:1, 0.5:1 내지 3:1 또는 1:1 내지 3:1 범위의 파라핀 대 올레핀 중량비를 가질 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일은 0.001 이상:1, 0.1 이상:1, 0.2 이상:1, 0.5 이상:1, 1 이상:1, 2 이상:1, 3 이상:1, 4 이상:1, 5 이상:1, 6 이상:1, 7 이상:1, 8 이상:1, 9 이상:1, 10 이상:1, 15 이상:1 또는 20 이상:1의 n-파라핀 대 i-파라핀 중량비를 가질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일은 100 이하:1, 50 이하:1, 40 이하:1 또는 30 이하:1의 n-파라핀 대 i-파라핀 중량비를 가질 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일은 1:1 내지 100:1, 4:1 내지 100:1, 또는 15:1 내지 100:1 범위의 n-파라핀 대 i-파라핀 중량비를 가질 수 있다.
한 양태에서, r-파이오일은 r-파이오일의 총 중량을 기준으로 30 중량% 이하 25 중량% 이하, 20 중량% 이하, 15 중량% 이하, 10 중량% 이하, 8 중량% 이하, 5 중량% 이하, 2 중량% 이하 또는 1 중량% 이하의 방향족을 포함한다. 본원에 사용된 용어 "방향족"은 벤젠, 톨루엔, 자일렌 및 스티렌의 총량(중량 단위)을 지칭한다. r-파이오일은 r-파이오일의 총 중량을 기준으로 1 중량% 이상, 2 중량% 이상, 5 중량% 이상, 8 중량% 이상 또는 10 중량% 이상의 방향족을 포함할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일은 r-파이오일의 총 중량을 기준으로 30 중량% 이하, 25 중량% 이하, 20 중량% 이하, 15 중량% 이하, 10 중량% 이하, 8 중량% 이하, 5 중량% 이하, 2 중량% 이하 또는 1 중량% 이하, 또는 검출가능하지 않은 양의 방향족-함유 화합물을 포함할 수 있다. 방향족-함유 화합물은 상기에 언급된 방향족, 방향족 잔기(예컨대 테레프탈레이트 잔기)를 함유하는 임의의 화합물, 및 융합된 고리 방향족, 예컨대 나프탈렌 및 테트라하이드로나프탈렌을 포함한다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일은 r-파이오일의 중량을 기준으로 1 중량% 이상, 2 중량% 이상, 5 중량% 이상, 8 중량% 이상, 10 중량% 이상, 15 중량% 이상, 20 중량% 이상, 30 중량% 이상, 40 중량% 이상, 45 중량% 이상, 50 중량% 이상, 55 중량% 이상, 60 중량% 이상 또는 65 중량% 이상 및/또는 85 중량% 이하, 80 중량% 이하, 75 중량% 이하, 70 중량% 이하, 65 중량% 이하, 60 중량% 이하, 55 중량% 이하, 50 중량% 이하, 45 중량% 이하, 40 중량% 이하, 35 중량% 이하, 30 중량% 이하, 25 중량% 이하, 20 중량% 이하, 15 중량% 이하 또는 10 중량% 이하의 양으로 올레핀을 포함할 수 있다. 올레핀은 모노- 및 디-올레핀을 포함한다. 존재하는 올레핀의 양의 적합한 범위의 예는 r-파이오일의 중량을 기준으로 5 내지 45 중량%, 10 내지 35 중량%, 15 내지 30 중량%, 40 내지 85 중량%, 45 내지 85 중량%, 50 내지 85 중량%, 55 내지 85 중량%, 60 내지 85 중량%, 65 내지 85 중량%, 40 내지 80 중량%, 45 내지 80 중량%, 50 내지 80 중량%, 55 내지 80 중량%, 60 내지 80 중량%, 65 내지 80 중량%, 45 내지 80 중량%, 50 내지 80 중량%, 55 내지 80 중량%, 60 내지 80 중량%, 65 내지 80 중량%, 40 내지 75 중량%, 45 내지 75 중량%, 50 내지 75 중량%, 55 내지 75 중량%, 60 내지 75 중량%, 65 내지 75 중량%, 40 내지 70 중량%, 45 내지 70 중량%, 50 내지 70 중량%, 55 내지 70 중량%, 60 내지 70 중량%, 65 내지 70 중량%, 40 내지 65 중량%, 45 내지 65 중량%, 50 내지 65 중량% 또는 55 내지 65 중량%를 포함한다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일은 산소화된 화합물 또는 중합체를 r-파이오일의 중량을 기준으로 0 중량%, 0.01 중량% 이상, 0.1 중량% 이상, 1 중량% 이상, 2 중량% 이상 또는 5 중량% 이상 및/또는 20 중량% 이하, 15 중량% 이하, 10 중량% 이하, 8 중량% 이하, 6 중량% 이하, 5 중량% 이하, 3 중량% 이하 또는 2 중량% 이하의 양으로 포함할 수 있다. 산소화된 화합물 및 중합체는 산소 원자를 함유하는 것이다. 존재하는 산소화된 화합물 양의 적합한 범위의 예는 r-파이오일의 중량을 기준으로 0 내지 20 중량%, 0 내지 15 중량%, 0 내지 10 중량%, 0.01 내지 10 중량%, 1 내지 10 중량%, 2 내지 10 중량%, 0.01 내지 8 중량%, 0.1 내지 6 중량%, 1 내지 6 중량% 또는 0.01 내지 5 중량% 범위를 포함한다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일에서 산소 원자의 양은 r-파이오일의 중량을 기준으로 10 중량% 이하, 8 중량% 이하, 5 중량% 이하, 4 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2.75 중량% 이하, 2.5 중량% 이하, 2.25 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1.75 중량% 이하, 1.5 중량% 이하, 1.25 중량% 이하, 1 중량% 이하, 0.75 중량% 이하, 0.5 중량% 이하, 0.25 중량% 이하, 0.1 중량% 이하 또는 0.05 중량% 이하일 수 있다. r-파이오일에서 산소의 양의 예는 r-파이오일의 중량을 기준으로 0 내지 8 중량%, 0 내지 5 중량%, 0 내지 3 중량%, 0 내지 2.5 중량%, 0 내지 2 중량%, 0.001 내지 5 중량%, 0.001 내지 4 중량%, 0.001 내지 3 중량%, 0.001 내지 2.75 중량%, 0.001 내지 2.5 중량%, 0.001 내지 2 중량%, 0.001 내지 1.5 중량%, 0.001 내지 1 중량%, 0.001 내지 0.5 중량% 또는 0.001 내지 0.1 중량%일 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일은 헤테로 원자 화합물 또는 중합체를 r-파이오일의 중량을 기준으로 1 중량% 이상, 2 중량% 이상, 5 중량% 이상, 8 중량% 이상, 10 중량% 이상, 15 중량% 이상 또는 20 중량% 이상 및/또는 25 중량% 이하, 20 중량% 이하, 15 중량% 이하, 10 중량% 이하, 8 중량% 이하, 6 중량% 이하, 5 중량% 이하, 3 중량% 이하 또는 2 중량% 이하의 양으로 포함할 수 있다. 헤테로 화합물 또는 중합체는 본 문단에서 질소, 황 또는 인을 함유하는 임의의 화합물 또는 중합체로서 정의된다. 임의의 기타 원자는 r-파이오일에 존재하는 헤테로 원자, 헤테로 화합물 또는 헤테로 중합체의 양을 결정하는 목적을 위해 헤테로 원자로서 간주되지 않는다. r-파이오일은 r-파이오일의 중량을 기준으로 5 중량% 이하, 4 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2.75 중량% 이하, 2.5 중량% 이하, 2.25 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1.75 중량% 이하, 1.5 중량% 이하, 1.25 중량% 이하, 1 중량% 이하, 0.75 중량% 이하, 0.5 중량% 이하, 0.25 중량% 이하, 0.1 중량% 이하, 0.075 중량% 이하, 0.05 중량% 이하, 0.03 중량% 이하, 0.02 중량% 이하, 0.01 중량% 이하, 0.008 중량% 이하, 0.006 중량% 이하, 0.005 중량% 이하, 0.003 중량% 이하 또는 0.002 중량% 이하의 양으로 존재하는 헤테로 원자를 함유할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 1 atm 및 25℃에서 r-파이오일에서의 물의 용해도는 r-파이오일의 중량을 기준으로 2 중량% 미만의 물, 1.5 중량% 이하의 물, 1 중량% 이하의 물, 0.5 중량% 이하의 물, 0.1 중량% 이하의 물, 0.075 중량% 이하의 물, 0.05 중량% 이하의 물, 0.025 중량% 이하의 물, 0.01 중량% 이하의 물 또는 0.005 중량% 이하의 물이다. 바람직하게는, r-파이오일에서의 물의 용해도는 r-파이오일의 중량을 기준으로 0.1 중량% 이하이다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일은 r-파이오일의 중량을 기준으로 2 중량% 이하의 물, 1.5 중량% 이하의 물, 1 중량% 이하의 물, 0.5 중량% 이하의 물, 바람직하게는 0.1 중량% 이하의 물, 0.075 중량% 이하의 물, 0.05 중량% 이하의 물, 0.025 중량% 이하의 물, 0.01 중량% 이하의 물 또는 0.005 중량% 이하의 물을 함유한다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일의 고체 함량은 r-파이오일의 중량을 기준으로 1 중량%의 고체를 초과하지 않거나, 0.75 중량% 이하의 고체, 0.5 중량% 이하의 고체, 0.25 중량% 이하의 고체, 0.2 중량% 이하의 고체, 0.15 중량% 이하의 고체, 0.1 중량% 이하의 고체, 0.05 중량% 이하의 고체, 0.025 중량% 이하의 고체, 0.01 중량% 이하의 고체 또는 0.005 중량% 이하의 고체이거나, 0.001 중량%의 고체를 초과하지 않는다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일의 황 함량은 r-파이오일의 중량을 기준으로 2.5 중량%를 초과하지 않거나, 2 중량% 이하, 1.75 중량% 이하, 1.5 중량% 이하, 1.25 중량% 이하, 1 중량% 이하, 0.75 중량% 이하, 0.5 중량% 이하, 0.25 중량% 이하, 0.1 중량% 이하, 0.05 중량% 이하, 바람직하게는 0.03 중량% 이하, 0.02 중량% 이하, 0.01 중량% 이하, 0.008 중량% 이하, 0.006 중량% 이하, 0.004 중량% 이하, 0.002 중량% 이하 또는 0.001 중량% 이하이다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일은 하기 조성적 함량을 가질 수 있다(각각의 경우 r-파이오일의 중량을 기준으로 함):
75 중량% 이상, 77 중량% 이상, 80 중량% 이상, 82 중량% 이상, 또는 85 중량% 이상, 및/또는 90 중량% 이하, 88 중량% 이하, 86 중량% 이하, 85 중량% 이하, 83 중량% 이하, 82 중량% 이하, 80 중량% 이하, 77 중량% 이하, 75 중량% 이하, 73 중량% 이하, 70 중량% 이하, 68 중량% 이하, 65 중량% 이하, 63 중량% 이하 또는 60 중량% 이하, 바람직하게는 82 중량% 이상 및 93 중량% 이하의 탄소 원자 함량, 및/또는
10 중량% 이상, 13 중량% 이상, 14 중량% 이상, 15 중량% 이상, 16 중량% 이상, 17 중량% 이상 또는 18 중량% 이상, 또는 19 중량% 이하, 18 중량% 이하, 17 중량% 이하, 16 중량% 이하, 15 중량% 이하, 14 중량% 이하, 13 중량% 이하 또는 11 중량% 이하의 수소 원자 함량,
10 중량% 이하, 8 중량% 이하, 5 중량% 이하, 4 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2.75 중량% 이하, 2.5 중량% 이하, 2.25 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1.75 중량% 이하, 1.5 중량% 이하, 1.25 중량% 이하, 1 중량% 이하, 0.75 중량% 이하, 0.5 중량% 이하, 0.25 중량% 이하, 0.1 중량% 이하 또는 0.05 중량% 이하의 산소 원자 함량.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로 또는 임의의 언급된 양태와의 조합으로, r-파이오일의 수소 원자의 양은 r-파이오일의 중량을 기준으로 10 내지 20 중량%, 10 내지 18 중량%, 11 내지 17 중량%, 12 내지 16 중량%, 13 내지 16 중량%, 13 내지 15 중량% 또는 12 내지 15 중량% 범위일 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일의 금속 함량은 바람직하게는 낮고, 예를 들어 r-파이오일의 중량을 기준으로 2 중량% 이하, 1 중량% 이하, 0.75 중량% 이하, 0.5 중량% 이하, 0.25 중량% 이하, 0.2 중량% 이하, 0.15 중량% 이하, 0.1 중량% 이하 또는 0.05 중량% 이하이다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일의 알칼리 금속 및 알칼리 토금속 또는 미네랄 함량은 바람직하게는 낮고, 예를 들어 r-파이오일의 중량을 기준으로 2 중량% 이하, 1 중량% 이하, 0.75 중량% 이하, 0.5 중량% 이하, 0.25 중량% 이하, 0.2 중량% 이하, 0.15 중량% 이하, 0.1 중량% 이하 또는 0.05 중량% 이하이다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일의 파라핀 대 나프텐 중량비는 r-파이오일의 중량을 기준으로 1 이상:1, 1.5 이상:1, 2 이상:1, 2.2 이상:1, 2.5 이상:1, 2.7 이상:1, 3 이상:1, 3.3 이상:1, 3.5 이상:1, 3.75 이상:1, 4 이상:1, 4.25 이상:1, 4.5 이상:1, 4.75 이상:1, 5 이상:1, 6 이상:1, 7 이상:1, 8 이상:1, 9 이상:1, 10 이상:1, 13 이상:1, 15 이상:1 또는 17 이상:1일 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 합한 파라핀 및 나프텐 대 방향족 중량비는 r-파이오일의 중량을 기준으로 1 이상:1, 1.5 이상:1, 2 이상:1, 2.5 이상:1, 2.7 이상:1, 3 이상:1, 3.3 이상:1, 3.5 이상:1, 3.75 이상:1, 4 이상:1, 4.5 이상:1, 5 이상:1, 7 이상:1, 10 이상:1, 15 이상:1, 20 이상:1, 25 이상:1, 30 이상:1, 35 이상:1 또는 40 이상:1일 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로 또는 임의의 언급된 양태와의 조합으로, r-파이오일 내 합한 파라핀 및 나프텐 대 방향족의 비는 50:1 내지 1:1, 40:1 내지 1:1, 30:1 내지 1:1, 20:1 내지 1:1, 30:1 내지 3:1, 20:1 내지 1:1, 20:1 내지 5:1, 50:1 내지 5:1, 30:1 내지 5:1, 1:1 내지 7:1, 1:1 내지 5:1, 1:1 내지 4:1 또는 1:1 내지 3:1 범위일 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일은 하기에 정의되는 바와 같이 이의 10%, 이의 50% 및 이의 90% 비등점 중 하나에 의해 정의된 비등점 곡선을 가질 수 있다. 본원에 사용된 "비등점"은 ASTM D2887에 의해 또는 작업 실시예에 기재된 절차에 따라 결정된 조성물의 비등점을 지칭한다. 언급된 값을 갖는 비등점은 값이 방법 중 하나하에 수득된 경우 충족된다. 또한, 본원에 사용된 "x% 비등점"은 조성물의 x 중량%가 이들 방법 중 하나에 따라 비등하는 비등점을 지칭한다.
전체에 걸쳐, 언급된 온도에서의 x% 비등은 조성물의 x% 이상이 언급된 온도에서 비등하는 것을 의미한다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 분해기 공급물 스트림 또는 조성물의 90% 비등점은 350℃ 이하, 325℃ 이하, 300℃ 이하, 295℃ 이하, 290℃ 이하, 285℃ 이하, 280℃ 이하, 275℃ 이하, 270℃ 이하, 265℃ 이하, 260℃ 이하, 255℃ 이하, 250℃ 이하, 245℃ 이하, 240℃ 이하, 235℃ 이하, 230℃ 이하, 225℃ 이하, 220℃ 이하, 215℃ 이하, 200℃ 이하, 190℃ 이하, 180℃ 이하, 170℃ 이하, 160℃ 이하, 150℃ 이하 또는 140℃ 이하 및/또는 200℃ 이상, 205℃ 이상, 210℃ 이상, 215℃ 이상, 220℃ 이상, 225℃ 이상 또는 230℃ 이상일 수 있고/있거나 r-파이오일 25, 20, 15, 10, 5 또는 2 중량% 이하는 300℃ 이상의 비등점을 가질 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, r-파이오일은 단독으로(예를 들어 분해기 공급물 스트림의 중량을 기준으로 85 중량% 이상, 90 중량% 이상, 95 중량% 이상, 99 중량% 이상, 또는 100 중량%의 열분해 오일을 포함하는 스트림에서), 또는 하나 이상의 비-재활용 분해기 공급물 스트림과 조합된 분해 노, 코일 또는 튜브로 도입될 수 있다. 비-재활용 분해기 공급물 스트림을 갖는 분해기 노, 코일 또는 튜브로 도입될 때, r-파이오일은 합한 스트림의 총 중량을 기준으로 1 중량% 이상, 2 중량% 이상, 5 중량% 이상, 8 중량% 이상, 10 중량% 이상, 12 중량% 이상, 15 중량% 이상, 20 중량% 이상, 25 중량% 이상 또는 30 중량% 이상 및/또는 40 중량% 이하, 35 중량% 이하, 30 중량% 이하, 25 중량% 이하, 20 중량% 이하, 15 중량% 이하, 10 중량% 이하, 8 중량% 이하, 5 중량% 이하 또는 2 중량% 이하의 양으로 존재할 수 있다. 따라서, 비-재활용 분해기 공급물 스트림 또는 조성물은 합한 스트림의 총 중량을 기준으로 20 중량% 이상, 25 중량% 이상, 30 중량% 이상, 35 중량% 이상, 40 중량% 이상, 45 중량% 이상, 50 중량% 이상, 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상 또는 90 중량% 이상 및/또는 99 중량% 이하, 95 중량% 이하, 90 중량% 이하, 85 중량% 이하, 80 중량% 이하, 75 중량% 이하, 70 중량% 이하, 65 중량% 이하, 60 중량% 이하, 55 중량% 이하, 50 중량% 이하, 45 중량% 이하 또는 40 중량% 이하의 양으로 합한 스트림에 존재할 수 있다. 본원에서 달리 언급되지 않는 한, 하기에 기재되는 바와 같은 분해기 공급물 스트림의 특성은 r-파이오일을 포함하는 스트림과의 조합 전에(또는 부재하에) 비-재활용 분해기 공급물 스트림에, 뿐만 아니라 비-재활용 분해기 공급물 및 r-파이오일 공급물 둘 다를 포함하는 합한 분해기 스트림에 적용된다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 분해기 공급물 스트림은 주로 C2-C4 탄화수소-함유 조성물, 또는 주로 C5-C22 탄화수소-함유 조성물을 포함할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "주로 C2-C4 탄화수소"는 50 중량% 이상의 C2-C4 탄화수소 성분을 함유하는 스트림 또는 조성물을 지칭한다. 특정한 유형의 C2-C4 탄화수소 스트림 또는 조성물의 예는 프로판, 에탄, 부탄 및 LPG를 포함한다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 분해기 공급물은 공급물의 총 중량을 기준으로 50 중량% 이상, 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상 또는 95 중량% 이상 및/또는 공급물의 총 중량을 기준으로 100 중량% 이하, 99 중량% 이하, 95 중량% 이하, 92 중량% 이하, 90 중량% 이하, 85 중량% 이하, 80 중량% 이하, 75 중량% 이하, 70 중량% 이하, 65 중량% 이하 또는 60 중량% 이하의 C2-C4 탄화수소 또는 선형 알칸을 포함할 수 있다. 분해기 공급물은 주로 프로판, 주로 에탄, 주로 부탄, 또는 이들 성분 중 2개 이상의 조합을 포함할 수 있다. 이들 성분은 비-재활용 성분일 수 있다. 분해기 공급물은 주로 프로판, 50 몰% 이상의 프로판, 80 몰% 이상의 프로판, 90 몰% 이상의 프로판을 포함할 수 있거나, 93 몰% 이상의 프로판 또는 95 몰% 이상의 프로판을 포함할 수 있다(버진 공급물과 합해진 임의의 재활용 스트림을 포함함). 분해기 공급물은 HD5 품질의 프로판을 버진 또는 갓 제조한 공급물로서 포함할 수 있다. 분해기는 50 몰% 초과의 에탄, 80 몰% 이상의 에탄, 90 몰% 이상의 에탄 또는 95 몰% 이상의 에탄을 포함할 수 있다. 이들 성분은 비-재활용 성분일 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 분해기 공급물 스트림은 주로 C5-C22 탄화수소-함유 조성물을 포함할 수 있다. 본원에 사용된 "주로 C5-C22 탄화수소"는 50 중량% 이상의 C5-C22 탄화수소 성분을 포함하는 스트림 또는 조성물을 지칭한다. 예는 가솔린, 나프타, 중간 증류액, 디젤, 등유를 포함한다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 분해기 공급물 스트림 또는 조성물은 스트림 또는 조성물의 총 중량을 기준으로 20 중량% 이상, 25 중량% 이상, 30 중량% 이상, 35 중량% 이상, 40 중량% 이상, 45 중량% 이상, 50 중량% 이상, 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상 또는 95 중량% 이상 및/또는 100 중량% 이하, 99 중량% 이하, 95 중량% 이하, 92 중량% 이하, 90 중량% 이하, 85 중량% 이하, 80 중량% 이하, 75 중량% 이하, 70 중량% 이하, 65 중량% 이하 또는 60 중량% 이하의 C5-C22 또는 C5-C20 탄화수소를 포함할 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 분해기 공급물은 공급물의 총 중량을 기준으로 0.5 중량% 이상, 1 중량% 이상, 2 중량% 이상 또는 5 중량% 이상 및/또는 40 중량% 이하, 35 중량% 이하, 30 중량% 이하, 25 중량% 이하, 20 중량% 이하, 18 중량% 이하, 15 중량% 이하, 12 중량% 이하, 10 중량% 이하, 5 중량% 이하 또는 3 중량% 이하의 C15 및 그보다 중질의(C15+) 함량을 가질 수 있다.
분해기 공급물은 이의 10%, 이의 50% 및 이의 90% 비등점 중 하나 이상에 의해 정의된 비등점 곡선을 가질 수 있고, 이때 비등점은 상기에 기재된 방법에 의해 수득된다. 또한, 본원에 사용된 "x% 비등점"은 조성물의 x 중량%가 상기에 기재된 방법에 따라 비등하는 비등점을 지칭한다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 분해기 공급물 스트림 또는 조성물의 90% 비등점은 360℃ 이하, 355℃ 이하, 350℃ 이하, 345℃ 이하, 340℃ 이하, 335℃ 이하, 330℃ 이하, 325℃ 이하, 320℃ 이하, 315℃ 이하, 300℃ 이하, 295℃ 이하, 290℃ 이하, 285℃ 이하, 280℃ 이하, 275℃ 이하, 270℃ 이하, 265℃ 이하, 260℃ 이하, 255℃ 이하, 250℃ 이하, 245℃ 이하, 240℃ 이하, 235℃ 이하, 230℃ 이하, 225℃ 이하, 220℃ 이하 또는 215℃ 이하 및/또는 200℃ 이상, 205℃ 이상, 210℃ 이상, 215℃ 이상, 220℃ 이상, 225℃ 이상 또는 230℃ 이상일 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 분해기 공급물 스트림 또는 조성물의 10% 비등점은 40℃ 이상, 50℃ 이상, 60℃ 이상, 70℃ 이상, 80℃ 이상, 90℃ 이상, 100℃ 이상, 110℃ 이상, 120℃ 이상, 130℃ 이상, 140℃ 이상, 150℃ 이상 또는 155℃ 이상 및/또는 250℃ 이하, 240℃ 이하, 230℃ 이하, 220℃ 이하, 210℃ 이하, 200℃ 이하, 190℃ 이하, 180℃ 이하 또는 170℃ 이하일 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 분해기 공급물 스트림 또는 조성물의 50% 비등점은 60℃ 이상, 65℃ 이상, 70℃ 이상, 75℃ 이상, 80℃ 이상, 85℃ 이상, 90℃ 이상, 95℃ 이상, 100℃ 이상, 110℃ 이상, 120℃ 이상, 130℃ 이상, 140℃ 이상, 150℃ 이상, 160℃ 이상, 170℃ 이상, 180℃ 이상, 190℃ 이상, 200℃ 이상, 210℃ 이상, 220℃ 이상 또는 230℃ 이상 및/또는 300℃ 이하, 290℃ 이하, 280℃ 이하, 270℃ 이하, 260℃ 이하, 250℃ 이하, 240℃ 이하, 230℃ 이하, 220℃ 이하, 210℃ 이하, 200℃ 이하, 190℃ 이하, 180℃ 이하, 170℃ 이하, 160℃ 이하, 150℃ 이하 또는 145℃ 이하일 수 있다. 분해기 공급물 스트림 또는 조성물의 50% 비등점은 65 내지 160℃, 70 내지 150℃, 80 내지 145℃, 85 내지 140℃, 85 내지 230℃, 90 내지 220℃, 95 내지 200℃, 100 내지 190℃, 110 내지 180℃, 200 내지 300℃, 210 내지 290℃, 220 내지 280℃ 또는 230 내지 270℃ 범위일 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 분해기 공급 원료, 스트림 또는 조성물의 90% 비등점은 350℃ 이상일 수 있고, 10% 비등점은 60℃ 이상일 수 있고; 50% 비등점은 95℃ 내지 200℃ 범위일 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 분해기 공급 원료, 스트림 또는 조성물의 90% 비등점은 150℃ 이상일 수 있고, 10% 비등점은 60℃ 이상일 수 있고, 50% 비등점은 80 내지 145℃ 범위일 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 분해기 공급 원료 또는 스트림은 350℃ 이상의 90% 비등점, 150℃ 이상의 10% 비등점, 및 220 내지 280℃ 범위의 50% 비등점을 갖는다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일은 가스 노에서 분해된다. 가스 노는 유입구에서 코일의 입구에서 대류 구역으로 주로 증기-상 공급물(공급물 중량의 50% 초과가 증기임)을 수용하는(또는 수용하도록 작동되는) 하나 이상의 코일("가스 코일")을 갖는 노이다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로 또는 임의의 언급된 양태와의 조합으로, 가스 코일은 주로 C2-C4 공급 원료 또는 주로 C2-C3 공급 원료를 대류 구획의 코일의 입구로 수용할 수 있거나, 다르게는 하나 이상의 코일은 코일에 대한 분해기 공급물의 중량을 기준으로, 또는 다르게는 대류 구역에 대한 분해기 공급물의 중량을 기준으로 50 중량% 초과의 에탄 및/또는 50 중량% 초과의 프로판 및/또는 50 중량% 초과의 LPG(이들 경우 중 임의의 하나에서 60 중량% 이상, 70 중량% 이상 또는 80 중량% 이상)를 수용한다. 가스 노는 하나 초과의 가스 코일을 가질 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로 또는 임의의 언급된 양태와의 조합으로, 노의 대류 구역 또는 대류 상자 내 코일의 25% 이상, 코일의 50% 이상, 코일의 60% 이상 또는 모든 코일은 가스 코일이다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로 또는 임의의 언급된 양태와의 조합으로, 가스 코일은 대류 구역의 유입구에서 코일의 입구에서 증기-상 공급물을 수용하되, 이때 공급물의 60 중량% 이상, 70 중량% 이상, 80 중량% 이상, 90 중량% 이상, 95 중량% 이상, 97 중량% 이상, 98 중량% 이상, 99 중량% 이상, 99.5 중량 이상% 또는 99.9 중량% 이상은 증기이다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로 또는 임의의 언급된 양태와의 조합으로, r-파이오일은 스플릿 노(split furnace)에서 분해된다. 스플릿 노는 가스 노의 한 유형이다. 스플릿 노는 동일한 노 내에, 동일한 대류 구역 내에, 또는 동일한 대류 상자 내에 하나 이상의 가스 코일 및 하나 이상의 액체 코일을 함유한다. 액체 코일은 대류 구역의 유입구에서 코일의 입구에서 주로 액체 상 공급물(공급물 중량의 50% 초과가 액체임)을 수용하는 코일이다("액체 코일"). 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로 또는 임의의 언급된 양태와의 조합으로, 액체 코일은 주로 C5+ 공급 원료를 대류 구획의 유입구에서 코일의 입구로 수용할 수 있다("액체 코일"). 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로 또는 임의의 언급된 양태와의 조합으로, 액체 코일은 주로 C6-C22 공급 원료 또는 주로 C7-C16 공급 원료를 대류 구획의 코일의 입구로 수용할 수 있거나, 다르게는 하나 이상의 코일은 액체 코일에 대한 분해기 공급물의 중량을 기준으로, 또는 다르게는 대류 구역에 대한 분해기 공급물의 중량을 기준으로 50 중량% 초과의 나프타, 및/또는 50 중량% 초과의 천연 가솔린, 및/또는 50% 초과의 디젤, 및/또는 JP-4, 및/또는 50 중량% 초과의 스토다드(Stoddard) 용매, 및/또는 50 중량% 초과의 등유, 및/또는 50 중량% 초과의 갓 제조한 크레오소트(creosote), 및/또는 50 중량% 초과의 JP-8 또는 Jet-A, 및/또는 50 중량% 초과의 난방유, 및/또는 50 중량% 초과의 중유, 및/또는 50 중량% 초과의 벙커 C(bunker C), 및/또는 50 중량% 초과의 윤활유(이들 경우 중 임의의 하나에서 60 중량% 이상, 70 중량% 이상, 80 중량% 이상, 90 중량% 이상, 95 중량% 이상, 98 중량% 이상 또는 99 중량% 이상)를 수용한다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로 또는 임의의 언급된 양태와의 조합으로, 노의 대류 구역 또는 대류 상자 내 하나 이상의 코일 및 코일의 75% 이하, 코일의 50% 이하, 또는 적어도 코일의 40% 이하는 액체 코일이다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로 또는 임의의 언급된 양태와의 조합으로, 액체 코일은 대류 구역으로의 유입구에서 코일의 입구에서 액체-상 공급물을 수용하되, 이때 공급물의 60 중량% 이상, 70 중량% 이상, 80 중량% 이상, 90 중량% 이상, 95 중량% 이상, 97 중량% 이상, 98 중량% 이상, 99 중량% 이상, 99.5 중량% 이상 또는 99.9 중량% 이상이 액체이다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로 또는 임의의 언급된 양태와의 조합으로, r-파이오일은 열적 가스 분해기에서 분해된다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로 또는 임의의 언급된 양태와의 조합으로, r-파이오일은 증기의 존재하에 열 증기 가스 분해기에서 분해된다. 증기 분해는 증기의 존재하에 탄화수소의 고온 분해(해체)를 지칭한다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로 또는 임의의 언급된 양태와의 조합으로, r-조성물은 가스 노에서 r-파이오일의 분해로부터 직접 또는 간접적으로 유도된다. 가스 노의 코일은 전적으로 가스 코일로 이루어질 수 있거나 가스 노는 스플릿 노일 수 있다.
r-파이오일-함유 공급물 스트림이 비-재활용 분해기 공급물과 합해질 때, 이러한 합함은 분해 노의 상류에서 또는 분해 노 내에서, 또는 단일 코일 또는 튜브 내에서 발생할 수 있다. 대안적으로, r-파이오일-함유 공급물 스트림 및 비-재활용 분해기 공급물은 노로 별개로 도입될 수 있고, 노의 일부 또는 전부를 동시에 통과할 수 있으면서, 동일한 노(예를 들어 스플릿 노) 내에서 별개의 튜브 내에 공급함으로써 서로 단리될 수 있다. 한 양태 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합에 따라 r-파이오일-함유 공급물 스트림 및 비-재활용 분해기 공급물을 분해 노로 도입하는 방법은 하기에 추가로 상세히 기재된다.
도 5를 참조하면, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로 사용하기에 적합한 분해기 노의 개략도가 도시되어 있다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 하기를 포함하는 하나 이상의 올레핀의 제조 방법이 제공된다:
(a) 재활용물 열분해 오일 조성물(r-파이오일)을 포함하는 제1 분해기 공급물을 분해기 노에 공급하는 단계;
(b) 제2 분해기 공급물을 상기 분해기 노에 공급하는 단계로서, 이때 상기 제2 분해기 공급물은 상기 r-파이오일을 포함하지 않거나 상기 제1 분해기 공급물 스트림보다 중량 기준으로 적은 상기 r-파이오일을 포함하는, 단계; 및
(c) 상기 제1 및 상기 제2 분해기 공급물을 각각의 제1 및 제2 튜브에서 분해하여 올레핀-함유 유출물 스트림을 형성하는 단계.
r-파이오일은 분해기 스트림과 합해져 합한 분해기 스트림, 또는 상기에 언급된 바와 같이 제1 분해기 스트림을 제조할 수 있다. 제1 분해기 스트림은 100% r-파이오일, 또는 비-재활용 분해기 스트림 및 r-파이오일의 조합일 수 있다. 단계 (a) 및/또는 단계 (b)의 공급은 대류 구역의 상류에서 또는 대류 구역 내에서 수행될 수 있다. r-파이오일은 비-재활용 분해기 스트림과 합해져 합한 또는 제1 분해기 스트림을 형성할 수 있고 대류 구역의 입구에 공급될 수 있거나, 다르게는 r-파이오일은 별개로 코일의 입구 또는 분배기로 비-재활용 분해기 스트림과 함께 공급되어 대류 구역의 입구에서 제1 분해기 스트림을 형성할 수 있거나, r-파이오일은 대류 구역의 입구의 하류에서 비-재활용 분해기 공급물을 함유하는 튜브로(그러나 교차 전에) 공급되어 제1 분해기 스트림 또는 합한 분해기 스트림을 튜브 또는 코일에서 제조할 수 있다. 이들 방법 중 임의의 하나는 제1 분해기 스트림을 노에 공급하는 것을 포함한다.
제1 분해기 스트림 또는 합한 분해기 스트림을 제조하기 위해 비-재활용 분해기 스트림에 첨가된 r-파이오일의 양은 상기에 기재된 바와 같을 수 있다: 예를 들어 제1 분해기 공급물 또는 합한 분해기 공급물(상기에 언급된 바와 같이 튜브로 또는 튜브 내에 도입됨)의 총 중량을 기준으로 1 중량%, 5 중량%, 10 중량%, 15 중량%, 20 중량%, 25 중량%, 30 중량%, 35 중량%, 40 중량%, 45 중량%, 50 중량%, 55 중량%, 60 중량%, 65 중량%, 70 중량%, 75 중량%, 80 중량%, 85 중량%, 90 중량%, 또는 95 중량% 이상, 및/또는 95 중량%, 90 중량%, 85 중량%, 80 중량%, 75 중량%, 70 중량%, 65 중량%, 60 중량%, 55 중량%, 50 중량%, 45 중량%, 40 중량%, 35 중량%, 30 중량%, 25 중량%, 20 중량%, 15 중량%, 또는 1 중량% 이하의 양. 추가적 예는 5 내지 50 중량%, 5 내지 40 중량%, 5 내지 35 중량%, 5 내지 30 중량%, 5 내지 25 중량%, 5 내지 20 중량% 또는 5 내지 15 중량%를 포함한다.
제1 분해기 스트림은 제1 코일 또는 튜브에서 분해된다. 제2 분해기 스트림은 제2 코일 또는 튜브에서 분해된다. 제1 및 제2 분해기 스트림 및 제1 및 제2 코일 또는 튜브 모두는 동일한 분해기 노 내에 존재할 수 있다.
제2 분해기 스트림은 r-파이오일을 갖지 않거나, 제1 분해기 공급물 스트림보다 중량 기준으로 적은 상기 r-파이오일을 가질 수 있다. 또한, 제2 분해기 스트림은 단지 비-재활용 분해기 공급물을 제2 코일 또는 튜브에 함유할 수 있다. 제2 분해기 공급물 스트림은 주로 C2-C4, 또는 탄화수소(예를 들어 비-재활용물), 또는 에탄, 프로판 또는 부탄(각각의 경우에, 제2 코일 또는 튜브 내 제2 분해기 공급물을 기준으로 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85 또는 90 중량% 이상의 양)일 수 있다. r-파이오일이 제2 분해기 공급물에 포함되는 경우, 상기 r-파이오일의 양은 제1 분해기 공급물의 r-파이오일의 양보다 중량 기준으로 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 95, 97 또는 99% 이상 적을 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로 또는 임의의 언급된 양태와의 조합으로, 나타내지는 않았으나, 증발기가 제공되어 C2-C5 탄화수소의 응축된 공급 원료(350)를 증발시켜 대류 상자(312)의 코일의 입구 또는 대류 구역(310)의 입구로의 공급물이 주로 증기 상 공급물인 것을 보장할 수 있다.
도 5에 도시된 분해 노는 대류 구획 또는 구역(310), 복사 구획 또는 구역(320), 및 대류 구획(310)과 복사 구역(320) 사이에 위치한 교차 구획 또는 구역(330)을 포함한다. 대류 구획(310)은, 고온 연도 가스(flue gas)로부터 열을 수용하고 분해기 스트림(350)이 통과하는 튜브 또는 코일(324)의 뱅크를 포함하는 노(300)의 부분이다. 대류 구획(310)에서, 분해기 스트림(350)은 통과하는 고온 연도 가스로부터의 대류에 의해 가열된다. 복사 구획(320)은 주로 고온 가스로부터의 복사에 의해 열이 히터 튜브로 전달되는 노(300)의 구획이다. 복사 구획(320)은 또한 노의 하부로 열을 도입하기 위한 복수의 버너(326)를 포함한다. 노는 복사 구획(320) 내의 튜브를 둘러싸고 수용하고 버너가 배향되는 화이어박스(322)를 포함한다. 교차 구획(330)은 대류 구획(310) 및 복사 구획(320)을 연결하기 위한 파이핑을 포함하고 가열된 분해기 스트림을 내부로 또는 외부로 노(300) 내의 한 구획에서 다른 구획으로 전달할 수 있다.
고온 연소 가스가 노 스택을 통해 위쪽으로 상승함에 따라, 가스는 대류 구획(310)을 통과할 수 있고, 이때 폐열의 적어도 일부는 회수되고 대류 구획(310)을 통과하는 분해기 스트림을 가열하는 데 사용될 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 분해 노(300)는 단일 대류(예열) 구획(310) 및 단일 복사 구획(320)을 가질 수 있는 반면에, 다른 양태에서, 노는 공통 대류 구획을 공유하는 2개 이상의 복사 구획을 포함할 수 있다. 스택 근처의 하나 이상의 유도 통풍(I.D.) 팬(316)은 고온 연도 가스의 유동 및 노를 통한 가열 프로파일을 제어할 수 있고, 하나 이상의 열 교환기(340)는 노 유출물(370)을 냉각하는 데 사용될 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로(나타내지 않음), 액체 급냉이 분해된 올레핀-함유 유출물을 냉각하기 위해 도 5에 도시된 교환기(예를 들어 전달 라인 열 교환기 또는 TLE)에 추가적으로 또는 이에 대안적으로 사용될 수 있다.
노(300)는 또한 분해기 스트림이 노를 통과하는 하나 이상의 노 코일(324)을 포함한다. 노 코일(324)은, 분해기 스트림에 대해 불활성이고 노 내에서 고온 및 열적 응력을 견디기에 적합한 임의의 물질로 형성될 수 있다. 코일은 임의의 적합한 모양을 가질 수 있고, 예를 들어 원형 또는 타원형 단면 모양을 가질 수 있다.
대류 구획(310)의 코일, 또는 코일 내 튜브는 1 cm 이상, 1.5 cm 이상, 2 cm 이상, 2.5 cm 이상, 3 cm 이상, 3.5 cm 이상, 4 cm 이상, 4.5 cm 이상, 5 cm 이상, 5.5 cm 이상, 6 cm 이상, 6.5 cm 이상, 7 cm 이상, 7.5 cm 이상, 8 cm 이상, 8.5 cm 이상, 9 cm 이상, 9.5 cm 이상, 10 cm 이상 또는 10.5 cm 이상 및/또는 12 cm 이하, 11.5 cm 이하, 11 cm 이하, 10.5 cm 이하, 10 cm 이하, 9.5 cm 이하, 9 cm 이하, 8.5 cm 이하, 8 cm 이하, 7.5 cm 이하, 7 cm 이하 또는 6.5 cm 이하의 직경을 가질 수 있다. 하나 이상의 코일의 전부 또는 일부는 실질적으로 직선형일 수 있거나, 코일 중 하나 이상은 나선형, 꼬인형 또는 스파이럴 세그먼트를 포함할 수 있다. 코일 중 하나 이상은 또한 U-튜브 또는 스플릿 U-튜브 디자인을 가질 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 튜브의 내부는 매끄럽거나 실질적으로 매끄러울 수 있거나, 코킹(coking)을 최소화하기 위해 일부(또는 전부)가 거칠어질 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 튜브의 내부 부분은 코크(coke) 축적을 방지하기 위해 인서트 또는 핀 및/또는 표면 금속 첨가제를 포함할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 대류 구획(310)을 통과하는 노 코일(324)의 전부 또는 일부는 수평으로 배향될 수 있지만, 복사 구획(322)을 통과하는 노 코일의 전부, 적어도 일부 또는 일부는 수직으로 배향될 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 단일 노 코일은 대류 구획 및 복사 구획 둘 다를 통과할 수 있다. 대안적으로, 하나 이상의 코일은 노 내의 하나 이상의 지점에서 2개 이상의 튜브로 분할될 수 있고, 따라서 분해기 스트림이 병렬로 여러 경로를 따라 통과할 수 있다. 예를 들어, 분해기 스트림(r-파이오일을 포함함)(350)은 대류 구역(310)의 다중 코일 입구로, 또는 복사 구획(320) 또는 교차 구획(330)의 다중 튜브 입구로 도입될 수 있다. 동시에 또는 거의 동시에 다중 코일 또는 튜브 입구로 도입될 때, 각 코일 또는 튜브로 도입되는 r-파이오일의 양이 조절되지 않을 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일 및/또는 분해기 스트림은 공통 헤더(header)로 도입될 수 있고, 그 후 r-파이오일을 다중 코일 또는 튜브 입구로 보낸다.
단일 노는 1개 이상, 2개 이상, 3개 이상, 4개 이상, 5개 이상, 6개 이상, 7개 이상 또는 8개 이상의 코일을 가질 수 있다. 각 코일은 5 내지 100 m, 10 내지 75 m 또는 20 내지 50 m의 길이를 가질 수 있고, 1개 이상, 2개 이상, 3개 이상, 4개 이상, 5개 이상, 6개 이상, 7개 이상, 8개 이상, 10개 이상, 12개 이상 또는 14개 이상의 튜브를 포함할 수 있다. 단일 코일의 튜브는 다양한 구성으로 배열될 수 있고, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 하나 이상의 180°("U") 벤드에 의해 연결될 수 있다. 다수의 튜브(420)를 갖는 노 코일(410)의 하나의 예는 도 6에 도시된다.
올레핀 플랜트는 단일 분해 노를 가질 수 있거나, 이는 병렬로 작동하는 2개 이상, 3개 이상, 4개 이상, 5개 이상, 6개 이상, 7개 이상 또는 8개 이상의 분해 노를 가질 수 있다. 임의의 하나 또는 각각의 노는 가스 분해기, 액체 분해기 또는 스플릿 노일 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로 또는 임의의 언급된 양태와의 조합으로, 노는 노로의 모든 분해기 공급물의 중량을 기준으로 50 중량% 이상, 75 중량% 이상, 85 중량% 이상 또는 90 중량% 이상의 에탄, 프로판, LPG 또는 이들의 조합을 함유하는 분해기 공급물 스트림을 노를 통해, 노의 하나 이상의 코일을 통해, 또는 노의 하나 이상의 튜브를 통해 수용하는 가스 분해기이다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로 또는 임의의 언급된 양태와의 조합으로, 노는 노로의 모든 분해기 공급물의 중량을 기준으로 50 중량% 이상, 75 중량% 이상 또는 85 중량% 이상의, 탄소수 C5-C22를 갖는 액체(25℃ 및 1 atm에서 측정시) 탄화수소를 함유하는 분해기 공급물 스트림을 노를 통해, 노의 하나 이상의 코일을 통해, 또는 노의 하나 이상의 튜브를 통해 수용하는 액체 또는 나프타 분해기이다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로 또는 임의의 언급된 양태와의 조합으로, 분해기는 50 중량% 이상, 75 중량% 이상, 85 중량% 이상 또는 90 중량% 이상의 에탄, 프로판, LPG 또는 이들의 조합을 함유하는 분해기 공급물 스트림을 노를 통해, 노의 하나 이상의 코일을 통해, 또는 노의 하나 이상의 튜브를 통해 수용하고 0.5 중량% 이상, 0.1 중량% 이상, 1 중량% 이상, 2 중량% 이상, 5 중량% 이상, 7 중량% 이상, 10 중량% 이상, 13 중량% 이상, 15 중량% 이상 또는 20 중량% 이상의 액체 및/또는 r-파이오일(25℃ 및 1 atm에서 측정시)을 함유하는 분해기 공급물 스트림을 수용하는 스플릿 노이다(이때 각각은 노로의 모든 분해기 공급물의 중량을 기준으로 함).
이제 도 7을 참조하면, r-파이오일-함유 공급물 스트림 및 비-재활용 분해기 공급물 스트림을 분해 노로 도입하기 위한 여러 가능한 위치가 도시되어 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일-함유 공급물 스트림(550)은 대류 구획의 상류에서 비-재활용 분해기 공급물(552)과 합해져 합한 분해기 공급물 스트림(554)을 형성할 수 있고, 이는 이어서 노의 대류 구획(510)으로 도입될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, r-파이오일-함유 공급물(550)은 제1 노 코일로 도입될 수 있는 반면에, 비-재활용 분해기 공급물(552)은 동일한 노 내 또는 동일한 대류 구역 내 별도의 또는 제2 노 코일로 도입된다. 이어서, 두 스트림 모두 대류 상자(512) 내 대류 구획(510), 교차 구획(530) 및 복사 상자(522) 내의 복사 구획(520)을 통해 서로 평행하게 이동할 수 있으므로, 각 스트림은 노의 입구에서 출구까지의 이동 경로 대부분 또는 모두에 걸쳐 나머지 것으로부터 실질적으로 유체적으로 단리된다. 대류 구획(510) 내의 임의의 가열 구역으로 도입된 파이오일 스트림은 대류 구획(510)을 통해 유동할 수 있고 증발된 스트림(514b)으로서 복사 박스(522)로 유동할 수 있다. 다른 양태에서, 도 7에 도시된 바와 같이, r-파이오일-함유 공급물 스트림(550)은 비-재활용 분해기 스트림(552)로 도입될 수 있는데, 이는 이것이 합한 분해기 스트림(514a)을 형성하기 위해 노의 교차 구획(530)으로 유동하는 대류 구획(510)의 노 코일을 통과하기 때문이다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로 또는 임의의 언급된 양태와의 조합으로, 도 7에 도시된 바와 같이, r-파이오일(550)은 제1 가열 구역 또는 제2 가열 구역에서 제1 노 코일로 도입되거나 추가량이 제2 노 코일로 도입될 수 있다. r-파이오일(550)은 노즐을 통해 이러한 위치에서 노 코일로 도입될 수 있다. r-파이오일의 공급물을 도입하는 편리한 방법은 대류 구역에서 코일로 공급물 증기를 공급하는 데 사용되는 하나 이상의 희석 증기 공급 노즐을 통한 것이다. 하나 이상의 희석 증기 노즐의 서비스를 사용하여 r-파이오일을 주입하거나, 새 노즐을 r-파이오일 주입 전용 코일에 고정할 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로 또는 임의의 언급된 양태와의 조합으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 증기 및 r-파이오일 둘 다는 노즐을 통해 코일에 대한 입구의 하류 및 교차의 상류에서, 임의적으로 대류 구역 내의 제1 또는 제2 가열 구역에서 노 코일 내로 동시 공급될 수 있다.
노에 도입될 때 및/또는 r-파이오일-함유 공급물과 합해질 때, 비-재활용 분해기 공급물 스트림은 대부분 액체일 수 있고 부피 기준으로 0.25 미만, 또는 중량 기준으로 0.25 미만의 증기 분율을 가질 수 있거나, 이는 대부분 증기일 수 있고 부피 기준으로 0.75 이상 또는 중량 기준 0.75 이상의 증기 분율을 가질 수 있다. 유사하게, r-파이오일-함유 공급물은 노에 도입될 때 및/또는 비-재활용 분해기 스트림과 합해질 때 대부분 증기이거나 대부분 액체일 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일 스트림 또는 분해기 공급물 스트림의 적어도 일부 또는 전부는 노로 도입되기 전에 예열될 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 예열은 열 전달 매체(예컨대 증기, 고온 응축물, 또는 올레핀-함유 유출물의 일부)에 의해 가열되는 간접 열 교환기(618)에 의해 또는 직접 연소 열 교환기(618)를 통해 수행될 수 있다. 예열 단계는 r-파이오일을 포함하는 스트림의 전부 또는 일부를 증발시킬 수 있고, 예를 들어 r-파이오일을 포함하는 스트림의 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 또는 99 중량% 이상을 증발시킬 수 있다.
예열은, 수행될 때, r-파이오일-함유 스트림의 온도를 r-파이오일-함유 스트림의 포점(bubble point) 온도의 약 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10, 5 또는 2℃ 이내의 온도로 증가시킬 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 예열은 r-파이오일을 포함하는 스트림의 온도를 스트림의 코킹 온도보다 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90 또는 100℃ 이상 낮은 온도로 증가시킬 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 예열된 r-파이오일 스트림은 200, 225, 240, 250 또는 260℃ 이상 및/또는 375, 350, 340, 330, 325, 320 또는 315℃ 이하, 또는 275, 300, 325, 350, 375 또는 400℃ 이상 및/또는 600, 575, 550, 525, 500 또는 475℃ 이하의 온도를 가질 수 있다. 분무된 액체(하기에 설명됨)가 증기 상, 가열된 분해기 스트림으로 주입될 때, 액체는 예를 들어 전체의 합한 분해기 스트림이 주입 후 5, 4, 3, 2 또는 1초 이내에 증기가 되도록(예를 들어 100% 증기) 신속히 증발될 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 가열된 r-파이오일 스트림(또는 r-파이오일 및 비-재활용 분해기 스트림을 포함하는 분해기 스트림)은 임의적으로 증기-액체 분리기를 통과하여 존재하는 경우 임의의 잔여 중질 또는 액체 성분을 제거할 수 있다. 이어서, 생성된 경질 분획은 단독으로 또는 본원의 다양한 양태에서 기재된 바와 같은 하나 이상의 다른 분해기 스트림과 합해져 분해 노로 도입될 수 있다. 예를 들어, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일 스트림은 1, 2, 5, 8, 10 또는 12 중량% 이상의 C15 및 그보다 무거운 성분을 포함할 수 있다. 분리는 무거운 성분의 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 또는 99 중량% 이상을 r-파이오일 스트림으로부터 제거할 수 있다.
다시 도 7로 돌아가면, 분해기 공급물 스트림(단독으로 또는 r-파이오일 공급물 스트림과 합해질 때)은 대류 구획의 입구에서 또는 그 근처에서 노 코일로 도입될 수 있다. 이어서, 분해기 스트림은 대류 구획(510)에서 노 코일의 적어도 일부를 통과할 수 있고, 노의 온도 및 분해 심각도를 제어하기 위해 희석 증기가 일부 지점에서 첨가될 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 증기는 대류 구획에서 대류 구획에 대한 입구의 상류에 또는 입구에서 첨가될 수 있거나, 이는 대류 구획에서 대류 구획에 대한 입구의 하류에, 교차 구획에서, 또는 복사 구획에 대한 입구의 상류에 또는 입구에 첨가될 수 있다. 유사하게, r-파이오일 및 비-재활용 분해기 스트림을 포함하는 스트림(단독 또는 증기와 조합)은 또한 대류 구획에서 대류 구획에 대한 입구의 상류에 또는 입구에서, 대류 구획에 대한 입구의 하류에, 교차 구획에서, 또는 복사 구획에 대한 입구에서 도입될 수 있다. 증기는 r-파이오일 스트림 및/또는 분해기 스트림과 합해질 수 있고, 합한 스트림은 이러한 위치 중 하나 이상에서 도입될 수 있거나, 증기 및 r-파이오일 및/또는 비-재활용 분해기 스트림은 별도로 첨가될 수 있다.
증기와 합해지고 노의 교차 구획으로 또는 그 근처에 공급될 때, r-파이오일 및/또는 분해기 스트림은 500, 510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580, 590, 600, 610, 620, 630, 640, 650, 660, 670 또는 680℃ 이상 및/또는 850, 840, 830, 820, 810, 800, 790, 780, 770, 760, 750, 740, 730, 720, 710, 705, 700, 695, 690, 685, 680, 675, 670, 665, 660, 655 또는 650℃ 이하의 온도를 가질 수 있다. 생성된 증기 및 r-파이오일 스트림은 중량 기준 0.75, 0.80, 0.85, 0.90 또는 0.95 이상의 증기 분율, 또는 부피 기준 0.75, 0.80, 0.85, 0.90 또는 0.95 이상의 증기 분율을 가질 수 있다.
증기와 합해지고 대류 구획(510)에 대한 입구로 또는 그 근처에 공급될 때, r-파이오일 및/또는 분해기 스트림은 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60 또는 65℃ 이상 및/또는 100, 90, 80, 70, 60, 50 또는 45℃ 이하의 온도를 가질 수 있다.
첨가된 증기의 양은 공급물 유형 및 목적하는 생성물을 포함하는 작업 조건에 좌우될 수 있으나, 첨가되어 적어도 0.10:1, 0.15:1, 0.20:1, 0.25:1, 0.27:1, 0.30:1, 0.32:1, 0.35:1, 0.37:1, 0.40:1, 0.42:1, 0.45:1, 0.47:1, 0.50:1, 0.52:1, 0.55:1, 0.57:1, 0.60:1, 0.62:1, 0.65:1 및/또는 많아도 약 1:1. 0.95:1, 0.90:1, 0.85:1, 0.80:1, 0.75:1, 0.72:1, 0.70:1, 0.67:1, 0.65:1, 0.62:1, 0.60:1, 0.57:1, 0.55:1, 0.52:1, 0.50:1일 수 있는 증기 대 탄화수소 비를 달성할 수 있거나, 이는 0.1:1 내지 1.0:1, 0.15:1 내지 0.9:1, 0.2:1 내지 0.8:1, 0.3:1 내지 0.75:1 또는 0.4:1 내지 0.6:1 범위일 수 있다. "증기 대 탄화수소" 비의 결정시, 모든 탄화수소 성분이 포함되고, 비는 중량 기준이다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 증기는 동일한 노의 대류 구획에서 가열된 별도의 보일러 공급수/증기 튜브를 사용하여 생성될 수 있다(도 7에 도시되지 않음). 분해기 스트림이 0.60 내지 0.95, 0.65 내지 0.90 또는 0.70 내지 0.90의 증기 분율을 가지는 경우, 증기는 분해기 공급물(또는 노 내 임의의 중간 분해기 스트림)에 첨가될 수 있다.
r-파이오일-함유 공급물 스트림이 비-재활용 공급물 스트림으로부터 별도로 분해 노로 도입될 때, r-파이오일 및/또는 r-파이오일-함유 스트림의 몰 유량은 비-재활용 공급물 스트림의 몰 유량과 상이할 수 있다. 한 양태에서 또는 임의의 다른 언급된 양태와의 조합으로, 하기에 의한 하나 이상의 올레핀의 제조 방법이 제공된다:
(a) r-파이오일을 갖는 제1 분해기 스트림을 분해기 노의 제1 튜브 입구에 공급하는 단계;
(b) C2-C4 탄화수소를 함유하거나 주로 이를 함유하는 제2 분해기 스트림을 분해기 노의 제2 튜브 입구에 공급하는 단계(이때 상기 제2 튜브는 상기 제1 튜브와 분리되고, 증기의 효과 없이 계산시, 제1 튜브 입구에 공급된 제1 분해기 스트림의 총 몰 유량은 제2 튜브 입구에 공급된 제2 분해기 스트림의 총 몰 유량보다 낮다).
단계 (a) 및 단계 (b)의 공급은 각각의 코일 입구로 향한다.
예를 들어, r-파이오일 또는 제1 분해기 스트림이 분해 노에서 튜브를 통과할 때 이의 몰 유량은 또 다른 또는 제2 튜브를 통과하는 비-재활용 공급물 스트림 또는 제2 분해기 스트림의 탄화수소 성분(예를 들어 C2-C4 또는 C5-C22)의 유량보다 5, 7, 10, 12, 15, 17, 20, 22, 25, 27, 30, 35, 40, 45, 50, 55 또는 60% 이상 낮을 수 있다. 증기가 r-파이오일-함유 스트림 또는 제1 분해기 스트림, 및 제2 분해기 스트림 또는 비-재활용 공급물 스트림 모두에 존재할 때, r-파이오일-함유 스트림 또는 제1 분해기 스트림(r-파이오일 및 희석 증기를 포함함)의 총 몰 유량은 비-재활용 분해기 공급 원료 또는 제2 분해기 스트림의 총 몰 유량(탄화수소 및 희석 증기를 포함함)보다 5, 7, 10, 12, 15, 17, 20, 22, 25, 27, 30, 35, 40, 45, 50, 55 또는 60% 이상 높을 수 있다(이때 %는 비-재활용 스트림의 유량으로 나눈 2개의 몰 유량 사이의 차이로서 계산됨).
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 노 튜브 내에서 r-파이오일-함유 공급물 스트림(제1 분해기 스트림)의 r-파이오일의 몰 유량은 비-재활용 분해기 스트림(제2 분해기 스트림)의 탄화수소(예를 들어 C2-C4 또는 C5-C22)의 몰 유량보다 0.01, 0.02, 0.025, 0.03, 0.035 kmol-lb/hr 이상 및/또는 0.06, 0.055, 0.05, 0.045 kmol-lb/hr 이하 더 낮을 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일 및 분해기 공급물 스트림의 몰 유량은 실질적으로 유사할 수 있고, 이에 따라 2개의 몰 유량은 서로 0.005, 0.001 또는 0.0005 kmol-lb/hr 이내에 있다. 노 튜브에서 r-파이오일의 몰 유량은 0.0005, 0.001, 0.0025, 0.005, 0.01, 0.02, 0.03, 0.04, 0.05, 0.06, 0.07, 0.08, 0.09, 0.10, 0.11, 0.12, 0.13, 0.14 또는 0.15 kmol-lb/hr(킬로몰-파운드/시간) 이상 및/또는 0.25, 0.24, 0.23, 0.22, 0.21, 0.20, 0.19, 0.18, 0.17, 0.16, 0.15, 0.14, 0.13, 0.08, 0.05, 0.025, 0.01 또는 0.008 kmol-lb/hr 이하일 수 있는 반면에, 다른 코일에서 탄화수소 성분의 몰 유량은 0.02, 0.03, 0.04, 0.05, 0.06, 0.07, 0.08, 0.09, 0.10, 0.11, 0.12, 0.13, 0.14, 0.15, 0.16, 0.17, 0.18 kmol-lb/hr 이상 및/또는 0.30, 0.29, 0.28, 0.27, 0.26, 0.25, 0.24, 0.23, 0.22, 0.21, 0.20, 0.19, 0.18, 0.17, 0.16, 0.15 kmol-lb/hr 이하일 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일-함유 스트림(제1 분해기 스트림)의 총 몰 유량은 비-재활용 공급물 스트림(제2 분해기 스트림)의 총 몰 유량보다 0.01, 0.02, 0.03, 0.04, 0.05, 0.06, 0.07, 0.08, 0.09 kmol-lb/hr 이상 및/또는 0.30, 0.25, 0.20, 0.15, 0.13, 0.10, 0.09, 0.08, 0.07 또는 0.06 kmol-lb/hr 이하 더 낮을 수 있거나, 비-재활용 공급물 스트림(제2 분해기 스트림)의 총 몰 유량과 동일할 수 있다. r-파이오일-함유 스트림(제1 분해기 스트림)의 총 몰 유량은 제2 분해기 스트림의 총 몰 유량보다 0.01, 0.02, 0.03, 0.04, 0.05, 0.06, 0.07 kmol-lb/hr 이상 및/또는 0.10, 0.09, 0.08, 0.07 또는 0.06 kmol-lb/hr 이하 더 높을 수 있는 반면에, 비-재활용 공급물 스트림(제2 분해기 스트림)의 총 몰 유량은 0.20, 0.21, 0.22, 0.23, 0.24, 0.25, 0.26, 0.27, 0.28, 0.29, 0.30, 0.31, 0.32, 0.33 kmol-lb/hr 이상 및/또는 0.50, 0.49, 0.48, 0.47. 0.46, 0.45, 0.44, 0.43, 0.42, 0.41, 0.40 kmol-lb/hr 이하일 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일-함유 스트림 또는 제1 분해기 스트림은 비-재활용 공급물 스트림 또는 제2 분해기 스트림의 증기 대 탄화수소 비와 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75 또는 80% 이상 상이한 증기 대 탄화수소 비를 갖는다. 증기 대 탄화수소 비는 높거나 낮을 수 있다. 예를 들어, r-파이오일-함유 스트림 또는 제1 분해기 스트림의 증기 대 탄화수소 비는 비-재활용 공급물 스트림 또는 제2 분해기 스트림의 증기 대 탄화수소 비와 0.01, 0.025, 0.05, 0.075, 0.10, 0.125, 0.15, 0.175 또는 0.20 이상 및/또는 0.3, 0.27, 0.25, 0.22 또는 0.20 이하 상이할 수 있다. r-파이오일-함유 스트림 또는 제1 분해기 스트림의 증기 대 탄화수소 비는 0.3, 0.32, 0.35, 0.37, 0.4, 0.42, 0.45, 0.47, 0.5 이상 및/또는 0.7, 0.67, 0.65, 0.62, 0.6, 0.57, 0.55, 0.52 또는 0.5 이하일 수 있고, 비-재활용 분해기 공급물 또는 제2 분해기 스트림의 증기 대 탄화수소 비는 0.02, 0.05, 0.07, 0.10, 0.12, 0.15, 0.17, 0.20, 0.25 이상 및/또는 0.45, 0.42, 0.40, 0.37, 0.35, 0.32 또는 0.30 이하일 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 스트림이 별도로 노로 도입되고 노를 통과하는 경우, 분해 노에서 교차 구획을 통과할 때 r-파이오일-함유 스트림의 온도는 교차 구획을 통과할 때 비-재활용 분해기 공급물의 온도와 상이할 수 있다. 예를 들어, 교차 구획을 통과할 때 r-파이오일 스트림의 온도는 또 다른 코일에서 교차 구획을 통과하는 비-재활용 탄화수소 스트림(예를 들어 C2-C4 또는 C5-C22)의 온도와 0.01, 0.5, 1, 1.5, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70 또는 75% 이상 상이할 수 있다. 백분율은 하기 식에 따라 비-재활용 스트림의 온도를 기반으로 %로서 표현되도록 계산될 수 있다:
[(r-파이오일 스트림의 온도 - 비-재활용 분해기 스트림의 온도)] / (비-재활용 분해기 증기의 온도).
차이는 높거나 낮을 수 있다. 교차 구획에서 r-파이오일-함유 스트림의 평균 온도는 400, 425, 450, 475, 500, 525, 550, 575, 580, 585, 590, 595, 600, 605, 610, 615, 620 또는 625℃ 이상 및/또는 705, 700, 695, 690, 685, 680, 675, 670, 665, 660, 655, 650, 625, 600, 575, 550, 525 또는 500℃ 이하일 수 있는 반면에, 비-재활용 분해기 공급물의 평균 온도는 401, 426, 451, 476, 501, 526, 551, 560, 565, 570, 575, 580, 585, 590, 595, 600, 605, 610, 615, 620 또는 625℃ 이상 및/또는 705, 700, 695, 690, 685, 680, 675, 670, 665, 660, 655, 650, 625, 600, 575, 550, 525 또는 500℃ 이하일 수 있다.
이어서, 일반적으로 500, 510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580, 590, 600, 610, 620, 630, 640, 650, 660, 670 또는 680℃ 이상 및/또는 850, 840, 830, 820, 810, 800, 790, 780, 770, 760, 750, 740, 730, 720, 710, 705, 700, 695, 690, 685, 680, 675, 670, 665, 660, 655 또는 650℃ 이하, 또는 500 내지 710℃, 620 내지 740℃, 560 내지 670℃ 또는 510 내지 650℃ 범위의 온도를 갖는 가열된 분해기 스트림은 노의 대류 구획으로부터 복사 구획으로 교차 구획을 통해 통과할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일-함유 공급물 스트림은 교차 구획에서 분해기 스트림으로 첨가될 수 있다. 교차 구획에서 노로 도입될 때, r-파이오일은, 예를 들어 스트림을 직접 또는 간접 열 교환기에서 예열시킴으로써 적어도 부분적으로 증발될 수 있다. 증발되거나 부분적으로 증발될 때, r-파이오일-함유 스트림은 중량 기준으로, 또는 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 부피 기준으로 0.5, 0.55, 0.6, 0.65, 0.7, 0.75, 0.8, 0.85, 0.9, 0.95 또는 0.99 이상의 증기 분율을 갖는다.
r-파이오일-함유 스트림이 교차 구획에 진입하기 전에 분무화될 때, 분무화는 하나 이상의 분무화 노즐을 사용하여 수행될 수 있다. 분무화는 노 내에서 또는 외부에서 발생할 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 분무화제는 이의 분무화 동안에 또는 전에 r-파이오일-함유 스트림에 첨가될 수 있다. 분무화제는 증기를 포함할 수 있거나, 이는 주로 에탄, 프로판 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 사용될 때, 분무화제는 1, 2, 4, 5, 8, 10, 12, 15, 20, 25 또는 30 중량% 이상 및/또는 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15 또는 10 중량% 이하의 양으로 분무화되는 스트림(예를 들어 r-파이오일-함유 조성물)에 존재할 수 있다.
이어서, r-파이오일의 분무화되거나 증발된 스트림은 교차 구획을 통과하는 분해기 스트림으로 주입되거나 그와 합해질 수 있다. 주입의 적어도 일부는 하나 이상의 스프레이 노즐을 사용하여 수행될 수 있다. 스프레이 노즐 중 하나 이상은 r-파이오일-함유 스트림을 분해기 공급물 스트림으로 주입하는 데 사용될 수 있고, 수직으로부터 약 45, 50, 35, 30, 25, 20, 15, 10, 5 또는 0° 이내의 각으로 분무화된 스트림을 배출하도록 배향될 수 있다. 스프레이 노즐은 또한 도입 지점에서 코일의 축을 이루는 중심선과 평행한, 또는 평행과 약 30, 25, 20, 15, 10, 8, 5, 2 또는 1° 이내의 각에서 노 내 코일로 분무화된 스트림을 방출시키도록 배향될 수 있다. 분무화된 r-파이오일의 주입 단계는 적어도 2, 3, 4, 5 또는 6개 이상의 스프레이 노즐을 사용하여 노의 교차 및/또는 대류 구획에서 수행될 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 분무화된 r-파이오일은 단독으로 또는 적어도 부분적으로 비-재활용 분해기 스트림과 조합으로 노의 대류 구획의 하나 이상의 코일의 입구에 공급될 수 있다. 이러한 분무화의 온도는 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75 또는 80℃ 이상 및/또는 120, 110, 100, 90, 95, 80, 85, 70, 65, 60 또는 55℃ 이하일 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 분무화되거나 증발된 스트림의 온도는 이것이 첨가되는 분해기 스트림의 온도보다 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 275, 300, 325, 350℃ 이상 및/또는 550, 525, 500, 475, 450, 425, 400, 375, 350, 325, 300, 275, 250, 225, 200, 175, 150, 125, 100, 90, 80, 75, 70, 60, 55, 50, 45, 40, 30 또는 25℃ 이하 더 낮을 수 있다. 생성된 합한 분해기 스트림은 연속 증기 상과 이를 통해 분산된 불연속 액체 상(또는 액적 또는 입자)을 포함한다. 분무화된 액체 상은 r-파이오일을 포함할 수 있는 반면에, 증기 상은 주로 C2-C4 성분, 에탄, 프로판 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 합한 분해기 스트림은 중량 기준으로, 또는 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 부피 기준으로 0.7, 0.75, 0.8, 0.85, 0.9, 0.95 또는 0.99 이상의 증기 분율을 가질 수 있다.
교차 구획을 통과하는 분해기 스트림의 온도는 500, 510, 520, 530, 540, 550, 555, 560, 565, 570, 575, 580, 585, 590, 595, 600, 605, 610, 615, 620, 625, 630, 635, 640, 645, 650, 660, 670 또는 680℃ 이상 및/또는 850, 840, 830, 820, 810, 800, 795, 790, 785, 780, 775, 770, 765, 760, 755, 750, 745, 740, 735, 730, 725, 720, 715, 710, 705, 700, 695, 690, 685, 680, 675, 670, 665, 660, 655, 650, 645, 640, 635 또는 630℃ 이하, 또는 620 내지 740℃, 550 내지 680℃ 또는 510 내지 630℃ 범위일 수 있다.
이어서, 생성된 분해기 공급물 스트림은 복사 구획을 통과한다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 대류 구획으로부터의 분해기 스트림(r-파이오일을 갖거나 갖지 않음)은 노의 복사 구획에서 경질 분획을 추가로 분해하기 전에 증기-액체 분리기를 통과하여 스트림을 중질 분획 및 경질 분획으로 분리할 수 있다. 이의 한 예는 도 8에 예시되어 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 증기-액체 분리기(640)는 플래시 드럼을 포함할 수 있는 반면에, 다른 양태에서 이는 분별기를 포함할 수 있다. 스트림(614)이 증기-액체 분리기(640)를 통과할 때, 가스 스트림은 트레이에 충돌하고 트레이로부터의 액체가 언더플로(underflow)(642)로 떨어질 때 트레이를 통해 흐른다. 증기-액체 분리기는 액체가 증기-액체 분리기(640)로부터 가스 출구로 흘러 들어가는 것을 방지하기 위해 증기 출구 근처에 위치한 디미스터(demister), 셰브런(chevron) 또는 기타 장치를 추가로 포함할 수 있다.
대류 구획(610) 내에서, 분해기 스트림의 온도는 50, 75, 100, 150, 175, 200, 225, 250, 275 또는 300℃ 이상 및/또는 약 650, 600, 575, 550, 525, 500, 475, 450, 425, 400, 375, 350, 325, 300 또는 275℃ 이하만큼 증가할 수 있고, 따라서 증기-액체 분리기(640)를 통해 대류 구획(610)을 빠져나가는 가열된 분해기 스트림의 통과는 400, 425, 450, 475, 500, 525, 550, 575, 600, 625, 650℃ 이상 및/또는 800, 775, 750, 725, 700, 675, 650, 625℃ 이하의 온도에서 수행될 수 있다. 중질의 성분이 존재하는 경우, 중질 성분의 적어도 일부 또는 거의 전부는 중질 분획에서 언더플로(642)로서 제거될 수 있다. 분리기(640)로부터의 경질 분획(644)의 적어도 일부는 교차 구획 또는 복사 구역 튜브(624)로, 분리 후에, 단독으로 또는 하나 이상의 다른 분해기 스트림, 예컨대 주로 C5-C22 탄화수소 스트림 또는 C2-C4 탄화수소 스트림과 조합으로, 도입될 수 있다.
도 5 및 6을 참조하면, 분해기 공급물 스트림(비-재활용 분해기 공급물 스트림, 또는 r-파이오일 공급물 스트림과 조합되는 경우)(350 및 650)은 대류 구획의 입구에서 또는 그 근처에서 노 코일로 도입될 수 있다. 이어서, 분해기 공급물 스트림은 대류 구획(310 및 610)에서 노 코일의 적어도 일부를 통과할 수 있고, 복사 구획(320 및 620)에서 온도 및 분해 심각도를 제어하기 위해 희석 증기(360 및 660)가 일부 지점에 첨가될 수 있다. 첨가되는 증기의 양은 공급물 유형 및 원하는 생성물 분포를 포함하는 노 작동 조건에 따라 달라질 수 있지만, 중량 기준으로 계산시 0.1 내지 1.0, 0.15 내지 0.9, 0.2 내지 0.8, 0.3 내지 0.75, 또는 0.4 내지 0.6 범위의 증기 대 탄화수소 비를 달성하기 위해 첨가될 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 증기는 동일한 노(도 5에 도시되지 않음)의 대류 구획에서 가열된 별도의 보일러 공급수/증기 튜브를 사용하여 생성될 수 있다. 증기(360 및 660)는 분해기 공급물 스트림이 중량 기준으로, 또는 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 부피 기준으로 0.60 내지 0.95, 0.65 내지 0.90 또는 0.70 내지 0.90의 증기 분율을 가질 때, 분해기 공급물(또는 노 내의 임의의 중간 분해기 공급물 스트림)에 첨가될 수 있다.
이어서, 일반적으로 500℃ 이상, 510℃ 이상, 520℃ 이상, 530℃ 이상, 540℃ 이상, 550℃ 이상, 560℃ 이상, 570℃ 이상, 580℃ 이상, 590℃ 이상, 600℃ 이상, 610℃ 이상, 620℃ 이상, 630℃ 이상, 640℃ 이상, 650℃ 이상, 660℃ 이상, 670℃ 이상 또는 680℃ 이상 및/또는 850℃ 이하, 840℃ 이하, 830℃ 이하, 820℃ 이하, 810℃ 이하, 800℃ 이하, 790℃ 이하, 780℃ 이하, 770℃ 이하, 760℃ 이하, 750℃ 이하, 740℃ 이하, 730℃ 이하, 720℃ 이하, 710℃ 이하, 705℃ 이하, 700℃ 이하, 695℃ 이하, 690℃ 이하, 685℃ 이하, 680℃ 이하, 675℃ 이하, 670℃ 이하, 665℃ 이하, 660℃ 이하, 655℃ 이하 또는 650℃ 이하, 또는 500 내지 710℃, 620 내지 740℃, 560 내지 670℃ 또는 510 내지 650℃ 범위의 온도를 갖는 가열된 분해기 스트림은 노의 대류 구획(610)으로부터 복사 구획(620)으로 교차 구획(630)을 통해 통과할 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일-함유 공급물 스트림(550)은 도 6에 도시된 바와 같이 교차 구획(530)에서 분해기 스트림으로 첨가될 수 있다. 교차 구획에서 노로 도입될 때, r-파이오일은 교차 구획에서 분해기 스트림과 합해지기 전에 적어도 부분적으로 증발되거나 분무화될 수 있다. 교차 구획(530 또는 630)을 통과하는 분해기 스트림의 온도는 400, 425, 450, 475℃ 이상, 500℃ 이상, 510℃ 이상, 520℃ 이상, 530℃ 이상, 540℃ 이상, 550℃ 이상, 560℃ 이상, 570℃ 이상, 580℃ 이상, 590℃ 이상, 600℃ 이상, 610℃ 이상, 620℃ 이상, 630℃ 이상, 640℃ 이상, 650℃ 이상, 660℃ 이상, 670℃ 이상 또는 680℃ 이상 및/또는 850℃ 이하, 840℃ 이하, 830℃ 이하, 820℃ 이하, 810℃ 이하, 800℃ 이하, 790℃ 이하, 780℃ 이하, 770℃ 이하, 760℃ 이하, 750℃ 이하, 740℃ 이하, 730℃ 이하, 720℃ 이하, 710℃ 이하, 705℃ 이하, 700℃ 이하, 695℃ 이하, 690℃ 이하, 685℃ 이하, 680℃ 이하, 675℃ 이하, 670℃ 이하, 665℃ 이하, 660℃ 이하, 655℃ 이하, 650℃ 이하, 또는 620 내지 740℃, 550 내지 680℃ 또는 510 내지 630℃ 범위일 수 있다.
이어서, 생성된 분해기 공급물 스트림은 복사 구획을 통과하고, 이때 r-파이오일-함유 공급물 스트림은 열적으로 분해되어 경질 탄화수소(올레핀, 예컨대 에틸렌, 프로필렌 및/또는 부타디엔을 포함함)를 형성한다. 복사 구획에서 분해기 공급물 스트림의 체류 시간은 0.1초 이상, 0.15초 이상, 0.2초 이상, 0.25초 이상, 0.3초 이상, 0.35초 이상, 0.4초 이상, 0.45초 이상 및/또는 2초 이하, 1.75초 이하, 1.5초 이하, 1.25초 이하, 1초 이하, 0.9초 이하, 0.8초 이하, 0.75초 이하, 0.7초 이하, 0.65초 이하, 0.6초 이하 또는 0.5초 이하일 수 있다. 노 코일의 입구에서의 온도는 500℃ 이상, 510℃ 이상, 520℃ 이상, 530℃ 이상, 540℃ 이상, 550℃ 이상, 560℃ 이상, 570℃ 이상, 580℃ 이상, 590℃ 이상, 600℃ 이상, 610℃ 이상, 620℃ 이상, 630℃ 이상, 640℃ 이상, 650℃ 이상, 660℃ 이상, 670℃ 이상 또는 680℃ 이상 및/또는 850℃ 이하, 840℃ 이하, 830℃ 이하, 820℃ 이하, 810℃ 이하, 800℃ 이하, 790℃ 이하, 780℃ 이하, 770℃ 이하, 760℃ 이하, 750℃ 이하, 740℃ 이하, 730℃ 이하, 720℃ 이하, 710℃ 이하, 705℃ 이하, 700℃ 이하, 695℃ 이하, 690℃ 이하, 685℃ 이하, 680℃ 이하, 675℃ 이하, 670℃ 이하, 665℃ 이하, 660℃ 이하, 655℃ 이하 또는 650℃ 이하, 또는 550 내지 710℃, 560 내지 680℃, 590 내지 650℃, 580 내지 750℃, 620 내지 720℃ 또는 650 내지 710℃ 범위이다.
코일 출구 온도는 640℃ 이상, 650℃ 이상, 660℃ 이상, 670℃ 이상, 680℃ 이상, 690℃ 이상, 700℃ 이상, 720℃ 이상, 730℃ 이상, 740℃ 이상, 750℃ 이상, 760℃ 이상, 770℃ 이상, 780℃ 이상, 790℃ 이상, 800℃ 이상, 810℃ 이상 또는 820℃ 이상 및/또는 1000℃ 이하, 990℃ 이하, 980℃ 이하, 970℃ 이하, 960℃ 이하, 950℃ 이하, 940℃ 이하, 930℃ 이하, 920℃ 이하, 910℃ 이하, 900℃ 이하, 890℃ 이하, 880℃ 이하, 875℃ 이하, 870℃ 이하, 860℃ 이하, 850℃ 이하, 840℃ 이하 또는 830℃ 이하, 또는 730 내지 900℃, 750 내지 875℃ 또는 750 내지 850℃ 범위일 수 있다.
노의 코일에서 수행되는 분해는 하나 이상의 작동 매개변수에 대한 목표 값을 포함하는 일련의 처리 조건하에 분해기 공급물 스트림의 분해를 포함할 수 있다. 적절한 작동 매개변수의 예에는 최대 분해 온도, 평균 분해 온도, 평균 튜브 출구 온도, 최대 튜브 출구 온도 및 평균 체류 시간이 포함되지만 이에 국한되지는 않는다. 분해기 스트림이 증기를 추가로 포함하는 경우, 작동 매개변수는 탄화수소 몰 유량 및 총 몰 유량을 포함할 수 있다. 2개 이상의 분해기 스트림이 노의 개별 코일을 통과할 때, 코일 중 하나는 제1 세트의 처리 조건하에 작동될 수 있고, 나머지 코일 중 하나 이상은 제2 세트의 처리 조건하에 작동될 수 있다. 제1 세트의 처리 조건으로부터의 작동 매개변수에 대한 하나 이상의 목표 값은 0.01, 0.03, 0.05, 0.1, 0.25, 0.5, 1, 2, 5, 7, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90 또는 95% 이상 및/또는 약 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20 또는 15% 이하만큼 제2 세트의 조건에서 동일한 매개변수에 대한 목표 값과 상이할 수 있다. 예는 0.01 내지 30%, 0.01 내지 20%, 0.01 내지 15%, 또는 0.03 내지 15%를 포함한다. 백분율은 하기 식에 따라 %로서 표현되도록 계산된다:
[(작동 매개변수에 대한 측정 값) - (작동 매개변수에 대한 목표 값)] / [(작동 매개변수에 대한 목표 값)].
본원에 사용된 용어 "상이한"은 높거나 낮음을 의미한다.
코일 출구 온도는 640, 650, 660, 670, 680, 690, 700, 720, 730, 740, 750, 760, 770, 780, 790, 800, 810, 820℃ 이상 및/또는 1000, 990, 980, 970, 960, 950, 940, 930, 920, 910, 900, 890, 880, 875, 870, 860, 850, 840, 830℃ 이하, 또는 730 내지 900℃, 760 내지 875℃ 또는 780 내지 850℃ 범위일 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 분해기 공급물 스트림에 대한 r-파이오일의 첨가는, 동일한 분해기 공급물 스트림을 r-파이오일의 부재하에 처리한 경우의 작동 매개변수의 값과 비교하여, 상기 작동 매개변수 중 하나 이상의 변화를 야기할 수 있다. 예를 들어, 상기 매개변수 중 하나 이상의 값은, 다른 모든 조건이 동일하다는 가정하에 동일한 공급물 스트림을 r-파이오일 없이 처리한 경우의 동일한 매개변수에 대한 값과 0.01, 0.03, 0.05, 0.1, 0.25, 0.5, 1, 2, 5, 7, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90 또는 95% 이상 상이할 수 있다(예를 들어 높거나 낮음). 백분율은 하기 식에 따라 %로서 표현되도록 계산된다:
[(작동 매개변수에 대한 측정 값) - (작동 매개변수에 대한 목표 값)] / [(작동 매개변수에 대한 목표 값)].
분해기 스트림에 대한 r-파이오일의 첨가에 의해 조정될 수 있는 작동 매개변수의 한 예는 코일 출구 온도이다. 예를 들어, 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 분해 노는, r-파이오일을 갖지 않는 분해기 스트림이 존재하는 경우 제1 코일 출구 온도(COT1)를 달성하도록 작동될 수 있다. 이어서, r-파이오일은 분해기 스트림에 본원에 언급된 임의의 방법을 통해 첨가될 수 있고, 합한 스트림은 분해되어 COT1과 상이한 제2 코일 출구 온도(COT2)를 달성할 수 있다.
일부 경우에, r-파이오일이 분해기 스트림보다 무거운 경우, COT2는 COT1보다 낮을 수 있는 반면에, 다른 경우에, r-파이오일이 분해기 스트림보다 가벼운 경우, COT2는 COT1 이상일 수 있다. r-파이오일이 분해기 스트림보다 가벼운 경우, 이는 분해기 스트림의 50% 비등점보다 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 또는 50% 이상 및/또는 80, 75, 70, 65, 60, 55 또는 50% 이하 더 높은 50% 비등점을 가질 수 있다. 백분율은 하기 식에 따라 %로서 표현되도록 계산된다:
[(r-파이오일의 50% 비등점(°R)) - (분해기 스트림의 50% 비등점)] / [(분해기 스트림의 50% 비등점)].
대안적으로 또는 부가적으로, r-파이오일의 50% 비등점은 분해기 스트림의 50% 비등점보다 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 또는 100℃ 이상 및/또는 300, 275, 250, 225 또는 200℃ 이하 더 낮을 수 있다. 중질 분해기 스트림은, 예를 들어 진공 가스유(VGO), 대기 가스유(AGO), 심지어 코커 가스유(CGO) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
r-파이오일이 분해기 스트림보다 가벼운 경우, 이는 분해기 스트림의 50% 비등점보다 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 또는 50% 이상 및/또는 80, 75, 70, 65, 60, 55 또는 50% 이하 더 낮은 50% 비등점을 가질 수 있다. 백분율은 하기 식에 따라 %로서 표현되도록 계산된다:
[(r-파이오일의 50% 비등점) - (분해기 스트림의 50% 비등점)] / [(분해기 스트림의 50% 비등점)].
추가적으로 또는 대안적으로, r-파이오일의 50% 비등점은 분해기 스트림의 50% 비등점보다 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 또는 100℃ 이상 및/또는 300, 275, 250, 225 또는 200℃ 이하 더 높을 수 있다. 경질 분해기 스트림은, 예를 들어 LPG, 나프타, 등유, 천연 가솔린, 직류 가솔린 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일부 경우에, COT1은 COT2와 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50℃ 이상 및/또는 약 150, 140, 130, 125, 120, 110, 105, 100, 90, 80, 75, 70 또는 65℃ 이하 상이할 수 있거나(높거나 낮음), COT1은 COT2와 0.3, 0.6, 1, 2, 5, 10, 15, 20 또는 25% 이상 및/또는 80, 75, 70, 65, 60, 50, 45 또는 40% 이하 상이할 수 있다(이때, 백분율은 %로서 표현되는 COT1로 나눈 COT1과 COT2 사이의 차이로서 정의됨). COT1 및 COT2 중 하나 이상 또는 둘 다는 730, 750, 770, 800, 825, 840, 850, 860, 870, 880, 890, 900, 910, 920, 930, 940, 950, 960, 970, 980, 990℃ 이상 및/또는 1200, 1175, 1150, 1140, 1130, 1120, 1110, 1100, 1090, 1080, 1070, 1060, 1050, 1040, 1030, 1020, 1010, 1000, 990, 980, 970, 960, 950, 940, 930, 920, 910 또는 900℃ 이하일 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 하나 이상, 또는 2개 이상의 복사 코일(명료함을 위해 코일 내 튜브와 대조적으로 전체 코일에 걸쳐 결정됨)을 통한 분해기 공급물 스트림의 질량 속도는 60 내지 165 kg/s/m2(제곱 미터(m2) 단면적 당 초 당 킬로그램), 60 내지 130 kg/s/m2, 60 내지 110 kg/s/m2, 70 내지 110 kg/s/m2 또는 80 내지 100 kg/s/m2 범위이다. 증기가 존재하는 경우, 질량 속도는 탄화수소 및 증기의 총 유동을 기반으로 한다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 하기에 의한 하나 이상의 올레핀의 제조 방법이 제공된다:
(a) 제1 코일 출구 온도(COT1)에서 분해 유닛에서 분해기 스트림을 분해하는 단계;
(b) 단계 (a)에 후속적으로, 재활용물 열분해 오일 조성물(r-파이오일)을 포함하는 스트림을 상기 분해기 스트림에 첨가하여 합한 분해기 스트림을 형성하는 단계; 및
(c) 제2 코일 출구 온도(COT2)에서 상기 분해 유닛에서 상기 합한 분해기 스트림을 분해하는 단계(이때 상기 제2 코일 출구 온도는 상기 제1 코일 출구 온도보다 3℃ 이상 낮거나 5℃ 이상 낮음).
제2 코일 출구 온도(COT2)의 온도 강하에 대한 이유 또는 원인은 제한되지 않되, COT2는 제1 코일 출구 온도(COT1)보다 낮다. 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일이 공급된 코일에 대한 COT2 온도는 COT1보다 적어도 1, 2, 3, 4 또는 5℃ 이상 낮은 온도로 설정될 수 있거나("설정" 모드), 이는 r-파이오일이 공급된 코일에 대한 온도의 설정 없이 변하거나 부유하는 것을 허용할 수 있다("자유 부유" 모드).
COT2는 설정 모드에서 COT1보다 5℃ 이상 낮도록 설정될 수 있다. 노의 모든 코일은 r-파이오일-함유 공급물 스트림일 수 있거나, 코일의 1개 이상, 또는 2개 이상은 r-파이오일-함유 공급물 스트림일 수 있다. 둘 중 하나의 경우, r-파이오일-함유 코일 중 하나 이상은 설정 모드일 수 있다. 합한 분해 스트림의 분해 심각도를 감소시킴으로써, 분해기 공급물 스트림, 예컨대 가스 C2-C4 공급물보다 높은 평균 수평균 분자량을 가질 때 r-파이오일을 분해하는 데 필요한 낮은 열 에너지를 활용할 수 있다. 분해기 공급물(예를 들어 C2-C4)에 대한 분해 심각도가 감소될 수 있고, 이에 따라 단일 패스에서 미전환 C2-C4 공급물의 양이 증가할 수 있는 반면에, 미전환 공급물(예를 들어 C2-C4 공급물)의 많은 양이 노를 통해 미전환 C2-C4 공급물을 재활용함으로써 다중 패스를 통해 올레핀, 예컨대 에틸렌 및/또는 프로필렌의 궁극적 수율을 증가시키기 위해 바람직하다. 임의적으로, 다른 분해기 생성물, 예컨대 방향족 및 디엔 함량이 감소될 수 있다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 하나 이상의 코일에서 합한 분해기 스트림의 탄화수소 질량 유량이 상기 코일에서 단계 (a)의 분해기 스트림의 탄화수소 질량 유량과 동일하거나 그보다 낮은 경우, 코일의 COT2는 COT1보다 낮거나, 1, 2, 3, 4 또는 5℃ 이상 낮도록 설정 모드에서 고정될 수 있다. 탄화수소 질량 유량은 모든 탄화수소(분해기 공급물, 및 존재하는 경우 r-파이오일 및/또는 천연 가솔린 또는 임의의 다른 유형의 탄화수소) 및 증기 이외외 것을 포함한다. 단계 (b)의 합한 분해기 스트림의 탄화수소 질량 유량이 단계 (a)의 분해기 스트림의 탄화수소 질량 유량과 동일하거나 낮고 파이오일이 분해기 스트림의 평균 분자량보다 높은 평균 분자량을 갖는 경우 COT2의 고정이 유리하다. 동일한 탄화수소 질량 유량에서, 파이오일이 분해기 스트림보다 무거운 평균 분자량을 갖는 경우, COT2는 파이오일의 첨가에 따라 상승하는 경향을 갖는데, 이는 보다 높은 분자량 분자가 분해하는 데 열 에너지를 덜 요구하기 때문이다. 파이오일의 과분해를 피하는 것이 바람직한 경우, 보다 낮은 COT2 온도가 부산물 형성의 감소를 보조할 수 있고, 단일 패스에서 올레핀 수율이 또한 감소된다면, 올레핀의 궁극적 수율은 노를 통한 미전환 분해기 공급물을 재활용함으로써 만족스럽거나 증가될 수 있다.
설정 모드에서, 온도는 버너에 대한 노 연료 비율을 조정함으로써 고정되거나 설정될 수 있다.
한 양태에서 또는 임의의 다른 언급된 양태와의 조합으로, COT2는 자유 부유 모드이고, 파이오일을 공급하고 파이오일이 공급된 코일에 대한 온도를 고정하지 않고 COT2가 상승 또는 하강하도록 허용한 결과이다. 이 양태에서, 모든 코일이 r-파이오일을 함유하는 것은 아니다. r-파이오일-함유 코일에 공급되는 열 에너지는 일정한 온도를 유지하거나 비-재활용 분해기 공급물-함유 코일의 버너에 대한 연료 공급비를 유지함으로써 공급될 수 있다. COT2를 고정하거나 설정하지 않고, 파이오일이 분해기 스트림에 공급되어 단계 (a)의 분해기 스트림의 탄화수소 질량 유량보다 높은 탄화수소 질량 유량을 갖는 합한 분해기 스트림를 형성하는 경우 COT2는 COT1보다 낮을 수 있다. 결합된 분해기 공급물의 탄화수소 질량 유량을 증가시키기 위해 분해기 공급물에 첨가된 파이오일은 COT2를 낮추고 더 높은 평균 분자량을 갖는 파이오일을 사용하여 온도 상승 효과를 능가할 수 있다. 다른 분해기 조건(예컨대 희석 증기 비, 공급 위치, 분해기 공급물 및 파이오일의 조성, 및 r-파이오일의 공급물은 함유하지 않고 분해기 공급물만을 함유하는 튜브 상의 노에서의 화이어박스 버너로의 연료 공급비)이 일정하게 유지될 때 이러한 효과가 관찰될 수 있다.
COT2는 COT1보다 낮거나, COT1보다 1, 2, 3, 4, 5, 8, 10, 12, 15, 18, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50℃ 이상 및/또는 약 150, 140, 130, 125, 120, 110, 105, 100, 90, 80, 75, 70 또는 65℃ 이하 더 낮을 수 있다.
COT2에서 온도 강하의 이유 또는 원인에 관계없이, 단계 (a)의 시간은 유연하지만, 이상적으로는 단계 (a)는 단계 (b)에 들어가기 전에 정상 상태에 도달한다. 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 단계 (a)는 1주 이상, 2주 이상, 1개월 이상, 3개월 이상, 6개월 이상, 1년 이상, 1.5년 이상 또는 2년 이상 동안 운영된다. 단계 (a)는 파이오일의 공급물 또는 분해기 공급물 및 파이오일의 합한 공급물을 전혀 수용하지 않는 작동 중인 분해기 노에 의해 나타날 수 있다. 단계 (b)는 노가 처음으로 파이오일의 공급물 또는 파이오일을 함유하는 합한 분해기 공급물을 수용한 경우일 수 있다. 한 양태에서 또는 임의의 다른 언급된 양태와의 조합으로, 단계 (a) 및 (b)는 역년(calendar year)으로 측정시 1년에 여러 차례, 예컨대 2x/년 이상, 3x/년 이상, 4x/년 이상, 5x/년 이상, 6x/년 이상, 8x/년 이상 또는 12x/년 이상 순환될 수 있다. 파이오일의 공급물의 캠페인은 단계 (a) 및 (b)의 다수의 순환을 나타낸다. 파이오일의 공급물 공급이 고갈되거나 차단되면, COT1은 단계 (b)에 들어가기 전에 정상 상태 온도에 도달하도록 허용된다.
대안적으로, 분해기 공급물에 대한 파이오일의 공급은 1년(역년) 이상 또는 2년(역년) 이상의 전체 과정에 걸쳐 계속될 수 있다.
한 양태에서 또는 임의의 다른 언급된 양태와의 조합으로, 단계 (a) 및 (b)에서 사용되는 분해기 공급물 조성물은 변경되지 않은 상태로 유지되어 역년 동안 관찰되는 규칙적인 조성 변화를 허용한다. 한 양태에서 또는 임의의 다른 언급된 양태와의 조합으로, 단계 (a)에서 분해기 공급물의 유동은 연속적이고 파이오일이 합한 분해기 공급물을 제조하기 위한 분해기 공급물에 대한 것이므로 연속적으로 유지된다. 단계 (a) 및 (b)의 분해기 공급물은 동일한 공급원, 예컨대 동일한 인벤토리 또는 파이프라인에서 가져올 수 있다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, COT2는, 파이오일이 분해기 스트림에 공급되어 합한 분해기 스트림을 형성하는 시간의 30% 이상, 시간의 40% 이상, 시간의 50% 이상, 시간의 60% 이상, 시간의 70% 이상, 시간의 80% 이상, 시간의 85% 이상, 시간의 90% 이상 또는 시간의 95% 이상 동안 낮거나 1, 2, 3, 4 또는 5℃ 이상 낮되, 이때 시간은 COT를 제외한 모든 조건(예컨대 분해기 및 파이오일 공급비, 증기 비, 공급 위치, 분해기 공급물 및 파이오일의 조성 등)이 일정하게 유지될 때 측정된다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 합한 분해기 공급물의 탄화수소 질량 유량이 증가될 수 있다. 하기에 의해 하나 이상의 올레핀을 제조하는 방법이 제공된다:
(a) 제1 탄화수소 질량 유량(MF1)에서 분해 유닛에서 분해기 스트림을 분해하는 단계;
(b) 단계 (a)에 후속적으로, 재활용물 열분해 오일 조성물(r-파이오일)을 포함하는 스트림을 상기 분해기 스트림에 첨가하여 MF1보다 높은 제2 탄화수소 질량 유량(MF2)을 갖는 합한 분해기 스트림을 형성하는 단계; 및
(c) 상기 합한 분해기 스트림을 MF2에서 상기 분해 유닛에서 분해하여, 단지 상기 분해기 스트림을 MF1에서 분해함으로서 수득한 에틸렌 및 프로필렌의 생산량과 동일하거나 그보다 높은 에틸렌 및 프로필렌의 합한 생산량을 갖는 올레핀-함유 유출물을 수득하는 단계.
생산량은 단위 시간 당 중량(예를 들어 kg/hr)으로 표현되는 표적 화합물의 생산을 의미한다. r-파이오일의 첨가에 의한 분해기 스트림의 질량 유량의 증가는 합한 에틸렌 및 프로필렌의 생산량을 증가시킬 수 있고, 이에 따라 노의 처리량을 증가시킬 수 있다. 이론에 얽매이지 않고, 반응의 총 에너지가 경질 분해기 공급물, 예컨대 프로판 또는 에탄의 반응의 총 에너지에 비해 파이오일의 첨가로 흡열적이지 않기 때문에 이것이 가능하다고 믿어진다. 노의 열 유속(heat flux)은 제한되어 있고 파이오일의 총 반응열은 흡열성이 낮기 때문에, 더 많은 제한된 열 에너지를 사용하여 단위 시간 당 중질 공급물을 계속 분해할 수 있다. MF2는 1, 2, 3, 4, 5, 7, 10, 13, 15, 18 또는 20% 이상만큼 r-파이오일이 공급된 코일을 통해 증가될 수 있거나, 노 생산량에 의해 측정시 1, 2, 3, 5, 7, 10, 13, 15, 18 또는 20% 이상만큼 증가될 수 있되, 하나 이상의 코일이 r-파이오일을 처리한다. 임의적으로, 에틸렌 및 프로필렌의 합한 생산량 증가는 노의 열 유속의 변화 없이, r-파이오일이 공급된 코일 출구 온도의 변화 없이, 비-재활용물 분해기 공급물만을 함유하는 코일을 가열하도록 할당된 버너로의 연료 공급비의 변화 없이, 또는 노에서 임의의 버너로의 연료 공급비의 변화 없이 달성될 수 있다. r-파이오일-함유 코일에서 MF2 고 탄화수소 질량 유량은 노에서 하나 또는 하나 이상의 코일, 노에서 코일의 2개 또는 2개 이상의 코일, 또는 노에서 코일의 50% 또는 50% 이상, 75% 또는 75% 이상, 또는 모두를 통한 것일 수 있다.
올레핀-함유 유출물 스트림은 r-파이오일을 갖지 않는 동일한 분해기 공급물의 분해에 의해 수득된 유출물 스트림의 프로필렌 및 에틸렌의 생산량과 동일하거나 0.5% 이상, 1% 이상, 2% 이상 또는 2.5% 이상만큼(하기와 같이 결정됨) 높은 MF2에서 합한 분해기 스트림으로부터의 프로필렌 및 에틸렌의 총 생산량을 가질 수 있다:
Figure pct00001
상기 식에서, Omf1은 r-파이오일 없이 제조된 MF1에서의 분해기 유출물의 프로필렌 및 에틸렌 함량의 합한 생산량이고; Omf2는 r-파이오일을 사용하여 제조된 MF2에서의 분해기 유출물의 프로필렌 및 에틸렌 함량의 합한 생산량이다.
올레핀-함유 유출물 스트림은 백분율을 기준으로 한 MF2와 MF1 사이의 질량 유량 증가의 1, 5, 10, 15, 20% 이상 및/또는 80, 70, 65% 이하인 MF2에서의 합한 분해기 스트림으로부터의 프로필렌 및 에틸렌의 총 생산량을 가질 수 있다. 적합한 범위의 예는 1 내지 80%, 1 내지 70%, 1 내지 65%, 5 내지 80%, 5 내지 70%, 5 내지 65%, 10 내지 80%, 10 내지 70%, 10 내지 65%, 15 내지 80%, 15 내지 70%, 15 내지 65%, 20 내지 80%, 20 내지 70%, 20 내지 65%, 25 내지 80%, 25 내지 70%, 26 내지 65%, 35 내지 80%, 35 내지 70%, 35 내지 65%, 40 내지 80%, 40 내지 70% 또는 40 내지 65%를 포함한다. 예를 들어, MF2와 MF1 사이의 % 차이가 5%이고, 프로필렌 및 에틸렌의 총 생산량이 2.5%만큼 증가한 경우, 질량 유동 증가의 함수로서 올레핀 증가는 50%(2.5%/5% x 100)이다. 이는 하기와 같이 결정될 수 있다:
Figure pct00002
상기 식에서, ΔO%는 r-파이오일이 없이 제조된 MF1에서의 분해기 유출물에서 프로필렌 및 에틸렌 함량의 합한 생산량과 r-파이오일을 사용하여 제조된 MF2에서의 분해기 유출물에서 프로필렌 및 에틸렌 함량의 합한 생산량 사이의 %증가이고(전술된 식을 사용함); ΔMF%는 MF1과 비교한 MF2의 %증가이다.
임의적으로, 올레핀-함유 유출물 스트림은 r-파이오일이 없는 동일한 분해기 공급물의 분해에 의해 수득한 유출물 스트림의 프로필렌 및 에틸렌의 중량%와 동일하거나 그보다 0.5% 이상, 1% 이상, 2% 이상 또는 2.5% 이상만큼(하기와 같이 결정됨) 높은 MF2에서의 합한 분해기 스트림으로부터의 프로필렌 및 에틸렌의 총 중량%를 가질 수 있다:
Figure pct00003
상기 식에서, Emf1은 r-파이오일 없이 제조된 MF1에서의 분해기 유출물의 프로필렌 및 에틸렌 함량의 합한 중량%이고; Emf2는 r-파이오일을 사용하여 제조된 MF2에서의 분해기 유출물의 프로필렌 및 에틸렌 함량의 합한 중량%이다.
또한, 하나 이상의 올레핀의 제조 방법이 제공되되, 상기 방법은
(a) 분해 노에서 분해기 스트림을 분해하여 제1 코일 출구 온도(COT1)에서 분해 노를 빠져나가는 제1 올레핀-함유 유출물을 제공하는 단계;
(b) 단계 (a)에 후속적으로, 재활용물 열분해 오일 조성물(r-파이오일)을 포함하는 스트림을 상기 분해기 스트림에 첨가하여 합한 분해기 스트림을 형성하는 단계; 및
(c) 상기 합한 분해기 스트림을 상기 분해 유닛에서 분해하여 제2 코일 출구 온도(COT2)에서 분해 노를 빠져나가는 제2 올레핀-함유 유출물을 제공하는 단계
를 포함하되, 이때 상기 r-파이오일이 상기 분해기 스트림보다 무거울 때, COT2는 COT1 이하이고,
상기 r-파이오일이 상기 분해기 스트림보다 가벼울 때, COT2는 COT1 이상이다.
이러한 방법에서, COT1보다 낮은 COT2에 대해 상기에 기재된 양태가 여기에도 적용가능하다. COT2는 설정 모드 또는 자유 부유 모드일 수 있다. 한 양태에서 또는 임의의 다른 언급된 양태와의 조합으로, COT2는 자유 부유 모드이고, 단계 (b)의 합한 분해기 스트림의 탄화수소 질량 유량은 단계 (a)의 분해기 스트림의 탄화수소 질량 유량보다 높다. 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, COT2는 설정 모드이다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 하기에 의한 하나 이상의 올레핀의 제조 방법이 제공된다:
(a) 제1 코일 출구 온도(COT1)에서 분해 유닛에서 분해기 스트림을 분해하는 단계;
(b) 단계 (a)에 후속적으로, 재활용물 열분해 오일 조성물(r-파이오일)을 포함하는 스트림을 상기 분해기 스트림에 첨가하여 합한 분해기 스트림을 형성하는 단계; 및
(c) 제2 코일 출구 온도(COT2)에서 상기 분해 유닛에서 상기 합한 분해기 스트림을 분해하는 단계(이때 상기 제2 코일 출구 온도는 제1 코일 출구 온도보다 높다).
COT2는 COT1보다 5, 8, 10, 12, 15, 18, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50℃ 이상 및/또는 약 150, 140, 130, 125, 120, 110, 105, 100, 90, 80, 75, 70 또는 65℃ 이하 더 높을 수 있다.
한 양태에서 또는 임의의 다른 언급된 양태와의 조합으로, r-파이오일은 하나 이상의 코일 또는 2개 이상의 코일, 또는 코일의 50% 이상, 75% 이상 또는 모두의 입구에 첨가되어 하나 이상의 합한 분해기 스트림 또는 2개 이상의 합한 분해기 스트림, 또는 r-파이오일의 공급물을 수용한 코일과 적어도 동일한 수의 합한 분해기 스트림을 형성한다. 하나 이상 또는 2개 이상의 합한 분해기 스트림, 또는 r-파이오일이 공급된 코일의 적어도 모두는 이들 각각의 COT1보다 높은 COT2를 가질 수 있다. 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 하나 이상 또는 2개 이상의 코일, 또는 상기 분해 노 내 코일의 50% 이상 또는 75% 이상은 단지 비-재활용물 분해기 공급물을 함유하되, 분해 노의 코일 중 하나 이상은 r-파이오일을 공급받고, 코일, 또는 r-파이오일을 공급받은 다수의 코일의 중 적어도 일부는 각각의 COT1보다 높은 COT2를 갖는다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 단계 (b)에서 합한 스트림의 탄화수소 질량 유량은 단계 (a)에서 분해기 스트림의 탄화수소 질량 유량과 실질적으로 동일하거나 그보다 낮다. 실질적으로 동일하다는 것은 2% 이하의 차이, 1% 이하의 차이, 또는 0.25% 이하의 차이를 의미한다. 단계 (b)에서 합한 분해기 스트림의 탄화수소 질량 유량이 단계 (a)의 분해기 스트림의 탄화수소 질량 유량과 실질적으로 동일하거나 그보다 낮고, COT2가 자유 부유 모드에서 작동하도록 허용되는 경우(튜브 중 1개 이상이 비-재활용물 분해기 스트림을 포함하는 경우), r-파이오일-함유 코일의 COT2는 COT1에 비해 상승할 수 있다. 분해기 스트림에 비해 더 큰 수평균 분자량을 갖는 파이오일이 분해에 더 적은 에너지를 필요로 함에도 불구하고 이것이 그러한 사례이다. 이론에 얽매이지 않고, 하기를 포함하여, 하나의 요인 또는 여러 요인의 조합이 온도 상승에 기여한다고 생각된다:
(i) 합한 스트림에서 파이오일을 분해하는 데 더 낮은 열 에너지가 필요함; 또는
(ii) 디엘스-알더(diels-alder) 반응과 같은 파이오일의 분해된 생성물 사이에서 발열 반응의 발생.
이 효과는, 다른 공정 변수, 예컨대 화이어박스 연료 비율, 희석 증기 비율, 공급 위치 및 분해기 공급물의 조성이 일정할 때 관찰될 수 있다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, COT2는 COT1(설정 모드)보다 더 높은 온도로 설정되거나 고정될 수 있다. 이것은 합한 분해기 스트림의 탄화수소 질량 유량이 분해기 스트림의 탄화수소 질량 유량보다 높을 때(그렇지 않으면 COT2를 낮출 수 있다) 더 적용가능하다. 더 높은 제2 코일 출구 온도(COT2)는 미전환 경질 분해기 공급물(예를 들어 C2-C4 공급물)의 증가된 심각도 및 감소된 생산량에 기여할 수 있고, 이는 하류 용량이 제한된 분별 컬럼을 보조할 수 있다.
한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, COT2가 COT1보다 높거나 낮든 간에, COT2와 COT1을 비교할 때 분해기 공급물 조성물은 동일하다. 바람직하게는, 단계 (a)에서의 분해기 공급물 조성물은 단계 (b)에서 합한 분해기 스트림을 제조하기 위해 사용된 것과 동일한 분해기 조성물이다. 임의적으로, 단계 (a)의 분해기 조성물 공급물은 분해기 유닛에 연속적에 공급되고, 단계 (b)의 파이오일은 단계 (a)의 연속 분해기 공급물에 첨가된다. 임의적으로, 분해기 공급물에 대한 파이오일의 공급은 1일 이상, 2일 이상, 3일 이상, 1주일 이상, 2주일 이상, 1개월 이상, 3개월 이상, 6개월 이상 또는 1년 이상 동안 지속된다.
언급된 양태 중 임의의 것에서, 단계 (b)에서 분해기 공급물을 높이거나 낮추는 양은 2% 이상, 5% 이상, 8% 이상 또는 10% 이상일 수 있다. 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 단계 (b)에서 분해기 공급물을 낮추는 양은 중량 기준으로 파이오일의 첨가에 상응하는 양일 수 있다. 한 양태에서 또는 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 합한 분해기 공급물의 질량 유동은 단계 (a)에서 분해기 공급물의 탄화수소 질량 유량보다 1% 이상, 5% 이상, 8% 이상 또는 10% 이상 더 높다.
언급된 양태 중 임의의 것 또는 전부에서, 분해기 공급물 또는 합한 분해기 공급물 질량 유동 및 COT 관계 및 측정은, 노의 임의의 하나의 코일이 명시된 관계를 충족하면서도 파이오일이 공급되고 분배되는 방법에 따라 다중 튜브에 존재할 수도 있는 경우 충족된다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 복사 구역의 버너는 60 내지 160 kW/m2, 70 내지 145 kW/m2 또는 75 내지 130 kW/m2 범위의 평균 열 유속을 코일로 제공한다. 최대(가장 뜨거운) 코일 표면 온도는 1035 내지 1150℃ 또는 1060 내지 1180℃ 범위이다. 복사 구획에서 노 코일의 입구에서의 압력은 1.5 내지 8 bara(bar absolute) 또는 2.5 내지 7 bara 범위인 반면에, 복사 구획에서 노 코일의 출구 압력은 1.03 내지 2.75 bara 또는 1.03 내지 2.06 bara 범위이다. 복사 구획에서 노 코일을 가로지르는 압력 강하는 1.5 내지 5 bara, 1.75 내지 3.5 bara, 1.5 내지 3 bara 또는 1.5 내지 3.5 bara일 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 올레핀(에틸렌, 프로필렌, 부타디엔 또는 이들의 조합)의 수율은 15% 이상, 20% 이상, 25% 이상, 30% 이상, 35% 이상, 40% 이상, 45% 이상, 50% 이상, 55% 이상, 60% 이상, 65% 이상, 70% 이상, 75% 이상 또는 80% 이상일 수 있다. 본원에 사용된 용어 "수율"은 생성물의 질량/공급 원료의 질량 x 100%를 지칭한다. 올레핀-함유 유출물 스트림은 유출물 스트림의 총 중량을 기준으로 약 30 중량% 이상, 40 중량% 이상, 50 중량% 이상, 60 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상, 95 중량% 이상, 97 중량% 이상 또는 99중량% 이상의 에틸렌, 프로필렌, 또는 에틸렌 및 프로필렌을 포함한다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 하나 이상의 양태와의 조합으로, 올레핀-함유 유출물 스트림(670)은 C2-C4 올레핀, 프로필렌, 에틸렌, 또는 C4 올레핀을, 올레핀-함유 유출물의 중량을 기준으로 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85 또는 90 중량% 이상의 양으로 포함할 수 있다. 스트림은 올레핀-함유 유출물의 올레핀을 기준으로, 올레핀-함유 유출물의 C1-C5 탄화수소의 중량을 기준으로, 또는 올레핀-함유 유출물 스트림의 중량을 기준으로 주로 에틸렌, 주로 프로필렌, 또는 주로 에틸렌 및 프로필렌을 포함할 수 있다. 올레핀-함유 유출물 스트림에서 에틸렌 대 프로필렌의 중량비는 적어도 약 0.2:1, 0.3:1, 0.4:1, 0.5:1, 0.6:1, 0.7:1, 0.8:1, 0.9:1, 1:1, 1.1:1, 1.2:1, 1.3:1, 1.4:1, 1.5:1, 1.6:1, 1.7:1, 1.8:1, 1.9:1 또는 2:1 및/또는 많아도 3:1, 2.9:1, 2.8:1, 2.7:1, 2.5:1, 2.3:1, 2.2:1, 2.1:1, 2:1, 1.7:1, 1.5:1 또는 1.25:1일 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 하나 이상의 양태와의 조합으로, 올레핀-함유 유출물 스트림은 동등한 희석 증기 비율, 공급 위치, 분해기 공급물 조성(r-파이오일 이외에)에서 r-파이오일이 없는 동일한 분해기 공급물의 분해에 의해 수득된 유출물 스트림의 프로필렌:에틸렌 비보다 높은 프로필렌:에틸렌 비를 가질 수 있고, r-파이오일이 공급된 코일이 부유 모드인 것을 허용하거나, 노의 모든 코일에 r-파이오일이 공급된 경우, r-파이오일 공급 전에 동일한 온도일 수 있다. 상기에 논의된 바와 같이, 분해기 공급물의 질량 유동이 실질적으로 동일하게 유지되어 r-파이오일이 분해기 스트림의 원래 공급물과 비교하여 첨가될 때 합한 분해기 스트림의 보다 높은 탄화수소 질량 유량을 야기함이 가능하다.
올레핀-함유 유출물 스트림은 r-파이오일이 없는 동일한 분해기 공급물의 분해에 의해 수득된 유출물 스트림의 프로필렌:에틸렌 비보다 1% 이상 높거나, 2% 이상 높거나, 3% 이상 높거나, 4% 이상 높거나, 5% 이상 높거나, 7% 이상 높거나, 10% 이상 높거나, 12% 이상 높거나, 15% 이상 높거나, 17% 이상 높거나, 20% 이상 높은 프로필렌:에틸렌 비를 가질 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 올레핀-함유 유출물 스트림은 동일하나 r-파이오일이 없는 분해기 공급물의 분해에 의해 수득된 유출물 스트림의 프로필렌:에틸렌 비보다 50% 이하 높거나, 45% 이하 높거나, 40% 이하 높거나, 35% 이하 높거나, 25% 이하 높거나, 20% 이하 높은 프로필렌:에틸렌 비를 가질 수 있되, 각각의 경우 하기와 같이 결정된다:
Figure pct00004
상기 식에서, E는 r-파이오일 없이 제조된 분해기 유출물에서 프로필렌:에틸렌 비(중량% 기준)이고; Er은 r-파이오일을 사용하여 제조된 분해기 유출물에서 프로필렌:에틸렌 비(중량% 기준)이다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 에틸렌 및 프로필렌의 양은 r-파이오일이 없는 유출물 스트림에 비해 분해된 올레핀-함유 유출물 스트림에서 실질적으로 변하지 않거나 증가될 수 있다. 놀랍게도, 액체 r-파이오일이 주요 C2-C4 조성물을 수용하고 분해하는 가스 공급된 노에 공급될 수 있고 올레핀-함유 유출물 스트림을 수득할 수 있고, 이는 r-파이오일이 없는 C2-C4 분해기 공급물에 비해 특정 경우에서 실질적으로 변하지 않거나 개선될 수 있다. r-파이오일의 무거운 분자량은 주로 방향족의 형성에 기여하고 단지 소량의 올레핀(특히 에틸렌 및 프로필렌)의 형성에 참여할 수 있다. 그러나, 에틸렌 및 프로필렌의 합한 중량%, 심지어 생산량도 크게 떨어지지 않고 많은 경우에 r-파이오일이 없는 분해기 공급물에 비해 동일한 탄화수소 질량 유량에서 r-파이오일이 분해기 공급물에 첨가되어 합한 분해기 공급물을 형성할 때 동일하게 유지되거나 증가할 수 있음을 발견하였다. 올레핀-함유 유출물 스트림은 동일하나 r-파이오일 없는 분해기 공급물의 분해에 의해 수득한 유출물 스트림의 프로필렌 및 에틸렌 함량과 동일하거나 그보다 0.5 중량% 이상, 1 중량% 이상, 2 중량% 이상 또는 2.5 중량% 이상만큼(하기와 같이 결정됨) 높은 프로필렌 및 에틸렌의 총 중량%를 가질 수 있다:
Figure pct00005
상기 식에서, E는 r-파이오일 없이 제조된 분해기 유출물에서 프로필렌 및 에틸렌 함량의 합한 중량%이고; Er은 r-파이오일을 사용하여 제조된 분해기 유출물에서 프로필렌 및 에틸렌 함량의 합한 중량%이다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 하나 이상의 양태와의 조합으로, 프로필렌의 중량%는 희석 증기 비(중량 기준 증기:탄화수소 비)가 0.3 초과, 0.35 초과 또는 0.4 이상일 때 올레핀-함유 유출물 스트림에서 개선될 수 있다. 희석 증기 비가 0.3 이상, 0.35 이상 또는 0.4 이상일 때 프로필렌의 중량%의 증가는 0.25 중량% 이하, 0.4 중량% 이하, 0.5 중량% 이하, 0.7 중량% 이하, 1 중량% 이하, 1.5 중량% 이하 또는 2 중량% 이하일 수 있고, 이때 증가는 다른 모든 조건은 동일할 때 0.2의 희석 증기 비에서 r-파이오일을 사용하여 제조된 올레핀-함유 유출물 스트림과 0.3 이상의 희석 증기 비에서 r-파이오일을 사용하여 제조된 올레핀-함유 유출물 스트림 사이의 프로필렌의 중량%의 단순한 차이로서 측정된다.
희석 증기 비가 상술된 바와 같이 증가될 때, 프로필렌:에틸렌 비가 또한 증가할 수 있거나, 0.2의 희석 증기 비에서 r-파이오일을 사용하여 제조된 올레핀-함유 유출물 스트림의 프로필렌:에틸렌 비보다 1% 이상 높거나, 2% 이상 높거나, 3% 이상 높거나, 4% 이상 높거나, 5% 이상 높거나, 7% 이상 높거나, 10% 이상 높거나, 12% 이상 높거나, 15% 이상 높거나, 17% 이상 높거나, 20% 이상 높을 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 하나 이상의 양태와의 조합으로, 희석 증기 비가 증가할 때, 올레핀-함유 유출물 스트림은 0.2의 희석 증기 비에서의 올레핀-함유 유출물 스트림과 비교하여 측정시 감소된 중량%의 메탄을 가질 수 있다. 올레핀-함유 유출물 스트림에서의 메탄의 중량%는, 0.2의 희석 증기 비에서의 올레핀-함유 유출물 스트림과 보다 높은 희석 증기 비 값에서의 올레핀-함유 유출물 스트림 사이의 절대 값의 차이(중량%)로서 측정시 0.25 중량% 이상, 0.5 중량% 이상, 0.75 중량% 이상, 1 중량% 이상, 1.25 중량% 이상 또는 1.5 중량% 이상만큼 감소될 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 하나 이상의 양태와의 조합으로, 탄화수소 질량 유량을 포함하여 모든 다른 조건은 동일하나 r-파이오일을 함유하지 않는 분해기 공급물과 비교하여 측정시 올레핀-함유 유출물에서 미전환 생성물의 양은 감소된다. 예를 들어, 프로판 및/또는 에탄의 양은 r-파이오일의 첨가에 의해 감소될 수 있다. 이것은 재순환 루프의 질량 유동을 감소시켜 (a) 극저온 에너지 비용을 감소시키고/시키거나, (b) 플랜트가 이미 용량이 제한된 경우 잠재적으로 플랜트의 용량을 증가시키는 데 유리할 수 있다. 또한 이미 용량 한계에 도달한 경우 프로필렌 분별기의 병목 현상을 제거할 수 있다. 올레핀-함유 유출물에서 미전환 생성물의 양은 2% 이상, 5% 이상, 8% 이상, 10% 이상, 13% 이상, 15% 이상, 18% 이상 또는 20% 이상만큼 감소할 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 하나 이상의 양태와의 조합으로, r-파이오일을 포함하지 않는 분해기 공급물과 비교하여 측정했을 때, 올레핀-함유 유출물에서 미전환 생성물의 양(예를 들어 프로판 및 에탄의 합한 양)은 감소되는 반면에, 에틸렌 및 프로필렌의 합한 생산량은 떨어지지 않고 심지어 개선된다. 임의적으로, 비-재활용물 분해기가 공급된 코일로의 버너를 가열하기 위한 연료 공급비가 변경되지 않을 때, 또는 임의적으로 노의 모든 코일로의 연료 공급비가 변경되지 않을 때, 탄화수소 질량 유량을 포함하여 온도와 관련된 다른 모든 조건은 동일하다. 대안적으로, 동일한 관계가 생산량 기준이 아닌 중량% 기준으로 적용될 수 있다.
예를 들어, 올레핀-함유 유출물에서 프로판 및 에탄의 합한 양(생산량 또는 중량% 중 하나 또는 둘 다)은 2% 이상, 5% 이상, 8% 이상, 10% 이상, 13% 이상, 15% 이상, 18% 이상 또는 20% 이상, 및 각각의 경우에 40% 이하, 35% 이하 또는 30% 이하만큼 감소될 수 있고, 각각의 경우에는 에틸렌 및 프로필렌의 합한 양이 감소하지 않고, 심지어 에틸렌 및 프로필렌의 합한 양의 증가를 동반할 수 있다. 또 다른 예에서, 올레핀-함유 유출물에서 프로판의 양은 2% 이상, 5% 이상, 8% 이상, 10% 이상, 13% 이상, 15% 이상, 18% 이상 또는 20% 이상, 및 각각의 경우 40% 이하, 35% 이하 또는 30% 이하만큼 감소할 수 있고, 각 경우에 에틸렌 및 프로필렌의 합한 양이 감소하지 않고, 심지어 에틸렌 및 프로필렌의 합한 양의 증가를 동반할 수도 있다. 이들 양태 중 어느 하나에서, 분해기 공급물(r-파이오일 제외 및 대류 구역의 입구에 공급됨)은 몰 기준으로 주로 프로판일 수 있거나, 90 몰% 이상 프로판, 95 몰% 이상 프로판, 96 몰% 이상 프로판, 98 몰% 이상 프로판일 수 있거나; 또는 분해기 공급물의 신선한 공급은 적어도 HD5 품질의 프로판일 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 하나 이상의 양태와의 조합으로, 올레핀-함유 유출물에서 프로판:(에틸렌 및 프로필렌)의 비는 파이오일이 없으나 모든 다른 조건이 동일한 분해기 공급물과 비교하여 측정시(중량% 또는 생산량으로 측정) 분해기 공급물에 r-파이오일이 첨가된 경우 감소될 수 있다. 올레핀-함유 유출물에서 프로판:(합한 에틸렌 및 프로필렌)의 비는 0.50 이하:1 또는 0.50:1 미만, 0.48 이하:1, 0.46 이하:1, 0.43 이하:1, 0.40 이하:1, 0.38 이하:1, 0.35 이하:1, 0.33 이하:1 또는 0.30 이하:1일 수 있다. 낮은 비는 미전환 생성물, 예컨대 프로판의 상응하는 감소와 함께 에틸렌 + 프로필렌의 많은 양이 달성되거나 유지될 수 있음을 나타낸다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 하나 이상의 양태와의 조합으로, r-파이오일 및 증기가 입구의 하류에 대류 상자에 공급되거나 r-파이오일 및 증기 중 하나 또는 둘 다가 교차 위치에서 공급될 때, 올레핀-함유 유출물에서 C6+ 생성물의 양이, 이러한 생성물이 BTX 스트림의 경우에서와 같이 이의 유도체를 제조하는 데 바람직한 경우 증가할 수 있다. r-파이오일 및 증기가 입구의 하류에 대류 상자에 공급될 때 올레핀-함유 유출물에서 C6+ 생성물의 양은 입구에서 대류 상자로 r-파이오일 공급에 대해 측정시(모든 다른 조건은 동일함) 5%, 10%, 15%, 20% 또는 30%만큼 증가할 수 있다. %증가는 하기와 같이 계산될 수 있다:
Figure pct00006
상기 식에서, Ei는 대류 상자의 입구에서 r-파이오일을 도입하여 제조한 올레핀-함유 분해기 유출물의 C6+ 함량이고; Ed는 r-파이오일 및 증기를 대류 상자의 입구의 하류에 도입하여 제조한 올레핀-함유 분해기 유출물의 C6+ 함량이다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 분해된 올레핀-함유 유출물 스트림은 비교적 부수적인 양의 방향족 및 기타 중질 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 올레핀-함유 유출물 스트림은 스트림의 총 중량을 기준으로 0.5, 1, 2 또는 2.5 중량% 이상 및/또는 약 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1 중량% 이하의 방향족을 포함할 수 있다. 올레핀-함유 유출물에서 C6+ 종의 수준이 5 중량% 이하, 4 중량% 이하, 3.5 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2.8 중량% 이하, 2.5 중량% 이하일 수 있음이 밝혀졌다. C6+ 종은 6 이상의 탄소수를 갖는 모든 방향족, 및 모든 파라핀 및 환형 화합물을 포함한다. 전체에 걸쳐 사용된 바와 같이, 방향족의 양의 언급은 방향족의 양이 C6+ 종의 양을 초과하지 않을 것이기 때문에 C6+ 종의 양으로 나타낼 수 있다.
올레핀-함유 유출물은 적어도 2:1, 3.1, 4:1, 5:1, 6:1, 7:1, 8:1, 9:1, 10:1, 11:1, 12:1, 13:1, 14:1, 15:1, 16:1, 17:1, 18:1, 19:1, 20:1, 21:1, 22:1, 23:1, 24:1, 25:1, 26:1, 27:1, 28:1, 29:1 또는 30:1 및/또는 많아도 100:1, 90:1, 85:1, 80:1, 75:1, 70:1, 65:1, 60:1, 55:1, 50:1, 45:1, 40:1, 35:1, 30:1, 25:1, 20:1, 15:1, 10:1 또는 5:1의 중량% 기준의 올레핀 대 방향족 비를 가질 수 있다. 본원에 사용된 "올레핀 대 방향족 비"는 이전에 정의된 바와 같이 C2 및 C3 올레핀의 총 중량 대 방향족의 총 중량의 비이다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 유출물 스트림은 적어도 2.5:1, 2.75:1, 3.5:1, 4.5:1, 5.5:1, 6.5:1, 7.5:1, 8.5:1, 9.5:1, 10.5:1, 11.5:1, 12.5:1 또는 13.5:1의 올레핀 대 방향족 비를 가질 수 있다.
올레핀-함유 유출물은 중량% 기준으로 8.5 이상:1, 9.5 이상:1, 10 이상:1, 10.5 이상:1, 12 이상:1, 13 이상:1, 15 이상:1, 17 이상:1, 19 이상:1, 20 이상:1, 25 이상:1, 28 이상:1 또는 30 이상:1의 올레핀:C6 + 비를 가질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 올레핀-함유 유출물은 40 이하:1, 35 이하:1, 30 이하:1, 25 이하:1 또는 23 이하:1의 올레핀:C6 + 비를 가질 수 있다. 본원에 사용된 "올레핀 대 방향족 비"는 이전에 정의된 바와 같이 C2 및 C3 올레핀의 총 중량 대 방향족의 총 중량의 비이다.
추가적으로 또는 대안적으로, 올레핀-함유 유출물 스트림은 적어도 약 1.5:1, 1.75:1, 2:1, 2.25:1, 2.5:1, 2.75:1, 3:1, 3.25:1, 3.5:1, 3.75:1, 4:1, 4.25:1, 4.5:1, 4.75:1, 5:1, 5.25:1, 5.5:1, 5.75:1, 6:1, 6.25:1, 6.5:1, 6.75:1, 7:1, 7.25:1, 7.5:1, 7.75:1, 8:1, 8.25:1, 8.5:1, 8.75:1, 9:1, 9.5:1, 10:1, 10.5:1, 12:1, 13:1, 15:1, 17:1, 19:1, 20:1, 25:1, 28:1 또는 30:1의 올레핀 대 C6+ 비를 가질 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 분해기 공급물에 첨가되는 r-파이오일의 양이 증가함에 따라 올레핀:방향족 비는 감소한다. r-파이오일은 더 낮은 온도에서 분해되기 때문에, 이는 프로판 또는 에탄보다 더 빨리 분해되므로 기타 생성물, 예컨대 방향족을 제조하는 반응에 보다 많은 시간이 필요하다. 올레핀-함유 유출물의 방향족 함량은 파이오일의 양이 증가함에 따라 증가하지만, 생성된 방향족의 양은 위에서 언급한 바와 같이 현저히 낮다.
올레핀-함유 조성물은 또한 미량의 방향족을 포함할 수 있다. 예를 들어, 조성물은 0.25, 0.3, 0.4, 0.5 중량% 이상 및/또는 약 2, 1.7, 1.6, 1.5 중량% 이하의 벤젠 함량을 가질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 조성물은 0.005, 0.010, 0.015 또는 0.020 중량% 이상 및/또는 0.5, 0.4, 0.3 또는 0.2 중량% 이하의 톨루엔 함량을 가질 수 있다. 두 백분율 모두 조성물의 총 중량을 기준으로 한다. 대안적으로 또는 부가적으로, 유출물은 0.2, 0.3, 0.4, 0.5 또는 0.55 중량% 이상 및/또는 약 2, 1.9, 1.8, 1.7 또는 1.6 중량% 이하의 벤젠 함량 및/또는 0.01, 0.05 또는 0.10 중량% 이상 및/또는 0.5, 0.4, 0.3 또는 0.2 중량% 이하의 톨루엔 함량을 가질 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-파이오일을 포함하는 조성물을 분해하는 분해 노로부터 인출된 올레핀-함유 유출물은 통상적 분해기 공급물을 처리하여 형성된 올레핀-함유 유출물 스트림에서는 발견되지 않는 증가된 양의 하나 이상의 화합물 또는 부산물을 포함할 수 있다. 예를 들어, r-파이오일(r-올레핀)을 분해하여 형성된 분해기 유출물은 1,3-부타디엔, 1,3-사이클로펜타디엔, 디사이클로펜타디엔 또는 이들 성분의 조합을 증가된 양으로 포함할 수 있다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 이들 성분의 총량(중량 기준)은 동일한 조건하에 동일한 질량 공급비에서 처리하였으나 r-파이오일을 갖지 않는 동일한 분해기 공급물 스트림보다 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80 또는 85% 이상 높을 수 있다. 1,3-부타디엔의 총량(중량 기준)은 동일한 조건하에 동일한 질량 공급비에서 처리하였으나 r-파이오일을 갖지 않는 동일한 분해기 공급물 스트림보다 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80 또는 85% 이상 높을 수 있다. 1,3-사이클로펜타디엔의 총량(중량 기준)은 동일한 조건하에 동일한 질량 공급비에서 처리하였으나 r-파이오일을 갖지 않는 동일한 분해기 공급물 스트림보다 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80 또는 85% 이상 높을 수 있다. 디사이클로펜타디엔의 총량(중량 기준)은 동일한 조건하에 동일한 질량 공급비에서 처리하였으나 r-파이오일을 갖지 않는 동일한 분해기 공급물 스트림보다 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80 또는 85% 이상 높을 수 있다. % 차이는 r-파이오일 및 통상적 스트림에 있는 하나 이상의 상기 성분의 중량% 차이를 통상적 스트림에 있는 성분의 양(중량%)으로 나누어 계산하거나 하기와 같이 계산한다:
Figure pct00007
상기 식에서, E는 r-파이오일 없이 제조된 분해기 유출물에 있는 성분의 중량%이고; Er은 r-파이오일을 사용하여 제조된 분해기 유출물에 있는 성분의 중량%이다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 올레핀-함유 유출물 스트림은 아세틸렌을 포함할 수 있다. 아세틸렌의 양은 노로부터의 유출물 스트림의 총 중량을 기준으로 2,000 ppm 이상, 5,000 ppm 이상, 8,000 ppm 이상 또는 10,000 ppm 이상일 수 있다. 또한, 이는 50,000 ppm 이하, 40,000 ppm 이하, 30,000 ppm 이하, 25,000 ppm 이하, 10,000 ppm 이하, 6,000 ppm 이하 또는 5,000 ppm 이하일 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 올레핀-함유 유출물 스트림은 메틸 아세틸렌 및 프로파디엔(MAPD)을 포함할 수 있다. MAPD의 양은 유출물 스트림의 총 중량을 기준으로 2 ppm 이상, 5 ppm 이상, 10 ppm 이상, 20 ppm 이상, 50 ppm 이상, 100 ppm 이상, 500 ppm 이상, 1,000 ppm 이상, 5,000 ppm 이상 또는 10,000 ppm 이상일 수 있다. 또한, 이는 50,000 ppm 이하, 40,000 ppm 이하, 30,000 ppm 이하, 10,000 ppm 이하, 6,000 ppm 이하 또는 5,000 ppm 이하일 수 있다.
한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 올레핀-함유 유출물 스트림은 적은 양의 이산화탄소를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 올레핀-함유 유출물 스트림은 동일한 조건에서 동일하나 r-파이오일이 없는 분해기 공급물의 분해에 의해 수득된 유출물 스트림에서 이산화탄소의 양보다 많지 않은 양(중량%), 이산화탄소의 양의 5% 이하 또는 2% 이하인 양(중량%), 또는 r-파이오일이 없는 비교 유출물 스트림과 동일한 양의 이산화탄소를 가질 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 올레핀-함유 유출물 스트림은 1,000 ppm 이하, 500 ppm 이하, 100 ppm 이하, 80 ppm 이하, 50 ppm 이하, 25 ppm 이하, 10 ppm 이하 또는 5 ppm 이하인 이산화탄소의 양을 가질 수 있다.
이제 도 9를 참조하면, 노 유출물 처리 구획의 주요 요소를 도시하는 블록 다이어그램이 도시되어 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 재활용물을 포함하는 분해 노(700)로부터의 올레핀-함유 유출물 스트림은 도 8에 도시된 바와 같이 바람직하지 않은 부산물의 대량 생성을 방지하고 하류 장비의 오염을 최소화하고 증기를 발생시키기 위해 이송 라인 교환기("TLE")(680)에서 신속 냉각(예를 들어 급냉)된다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 노로부터의 r-조성물-함유 유출물의 온도는 500 내지 760℃의 온도에 대해 35 내지 485℃, 35 내지 375℃ 또는 90 내지 550℃만큼 감소될 수 있다. 냉각 단계는 유출물 스트림이 노를 떠난 직후에, 예컨대 1 내지 30 밀리초, 5 내지 20 밀리초 또는 5 내지 15 밀리초 이내에 수행된다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 급냉 단계는 열 교환기(때때로 도 5에 TLE(340)로서 및 도 8에서 TLE(680)로서 도시된 바와 같이 이송 라인 교환기로 지칭됨)에서 고압의 물 또는 증기를 사용하는 간접 열 교환을 통해 급냉 구역(710)에서 수행되는 반면에, 다른 양태에서, 급냉 단계는 유출물을 급냉 액체(712)와 직접 접촉시킴으로써 수행된다(도 9에 일반적으로 도시됨). 급냉 액체의 온도는 65℃ 이상, 80℃ 이상, 90℃ 이상 또는 100℃ 이상 및/또는 210℃ 이하, 180℃ 이하, 165℃ 이하, 150℃ 이하 또는 135℃ 이하일 수 있다. 급냉 액체가 사용될 때, 접촉은 급냉탑에서 발생할 수 있고, 액체 스트림은 가솔린 및 기타 유사한 비등점 범위의 탄화수소 성분을 포함하는 급냉탑으로부터 제거될 수 있다. 일부 경우에, 급냉 액체는 분해기 공급물이 주로 액체일 때 사용될 수 있고, 열 교환기는 분해기 공급물이 주로 증기일 때 사용될 수 있다.
이어서, 생성된 냉각된 유출물 스트림은 분리된 증기 액체이고, 증기는 압축 구역(720)에서, 예컨대 1 내지 5의 압축 단계, 및 임의적 단계 사이 냉각 및 액체 제거를 갖는 가스 컴프레서에서 압축된다. 제1 세트의 압축 단계의 출구에서의 가스 스트림의 압력은 7 내지 20 barg(bar gauge), 8.5 내지 18 psig(0.6 내지 1.3 barg) 또는 9.5 내지 14 barg 범위이다.
이어서, 생성된 압축된 스트림은 산 가스 포집제와의 접촉에 의해 CO, CO2 및 H2S를 포함하는 산 가스의 제거를 위해 산 가스 제거 구역(722)에서 처리된다. 산 가스 포집제의 예는 부식제 및 다양한 유형의 아민을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 단일 접촉기가 사용될 수 있는 반면에, 다른 양태에서는 이중 컬럼 흡수기-스트리퍼 구성이 사용될 수 있다.
이어서, 처리된 압축된 올레핀-함유 스트림은 임의적으로 단계 사이 냉각 및 액체 분리와 함께 컴프레서를 통해 또 다른 압축 구역(724)에서 추가로 압축될 수 있다. 생성된 압축된 스트림은 20 내지 50 barg, 25 내지 45 barg 또는 30 내지 40 barg 범위의 압력을 갖는다. 예를 들어 분자체 또는 건조 구역(726)에서 가스를 건조하기 위한 기타 유사한 공정을 포함하는 임의의 적합한 수분 제거 방법이 사용될 수 있다. 이어서, 생성된 스트림(730)은 분별 구획으로 통과될 수 있고, 이때 올레핀 및 기타 성분이 다양한 고순도 생성물 또는 중간 스트림으로 분리될 수 있다.
이제 도 10을 참조하면, 분별 구획의 주요 단계의 개략도가 제공된다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 분별 트레인의 초기 컬럼은 탈메탄기(810)가 아닐 수 있지만, 탈에탄기(820), 탈프로판기(840), 또는 임의의 다른 유형의 컬럼일 수 있다. 본원에 사용된 용어 "탈메탄기"는 그 라이트 키(light key)가 메탄인 컬럼을 지칭한다. 유사하게, "탈에탄기" 및 "탈프로판기"는 라이트 키 성분으로서 각각 에탄 및 프로판을 갖는 컬럼을 지칭한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 급냉 구획으로부터의 공급물 스트림(870)은 탈메탄기(또는 다른) 컬럼(810)으로 도입될 수 있고, 이때 메탄 및 보다 가벼운(CO, CO2, H2) 성분(812)은 에탄 및 보다 무거운 성분(814)으로부터 분리된다. 탈메탄기는 -145℃ 이상, -142℃ 이상, -140℃ 이상 또는 -135℃ 이상 및/또는 -120℃, -125℃, -130℃ 또는 -135℃ 이하의 온도에서 작동한다. 이어서, 컬럼으로 도입된 에탄 및 보다 무거운 성분의 총량의 50% 이상, 55% 이상, 60% 이상, 65% 이상, 70% 이상, 75% 이상, 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상, 95% 이상 또는 99% 이상을 포함하는 탈메탄기 컬럼으로부터의 하부 스트림(814)은 탈에탄기 컬럼(820)으로 도입되고, 이때 C2 및 보다 가벼운 성분(816)은 C3 및 보다 무거운 성분(818)으로부터 분별 증류에 의해 분리된다. 탈에탄기(820)는, -35℃ 이상, -30℃ 이상, -25℃ 이상 또는 -20℃ 이상 및/또는 -5℃ 이하, -15℃ 이하, -10℃ 이하 또는 -20℃ 이하의 오버헤드 온도, 및 3 barg 이상, 5 barg 이상, 7 barg 이상, 8 barg 이상 또는 10 barg 이상 및/또는 20 barg 이하, 18 barg 이하, 17 barg 이하, 15 barg 이하, 14 barg 이하 또는 13 barg 이하의 오버헤드 압력에서 작동될 수 있다. 탈에탄기 컬럼(820)은 오버헤드 스트림에서 컬럼으로 도입된 C2 및 보다 가벼운 성분의 총량의 60% 이상, 65% 이상, 70% 이상, 75% 이상, 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상, 95% 이상, 97% 이상 또는 99% 이상을 회수한다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 탈에탄기 컬럼으로부터 회수된 오버헤드 스트림(816)은 오버헤드 스트림의 총 중량을 기준으로 50 중량% 이상, 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상 또는 95 중량% 이상의 에탄 및 에틸렌을 포함한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 탈에탄기(820)로부터의 C2 및 더 가벼운 오버헤드 스트림(816)은 에탄-에틸렌 분별기 컬럼(에틸렌 분별기)(830)에서 추가로 분리된다. 에탄-에틸렌 분별기 컬럼(830)에서, 에틸렌 및 보다 가벼운 성분 스트림(822)은 컬럼(830)의 오버헤드로부터 또는 컬럼의 상부 1/2로부터의 측면 스트림으로서 인출될 수 있는 반면에, 에탄 및 임의의 잔류 중질 성분은 하부 스트림(824)에서 제거된다. 에틸렌 분별기(830)는 -45℃ 이상, -40℃ 이상, -35℃ 이상, -30℃ 이상, -25℃ 이상 또는 -20℃ 이상 및/또는 -15℃ 이하, -20℃ 이하 또는 -25℃ 이하의 오버헤드 온도, 및 10 barg 이상, 12 barg 이상 또는 15 barg 이상 및/또는 25 barg 이하, 22 barg 이하 또는 20 barg 이하의 오버헤드 압력에서 작동할 수 있다. 에틸렌이 농축된 오버헤드 스트림(822)은 스트림의 총 중량을 기준으로 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상, 95 중량% 이상, 97 중량% 이상, 98 중량% 이상 또는 99 중량% 이상의 에틸렌을 포함할 수 있고, 추가적 가공, 저장 또는 판매를 위해 하류 처리 유닛에 보내질 수 있다. r-파이오일을 함유하는 분해기 공급 원료의 분해 동안에 생성된 오버헤드 에틸렌 스트림(822)은 r-에틸렌 조성물 또는 스트림이다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, r-에틸렌 스트림을 사용하여 하나 이상의 석유화학 물질을 제조할 수 있다.
에탄-에틸렌 분별기(824)로부터의 하부 스트림은 하부 스트림의 총 중량을 기준으로 40 중량% 이상, 45 중량% 이상, 50 중량% 이상, 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상, 95 중량% 이상 또는 98 중량% 이상의 에탄을 포함할 수 있다. 회수된 에탄의 전부 또는 일부는 이전에 논의된 바와 같이 단독으로 또는 r-파이오일-함유 공급물 스트림과 조합으로 추가적 공급 원료로서 분해기 노로 재순환될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, C3 및 보다 무거운 성분이 농축될 수 있는 탈에탄기 컬럼으로부터 인출된 액체 하부 스트림(818)은 탈프로판기(840)에서 분리될 수 있다. 탈프로판기(840)에서, C3 및 보다 무거운 성분은 오버헤드 증기 스트림(826)으로서 제거되는 반면에, C4 및 보다 무거운 성분은 액체 하부(828)에서 컬럼을 빠져나갈 수 있다. 탈프로판기(840)는 20℃ 이상, 35℃ 이상 또는 40℃ 이상 및/또는 70℃ 이하, 65℃ 이하, 60℃ 이하, 55℃ 이하의 오버헤드 온도, 및 10 barg 이상, 12 barg 이상 또는 15 barg 이상 및/또는 20 barg 이하, 17 barg 이하 또는 15 barg 이하의 오버헤드 압력에서 작동할 수 있다. 탈프로판기 컬럼(840)은 오버헤드 스트림(826)에서 컬럼으로 도입된 C3 및 보다 가벼운 성분의 총량의 60% 이상, 65% 이상, 70% 이상, 75% 이상, 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상, 95% 이상, 97% 이상 또는 99% 이상을 회수한다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 탈프로판기 컬럼(840)로부터 제거된 오버헤드 스트림(826)은 오버헤드 스트림(826)의 총 중량을 기준으로 50 중량% 이상, 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상, 95 중량% 이상 또는 98 중량% 이상의 프로판 및 프로필렌을 포함한다.
탈프로판기(840)로부터의 오버헤드 스트림(826)은 프로판-프로필렌 분별기(프로필렌 분별기)(860)로 도입되고, 이때 프로필렌 및 임의의 보다 가벼운 성분은 오버헤드 스트림(832)에서 제거되는 반면에, 프로판 및 임의의 보다 무거운 성분은 하부 스트림(834)에서 컬럼을 빠져나간다. 프로필렌 분별기(860)는 20℃ 이상, 25℃ 이상, 30℃ 이상 또는 35℃ 이상 및/또는 55℃ 이하, 50℃ 이하, 45℃ 이하 또는 40℃ 이하의 오버헤드 온도, 및 12 barg 이상, 15 barg 이상, 17 barg 이상 또는 20 barg 이상 및/또는 20 barg 이하, 17 barg 이하, 15 barg 이하 또는 12 barg 이하의 오버헤드 압력에서 작동할 수 있다. 프로필렌이 농축된 오버헤드 스트림(860)은 스트림의 총 중량을 기준으로 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상, 95 중량% 이상, 97 중량% 이상, 98 중량% 이상 또는 99 중량% 이상의 프로필렌을 포함할 수 있고, 추가적 가공, 저장 또는 판매를 위해 하류 처리 유닛으로 보내질 수 있다. r-파이오일을 함유하는 분해기 공급 원료의 분해 동안에 생성된 오버헤드 프로필렌 스트림은 r-프로필렌 조성물 또는 스트림이다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 스트림은 하나 이상의 석유화학 물질을 제조하는 데 사용될 수 있다.
프로판-프로필렌 분별기(860)로부터의 하부 스트림(834)은 하부 스트림(834)의 총 중량을 기준으로 40 중량% 이상, 45 중량% 이상, 50 중량% 이상, 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상, 95 중량% 이상 또는 98 중량% 이상의 프로판을 포함할 수 있다. 회수된 프로판의 전부 또는 일부는 이전에 논의된 바와 같이 단독으로 또는 r-파이오일과 조합으로 추가적 공급 원료로서 분해기 노로 재순환될 수 있다.
다시 도 10을 참조하면, 탈프로판기 컬럼(840)으로부터의 하부 스트림(828)은 C4 성분(부텐, 부탄 및 부타디엔을 포함함)을 C5+ 성분으로부터 분리하기 위한 탈부탄기(debutanizer) 컬럼(850)으로 보내질 수 있다. 탈부탄기는 20℃ 이상, 25℃ 이상, 30℃ 이상, 35℃ 이상 또는 40℃ 이상 및/또는 70℃ 이하, 65℃ 이하, 60℃ 이하, 55℃ 이하 또는 50℃ 이하의 오버헤드 온도, 및 2 barg 이상, 3 barg 이상, 4 barg 이상 또는 5 barg 이상 및/또는 8 barg 이하, 6 barg 이하, 4 barg 이하 또는 2 barg 이하의 오버헤드 압력에서 작동할 수 있다. 탈부탄기 컬럼은 오버헤드 스트림(836)에서 컬럼으로 도입된 C4 및 보다 가벼운 성분의 총량의 60% 이상, 65% 이상, 70% 이상, 75% 이상, 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상, 95% 이상, 97% 이상 또는 99% 이상을 회수한다. 한 양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 양태와의 조합으로, 탈부탄기 컬럼으로부터 제거된 오버헤드 스트림(836)은 오버헤드 스트림의 총 중량을 기준으로 30 중량% 이상, 35 중량% 이상, 40 중량% 이상, 45 중량% 이상, 50 중량% 이상, 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상 또는 95 중량% 이상의 부타디엔을 포함한다. r-파이오일을 함유하는 분해기 공급 원료의 분해 동안에 생성된 오버헤드 스트림(836)은 r-부타디엔 조성물 또는 스트림이다. 탈부탄기로부터의 하부 스트림(838)은 주로 C5 및 보다 무거운 성분을 스트림의 총 중량을 기준으로 50 중량% 이상, 60 중량% 이상, 70 중량% 이상, 80 중량% 이상, 90 중량% 이상 또는 95 중량% 이상의 양으로 포함한다. 탈부탄기 하부 스트림(838)은 추가적 분리, 가공, 저장, 판매 또는 사용을 위해 이동될 수 있다.
탈부탄기로부터의 오버헤드 스트림(836), 또는 C4는 임의의 통상적 분리 방법, 예컨대 추출 또는 증류 공정을 수행하여 부타디엔의 보다 농축된 스트림을 회수할 수 있다.
추가적인 양태
양태 1. 열분해 오일을 제조하기 위한 시스템으로서, 하기를 포함하는 상기 시스템: (a) 하나 이상의 재활용된 플라스틱 폐기물의 공급원; (b) 상기 재활용된 플라스틱 폐기물을 파쇄된 폐기물로 적어도 부분적으로 파쇄하도록 구성된 파쇄 유닛; (c) 상기 파쇄된 폐기물을 폐 스트림 및 폐 플라스틱 공급 원료로 분리하도록 구성된 분리기 유닛; 및 (d) 상기 분리기 유닛과 유체 연통된 열분해 유닛(상기 열분해 유닛은 제1 열분해 구역 및 제2 열분해 구역을 포함하고, 상기 제2 열분해 구역은 상기 제1 열분해 구역보다 고온에서 작동함). 양태 2. 양태 1에 따른 시스템으로서, 상기 하나 이상의 재활용된 플라스틱 폐기물의 공급원이 상기 파쇄 유닛과 유체 연통된, 시스템. 양태 3. 양태 1 또는 2에 따른 시스템으로서, 상기 하나 이상의 재활용된 플라스틱 폐기물의 공급원이 탱크 및/또는 철도 카트(railroad cart)를 포함하는, 시스템. 양태 4. 양태 1 내지 3 중 어느 한 양태에 따른 시스템으로서, 상기 하나 이상의 재활용된 플라스틱 폐기물의 공급원이 폐기물 시설을 포함하는, 시스템. 양태 5. 양태 1 내지 4 중 어느 한 양태에 따른 시스템으로서, 상기 파쇄 유닛이 상기 재활용된 플라스틱 폐기물 중 적어도 일부를 연삭하도록 구성된 연삭 유닛을 포함하는, 시스템. 양태 6. 양태 1 내지 5 중 어느 한 양태에 따른 시스템으로서, 상기 분리기가 유닛이 필터, 사이클론 분리기, 분별기, 부유 탱크, 또는 이들의 조합을 포함하는, 시스템. 양태 7. 양태 1 내지 6 중 어느 한 양태에 따른 시스템으로서, 상기 분리기가 부유 탱크를 포함하는, 시스템. 양태 8. 양태 1 내지 7 중 어느 한 양태에 따른 시스템으로서, 상기 열분해 유닛이 압출기를 포함하는, 시스템. 양태 9. 하기를 포함하는 열분해 공급물: (a) 25 중량% 이상의 하나 이상의 재활용된 폐기물; 및 (b) 1 중량% 이상의 하나 이상의 산업 부산물(상기 산업 부산물은 (i) 에탄 및/또는 프로판의 분해 동안 생성된 하나 이상의 액체 부산물, (ii) 에틸렌 및/또는 프로필렌으로부터 유도된 생성물의 제조 동안 생성된 하나 이상의 액체 부산물, (iii) 하나 이상의 합성 텍스타일, (iv) 합성 섬유의 생성으로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림, (v) 아세틸의 생성으로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림, (vi) C6-C24의 탄소 쇄 길이를 갖는 하나 이상의 산소화된 탄화수소, (vii) 주정박, (viii) 75 중량% 이상의 C2-C25 지방족 탄화수소 및 10 중량% 미만의 방향족 화합물을 포함하는 하나 이상의 액체 탄화수소, (ix) 하나 이상의 산업적 사용 후 폐 플라스틱, (x) 하나 이상의 소비자 사용 후 폐 오일, (xi) 하나 이상의 산업적 사용 후 윤활 오일, 또는 (xii) 이들의 조합을 포함함). 양태 10. 양태 9에 따른 열분해 공급물로서, 상기 재활용된 폐기물이 소비자 사용 후 폐기물 및/또는 산업적 사용 후 폐기물을 포함하는, 열분해 공급물. 양태 11. 양태 10에 따른 열분해 공급물로서, 상기 소비자 사용 후 폐기물이 폐 플라스틱, 폐 고무, 텍스타일, 변성 셀룰로스, 습식 레이드 생성물, 또는 이들의 조합을 포함하는, 열분해 공급물. 양태 12. 양태 10 또는 11에 따른 열분해 공급물로서, 상기 열분해 공급물이 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 또는 95 중량% 이상의 1개 이상, 2개 이상, 3개 이상 또는 4개 이상의 소비자 사용 후 폐기물을 포함하는 열분해 공급물. 양태 13. 양태 9 내지 12 중 어느 한 양태에 따른 열분해 공급물로서, 상기 열분해 공급물이 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 또는 95 중량% 이상의 1개 이상, 2개 이상, 3개 이상 또는 4개 이상의 산업적 사용 후 폐기물을 포함하는 열분해 공급물. 양태 14. 양태 9 내지 13 중 어느 한 양태에 따른 열분해 공급물로서, 상기 재활용된 폐기물이 하나 이상의 재활용된 폐 플라스틱을 포함하고, 상기 열분해 공급물이 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 또는 95 중량% 이상의 하나 이상의 재활용된 폐 플라스틱을 포함하는, 열분해 공급물. 양태 15. 양태 9 내지 14 중 어느 한 양태에 따른 열분해 공급물로서, 상기 열분해 공급물이 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 또는 70 중량% 이상의 하나 이상의 산업 부산물을 포함하는, 열분해 공급물. 양태 16. 양태 9 내지 15 중 어느 한 양태에 따른 열분해 공급물로서, 상기 산업 부산물이 에탄 및/또는 프로판의 분해 동안 생성된 하나 이상의 액체 부산물을 포함하는, 열분해 공급물. 양태 17. 양태 9 내지 16 중 어느 한 양태에 따른 열분해 공급물로서, 상기 산업 부산물이 하나 이상의 합성 텍스타일을 포함하는, 열분해 공급물. 양태 18. 양태 9 내지 17 중 어느 한 양태에 따른 열분해 공급물로서, 상기 산업 부산물이 합성 섬유의 생성으로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림을 포함하는, 열분해 공급물. 양태 19. 양태 9 내지 18 중 어느 한 양태에 따른 열분해 공급물로서, 상기 산업 부산물이 아세틸의 생성으로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림을 포함하는, 열분해 공급물. 양태 20. 양태 9 내지 19 중 어느 한 양태에 따른 열분해 공급물로서, 상기 산업 부산물이 C6-C24의 탄소 쇄 길이를 갖는 하나 이상의 산소화된 탄화수소를 포함하는, 열분해 공급물. 양태 21. 양태 9 내지 20 중 어느 한 양태에 따른 열분해 공급물로서, 상기 산업 부산물이 주정박을 포함하는, 열분해 공급물. 양태 22. 양태 9 내지 21 중 어느 한 양태에 따른 열분해 공급물로서, 상기 산업 부산물이 75 중량% 이상의 C2-C25 지방족 탄화수소 및 10 중량% 미만의 방향족 화합물을 포함하는 하나 이상의 액체 탄화수소를 포함하는, 열분해 공급물. 양태 23. 양태 9 내지 22 중 어느 한 양태에 따른 열분해 공급물로서, 상기 산업 부산물이 하나 이상의 산업적 사용 후 폐 플라스틱을 포함하는, 열분해 공급물. 양태 24. 양태 9 내지 23 중 어느 한 양태에 따른 열분해 공급물로서, 상기 산업 부산물이 하나 이상의 소비자 사용 후 폐 오일을 포함하는, 열분해 공급물. 양태 25. 양태 9 내지 24 중 어느 한 양태에 따른 열분해 공급물로서, 상기 산업 부산물이 하나 이상의 산업적 사용 후 윤활 오일을 포함하는, 열분해 공급물. 양태 26. 열분해 오일의 제조 방법으로서, 하기를 포함하는 상기 방법: (a) 열분해 공급물을 열분해 유닛에 도입하는 단계로서, 상기 열분해 공급물은 25 중량% 이상의 하나 이상의 재활용된 폐기물 및 1 중량% 이상의 하나 이상의 산업 부산물을 포함하고, 상기 산업 부산물이 (i) 에탄 및/또는 프로판의 분해 동안 생성된 하나 이상의 액체 부산물, (ii) 에틸렌 및/또는 프로필렌으로부터 유도된 생성물의 제조 동안 생성된 하나 이상의 액체 부산물, (iii) 하나 이상의 합성 텍스타일, (iv) 합성 섬유의 생성으로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림, (v) 아세틸의 생성으로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림, (vi) C6-C24의 탄소 쇄 길이를 갖는 하나 이상의 산소화된 탄화수소, (vii) 주정박, (viii) 75 중량% 이상의 C2-C25 지방족 탄화수소 및 10 중량% 미만의 방향족 화합물을 포함하는 하나 이상의 액체 탄화수소, (ix) 하나 이상의 산업적 사용 후 폐 플라스틱, (x) 하나 이상의 소비자 사용 후 폐 오일, (xi) 하나 이상의 산업적 사용 후 윤활 오일, 또는 (xii) 이들의 조합을 포함하는, 단계; 및 (b) 상기 열분해 유닛에서 상기 열분해 공급물의 적어도 일부를 열분해함으로써 상기 열분해 오일을 포함하는 열분해 유출물을 형성하는 단계. 양태 27. 양태 26에 따른 방법으로서, 상기 재활용된 폐기물이 소비자 사용 후 폐기물 및/또는 산업적 사용 후 폐기물을 포함하는, 방법. 양태 28. 양태 27에 따른 방법으로서, 상기 소비자 사용 후 폐기물이 폐 플라스틱, 폐 고무, 텍스타일, 변성 셀룰로스, 습식 레이드 생성물, 또는 이들의 조합을 포함하는, 방법. 양태 29. 양태 27 또는 28에 따른 방법으로서, 상기 열분해 공급물이 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 또는 95 중량% 이상의 1개 이상, 2개 이상, 3개 이상 또는 4개 이상의 소비자 사용 후 폐기물을 포함하는, 방법. 양태 30. 양태 26 내지 29 중 어느 한 양태에 따른 방법으로서, 상기 열분해 공급물이 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 또는 95 중량% 이상의 1개 이상, 2개 이상, 3개 이상 또는 4개 이상의 산업적 사용 후 폐기물을 포함하는, 방법. 양태 31. 양태 26 내지 30 중 어느 한 양태에 따른 방법으로서, 상기 재활용된 폐기물이 하나 이상의 재활용된 폐 플라스틱을 포함하고, 상기 열분해 공급물이 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 또는 95 중량% 이상의 하나 이상의 재활용된 폐 플라스틱을 포함하는, 방법. 양태 32. 양태 26 내지 31 중 어느 한 양태에 따른 방법으로서, 상기 열분해 공급물이 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 또는 70 중량% 이상의 하나 이상의 산업 부산물을 포함하는, 방법. 양태 33. 양태 26 내지 32 중 어느 한 양태에 따른 방법으로서, 상기 산업 부산물이 에탄 및/또는 프로판의 분해 동안 생성된 하나 이상의 액체 부산물을 포함하는, 방법. 양태 34. 양태 26 내지 33 중 어느 한 양태에 따른 방법으로서, 상기 산업 부산물이 하나 이상의 합성 텍스타일을 포함하는, 방법. 양태 35. 양태 26 내지 34 중 어느 한 양태에 따른 방법으로서, 상기 산업 부산물이 합성 섬유의 생성으로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림을 포함하는, 방법. 양태 36. 양태 26 내지 35 중 어느 한 양태에 따른 방법으로서, 상기 산업 부산물이 아세틸의 생성으로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림을 포함하는, 방법. 양태 37. 양태 26 내지 36 중 어느 한 양태에 따른 방법으로서, 상기 산업 부산물이 C6-C24의 탄소 쇄 길이를 갖는 하나 이상의 산소화된 탄화수소를 포함하는, 방법. 양태 38. 양태 26 내지 37 중 어느 한 양태에 따른 방법으로서, 상기 산업 부산물이 주정박을 포함하는, 방법. 양태 39. 양태 26 내지 38 중 어느 한 양태에 따른 방법으로서, 상기 산업 부산물이 75 중량% 이상의 C2-C25 지방족 탄화수소 및 10 중량% 미만의 방향족 화합물을 포함하는 하나 이상의 액체 탄화수소를 포함하는, 방법. 양태 40. 양태 26 내지 39 중 어느 한 양태에 따른 방법으로서, 상기 산업 부산물이 하나 이상의 산업적 사용 후 폐 플라스틱을 포함하는, 방법. 양태 41. 양태 26 내지 40 중 어느 한 양태에 따른 방법으로서, 상기 산업 부산물이 하나 이상의 소비자 사용 후 폐 오일을 포함하는, 방법. 양태 42. 양태 26 내지 41 중 어느 한 양태에 따른 방법으로서, 상기 산업 부산물이 하나 이상의 산업적 사용 후 윤활 오일을 포함하는, 방법. 양태 43. 양태 26 내지 42 중 어느 한 양태에 따른 방법으로서, 상기 열분해 유닛이 325℃ 내지 800℃, 350℃ 내지 750℃, 375℃ 내지 650℃, 또는 400℃ 내지 600℃의 온도에서 작동하는, 방법. 양태 44. 양태 26 내지 43 중 어느 한 양태에 따른 방법으로서, 상기 열분해 유닛이 압출기를 포함하는, 방법. 양태 45. 양태 26 내지 44 중 어느 한 양태에 따른 방법으로서, 상기 열분해가 0.1 내지 10초, 0.2 내지 2초, 0.3 내지 1.5초, 또는 0.4 내지 1.2초의 범위의 체류 시간에서 수행되는, 방법. 양태 46. 하기를 포함하는 열분해 공급물: (a) 25 중량% 이상의 하나 이상의 재활용된 폐기물; 및 (b) 1 중량% 이상의 하나 이상의 미정제 산업 폐기물 액체(상기 하나 이상의 소비자 사용 후 폐기물 및 상기 하나 이상의 미정제 산업 폐기물 액체는 유체 연통됨). 양태 47. 하기를 포함하는 열분해 공급물: (a) 25 중량% 이상의 하나 이상의 재활용된 폐기물; 및 (b) 1 중량% 이상의 하나 이상의 미정제 산업 폐기물 액체(상기 미정제 산업 폐기물 액체는 (i) 에탄 및/또는 프로판의 분해 동안 생성된 하나 이상의 액체 부산물, (ii) 에틸렌 및/또는 프로필렌으로부터 유도된 생성물의 제조 동안 생성된 하나 이상의 액체 부산물, (iii) 합성 섬유의 생성으로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림, (iv) 아세틸의 생성으로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림, (v) 75 중량% 이상의 C2-C25 지방족 탄화수소 및 10 중량% 미만의 방향족 화합물을 포함하는 하나 이상의 액체 탄화수소, 또는 (vi) 이들의 조합을 포함하고, 상기 하나 이상의 소비자 사용 후 폐기물 및 상기 하나 이상의 미정제 산업 폐기물 액체는 유체 연통됨). 양태 48. 양태 46에 따른 열분해 공급물로서, 상기 미정제 산업 폐기물 액체가 (i) 에탄 및/또는 프로판의 분해 동안 생성된 하나 이상의 액체 부산물, (ii) 에틸렌 및/또는 프로필렌으로부터 유도된 생성물의 제조 동안 생성된 하나 이상의 액체 부산물, (iii) 합성 섬유의 생성으로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림, (iv) 아세틸의 생성으로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림, (v) C6-C24의 탄소 쇄 길이를 갖는 하나 이상의 산소화된 탄화수소, (vi) 75 중량% 이상의 C2-C25 지방족 탄화수소 및 10 중량% 미만의 방향족 화합물을 포함하는 하나 이상의 액체 탄화수소, (vii) 하나 이상의 소비자 사용 후 폐 오일, (viii) 하나 이상의 산업적 사용 후 윤활 오일, 또는 (ix) 이들의 조합을 포함하는, 열분해 공급물. 양태 49. 양태 46 내지 48 중 어느 한 양태에 따른 열분해 공급물로서, 단일 성분이 미정제 산업 폐기물 액체의 총 중량을 기준으로 80% 초과, 75% 초과, 65% 초과, 55% 초과, 50% 초과, 45% 초과, 40% 초과, 35% 초과, 30% 초과, 또는 25% 초과의 미정제 산업 폐기물 액체를 구성하지 않는, 열분해 공급물. 양태 50. 양태 46 내지 49 중 어느 한 양태에 따른 열분해 공급물로서, 상기 재활용된 폐기물이 소비자 사용 후 폐기물 및/또는 산업적 사용 후 폐기물을 포함하는, 열분해 공급물. 양태 51. 양태 50에 따른 열분해 공급물로서, 상기 소비자 사용 후 폐기물이 폐 플라스틱, 폐 고무, 텍스타일, 변성 셀룰로스, 습식 레이드 생성물, 또는 이들의 조합을 포함하는, 열분해 공급물. 양태 52. 양태 50 또는 51에 따른 열분해 공급물로서, 상기 열분해 공급물이 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 또는 95 중량% 이상의 1개 이상, 2개 이상, 3개 이상 또는 4개 이상의 소비자 사용 후 폐기물을 포함하는, 열분해 공급물. 양태 53. 양태 50 내지 52 중 어느 한 양태에 따른 열분해 공급물로서, 상기 열분해 공급물이 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 또는 95 중량% 이상의 1개 이상, 2개 이상, 3개 이상 또는 4개 이상의 산업적 사용 후 폐기물을 포함하는 열분해 공급물. 양태 54. 양태 50 내지 53 중 어느 한 양태에 따른 열분해 공급물로서, 상기 소비자 사용 후 폐기물이 하나 이상의 폐 플라스틱을 포함하는, 열분해 공급물. 양태 55. 양태 46 내지 54 중 어느 한 양태에 따른 열분해 공급물로서, 상기 재활용된 폐기물이 하나 이상의 재활용된 폐 플라스틱을 포함하는, 열분해 공급물. 양태 56. 양태 55에 따른 열분해 공급물로서, 상기 열분해 공급물이 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 또는 95 중량% 이상의 하나 이상의 재활용된 폐 플라스틱을 포함하는 열분해 공급물. 양태 57. 양태 46 내지 56 중 어느 한 양태에 따른 열분해 공급물로서, 상기 열분해 공급물이 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 또는 70 중량% 이상의 하나 이상의 미정제 산업 폐기물 액체를 포함하는 열분해 공급물. 양태 58. 양태 46 내지 57 중 어느 한 양태에 따른 열분해 공급물로서, 상기 열분해 공급물이 75 중량% 미만, 70 중량% 미만, 65 중량% 미만, 60 중량% 미만, 55 중량% 미만, 50 중량% 미만, 45 중량% 미만, 40 중량% 미만, 35 중량% 미만, 30 중량% 미만, 25 중량% 미만, 20 중량% 미만, 15 중량% 미만, 10 중량% 미만, 또는 5 중량%의 하나 이상의 미정제 산업 폐기물 액체를 포함하는, 열분해 공급물. 양태 59. 양태 46 내지 58 중 어느 한 양태에 따른 열분해 공급물로서, 상기 미정제 산업 폐기물 액체가 에탄 및/또는 프로판의 분해 동안 생성된 하나 이상의 액체 부산물을 포함하는, 열분해 공급물. 양태 60. 양태 46 내지 59 중 어느 한 양태에 따른 열분해 공급물로서, 상기 미정제 산업 폐기물 액체가 합성 섬유의 생성으로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림을 포함하는, 열분해 공급물. 양태 61. 양태 46 내지 60 중 어느 한 양태에 따른 열분해 공급물로서, 상기 미정제 산업 폐기물 액체가 아세틸의 생성으로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림을 포함하는, 열분해 공급물. 양태 62. 양태 46 내지 61 중 어느 한 양태에 따른 열분해 공급물로서, 상기 미정제 산업 폐기물 액체가 C6-C24의 탄소 쇄 길이를 갖는 하나 이상의 산소화된 탄화수소를 포함하는, 열분해 공급물. 양태 63. 양태 46 내지 62 중 어느 한 양태에 따른 열분해 공급물로서, 상기 미정제 산업 폐기물 액체가 75 중량% 이상의 C2-C25 지방족 탄화수소 및 10 중량% 미만의 방향족 화합물을 포함하는 하나 이상의 액체 탄화수소를 포함하는, 열분해 공급물. 양태 64. 양태 46 내지 63 중 어느 한 양태에 따른 열분해 공급물로서, 상기 미정제 산업 폐기물 액체가 하나 이상의 소비자 사용 후 폐 오일을 포함하는, 열분해 공급물. 양태 65. 양태 46 내지 64 중 어느 한 양태에 따른 열분해 공급물로서, 상기 미정제 산업 폐기물 액체가 하나 이상의 산업적 사용 후 윤활 오일을 포함하는, 열분해 공급물. 양태 66. 열분해 오일의 제조 방법으로서, 하기를 포함하는 상기 방법: (a) 열분해 공급물을 열분해 유닛에 도입하는 단계로서, 상기 열분해 공급물이 25 중량% 이상의 하나 이상의 재활용된 폐기물 및 1 중량% 이상의 하나 이상의 미정제 산업 폐기물 액체를 포함하고, 상기 하나 이상의 소비자 사용 후 폐기물 및 상기 하나 이상의 미정제 산업 폐기물 액체가 유체 연통된, 단계; 및 (b) 상기 열분해 유닛에서 상기 열분해 공급물의 적어도 일부를 열분해함으로써 상기 열분해 오일을 포함하는 열분해 유출물을 형성하는 단계. 양태 67. 열분해 오일의 제조 방법으로서, 하기를 포함하는 상기 방법: (a) 열분해 유닛을 제공하는 단계; (b) 상기 열분해 유닛과 유체 연통된 미정제 산업 폐기물 액체의 공급원을 제공하는 단계; 및 (c) 상기 열분해 유닛에서 상기 미정제 산업 폐기물 액체를 열분해하여 상기 열분해 오일을 포함하는 열분해 유출물을 생성하는 단계. 양태 68. 양태 66 또는 67에 따른 방법으로서, 하나 이상의 재활용된 폐기물의 공급원을 제공하는 단계를 추가로 포함하는 방법. 양태 69. 양태 67 또는 68에 따른 방법으로서, 상기 열분해 유닛에서 상기 하나 이상의 재활용된 폐기물과 상기 하나 이상의 미정제 산업 폐기물 액체를 열분해하는 단계를 추가로 포함하는 방법. 양태 70. 양태 66에 따른 방법으로서, 상기 미정제 산업 폐기물 액체의 공급원을 제공하는 단계를 추가로 포함하는 방법. 양태 71. 양태 67 내지 70 중 어느 한 양태에 따른 방법으로서, 상기 미정제 산업 폐기물 액체의 공급원이 화학 제조 플랜트를 포함하는, 방법. 양태 72. 양태 67 내지 70 중 어느 한 양태에 따른 방법으로서, 상기 미정제 산업 폐기물 액체의 공급원이 열적 분해기, 촉매적 분해기, 탈메탄기, 기화기, 또는 급냉탑을 포함하는, 방법. 양태 73. 양태 66 내지 72 중 어느 한 양태에 따른 방법으로서, 상기 미정제 산업 폐기물 액체가 (i) 에탄 및/또는 프로판의 분해 동안 생성된 하나 이상의 액체 부산물, (ii) 에틸렌 및/또는 프로필렌으로부터 유도된 생성물의 제조 동안 생성된 하나 이상의 액체 부산물, (iii) 합성 섬유의 생성으로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림, (iv) 아세틸의 생성으로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림, (v) C6-C24의 탄소 쇄 길이를 갖는 하나 이상의 산소화된 탄화수소, (vi) 75 중량% 이상의 C2-C25 지방족 탄화수소 및 10 중량% 미만의 방향족 화합물을 포함하는 하나 이상의 액체 탄화수소, (vii) 하나 이상의 소비자 사용 후 폐 오일, (viii) 하나 이상의 산업적 사용 후 윤활 오일, 또는 (ix) 이들의 조합을 포함하는, 방법. 양태 74. 양태 66 내지 73 중 어느 한 양태에 따른 방법으로서, 단일 성분이 미정제 산업 폐기물 액체의 총 중량을 기준으로 80% 초과, 75% 초과, 70% 초과, 65% 초과, 60% 초과, 55% 초과, 50% 초과, 45% 초과, 40% 초과, 35% 초과, 30% 초과, 또는 25% 초과의 미정제 산업 폐기물 액체를 구성하지 않는, 방법. 양태 75. 양태 66 및 68 내지 72 중 어느 한 양태에 따른 방법으로서, 상기 재활용된 폐기물이 소비자 사용 후 폐기물 및/또는 산업적 사용 후 폐기물을 포함하는, 방법. 양태 76. 양태 75에 따른 방법으로서, 상기 소비자 사용 후 폐기물이 폐 플라스틱, 폐 고무, 텍스타일, 변성 셀룰로스, 습식 레이드 생성물, 또는 이들의 조합을 포함하는, 방법. 양태 77. 양태 75 또는 76에 따른 방법으로서, 상기 열분해 공급물이 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 또는 95 중량% 이상의 1개 이상, 2개 이상, 3개 이상 또는 4개 이상의 소비자 사용 후 폐기물을 포함하는, 방법. 양태 78. 양태 75 내지 77 중 어느 한 양태에 따른 방법으로서, 상기 열분해 공급물이 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 또는 95 중량% 이상의 1개 이상, 2개 이상, 3개 이상 또는 4개 이상의 산업적 사용 후 폐기물을 포함하는, 방법. 양태 79. 양태 75 내지 78 중 어느 한 양태에 따른 방법으로서, 상기 소비자 사용 후 폐기물이 하나 이상의 폐 플라스틱을 포함하는, 방법. 양태 80. 양태 75 내지 79 중 어느 한 양태에 따른 방법으로서, 상기 재활용된 폐기물이 하나 이상의 재활용된 폐 플라스틱을 포함하는, 방법. 양태 81. 양태 75 내지 80 중 어느 한 양태에 따른 방법으로서, 상기 열분해 공급물이 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 또는 95 중량% 이상의 하나 이상의 재활용된 폐 플라스틱을 포함하는, 방법. 양태 82. 양태 75 내지 81 중 어느 한 양태에 따른 방법으로서, 상기 열분해 공급물이 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 또는 70 중량% 이상의 하나 이상의 미정제 산업 폐기물 액체을 포함하는, 열분해 방법. 양태 83. 양태 75 내지 82 중 어느 한 양태에 따른 방법으로서, 상기 열분해 공급물이 75 중량% 미만, 70 중량% 미만, 65 중량% 미만, 60 중량% 미만, 55 중량% 미만, 50 중량% 미만, 45 중량% 미만, 40 중량% 미만, 35 중량% 미만, 30 중량% 미만, 25 중량% 미만, 20 중량% 미만, 15 중량% 미만, 10 중량% 미만, 또는 5 중량% 미만의 하나 이상의 미정제 산업 폐기물 액체를 포함하는, 방법. 양태 84. 양태 66 내지 83 중 어느 한 양태에 따른 방법으로서, 상기 미정제 산업 폐기물 액체가 에탄 및/또는 프로판의 분해 동안 생성된 하나 이상의 액체 부산물을 포함하는, 방법. 양태 85. 양태 66 내지 84 중 어느 한 양태에 따른 방법으로서, 상기 미정제 산업 폐기물 액체가 합성 섬유의 생성으로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림을 포함하는, 방법. 양태 86. 양태 66 내지 85 중 어느 한 양태에 따른 방법으로서, 상기 미정제 산업 폐기물 액체가 아세틸의 생성으로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림을 포함하는, 방법. 양태 87. 양태 66 내지 86 중 어느 한 양태에 따른 방법으로서, 상기 미정제 산업 폐기물 액체가 C6-C24의 탄소 쇄 길이를 갖는 하나 이상의 산소화된 탄화수소를 포함하는, 방법. 양태 88. 양태 66 내지 87 중 어느 한 양태에 따른 방법으로서, 상기 미정제 산업 폐기물 액체가 75 중량% 이상의 C2-C25 지방족 탄화수소 및 10 중량% 미만의 방향족 화합물을 포함하는 하나 이상의 액체 탄화수소를 포함하는, 방법. 양태 89. 양태 66 내지 88 중 어느 한 양태에 따른 방법으로서, 상기 미정제 산업 폐기물 액체가 하나 이상의 소비자 사용 후 폐 오일을 포함하는, 방법. 양태 90. 양태 66 내지 89 중 어느 한 양태에 따른 방법으로서, 상기 미정제 산업 폐기물 액체가 하나 이상의 산업적 사용 후 윤활 오일을 포함하는, 방법. 양태 91. 열분해 오일을 제조하기 위한 시스템으로서, 하기를 포함하는 상기 시스템: (a) 열분해 유닛; 및 (b) 미정제 산업 폐기물 액체의 공급원. 양태 92. 양태 91에 따른 시스템으로서, 하나 이상의 재활용된 폐기물의 공급원을 추가로 포함하는 시스템. 양태 93. 양태 92에 따른 시스템으로서, 상기 하나 이상의 재활용된 폐기물의 공급원이 상기 열분해 유닛 및/또는 상기 미정제 산업 폐기물 액체의 공급원과 유체 연통된, 시스템. 양태 94. 양태 92 또는 93에 따른 시스템으로서, 상기 미정제 산업 폐기물 액체의 공급원이 화학 제조 플랜트를 포함하는, 시스템. 양태 95. 양태 92 또는 93에 따른 시스템으로서, 상기 미정제 산업 폐기물 액체의 공급원이 열적 분해기, 촉매적 분해기, 탈메탄기, 기화기, 또는 급냉탑을 포함하는, 시스템. 양태 96. 양태 92 내지 95에 따른 시스템으로서, 상기 하나 이상의 재활용된 폐기물의 공급원이 재활용된 플라스틱 공급원을 포함하는, 시스템.
실시예
약어
Comp는 비교예이고; Ex는 실시예이고; ℃는 섭씨 온도이고; g은 그램이고; mg는 밀리그램이고; cP는 센티푸아즈이다.
r- 파이오일 실시예 1 내지 4
표 1은 가스 크로마토그래피에 의한 r-파이오일의 샘플의 조성을 보여준다. r-파이오일의 샘플은 폐(waste) 고밀도 및 저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리스티렌으로부터 재료를 생산했다. 샘플 4는, C21보다 큰 탄화수소가 제거된 실험실-증류(lab-distilled) 샘플이었다. 이러한 물질의 비등점 곡선은 도 13 내지 16에 나와 있다.
r- 파이오일 실시예의 가스 크로마토그래피 분석
r- 파이오일 공급물 실시예
성분 1 2 3 4
프로펜 0.00 0.00 0.00 0.00
프로판 0.00 0.19 0.20 0.00
1,3-부타디엔 0.00 0.93 0.99 0.31
펜텐 0.16 0.37 0.39 0.32
펜탄 1.81 3.21 3.34 3.05
1,3-사이클로펜타디엔 0.00 0.00 0.00 0.00
2-메틸-펜텐 1.53 2.11 2.16 2.25
2-메틸-펜탄 2.04 2.44 2.48 3.03
헥산 1.37 1.80 1.83 2.10
2-메틸-1,3-사이클로펜타디엔 0.00 0.00 0.00 0.00
1-메틸-1,3-사이클로펜타디엔 0.00 0.00 0.00 0.00
2,4-디메틸펜텐 0.32 0.18 0.18 0.14
벤젠 0.00 0.16 0.16 0.00
5-메틸-1,3-사이클로펜타디엔 0.00 0.17 0.17 0.20
헵텐 1.08 1.15 1.15 1.55
헵탄 2.51 0.17 2.89 3.61
톨루엔 0.58 1.05 1.09 0.84
4-메틸헵탄 1.50 1.67 1.68 1.99
옥텐 1.37 1.35 1.37 1.88
옥탄 2.56 2.72 2.78 3.40
2,4-디메틸헵텐 1.25 1.54 1.55 1.60
2,4-디메틸헵탄 5.08 4.01 4.05 6.40
에틸벤젠 1.85 3.10 3.12 2.52
m,p-자일렌 0.73 0.69 0.24 0.90
스티렌 0.40 0.13 1.13 0.53
o-자일렌 0.12 0.36 0.00 0.00
노난 2.66 2.81 2.84 3.47
노넨 1.12 0.00 0.00 1.65
MW140 2.00 1.76 1.75 2.50
쿠멘 0.56 0.96 0.97 0.73
데센/메틸스티렌 1.29 1.17 1.18 1.60
데칸 3.14 3.23 3.25 3.90
미지(unknown) 1 0.68 0.71 0.72 0.80
인덴 0.18 0.20 0.21 0.22
인단 0.23 0.34 0.26 0.26
C11 알켄 1.50 1.32 1.33 1.77
C11 알칸 3.30 3.30 3.33 3.88
C12 알켄 1.49 1.30 0.00 0.09
나프탈렌 0.10 0.12 3.24 3.73
C12 알칸 3.34 3.21 1.31 1.66
C13 알칸 3.20 2.90 2.97 3.40
C13 알켄 1.46 1.20 1.17 1.53
2-메틸나프탈렌 0.86 0.63 0.64 0.85
C14 알켄 1.07 0.84 0.84 1.04
C14 알칸 3.34 3.04 3.05 3.24
아세나프텐 0.31 0.28 0.28 0.28
C15 알켄 1.16 0.87 0.87 0.96
C15 알칸 3.41 3.00 3.02 2.84
C16 알켄 0.85 0.58 0.58 0.56
C16 알칸 3.25 2.67 2.68 2.12
C17 알켄 0.70 0.46 0.46 0.35
C17 알칸 3.04 2.43 2.44 1.50
C18 알켄 0.51 0.33 0.33 0.19
C18 알칸 2.71 2.11 2.13 0.99
C19 알칸 2.39 1.82 0.38 0.15
C19 알켄 0.60 0.38 1.83 0.61
C20 알켄 0.42 0.18 0.26 0.00
C20 알칸 2.05 1.55 1.55 0.37
C21 알켄 0.31 0.00 0.00 0.00
C21 알칸 1.72 1.45 1.30 0.23
C22 알켄 0.00 0.00 0.00 0.00
C22 알칸 1.43 1.11 1.12 0.00
C23 알켄 0.00 0.00 0.00 0.00
C23 알칸 1.09 0.87 0.88 0.00
C24 알켄 0.00 0.00 0.00 0.00
C24 알칸 0.82 0.72 0.72 0.00
C25 알켄 0.00 0.00 0.00 0.00
C25 알칸 0.61 0.58 0.56 0.00
C26 알켄 0.00 0.00 0.00 0.00
C26 알칸 0.44 0.47 0.44 0.00
C27 알칸 0.31 0.37 0.32 0.00
C28 알칸 0.22 0.29 0.23 0.00
C29 알칸 0.16 0.22 0.15 0.00
C30 알칸 0.00 0.16 0.00 0.00
C31 알칸 0.00 0.00 0.00 0.00
C32 알칸 0.00 0.00 0.00 0.00
미확인물 13.73 18.59 15.44 15.91
퍼센트 C8+ 74.86 67.50 67.50 66.69
퍼센트 C15+ 28.17 22.63 22.25 10.87
퍼센트 방향족 5.91 8.02 11.35 10.86
퍼센트 파라핀 59.72 54.85 54.19 51.59
퍼센트 C4-C7 11.41 13.72 16.86 17.40
r- 파이오일 실시예 5 내지 10
6개의 r-파이오일 조성물을 r-파이오일의 샘플의 증류에 의해 제조하였다. 그들은 아래에 설명된 절차에 따라 재료를 처리하여 준비했다.
실시예 5. 350℃까지 90% 이상 비등하고, 95℃ 내지 200℃에서 50% 비등하고, 60℃까지 10% 이상 비등하는 r- 파이오일 .
실시예 3의 r-파이오일의 샘플 250 g을 글리콜 냉각 응축기, 온도계를 포함하는 열전대 보호관(thermowell), 및 전자 타이머로 조절되는 자석 작동식 환류 제어기가 장착된 30-트레이 유리 올더쇼(Oldershaw) 컬럼을 통해 증류했다. 1:1의 환류비로 대기압에서 배치 증류(batch distillation)를 수행하였다. 액체 분획을 20 mL마다 수집하고, 오버헤드 온도 및 질량을 기록하여 도 17에 제시된 비등 곡선을 구성했다. 약 635 g의 물질이 수집될 때까지 증류를 반복했다.
실시예 6. 150℃까지 90% 이상 비등하고, 80℃ 내지 145℃에서 50% 비등하고, 60℃까지 10% 이상 비등하는 r-파이오일.
실시예 3의 r-파이오일의 샘플 150 g을 글리콜 냉각 응축기, 온도계를 포함하는 열전대 보호관 및 전자 타이머로 조절되는 자석 작동식 환류 제어기가 장착된 30-트레이 유리 올더쇼 컬럼을 통해 증류했다. 1:1의 환류비로 대기압에서 배치 증류를 수행하였다. 액체 분획을 20 mL마다 수집하고, 오버헤드 온도 및 질량을 기록하여 도 18에 제시된 비등 곡선을 구성했다. 약 200 g의 물질이 수집될 때까지 증류를 반복했다.
실시예 7. 350℃까지 90% 이상 비등하고, 150℃까지 10% 이상 비등하고, 220℃ 내지 280℃에서 50% 비등하는 r-파이오일.
대기압에서 120℃로부터 210℃까지 수집된 분획 및 75 torr 진공 하에 나머지 분획(300℃ 이하, 대기압으로 보정)을 사용하여 실시예 8과 유사한 절차에 따라 도 19에 도시된 비등점 곡선을 갖는 200 g의 조성물을 수득하였다.
실시예 8. 250 내지 300℃에서 90% 비등하는 r- 파이오일 .
실시예 6의 잔류물 약 200 g을 글리콜 냉각 응축기, 온도계를 포함하는 열전대 보호관, 및 전자 타이머에 의해 조절되는 자석 작동식 환류 제어기가 장착된 20-트레이 유리 올더쇼 컬럼을 통해 증류시켰다. 베이스 포트의 하나의 목(neck)에는 고무 격막이 장착되어 있고, 18인치 길이의 20게이지 강철 온도계를 사용하여 저 유동 N2 퍼지(purge)를 베이스 혼합물에 버블링했다. 배치 증류는 1:2의 환류비로 70 torr 진공에서 수행하였다. 온도 측정, 압력 측정 및 타이머 제어는 카밀 래보래토리(Camille Laboratory) 데이터 수집 시스템에 의해 제공했다. 액체 분획을 20 mL마다 수집하고, 오버헤드 온도 및 질량을 기록했다. 오버헤드 온도는 하기 도 20에 제시된 비등 곡선을 구성하기 위해 클라우시우스-클라페이론(Clausius-Clapeyron) 식을 사용하여 대기 비등점으로 수정되었다. 약 150 g의 오버헤드 물질이 수집되었다.
실시예 9. 60 내지 80℃에서 50% 비등하는 r- 파이오일 .
60℃ 내지 230℃에서 비등하는 수집된 분획을 사용하여 실시예 5와 유사한 절차에 따라 도 21에 도시된 비등점 곡선을 갖는 200 g의 조성물을 수득하였다.
실시예 10. 높은 방향족 함량을 갖는 r- 파이오일 .
높은 방향족 함량을 갖는 r-파이오일의 샘플 250 g을 글리콜 냉각 응축기, 온도계를 포함하는 열전대 보호관 및 전자 타이머로 조절되는 자석 작동식 환류 제어기가 장착된 30-트레이 유리 올더쇼 컬럼을 통해 증류했다. 1:1의 환류비로 대기압에서 배치 증류를 수행하였다. 액체 분획을 10 내지 20 mL마다 수집하고, 오버헤드 온도 및 질량을 기록하여 도 22에 제시된 비등 곡선을 구성했다. 약 200 g의 물질을 수집한 후 증류를 중단했다. 이 물질은 가스 크로마토그래피 분석에 의해 34 중량%의 방향족물(aromatic content)을 함유하고 있다.
표 2는 가스 크로마토그래피 분석에 의한 실시예 5 내지 10의 조성을 나타낸다.
r- 파이오일 실시예 5 내지 10의 가스 크로마토그래피 분석
r- 파이오일 실시예
성분 5 6 7 8 9 10
프로펜 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
프로판 0.00 0.10 0.00 0.00 0.00 0.00
1,3-r-부타디엔 0.27 1.69 0.00 0.00 0.00 0.18
펜텐 0.44 1.43 0.00 0.00 0.00 0.48
펜탄 3.95 4.00 0.00 0.00 0.37 4.59
미지 1 0.09 0.28 0.00 0.00 0.00 0.07
1,3-사이클로펜타디엔 0.00 0.13 0.00 0.00 0.00 0.00
2-메틸-펜텐 2.75 3.00 0.00 0.00 5.79 4.98
2-메틸-펜탄 2.63 6.71 0.00 0.00 9.92 5.56
헥산 0.75 4.77 0.00 0.00 11.13 3.71
2-메틸-1,3-사이클로펜타디엔 0.00 0.20 0.00 0.00 0.96 0.30
1-메틸-1,3-사이클로펜타디엔 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
2,4-디메틸펜텐 0.00 0.35 0.00 0.00 2.06 0.26
벤젠 0.00 0.24 0.00 0.00 1.11 0.26
5-메틸-1,3-사이클로펜타디엔 0.00 0.09 0.00 0.00 0.15 0.15
헵텐 0.52 5.50 0.00 0.00 6.22 2.97
헵탄 0.13 7.35 0.17 0.00 10.16 6.85
톨루엔 1.18 2.79 0.69 0.00 2.39 6.98
4-메틸헵탄 2.54 2.46 3.29 0.00 1.16 3.92
옥텐 3.09 4.72 2.50 0.00 0.48 2.62
옥탄 5.77 6.27 3.49 0.00 0.65 4.50
2,4-디메틸헵텐 3.92 2.30 0.61 0.00 0.96 2.58
2,4-디메틸헵탄 9.47 5.80 1.30 0.00 3.74 0.00
에틸벤젠 0.00 0.00 1.32 0.00 2.43 7.81
m,p-자일렌 7.48 4.36 0.23 0.00 1.09 15.18
스티렌 0.90 1.80 0.40 0.00 2.32 1.47
o-자일렌 0.28 0.00 0.12 0.00 0.00 0.00
노난 3.74 5.94 0.41 0.00 6.15 2.55
노넨 1.45 3.87 0.84 0.00 2.53 1.14
MW140 2.36 1.94 1.63 0.00 3.69 2.35
쿠멘 1.30 1.23 0.54 0.00 2.13 2.43
데센/메틸스티렌 1.54 1.60 1.55 0.00 0.30 0.48
데칸 4.31 1.68 4.34 0.00 0.48 1.08
미지 2 0.96 0.15 0.97 0.00 0.00 0.24
인덴 0.25 0.00 0.21 0.00 0.00 0.00
인단 0.33 0.00 0.33 0.00 0.00 0.08
C11 알켄 1.83 0.22 1.83 0.00 0.00 0.19
C11 알칸 4.54 0.18 4.75 0.00 0.00 0.39
C12 알켄 1.68 0.08 2.34 0.00 0.18 0.08
나프탈렌 0.09 0.00 0.11 0.00 0.00 0.00
C12 알칸 4.28 0.09 6.14 0.00 0.84 0.16
C13 알칸 4.11 0.00 6.80 3.32 0.68 0.08
C13 알켄 1.67 0.00 2.85 0.38 0.37 0.00
2-메틸나프탈렌 0.70 0.00 0.00 0.93 0.14 0.00
C14 알켄 0.08 0.00 1.81 3.52 0.00 0.00
C14 알칸 0.14 0.09 6.20 14.12 0.00 0.00
아세나프틸렌 0.00 0.00 0.75 0.00 0.00 0.00
C15 알켄 0.00 0.00 2.70 3.55 0.00 0.00
C15 알칸 0.00 0.09 9.40 14.16 0.00 0.07
C16 알켄 0.00 0.00 1.61 2.20 0.00 0.00
C16 알칸 0.00 0.10 5.44 12.40 0.00 0.00
C17 알켄 0.00 0.00 0.10 3.35 0.00 0.00
C17 알칸 0.00 0.10 0.26 16.81 0.00 0.00
C18 알켄 0.00 0.00 0.00 0.67 0.00 0.00
C18 알칸 0.00 0.10 0.00 3.31 0.00 0.00
C19 알칸 0.00 0.00 0.00 0.13 0.00 0.00
C19 알켄 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
C20 알켄 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
C20 알칸 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
C21 알켄 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
미확인물 18.51 16.18 21.95 21.13 19.45 13.24
퍼센트 C4-C7 12.71 38.55 0.85 0.00 50.25 37.35
퍼센트 C8+ 68.78 45.17 77.20 78.87 30.30 49.41
퍼센트 C15+ 0.00 0.38 19.52 56.60 0.00 0.07
퍼센트 방향족 14.04 12.02 6.27 0.93 11.90 34.70
퍼센트 파라핀 52.35 59.75 55.64 64.26 56.08 44.89
실험실 유닛에서 r- 파이오일을 증기 분해하는 것을 포함하는 실시예 11 내지 58.
본 발명은, 하기 증기 분해 실시예에 의해 추가로 예시된다. 상업용 증기 분해기에서 얻은 결과를 시뮬레이션하기 위해 실험실 유닛에서 실시예를 수행했다. 실험실 증기 분해기의 도면은 도 11에 나와 있다. 실험실 증기 분해기(910)는 24인치 어플라이드 테스트 시스템즈(Applied Test Systems) 3 구역 노(920)에서 가열된 3/8인치 인콜로이(Incoloy)™ 튜빙 912의 구획으로 구성되어 있다. 노의 각 구역(구역 1(922a), 구역 2(922b) 및 구역 3(922c))은 전기 코일의 7인치 구획에 의해 가열되었다. 열전대(924a, 924b, 및 924c)는 반응기의 온도 제어를 위해 각 구역의 중간 지점에서 외벽에 고정되었다. 내부 반응기 열전대(926a 및 926b)도 각각 구역 1의 출구와 구역 2의 출구에 배치되었다. r-파이오일 공급원(930)은 라인(980)을 통해 이스코(Isco) 시린지 펌프(990)로 공급되었고, 라인(981a)을 통해 반응기에 공급되었다. 물 공급원(940)은 라인(982)을 통해 이스코 시린지 펌프(992)로 공급되었고, 파이오일과 함께 라인(981a)의 반응기로 도입되기 전에 증기로 전환하기 위해 라인(983a)을 통해 예열기(942)로 공급되었다. 프로판 실린더(950)는 라인(984)에 의해 질량 유동 제어기(994)에 부착되었다. 플랜트 질소 공급원(970)은 라인(988)에 의해 질량 유동 제어기(996)에 부착되었다. 프로판 또는 질소 스트림은 라인(983a)을 통해 예열기(942)로 공급되어 라인(981a)에서 반응기로 도입되기 전에 균일한 증기 생성을 촉진하였다. 석영 유리솜(glass wool)은 노의 세 구역 사이의 1인치 공간에 배치되어 그들 사이의 온도 구배를 감소시켰다. 임의적 구성에서, 상부 내부 열전대(922a)는 1/8인치 직경 튜빙 구획을 통해 구역 1의 중간 지점 또는 구역 1과 구역 2 사이의 전이점에서 r-파이오일을 공급하기 위해 몇 가지 실시예에서 제거되었다. 도 11의 점선은 임의적 구성을 보여준다. 굵은 점선은 공급 지점을 구역 1과 구역 2 사이의 전이점으로 연장한다. 또한 증기는, 점선(983b)를 통해 이스코 시린지 펌프(992)로부터 물을 공급함으로써 반응기의 이러한 위치에 임의적으로 첨가되었다. 그 후, r-파이오일 및 임의적으로 증기를 점선(981b)를 통해 반응기에 공급하였다. 따라서, 반응기는 다양한 콤포넌트의 조합을 공급하여 다양한 위치에서 작동될 수 있다. 전형적인 작동 조건은, 반응기 출구에서 3 psig를 유지하면서, 제1 구역을 600℃로, 제2 구역을 약 700℃로, 제3 구역을 375℃로 가열하는 것이었다. 탄화수소 공급물 및 증기의 전형적 유량은, 노의 하나의 7인치 구획에서 0.5초의 체류 시간을 초래했다. 노(922a)의 제1 7인치 구획은 대류 구역으로서 작동되고, 제2 7인치 구획(922b)은 증기 분해기의 복사 구역으로서 작동된다. 반응기의 기상 유출물은 라인(972)를 통해 반응기를 나왔다. 스트림은 쉘 및 튜브 응축기(934)로 냉각되었고, 임의의 응축된 액체는 글리콜 냉각된 사이트 글라스(936)에 수집되었다. 칭량 및 가스 크로마토그래피 분석을 위해 액체 물질을 라인(978)을 통해 주기적으로 제거하였다. 가스 스트림은, 유닛에서 약 3 psig를 유지하는 배압 조절기를 통해 배기하기 위해 라인(976a)을 통해 공급되었다. 유량은 센시다인 길리안 길리브레이터-2 칼리브레이터(Sensidyne Gilian Gilibrator-2 Calibrator)로 측정되었다. 주기적으로 가스 스트림의 일부는 분석을 위해 라인(976b)을 통해 가스 크로마토그래피 샘플링 시스템으로 보내졌다. 이 유닛은, 프로판 라인(984)을 물리적으로 분리하고, 라인(986)이 있는 공기 실린더(960)와 가요성 튜브 라인(974a)을 질량 유동 제어기(994)에 부착하여 탈코킹 모드로 작동할 수 있다.
반응 공급물 성분 및 생성물의 분석은 가스 크로마토그래피로 수행하였다. 달리 명시되지 않는 한 모든 퍼센트는 중량 기준이다. 35℃ 내지 300℃의 온도 범위에 걸쳐 레스텍(Restek) RTX-1 컬럼(30 m x 320 μm ID, 0.5 μm 필름 두께)과 화염 이온화 검출기를 사용하여 애질런트(Agilent) 7890A에서 액체 샘플을 분석했다. 가스 샘플은 애질런트 8890 가스 크로마토그래프에서 분석되었다. 이 GC는 H2S 함량과 함께 C6 이하의 정제 가스를 분석하도록 구성되었다. 이 시스템은 4개의 밸브, 3개의 검출기, 2개의 패킹(packed) 컬럼, 3개의 마이크로-패킹 컬럼 및 2개의 모세관 컬럼을 사용했다. 사용된 컬럼은 하기와 같다: 2 ft x 1/16 in, 1 mm i.d. HayeSep A 80/100 메쉬 UltiMetal Plus 41 mm; 1.7 m x 1/16 in, 1 mm i.d. HayeSep A 80/100 메쉬 UltiMetal Plus 41 mm; 2 m x 1/16 in, 1 mm i.d. MolSieve 13X 80/100 메쉬 UltiMetal Plus 41 mm; 3 ft x 1/8 in, 2.1 mm i.d. HayeSep Q 80/100 메쉬 UltiMetal Plus; 8 ft x 1/8 in, 2.1 mm i.d. 분자 체 5A 60/80 메쉬 UltiMetal Plus; 2 m x 0.32 mm, 5 μm 두께 DB-1(123-1015, 절단); 25 m x 0.32 mm, 8 μm 두께 HP-AL/S(19091P-S12). FID 채널은 C1-C5의 모세관 컬럼으로 탄화수소를 분석하도록 구성되었고, C6/C6+ 성분은 백플러싱(backflushing)되고, 분석 시작 시에 하나의 피크로서 측정된다. 제1 채널(기준 가스 He)은 고정(fixed) 가스(예: CO2, CO, O2, N2 및 H2S)를 분석하도록 구성되었다. 이 채널은, 밸브 오븐 내부에 설치된 모든 미세-패킹 컬럼을 사용하여 등온식으로(isothermally) 실행되었다. 제2 TCD 채널(제 3 검출기, 기준 가스 N2)은 규칙적 패킹 컬럼을 통해 수소를 분석했다. 두 크로마토그래프의 분석은 각 스트림(존재하는 경우 가스 및 액체)의 질량에 기초하여 결합되어 반응기에 대한 전체 분석을 제공한다.
전형적인 실행은 하기와 같이 이루어졌다:
질소(130 sccm)를 반응기 시스템을 통해 퍼징하고, 반응기를 가열하였다(구역 1, 구역 2, 구역 3 설정값 각각 300℃, 450℃, 300℃). 후-반응기 액체 수집을 위한 예열기 및 냉각기를 켰다. 15분 후, 예열기가 100℃보다 높으면, 예열기에 0.1 mL/분의 물을 첨가하여 증기를 생성했다. 반응기 온도 설정값은 구역 1, 2 및 3에 대해 각각 450℃, 600℃ 및 350℃로 상승되었다. 또 다른 10분 후, 반응기 온도 설정값은 구역 1, 2 및 3에 대해 각각 600℃, 700℃ 및 375℃로 상승되었다. 프로판 유동이 130 sccm으로 증가함에 따라, N2는 0으로 감소하였다. 이러한 조건에서 100분 후, r-파이오일 또는 나프타 중 r-파이오일이 도입되었고, 프로판 유동이 감소하였다. 프로판 유동은 104 sccm이었고, r-파이오일 공급 속도는 80% 프로판 및 20% r-파이오일을 사용한 실행에 대해 0.051 g/hr이었다. 이 물질을 4.5시간 동안 증기 분해했다(가스 및 액체 샘플링과 함께). 그 후, 130 sccm 프로판 유동이 재설정되었다. 1시간 후, 반응기를 냉각시키고 질소로 퍼징하였다.
r- 파이오일 실시예 1을 사용한 증기 분해.
표 3은 프로판, 실시예 1의 r-파이오일, 및 이들 둘의 다양한 중량비를 사용하여 실험실 증기 분해기(lab steam cracker)에서 수행된 실행(run)의 실시예를 포함한다. 증기는 모든 실행에서 0.4 증기 대 탄화수소 비율로 반응기에 공급되었다. 질소(탄화수소에 대해 5중량%)는 균일한 증기 생성을 돕기 위해 r-파이오일만 사용하여 실행 중에 증기와 함께 공급되었다. 비교예 1은 프로판만을 분해한 실시예이다.
실시예 1의 r- 파이오일을 사용한 증기 분해 실시예
실시예 비교예 1 11 12 13 14 15
구역 2 제어 온도 700 700 700 700 700 700
프로판 ( 중량% ) 100 85 80 67 50 0
r- 파이오일 ( 중량% ) 0 15 20 33 50 100*
공급물 중량, g/hr 15.36 15.43 15.35 15.4 15.33 15.35
증기/탄화수소 비율 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
총 책임도, % 103.7 94.9 94.5 89.8 87.7 86
총 생성물 중량%
C6+ 1.15 2.61 2.62 4.38 7.78 26.14
메탄 18.04 18.40 17.68 17.51 17.52 12.30
에탄 2.19 2.59 2.46 2.55 2.88 2.44
에틸렌 30.69 32.25 31.80 32.36 32.97 23.09
프로판 24.04 19.11 20.25 16.87 11.66 0.33
프로필렌 17.82 17.40 17.63 16.80 15.36 7.34
i-부탄 0.00 0.04 0.04 0.03 0.03 0.01
n-부탄 0.03 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02
프로피디엔 0.07 0.14 0.13 0.15 0.17 0.14
아세틸렌 0.24 0.40 0.40 0.45 0.48 0.41
t-2-부텐 0.00 0.19 0.00 0.00 0.00 0.11
1-부텐 0.16 0.85 0.19 0.19 0.20 0.23
i-부틸렌 0.92 0.34 0.87 0.81 0.66 0.81
c-2-부텐 0.12 0.15 0.40 0.56 0.73 0.11
i-펜탄 0.13 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
n-펜탄 0.00 0.01 0.01 0.02 0.02 0.02
1,3-부타디엔 1.73 2.26 2.31 2.63 3.02 2.88
메틸 아세틸렌 0.20 0.26 0.26 0.30 0.32 0.28
t-2-펜텐 0.11 0.08 0.12 0.12 0.12 0.05
2-메틸-2-부텐 0.02 0.01 0.03 0.03 0.02 0.02
1-펜텐 0.05 0.09 0.01 0.02 0.02 0.03
c-2-펜텐 0.06 0.01 0.03 0.03 0.03 0.01
펜타디엔 1 0.00 0.01 0.02 0.02 0.02 0.08
펜타디엔 2 0.01 0.04 0.04 0.05 0.06 0.16
펜타디엔 3 0.12 0.21 0.23 0.27 0.30 0.26
1,3-사이클로펜타디엔 0.48 0.85 0.81 1.01 1.25 1.58
펜타디엔 4 0.00 0.08 0.08 0.09 0.10 0.07
펜타디엔 5 0.06 0.17 0.17 0.20 0.23 0.31
CO2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
CO 0.12 0.11 0.05 0.00 0.12 0.74
수소 1.40 1.31 1.27 1.21 1.13 0.67
미확인물 0.00 0.00 0.10 1.33 2.79 19.37
올레핀/방향족 비율 45.42 21.07 20.91 12.62 7.11 1.42
총 방향족 1.15 2.61 2.62 4.38 7.78 26.14
프로필렌 + 에틸렌 48.51 49.66 49.43 49.16 48.34 30.43
에틸렌/프로필렌 비율 1.72 1.85 1.80 1.93 2.15 3.14
* 5% N2는 또한 증기 생성을 촉진하기 위해 첨가되었다. 분석은 이를 제외하기 위해 정규화되었다.
사용된 r-파이오일의 양이 프로판에 비해 증가함에 따라, 디엔의 형성이 증가하였다. 예를 들어, 더 많은 r-파이오일이 공급물에 추가됨에 따라 r-부타디엔과 사이클로펜타디엔 둘다가 증가하였다. 추가로, 방향족(C6+)은 공급물의 r-파이오일이 증가함에 따라 상당히 증가하였다.
이들 실시예에서 r-파이오일의 양이 증가함에 따라 책임도(accountability)가 감소하였다. 공급물의 일부 r-파이오일이 예열기 구획에서 정체되고 있는 것으로 결정되었다. 짧은 실행 시간으로 인해 책임도에 부정적인 영향을 미쳤다. 반응기 입구 라인의 기울기를 약간 증가시켜 이 문제를 교정하였다(실시예 24 참조). 그럼에도 불구하고, 실시예 15에서 86%의 책임도에도 불구하고 추세는 분명했다. r-에틸렌 및 r-프로필렌의 전체 수율은 공급물 중 r-파이오일의 양이 증가함에 따라 약 50%에서 약 35% 미만으로 감소하였다. 실제로, r-파이오일 단독 공급은 약 40%의 방향족(C6+)과 미확인된 고비등물을 생성했다(실시예 15 및 실시예 24 참조).
r-에틸렌 수율: r-에틸렌 수율은 15% r-파이오일이 프로판과 동시 분해됨에 따라 30.7%에서 32% 초과로의 증가를 나타냈다. 이때, r-에틸렌의 수율은 50% 초과의 r-파이오일이 사용될 때까지 약 32%로 유지되었다. 100% r-파이오일의 경우, r-에틸렌의 수율은 다량의 방향족 및 미확인 고비등물(40% 초과)로 인해 21.5%로 감소하였다. r-파이오일은 프로판보다 더 빨리 분해되기 때문에 r-파이오일의 양이 증가된 공급물은 더 많은 r-프로필렌으로 더 빨리 분해될 것이다. 그 후, r-프로필렌은 반응하여 r-에틸렌, 디엔 및 방향족을 형성할 수 있다. r-파이오일의 농도가 증가하면, r-프로필렌 분해 생성물의 양도 증가하였다. 따라서, 증가된 양의 디엔은 다른 디엔 및 올레핀(예: r-에틸렌)과 반응하여 훨씬 더 많은 방향족 화합물을 생성할 수 있다. 그러므로, 공급물 중 100% r-파이오일에서, 회수된 r-에틸렌 및 r-프로필렌의 양은 형성된 방향족 물질의 높은 농도로 인해 더 낮았다. 실제로, 올레핀/방향족은, r-파이오일이 공급물에서 100%로 증가함에 따라 45.4에서 1.4로 하락했다. 따라서, 더 많은 r-파이오일이 공급물 혼합물에 첨가됨에 따라 r-에틸렌의 수율이 적어도 약 50% r-파이오일로 증가하였다. 프로판에 r-파이오일을 공급하는 것은 증기 분해기에서 에틸렌/프로필렌 비율을 증가시키는 방법을 제공한다.
r-프로필렌 수율: r-프로필렌 수율은 공급물에 r-파이오일이 많을수록 감소하였다. 100% r-파이오일이 분해됨에 따라, 프로판 단독 사용 시 17.8%에서 17.4%로 하락했고, 15% r-파이오일 사용 시 6.8%로 하락했다. r-프로필렌 형성은 이러한 경우에 감소하지 않았다. r-파이오일은 프로판보다 낮은 온도에서 분해된다. r-프로필렌이 반응기에서 더 일찍 형성되기 때문에, 디엔, 방향족 및 r-에틸렌과 같은 다른 물질로 전환되는 데 더 많은 시간이 걸린다. 따라서, 프로판과 함께 r-파이오일을 분해기에 공급하는 것은 에틸렌, 디엔 및 방향족 화합물의 수율을 높이는 방법을 제공한다.
r-파이오일의 농도가 증가하면 r-프로필렌을 더 빨라지게 하고 r-프로필렌이 디엔, 방향족 및 r-에틸렌과 같은 다른 분해된 생성물과 반응하기 때문에 r-파이오일이 더 많이 첨가될수록 r-에틸렌/r-프로필렌 비율이 증가하였다.
에틸렌 대 프로필렌 비율은 100% 프로판에서 100% r-파이오일로의 분해로 진행하면서 1.72에서 3.14로 증가하였다. 그 비율은 15% r-파이오일(0.54)이 20% r-파이오일(0.55)보다 낮았는데, 이는 r-파이오일 공급물의 작은 변화와 각각의 조건에서 한 번만 실행한 오차로 인한 실험 오차 때문이다.
올레핀/방향족 비율은 공급물에 r-파이오일이 없는 경우 45에서 공급물에 프로판이 없는 경우 1.4로 감소하였다. 이러한 감소는 주로, r-파이오일이 프로판보다 더 쉽게 분해되어 더 많은 r-프로필렌이 더 빨리 생성되기 때문에 발생했다. 이는, 더 많은 r-에틸렌, 디엔 및 방향족 화합물을 만들기 위해 더 반응할 더 많은 시간을 r-프로필렌에 제공했다. 따라서, 방향족은 증가하였고, 결과적으로 올레핀/방향족 비율이 감소함에 따라 r-프로필렌이 감소하였다.
r-부타디엔은 공급물 중 r-파이오일의 농도가 증가함에 따라 증가하여, r-부타디엔 수율을 증가시키는 방법을 제공하였다. r-부타디엔은 프로판 분해 시 1.73%에서, 공급물에 15 내지 20% r-파이오일이 있는 경우 약 2.3%로, 33% r-파이오일의 경우 2.63%로, 50% r-파이오일의 경우 3.02%로 증가하였다. 상기 양은 100% r-파이오일에서 2.88%였다. 실시예 24는 100% r-파이오일을 사용한 다른 실행에서 관찰된 3.37% r-부타디엔을 보여주었다. 이 양은, 실시예 15에서 발생한 책임도 문제에 기초하여 더 정확한 값일 수 있다. r-부타디엔의 증가는, r-프로필렌과 같은 생성물이 다른 물질로 계속 분해되기 때문에 분해에서 더욱 심각한 결과였다.
사이클로펜타디엔은, 15 내지 20% r-파이오일(0.85에서 0.81로)로부터의 감소를 제외하고는, r-파이오일이 증가함에 따라 증가하였다. 다시 말하자면, 약간의 실험 오차가 있을 수 있다. 따라서, 사이클로펜타디엔은, 0.48% 분해 프로판 단독으로부터, 반응기 공급물 중 15 내지 20% r-파이오일에서 약 0.85%로, 33% r-파이오일에서 1.01%로, 50% r-파이오일에서 1.25%로 및 100% r-파이오일에서 1.58%로 증가하였다. 사이클로부타디엔의 증가는 또한, r-프로필렌과 같은 생성물이 계속해서 다른 물질로 분해되기 때문에 분해에서 더욱 심각한 결과였다. 따라서, 프로판과 r-파이오일을 분해하는 것은 사이클로펜타디엔 생성을 증가시키는 방법을 제공했다.
증기 분해기로의 공급물에서 r-파이오일을 사용하여 작동하면 반응기 유출물에서 더 적은 프로판이 생성되었다. 상업적 작동에서, 이는 재순환 루프에서 감소된 질량 유동을 초래할 것이다. 보다 낮은 유동은 극저온(cryogenic) 에너지 비용을 감소시키고, 용량이 제한된 경우 플랜트의 용량을 잠재적으로 증가시킬 것이다. 또한, 재활용 루프의 더 낮은 프로판은, 이미 용량이 제한된 경우 r-프로필렌 분류기를 탈병목화할 것이다.
r- 파이오일 실시예 1 내지 4를 사용한 증기 분해.
표 4는, 80/20의 프로판/r-파이오일 중량비 및 0.4의 증기 대 탄화수소 비율로 표 1에 기재된 r-파이오일의 샘플을 사용하여 수행된 실행 실시예를 포함한다.
유사한 조건하에 r- 파이오일 실시예 1 내지 4를 사용한 실시예
실시예 16 17 18 19
표 1의 r- 파이오일 1 2 3 4
구역 2 제어 온도 700 700 700 700
프로판 ( 중량% ) 80 80 80 80
r- 파이오일 ( 중량% ) 20 20 20 20
N 2 (중량% ) 0 0 0 0
공급물 중량, g/hr 15.35 15.35 15.35 15.35
증기/탄화수소 비율 0.4 0.4 0.4 0.4
총 책임도, % 94.5 96.4 95.6 95.3
총 생성물 중량%
C6+ 2.62 2.86 3.11 2.85
메탄 17.68 17.36 17.97 17.20
에탄 2.46 2.55 2.67 2.47
에틸렌 31.80 30.83 31.58 30.64
프로판 20.25 21.54 19.34 21.34
프로필렌 17.63 17.32 17.18 17.37
i-부탄 0.04 0.04 0.04 0.04
n-부탄 0.02 0.01 0.02 0.03
프로파디엔 0.13 0.06 0.09 0.12
아세틸렌 0.40 0.11 0.26 0.37
t-2-부텐 0.00 0.00 0.00 0.00
1-부텐 0.19 0.19 0.20 0.19
i-부틸렌 0.87 0.91 0.91 0.98
c-2-부텐 0.40 0.44 0.45 0.52
i-펜탄 0.00 0.14 0.16 0.16
n-펜탄 0.01 0.03 0.03 0.03
1,3-부타디엔 2.31 2.28 2.33 2.27
메틸 아세틸렌 0.26 0.23 0.23 0.24
t-2-펜텐 0.12 0.13 0.14 0.13
2-메틸-2-부텐 0.03 0.04 0.04 0.03
1-펜텐 0.01 0.02 0.02 0.02
c-2-펜텐 0.03 0.06 0.05 0.04
펜타디엔 1 0.02 0.00 0.00 0.00
펜타디엔 2 0.04 0.02 0.02 0.01
펜타디엔 3 0.23 0.17 0.00 0.25
1,3-사이클로펜타디엔 0.81 0.72 0.76 0.71
펜타디엔 4 0.08 0.00 0.00 0.00
펜타디엔 5 0.17 0.08 0.09 0.08
CO2 0.00 0.00 0.00 0.00
CO 0.05 0.00 0.00 0.00
수소 1.27 1.22 1.26 1.21
미확인물 0.10 0.65 1.04 0.69
올레핀/방향족 비율 20.91 18.66 17.30 18.75
총 방향족 2.62 2.86 3.11 2.85
프로필렌 + 에틸렌 49.43 48.14 48.77 48.01
에틸렌/프로필렌 비율 1.80 1.78 1.84 1.76
동일한 조건에서 상이한 r-파이오일 실시예 1 내지 4의 증기 분해는 유사한 결과를 제공하였다. r-파이오일의 실험실 증류된 샘플(실시예 19)에서도 다른 샘플과 마찬가지로 분해되었다. 가장 높은 r-에틸렌 및 r-프로필렌 수율은 실시예 16의 경우였지만, 그 범위는 48.01 내지 49.43이었다. r-에틸렌/r-프로필렌 비율은 1.76에서 1.84까지 다양했다. 방향족(C6+)만의 양은 2.62에서 3.11로 다양했다. 실시예 16은 또한 가장 적은 수율의 방향족 화합물을 생성하였다. 이 실시예(r-파이오일 실시예 1, 표 1)에 사용된 r-파이오일은 가장 많은 양의 파라핀과 가장 적은 양의 방향족을 함유하였다. 둘 다 r-에틸렌 및 r-프로필렌으로 분해하는 데 바람직하다.
r - 파이오일 실시예 2를 사용한 증기 분해.
표 5는 프로판(비교예 2), r-파이오일 실시예 2를 사용한 실험실 증기 분해기에서 수행된 실행, 및 80/20의 프로판/열분해 오일 중량비를 사용한 4회 수행을 포함한다. 비교예 2 및 실시예 20은 0.2 증기 대 탄화수소 비율로 실행하였다. 증기는 다른 모든 실시예에서 0.4 증기 대 탄화수소 비율로 반응기에 공급되었다. 질소(r-파이오일에 대해 5중량%)는 r-파이오일만을 사용한 실행에서 증기와 함께 공급되었다(실시예 24).
r- 파이오일 실시예 2를 사용한 실시예
실시예 비교예 2 20 21 22 23 24
구역 2 제어 온도 700℃ 700℃ 700℃ 700℃ 700℃ 700℃
프로판 ( 중량% ) 100 80 80 80 80 0
r- 파이오일 ( 중량% ) 0 20 20 20 20 100*
공급물 중량, g/hr 15.36 15.35 15.35 15.35 15.35 15.35
증기/탄화수소 비율 0.2 0.2 0.4 0.4 0.4 0.4
총 책임도, % 100.3 93.8 99.1 93.4 96.4 97.9
총 생성물 중량%
C6+ 1.36 2.97 2.53 2.98 2.86 22.54
메탄 18.59 19.59 17.34 16.64 17.36 11.41
에탄 2.56 3.09 2.26 2.35 2.55 3.00
에틸렌 30.70 32.51 31.19 29.89 30.83 24.88
프로판 23.00 17.28 21.63 23.84 21.54 0.38
프로필렌 18.06 16.78 17.72 17.24 17.32 10.94
i-부탄 0.04 0.03 0.03 0.05 0.04 0.02
n-부탄 0.01 0.03 0.03 0.03 0.01 0.09
프로파디엔 0.05 0.10 0.12 0.12 0.06 0.12
아세틸렌 0.12 0.35 0.40 0.36 0.11 0.31
t-2-부텐 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
1-부텐 0.17 0.20 0.18 0.18 0.19 0.25
i-부틸렌 0.87 0.80 0.91 0.94 0.91 1.22
c-2-부텐 0.14 0.40 0.40 0.44 0.44 1.47
i-펜탄 0.14 0.13 0.00 0.00 0.14 0.13
n-펜탄 0.00 0.01 0.02 0.03 0.03 0.01
1,3-부타디엔 1.74 2.35 2.20 2.18 2.28 3.37
메틸 아세틸렌 0.18 0.22 0.26 0.24 0.23 0.23
t-2-펜텐 0.13 0.14 0.12 0.12 0.13 0.14
2-메틸-2-부텐 0.03 0.04 0.03 0.04 0.04 0.10
1-펜텐 0.01 0.03 0.01 0.01 0.02 0.05
c-2-펜텐 0.04 0.04 0.03 0.04 0.06 0.18
펜타디엔 1 0.00 0.01 0.01 0.02 0.00 0.14
펜타디엔 2 0.01 0.02 0.03 0.02 0.02 0.19
펜타디엔 3 0.00 0.24 0.19 0.24 0.17 0.50
1,3-사이클로펜타디엔 0.52 0.83 0.65 0.71 0.72 1.44
펜타디엔 4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01
펜타디엔 5 0.06 0.09 0.08 0.08 0.08 0.15
CO2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
CO 0.07 0.00 0.00 0.00 0.00 0.19
수소 1.36 1.28 1.28 1.21 1.22 0.63
미확인물 0.00 0.00 0.34 0.00 0.65 15.89
올레핀/방향족 비율 38.54 18.39 21.26 17.55 18.66 2.00
총 방향족 1.36 2.97 2.53 2.98 2.86 22.54
프로필렌 + 에틸렌 48.76 49.29 48.91 47.13 48.14 35.82
에틸렌/프로필렌 비율 1.70 1.94 1.76 1.73 1.78 2.27
* 5% N2는 또한 증기 생성을 촉진하기 위해 첨가되었다. 분석은 이를 제외하기 위해 정규화되었다.
실시예 20을 실시예 21 내지 23과 비교하면, 증가된 공급물 유량(실시예 20에서 192 sccm에서 실시예 21 내지 23에서 더 많은 증기를 사용한 경우의 255 sccm으로)이, 반응기에서 25% 더 짧은 체류 시간(r-에틸렌 및 r-프로필렌: 실시예 20의 경우 49.3% 대 실시예 21 내지 23의 경우 47.1, 48.1, 48.9%)으로 인해 더 적은 프로판 및 r-파이오일의 전환을 초래하였음을 보여준다. 프로판 및 r-파이오일이 r-에틸렌 및 r-프로필렌의 더 높은 전환율로 분해되고, 이때 r-프로필렌의 일부가 추가의 r-에틸렌으로 전환될 수 있기 때문에, 체류 시간이 증가함에 따라 실시예 21에서 r-에틸렌이 더 높아졌다. 그리고, 역으로, r-프로필렌은, 반응을 계속하는 시간이 더 적기 때문에 더 높은 증기 대 탄화수소 비율(실시예 21 내지 23)로 더 높은 유동의 실시예에서 더 높았다. 따라서, 실시예 21 내지 23은, 실시예 20에서 확인된 것보다 더 적은 양의 기타 성분(r-에틸렌, C6+(방향족), r-부타디엔, 사이클로펜타디엔 등)을 생성하였다.
실시예 21 내지 23은, 동일한 조건에서 실행되었고, 실험실 유닛의 작동에 약간의 가변성이 있음을 보여주었지만, 다른 조건이 사용될 때 경향을 볼 수 있을 정도로 충분히 작았다.
실시예 24는, 실시예 15와 마찬가지로, 100% r-파이오일이 20% r-파이오일을 갖는 공급물과 비교하여 분해될 때 r-프로필렌 및 r-에틸렌 수율이 감소함을 보여주었다. 그 양은 약 48%(실시예 21 내지 23에서)에서 36%로 감소하였다. 총 방향족은 실시예 15에서와 같이 생성물의 20% 초과였다.
r- 파이오일 실시예 3을 사용한 증기 분해.
표 6은, 상이한 증기 대 탄화수소 비율에서 프로판 및 r-파이오일 실시예 3을 사용하여 실험실 증기 분해기에서 수행된 실행을 포함한다.
r- 파이오일 실시예 3을 사용한 실시예
실시예 25 26
구역 2 제어 온도 700℃ 700℃
프로판 (중량%) 80 80
r-파이오일 (중량%) 20 20
N2 (중량%) 0 0
공급물 중량, g/hr 15.33 15.33
증기/탄화수소 비율 0.4 0.2
총 책임도, % 95.6 92.1
총 생성물 중량%
C6+ 3.11 3.42
메탄 17.97 18.57
에탄 2.67 3.01
에틸렌 31.58 31.97
프로판 19.34 17.43
프로필렌 17.18 17.17
i-부탄 0.04 0.04
n-부탄 0.02 0.03
프로파디엔 0.09 0.10
아세틸렌 0.26 0.35
t-2-부텐 0.00 0.00
1-부텐 0.20 0.20
i-부틸렌 0.91 0.88
c-2-부텐 0.45 0.45
i-펜탄 0.16 0.17
n-펜탄 0.03 0.02
1,3-부타디엔 2.33 2.35
메틸 아세틸렌 0.23 0.22
t-2-펜텐 0.14 0.15
2-메틸-2-부텐 0.04 0.04
1-펜텐 0.02 0.02
c-2-펜텐 0.05 0.04
펜타디엔 1 0.00 0.00
펜타디엔 2 0.02 0.02
펜타디엔 3 0.00 0.25
1,3-사이클로펜타디엔 0.76 0.84
펜타디엔 4 0.00 0.00
펜타디엔 5 0.09 0.10
CO2 0.00 0.00
CO 0.00 0.00
수소 1.26 1.24
미확인물 1.04 0.92
올레핀/방향족 비율 17.30 15.98
총 방향족 3.11 3.42
프로필렌 + 에틸렌 48.77 49.14
에틸렌/프로필렌 비율 1.84 1.86
실시예 1 및 2에서 r-파이오일을 사용한 분해로부터 관찰된 동일한 경향이 프로판 및 r-파이오일 실시예 3을 사용한 분해에 대해 입증되었다. 실시예 26과 비교하여 실시예 25는 공급 유량의 감소(실시예 25에서의 255 sccm으로부터 더 적은 증기를 갖는 실시예 26에서의 192 sccm까지)는 반응기에서 25% 더 긴 체류 시간으로 인해 프로판 및 r-파이오일의 더 큰 전환을 생성하였음(r-에틸렌 및 r-프로필렌: 실시예 22의 경우 48.77% 대 실시예 26의 더 낮은 유동의 경우 49.14%)을 나타냈다. r-에틸렌은, 프로판 및 r-파이오일이 분해되어 r-에틸렌 및 r-프로필렌의 더 높은 전환율로 분해되고, 그 후 일부 r-프로필렌이 추가 r-에틸렌으로 전환되기 때문에 체류 시간이 증가함에 따라 실시예 26에서 더 높았다. 따라서, 더 짧은 체류 시간으로 실시예 25는 실시예 26에서 확인된 것보다 더 적은 양의 기타 성분(r-에틸렌, C6+(방향족), r-부타디엔, 사이클로펜타디엔 등)을 생성했다.
r - 파이오일 실시예 4를 사용한 증기 분해.
표 7은 2개의 상이한 증기 대 탄화수소 비율에서 프로판 및 열분해 오일 샘플 4를 사용하여 실험실 증기 분해기에서 수행된 실행을 포함한다.
열분해 오일 실시예 4를 사용한 실시예
실시예 27 28
구역 2 제어 온도 700℃ 700℃
프로판 ( 중량% ) 80 80
r- 파이오일 ( 중량% ) 20 20
N 2 (중량% ) 0 0
공급물 중량, g/hr 15.35 15.35
증기/탄화수소 비율 0.4 0.6
총 책임도, % 95.3 95.4
총 생성물 중량%
C6+ 2.85 2.48
메탄 17.20 15.37
에탄 2.47 2.09
에틸렌 30.64 28.80
프로판 21.34 25.58
프로필렌 17.37 17.79
i-부탄 0.04 0.05
n-부탄 0.03 0.03
프로파디엔 0.12 0.12
아세틸렌 0.37 0.35
t-2-부텐 0.00 0.00
1-부텐 0.19 0.19
i-부틸렌 0.98 1.03
c-2-부텐 0.52 0.53
i-펜탄 0.16 0.15
n-펜탄 0.03 0.05
1,3-부타디엔 2.27 2.15
메틸 아세틸렌 0.24 0.25
t-2-펜텐 0.13 0.12
2-메틸-2-부텐 0.03 0.04
1-펜텐 0.02 0.02
c-2-펜텐 0.04 0.05
펜타디엔 1 0.00 0.00
펜타디엔 2 0.01 0.02
펜타디엔 3 0.25 0.27
1,3-사이클로펜타디엔 0.71 0.65
펜타디엔 4 0.00 0.00
펜타디엔 5 0.08 0.08
CO2 0.00 0.00
CO 0.00 0.00
수소 1.21 1.15
미확인물 0.69 0.63
올레핀/방향족 비율 18.75 20.94
총 방향족 2.85 2.48
프로필렌 + 에틸렌 48.01 46.59
에틸렌/프로필렌 비율 1.76 1.62
표 7의 결과는, 표 5의 실시예 20 대 실시예 21 내지 23 및 표 6의 실시예 25 대 실시예 26에 의해 논의된 것과 동일한 경향을 나타내었다. 더 작은 증기 대 탄화수소 비율에서, 더 많은 양의 r-에틸렌 및 r-프로필렌 및 더 많은 양의 방향족이 증가된 체류 시간에서 수득되었다. r-에틸렌/r-프로필렌 비율도 더 컸다.
따라서, 실시예 20과 표 5의 실시예 21 내지 23, 실시예 25와 실시예 26, 및 실시예 27과 실시예 28의 비교는 동일한 효과를 나타내었다. 증기 대 탄화수소 비율을 낮추면 반응기의 총 유동이 감소한다. 이는 체류 시간을 증가시켰다. 결과적으로, 생성된 r-에틸렌과 r-프로필렌의 양이 증가하였다. r-에틸렌 대 r-프로필렌 비율은 더 커서 일부 r-프로필렌이 r-에틸렌과 같은 기타 생성물과 반응했음을 나타냈다. 방향족(C6+) 및 디엔도 증가하였다.
프로판을 사용한 표 2의 r- 파이오일 분해의 실시예
표 8은, 프로판(비교예 3) 및 표 2에 열거된 6개의 r-파이오일의 샘플을 사용하여 실험실 증기 분해기에서 수행한 실행 결과를 포함한다. 증기는, 모든 실행에서 0.4 증기 대 탄화수소 비율로 반응기에 공급되었다.
실시예 30, 33 및 34는 35% 초과의 C4-C7을 갖는 r-파이오일을 사용한 실행의 결과였다. 실시예 40에서 사용된 r-파이오일은 34.7%의 방향족을 함유하였다. 비교예 3은 프로판만을 사용한 실행이었다. 실시예 29, 31 및 32는 35% 미만의 C4-C7을 함유하는 r-파이오일을 사용한 실행의 결과였다.
프로판 및 r-파이오일을 사용한 증기 분해의 실시예
실시예 비교예 3 29 30 31 32 33 34
표 2의 r- 파이오일 공급물 5 6 7 8 9 10
구역 2 제어 온도, ℃ 700 700 700 700 700 700 700
프로판 ( 중량% ) 100 80 80 80 80 80 80
r- 파이오일 ( 중량% ) 0 20 20 20 20 20 20
공급물 중량, g/hr 15.36 15.32 15.33 15.33 15.35 15.35 15.35
증기/탄화수소 비율 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
총 책임도, % 103 100 100.3 96.7 96.3 95.7 97.3
총 생성물 중량%
C6+ 1.13 2.86 2.64 3.03 2.34 3.16 3.00
메탄 17.69 17.17 15.97 17.04 16.42 18.00 16.41
에탄 2.27 2.28 2.12 2.26 2.59 2.63 2.19
에틸렌 29.85 31.03 29.23 30.81 30.73 30.80 28.99
프로판 24.90 21.86 25.13 21.70 23.79 20.99 24.57
프로필렌 18.11 17.36 17.78 17.23 18.08 17.90 17.32
i-부탄 0.05 0.04 0.05 0.04 0.05 0.04 0.05
n-부탄 0.02 0.02 0.04 0.02 0.00 0.00 0.02
프로파디엔 0.08 0.14 0.12 0.14 0.04 0.04 0.10
아세틸렌 0.31 0.42 0.36 0.42 0.04 0.06 0.31
t-2-부텐 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
1-부텐 0.16 0.18 0.19 0.18 0.19 0.20 0.18
i-부틸렌 0.91 0.93 1.00 0.92 0.93 0.90 0.95
c-2-부텐 0.13 0.51 0.50 0.50 0.34 0.68 0.61
i-펜탄 0.14 0.00 0.15 0.00 0.16 0.16 0.15
n-펜탄 0.00 0.04 0.05 0.04 0.00 0.00 0.06
1,3-부타디엔 1.64 2.28 2.15 2.26 2.48 2.23 2.04
메틸 아세틸렌 0.19 0.28 0.24 0.28 n/a 0.24 0.24
t-2-펜텐 0.12 0.12 0.12 0.12 0.13 0.13 0.11
2-메틸-2-부텐 0.03 0.03 0.03 0.03 0.04 0.03 0.03
1-펜텐 0.11 0.02 0.02 0.02 0.01 0.02 0.02
c-2-펜텐 0.01 0.03 0.04 0.03 0.11 0.10 0.05
펜타디엔 1 0.00 0.02 0.00 0.02 0.00 0.00 0.00
펜타디엔 2 0.01 0.03 0.03 0.04 0.01 0.05 0.02
펜타디엔 3 0.14 0.25 0.00 0.25 0.00 0.00 0.00
1,3-사이클로펜타디엔 0.44 0.77 0.69 0.77 0.22 0.30 0.63
펜타디엔 4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
펜타디엔 5 0.06 0.08 0.08 0.08 0.09 0.08 0.07
CO2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
CO 0.11 0.00 0.07 0.00 0.00 0.00 0.11
수소 1.36 1.26 1.21 1.25 1.18 1.25 1.22
미확인물 0.00 0.00 0.00 0.52 0.00 0.00 0.56
올레핀/방향족 비율 45.81 18.79 19.66 17.64 22.84 16.91 17.06
총 방향족 1.13 2.86 2.64 3.03 2.34 3.16 3.00
프로필렌 + 에틸렌 47.96 48.39 47.01 48.04 48.82 48.70 46.31
에틸렌/프로필렌 비율 1.65 1.79 1.64 1.79 1.70 1.72 1.67
표 8의 실시예는 다양한 증류된 r-파이오일과 프로판의 80/20 혼합물을 사용하는 것과 관련된다. 결과는 프로판과 r-파이오일을 분해하는 것과 관련된 이전 실시예의 결과와 같았다. 모든 실시예에서는 프로판만 분해하는 것에 비해 방향족 및 디엔이 증가하였다. 결과적으로, 올레핀 대 방향족 비율은 결합된 공급물을 분해하기 위해 더 낮았다. 생성된 r-프로필렌 및 r-에틸렌의 양은, 34.7% 방향족물과 함께 r-파이오일(실시예 34에서 r-파이오일 실시예 10 사용)을 사용하여 수득된 46.31%를 제외한 모든 실시예에서 47.01 내지 48.82%였다. 그 차이를 제외하고, r-파이오일은 유사하게 수행되었고, 이들 중 임의의 것은 증기 분해기에서 C-2 내지 C-4를 공급할 수 있다. r-파이오일 실시예 10과 같이 높은 방향족물을 갖는 r-파이오일은 증기 분해기용으로 바람직한 공급물이 아닐 수 있고, 약 20% 미만의 방향족물을 갖는 r-파이오일은 에탄 또는 프로판과의 동시 분해에 보다 바람직한 공급물로 간주되어야 한다.
천연 가솔린을 사용한 표 2의 r- 파이오일 증기 분해의 실시예 .
표 9는, 공급업체로부터의 천연 가솔린 샘플 및 표 2에 나열된 r-파이오일을 사용하여 실험실 증기 분해기에서 수행된 실행 결과를 포함한다. 천연 가솔린 물질은 99% 초과의 C5-C8이었고, 70% 초과의 확인(identified) 파라핀 및 약 6%의 방향족을 함유하였다. 상기 물질의 초기 비등점은 100℉, 50% 비등점은 128℉, 95% 비등점은 208℉, 최종 비등점은 240℉이었다. 천연 가솔린 샘플에서 C9 초과의 성분은 확인되지 않았다. 실시예의 전형적 나프타 스트림으로 사용하였다.
표 9에 제시된 결과는, 천연 가솔린의 분해(비교예 4) 또는 천연 가솔린과 표 2에 열거된 r-파이오일의 샘플의 혼합물의 분해를 포함하는 예를 포함한다. 증기는 모든 실행에서 0.4 증기 대 탄화수소 비율로 반응기에 공급되었다. 균일한 증기 생성을 촉진하기 위해 질소(탄화수소에 대해 5중량%)에 물을 공급했다. 실시예 35, 37 및 38은, C15+를 매우 적게 함유하는 r-파이오일을 사용한 실행을 포함한다. 실시예 38은 r-파이오일에서 50% 초과의 C15+를 사용한 실행의 결과를 예시하였다.
반응기 유출물의 가스 유동 및 상기 스트림의 가스 크로마토그래피 분석을 사용하여 가스 생성물의 중량을 결정한 후, 100% 책임도에 필요한 다른 액체 물질의 중량을 계산하였다. 이 액체 물질은 전형적으로 50 내지 75% 방향족, 더 전형적으로 60 내지 70% 방향족이었다. 이러한 실시예에서는 액체 샘플의 실제 분석이 어려웠다. 이들 실시예의 대부분에서 액체 생성물은 분리 및 분석이 어려운 에멀젼이었다. 가스 분석이 신뢰할 수 있었기 때문에, 이 방법을 사용하면 가스 생성물을 정확하게 비교하면서, 가스 생성물이 완전히 회수된 경우 액체 생성물을 추정할 수 있다.
천연 가솔린을 사용한 r-파이오일의 분해 결과
실시예 비교예 4 35 36 37 38 39 40
표 2의 r- 파이오일 공급물 천연 가솔린 5 6 7 8 9 10
구역 2 제어 온도 700 700 700 700 700 700 700
천연 가솔린 ( 중량% ) 100 80 80 80 80 80 80
r- 파이오일 ( 중량% ) 0 20 20 20 20 20 20
N 2 (중량% ) 5* 5* 5* 5* 5* 5* 5*
공급물 중량, g/hr 15.4 15.3 15.4 15.4 15.4 15.4 15.4
가스 배출 유동, sccm 221.2 206.7 204.5 211.8 211.3 202.6 207.8
가스 중량 책임도, % 92.5 83.1 81.5 79.9 83.9 81.7 84.3
총 생성물 중량%
C6+ 9.54 7.86 6.32 8.05 7.23 7.15 5.75
메탄 19.19 18.33 16.98 17.80 19.46 17.88 15.67
에탄 3.91 3.91 3.24 3.86 4.02 3.52 2.77
에틸렌 27.34 26.14 28.24 24.96 27.74 26.42 29.39
프로판 0.42 0.40 0.38 0.36 0.37 0.37 0.42
프로필렌 12.97 12.49 13.61 10.87 11.80 12.34 16.10
i-부탄 0.03 0.03 0.03 0.02 0.02 0.02 0.03
n-부탄 0.11 0.07 0.00 0.05 0.00 0.05 0.00
프로파디엔 0.22 0.18 0.10 0.18 0.08 0.22 0.11
아세틸렌 0.40 0.34 0.11 0.33 0.09 0.41 0.13
t-2-부텐 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
1-부텐 0.44 0.39 0.40 0.32 0.38 0.39 0.46
i-부틸렌 0.91 0.89 0.91 0.65 0.76 0.86 1.30
c-2-부텐 2.98 2.85 2.98 2.28 2.58 2.94 3.58
i-펜탄 0.08 0.03 0.02 0.05 0.04 0.03 0.02
n-펜탄 5.55 1.95 0.84 2.21 1.72 1.45 1.33
1,3-부타디엔 3.17 3.09 3.77 2.94 3.54 3.48 3.78
메틸 아세틸렌 0.37 0.32 0.40 0.31 0.36 0.39 n/a
t-2-펜텐 0.14 0.12 0.12 0.12 0.14 0.12 0.12
2-메틸-2-부텐 0.07 0.06 0.04 0.07 0.08 0.07 0.06
1-펜텐 0.10 0.08 0.08 0.09 0.11 0.10 0.09
c-2-펜텐 0.20 0.17 0.07 0.19 0.12 0.09 0.08
펜타디엔 1 0.35 0.12 0.02 0.19 0.13 0.09 0.06
펜타디엔 2 0.80 0.52 0.16 0.59 0.54 0.40 0.29
펜타디엔 3 0.48 0.10 0.00 0.46 0.00 0.00 0.00
1,3-사이클로펜타디엔 1.03 1.00 0.56 0.98 0.56 1.09 0.56
펜타디엔 4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
펜타디엔 5 0.11 0.11 0.13 0.10 0.13 0.12 0.00
CO2 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
CO 0.00 0.00 0.10 0.00 0.00 0.06 0.13
수소 1.00 0.92 0.94 0.87 0.95 0.93 1.03
기타 고 비등물 - 계산치 ** 8.09 17.54 19.45 21.12 17.06 19.01 16.75
C6+ 및 기타 계산된 고 비등물 17.63 25.40 25.77 29.17 24.28 26.17 22.50
에틸렌 및 프로필렌 40.31 38.63 41.86 35.83 39.54 38.76 45.48
에틸렌/프로필렌 비율 2.11 2.09 2.07 2.30 2.35 2.14 1.83
가스 유출물 중 올레핀/방향족 5.38 6.15 8.10 5.59 6.74 6.81 9.74
*5% 질소는 또한 증기 생성을 촉진시키기 위해 첨가되었다. 분석은 이를 제외하기 위해 정규화되었다.
**실제 반응기 유출물 가스 유량 및 가스 크로마토그래피 분석에 기초한 100% 책임도에 필요한 계산된 이론양.
표 9의 분해 실시예는, 천연 가솔린과 다양한 증류된 r-파이오일의 80/20 혼합물의 사용을 포함하였다. 천연 가솔린 및 r-파이오일 실시예는 프로판 단독 또는 r-파이오일 및 프로판의 분해에 비해 C6+(방향족), 미확인 고비등물(unidentified high boiler) 및 디엔을 증가시켰다(표 8 참조). 가스상에서 방향족 화합물의 증가는 20 중량% r-파이오일 및 프로판을 분해하는 것과 비교하여 약 두 배였다. 액체 생성물이 전형적으로 60% 초과의 방향족이기 때문에, 방향족의 총량은 프로판과 20 중량% r-파이오일을 분해하는 것보다 약 5 배 컸다. 생성된 r-프로필렌 및 r-에틸렌의 양은 일반적으로 약 10%만큼 더 낮았다. r-에틸렌 및 r-프로필렌 수율은, 고 방향족 r-파이오일을 사용하여 수득된 45.48%(실시예 40에서 실시예 10의 물질을 사용함)를 제외하고는, 모든 실시예에서 35.83 내지 41.86% 범위였다. 이는, r-파이오일 및 프로판의 분해로부터 수득된 수율 범위에 거의 가깝다(표 7에서 46.3 내지 48.8%). 실시예 40은 최고량의 r-프로필렌(16.1%) 및 최고량의 r-에틸렌(29.39%)을 생성하였다. 이 물질은 또한 가장 낮은 r-에틸렌/r-프로필렌 비율을 생성했는데, 이는, 다른 실시예에서보다 r-프로필렌이 다른 생성물로 더 적게 전환되었음을 시사한다. 이 결과는 예상하지 못했다. r-파이오일 공급물 중 방향족의 높은 농도(34.7%)는 r-프로필렌의 추가 반응을 억제하는 것으로 나타났다. 방향족 함량이 25 내지 50%인 r-파이오일도 유사한 결과를 보일 것으로 생각된다. 이 물질을 천연 가솔린과 함께 동시 분해하는 것은 또한 가장 적은 양의 C6+와 미확인 고비등물을 생성하였지만, 이 스트림은 가장 많은 r-부타디엔을 생성했다. 천연 가솔린과 r-파이오일은 둘 다 프로판보다 쉽게 분해되므로, 형성된 r-프로필렌이 반응하여 r-에틸렌, 방향족, 디엔 등이 증가한다. 따라서, r-에틸렌/r-프로필렌 비율은, 실시예 40을 제외하고 이들 모든 실시예에서 2 초과이었다. 이 실시예의 비율(1.83)은, r-파이오일 및 프로판 분해에 대해 표 8에서 관찰된 1.65 내지 1.79 범위와 유사하다. 이러한 차이점을 제외하고 r-파이오일은 유사하게 수행되었고 이들 중 어느 것이나 증기 분해기에서 나프타를 공급할 수 있다.
에탄과의 r- 파이오일 증기 분해
표 10은 에탄 및 프로판 단독의 분해 및 r-파이오일 실시예 2를 사용한 분해의 결과를 보여준다. 에탄, 또는 에탄 및 r-파이오일의 분해로부터의 실시예는 3개의 구역 2 제어 온도(700℃, 705℃ 및 710℃)에서 작동되었다.
상이한 온도에서의 에탄 및 r- 파이오일 분해 실시예
실시예 비교예 5 41 비교예 6 42 비교예 7 43 비교예 3 비교예 8
구역 2 제어 온도 700℃ 700℃ 705℃ 705℃ 710℃ 710℃ 700℃ 700℃
공급물 중 프로판 또는 에탄 에탄 에탄 에탄 에탄 에탄 에탄 프로판 프로판
프로판 또는 에탄 ( 중량% ) 100 80 100 80 100 80 100 80
r- 파이오일 ( 중량% ) 0 20 0 20 0 20 0 20
공급물 중량, g/hr 10.48 10.47 10.48 10.47 10.48 10.47 15.36 15.35
증기/탄화수소 비율 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
총 책임도, % 107.4 94.9 110.45 97.0 104.4 96.8 103.0 96.4
총 생성물 중량%
C6+ 0.22 1.42 0.43 2.18 0.64 2.79 1.13 2.86
메탄 1.90 6.41 2.67 8.04 3.69 8.80 17.69 17.36
에탄 46.36 39.94 38.75 33.77 32.15 26.82 2.27 2.55
에틸렌 44.89 44.89 51.27 48.53 55.63 53.41 29.85 30.83
프로판 0.08 0.18 0.09 0.18 0.10 0.16 24.90 21.54
프로필렌 0.66 2.18 0.84 1.99 1.03 1.86 18.11 17.32
i-부탄 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.05 0.04
n-부탄 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.02 0.01
프로파디엔 0.41 0.26 0.37 0.22 0.31 0.19 0.08 0.06
아세틸렌 0.00 0.01 0.00 0.01 0.00 0.01 0.31 0.11
t-2-부텐 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
1-부텐 0.04 0.07 0.05 0.07 0.06 0.07 0.16 0.19
i-부틸렌 0.00 0.15 0.00 0.15 0.00 0.14 0.91 0.91
c-2-부텐 0.12 0.19 0.13 0.11 0.13 0.08 0.13 0.44
i-펜탄 0.59 0.05 0.04 0.06 0.05 0.06 0.14 0.14
n-펜탄 0.01 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.03
1,3-부타디엔 0.96 1.45 1.34 1.69 1.72 2.06 1.64 2.28
메틸 아세틸렌 n/a n/a n/a n/a n/a n/a 0.19 0.23
t-2-펜텐 0.03 0.04 0.02 0.04 0.03 0.05 0.12 0.13
2-메틸-2-부텐 0.02 0.00 0.03 0.00 0.03 0.00 0.03 0.04
1-펜텐 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.11 0.02
c-2-펜텐 0.03 0.04 0.03 0.04 0.03 0.03 0.01 0.06
펜타디엔 1 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
펜타디엔 2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.02
펜타디엔 3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.14 0.17
1,3-사이클로펜타디엔 0.03 0.06 0.02 0.05 0.02 0.05 0.44 0.72
펜타디엔 4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
펜타디엔 5 0.00 0.03 0.00 0.03 0.00 0.03 0.06 0.08
CO2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
CO 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.11 0.00
수소 3.46 2.66 3.94 2.90 4.36 3.43 1.36 1.22
미확인물 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.65
올레핀/방향족 216.63 34.87 126.61 24.25 91.78 20.80 45.81 18.66
총 방향족 0.22 1.42 0.43 2.18 0.64 2.79 1.13 2.86
프로필렌 + 에틸렌 45.56 47.07 52.11 50.52 56.65 55.28 47.96 48.14
에틸렌/프로필렌 비율 67.53 20.59 60.95 24.44 54.13 28.66 1.65 1.78
에탄을 사용한 제한된 수의 실행이 이루어졌다. 비교예 5 내지 7 및 비교예 3에서 알 수 있는 바와 같이, 에탄에서 생성물로의 전환은 프로판보다 느리게 발생하였다. 에탄을 사용한 비교예 5 및 프로판을 사용한 비교예 3을 동일한 몰 유량 및 온도에서 수행하였다. 그러나, 에탄의 전환율은 단지 52%(생성물 중 에탄 100% - 46%) 대 프로판의 경우 75%에 불과했다. 그러나, r-에틸렌/r-프로필렌 비율은, 에탄 분해가 주로 r-에틸렌을 생성하기 때문에 훨씬 더 높았다(67.53 대 1.65). 에탄 분해에서의 올레핀 대 방향족 비율은 또한 에탄 분해에 대해 훨씬 더 높았다. 비교예 5 내지 7 및 실시예 41 내지 43은 700℃, 705℃ 및 710℃에서 에탄 분해를 에탄과 r-파이오일의 80/20 혼합물 분해와 비교한다. 총 r-에틸렌 + r-프로필렌의 생성은, 온도가 증가할 때 에탄 공급물과 결합 공급물 모두에서 증가하였다(둘 모두에 대해 약 46%에서 약 55%로 증가). r-에틸렌 대 r-프로필렌 비율은 온도가 증가함에 따라 에탄 분해에 대해 감소하였지만(700℃에서 67.53에서 705℃에서 60.95로, 710℃에서 54.13으로) 혼합 공급물에 대한 비율은 증가하였다(20.59 → 24.44 → 28.66으로). r-프로필렌은 r-파이오일로부터 생성되었고, 일부는 계속해서 분해되어 r-에틸렌, 디엔 및 방향족과 같은 더 분해된 생성물을 생성했다. 700℃에서 r-파이오일을 사용한 프로판 분해에서의 방향족의 양(비교예 8에서 2.86%)은 710℃에서 에탄 및 r-파이오일을 분해하는 것과 거의 동일하였다(실시예 43에서 2.79%).
에탄 및 r-파이오일을 공동 분해하는 것은, 프로판 및 r-파이오일을 사용한 공동 분해에 비해 생성물로의 더 많은 전환을 수득하기 위해 더 높은 온도가 필요했다. 에탄 분해는 주로 r-에틸렌을 생성한다. 에탄을 분해하려면 높은 온도가 필요하기 때문에 에탄과 r-파이오일의 혼합물을 분해하면 일부 r-프로필렌이 더 반응함에 따라 더 많은 방향족 및 디엔이 생성된다. r-프로필렌 생성을 최소화하면서 방향족 및 디엔이 요망되는 경우 이 모드에서의 작동이 적절할 것이다.
프로판 분해보다 5℃ 높거나 낮은 r- 파이오일 및 프로판 분해의 실시예
표 11은, 695℃, 700℃ 및 705℃에서 프로판을 사용한 실험실 증기 분해기에서 수행된 실행(비교예 3, 9 및 10) 및 이들 온도에서 80/20 프로판/r-파이오일 중량 비를 사용한 실시예 44 내지 46을 포함한다. 증기는 모든 실행에서 0.4 증기 대 탄화수소 비율로 반응기에 공급되었다. r-파이오일 실시예 2는 이들 실시예에서 프로판으로 분해되었다.
700℃ +/- 5℃에서의 r- 파이오일 실시예 2를 사용한 실시예
실시예 비교예 9 비교예 3 비교예 10 44 45 46
구역 2 제어 온도, ℃ 695 700 705 695 700 705
프로판 ( 중량% ) 100 100 100 80 80 80
r- 파이오일 실시예 2 (중량%) 0 0 0 20 20 20
구역 2 배출 온도, ℃ 683 689 695 685 691 696
공급물 중량, g/hr 15.36 15.36 15.36 15.35 15.35 15.35
증기/탄화수소 비율 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
총 책임도, % 105 103 100.2 99.9 96.4 94.5
총 생성물 중량%
C6+ 0.76 1.13 1.58 2.44 2.86 4.02
메탄 15.06 17.69 20.02 14.80 17.36 19.33
에탄 1.92 2.27 2.49 2.20 2.55 2.63
에틸렌 25.76 29.85 33.22 27.14 30.83 33.06
프로판 33.15 24.90 18.96 28.21 21.54 15.38
프로필렌 18.35 18.11 16.61 17.91 17.32 15.43
i-부탄 0.05 0.05 0.03 0.06 0.04 0.03
n-부탄 0.02 0.02 0.02 0.03 0.01 0.02
프로파디엔 0.07 0.08 0.10 0.10 0.06 0.12
아세틸렌 0.22 0.31 0.42 0.27 0.11 0.47
t-2-부텐 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
1-부텐 0.15 0.16 0.16 0.19 0.19 0.17
i-부틸렌 0.95 0.91 0.80 1.01 0.91 0.72
c-2-부텐 0.11 0.13 0.13 0.49 0.44 0.33
i-펜탄 0.12 0.14 0.13 0.15 0.14 0.12
n-펜탄 0.00 0.00 0.00 0.02 0.03 0.02
1,3-부타디엔 1.22 1.64 2.00 1.93 2.28 2.39
메틸 아세틸렌 0.14 0.19 0.23 0.20 0.23 0.26
t-2-펜텐 0.11 0.12 0.12 0.12 0.13 0.12
2-메틸-2-부텐 0.02 0.03 0.02 0.04 0.04 0.03
1-펜텐 0.11 0.11 0.05 0.02 0.02 0.01
c-2-펜텐 0.01 0.01 0.06 0.04 0.06 0.03
펜타디엔 1 0.00 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00
펜타디엔 2 0.00 0.01 0.01 0.01 0.02 0.01
펜타디엔 3 0.12 0.14 0.16 0.24 0.17 0.22
1,3-사이클로펜타디엔 0.30 0.44 0.59 0.59 0.72 0.83
펜타디엔 4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
펜타디엔 5 0.05 0.06 0.06 0.07 0.08 0.08
CO2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
CO 0.00 0.11 0.47 0.00 0.00 0.00
수소 1.21 1.36 1.50 1.09 1.22 1.32
미확인물 0.00 0.00 0.00 0.61 0.65 2.84
올레핀/방향족 비율 62.38 45.81 34.23 20.43 18.66 13.33
총 방향족 0.76 1.13 1.58 2.44 2.86 4.02
프로필렌 + 에틸렌 44.12 47.96 49.83 45.05 48.14 48.49
에틸렌/프로필렌 비율 1.40 1.65 2.00 1.52 1.78 2.14
프로판 튜브에서 더 높은 온도에서의 작동은 프로판의 주로 r-에틸렌 및 r-프로필렌으로의 보다 높은 전환율을 제공한다(비교예 9, 3 및 10에서 각각 44.12% → 47.96% → 49.83%로 증가). 온도가 높을수록 r-프로필렌을 희생하면서 더 많은 r-에틸렌이 생성되었다(비교예 9, 3 및 10에서 r-에틸렌/r-프로필렌 비율은 1.40 → 1.65 → 2.0으로 증가하였다). 방향족도 온도가 높을수록 증가하였다. 동일한 경향이 실시예 44 내지 46에서 혼합 스트림을 분해할 때 관찰되었다: r-에틸렌 및 r-프로필렌이 증가하였고(45.05%에서 48.49%로), r-에틸렌/r-프로필렌 비율이 증가하였고(1.52에서 2.14로), 총 방향족이 증가했다(2.44%에서 4.02%로). 분해된 생성물로의 r-파이오일 전환은 프로판에 비해 주어진 온도에서 더 크다는 것이 공지되어 있다.
혼합 공급물이 5℃ 더 낮은 반응기 출구 온도를 갖는 조건의 경우 하기 두 가지 경우를 고려한다:
경우 A. 비교예 3(700℃에서 프로판) 및 실시예 441(695℃에서 80/20)
경우 B. 비교예 103(705℃에서 프로판) 및 실시예 452(700℃에서 80/20).
5℃ 더 낮은 온도에서 결합 튜브를 작동시키면, 더 높은 온도에 비해 더 많은 r-프로필렌의 단리를 가능케 한다. 예를 들어, 실시예 45에서 700℃ 대 실시예 46에서 705℃에서 작동하는 경우, r-프로필렌은 17.32% 대 15.43%였다. 유사하게, 실시예 44에서 695℃ 대 실시예 45에서 700℃에서 작동하는 경우, r-프로필렌은 17.91% 대 17.32%였다. r-프로필렌 및 r-에틸렌 수율은, 온도가 증가함에 따라 증가하였지만, 이는, r-에틸렌 대 r-프로필렌 비율의 증가(실시예 44의 695℃에서 1.52에서 실시예 46에서 705℃에서 2.14로)에 의해 나타난 바와 같이 r-프로필렌의 희생으로 일어났다. 프로판 공급물의 경우에도 상기 비율이 증가하였지만, 약간 낮은 수준에서 시작되었다. 여기에서, 상기 비율은 695℃에서 1.40에서 705℃에서 2.0으로 증가하였다.
결합 튜브에서의 더 낮은 온도는 여전히 거의 양호한 r-에틸렌 및 r-프로필렌으로의 전환율을 제공하였다(경우 A에서: 프로판 분해의 경우 47.96% 대 결합 분해의 경우 45.05%, 및 경우 B에서: 프로판 분해의 경우 49.83% 대 결합 분해의 경우 48.15%). 보다 낮은 온도에서 결합 튜브의 작동은 또한 방향족 및 디엔을 감소시켰다. 따라서, C6+(방향족) 및 디엔의 생성을 최소화하면서 r-에틸렌에 비해 더 많은 r-프로필렌이 요망되는 경우 이 모드가 바람직하다.
혼합 튜브가 5℃ 더 높은 반응기 출구 온도를 갖는 조건의 경우, 하기 두 가지 경우를 고려한다:
경우 A. 비교예 3(700℃에서 프로판 및 실시예 46(705℃에서 80/20)
경우 B. 비교예 9(695℃에서 프로판) 및 실시예 45(700℃에서 80/20).
프로판 튜브에서 더 낮은 온도를 실행하면 프로판의 전환율이 감소하고, r-에틸렌 대 r-프로필렌 비율이 감소하였다. 이 비율은 결합된 공급물과 프로판 공급물의 경우 모두 더 낮은 온도에서 더 낮았다. 분해된 생성물로의 r-파이오일 전환은 프로판에 비해 주어진 온도에서 더 컸다. 결합 튜브에서 5℃ 더 높게 작동하면 더 낮은 온도에 비해 더 많은 r-에틸렌과 더 적은 r-프로필렌이 생성되는 것으로 나타났다. 이 모드(결합 튜브의 더 높은 온도에서)는 r-에틸렌 + r-프로필렌으로의 전환율을 증가시켰다(5℃ 더 높은 온도에서, 경우 A에서: 비교예 3의 프로판 분해의 경우 47.96% 대 실시예 46의 결합 분해의 경우 48.49%, 및 경우 B에서: 프로판 분해의 경우 44.11%(비교예 9) 대 결합 분해의 경우 48.15%(실시예 45)).
이 모드(결합 튜브에서 5℃ 더 높은 온도)에서의 작동은, 원하는 경우, r-에틸렌, 방향족 및 디엔의 생성을 증가시킨다. 더 낮은 에틸렌 대 프로필렌 비율에서 작동하는 더 낮은 온도에서 프로판 튜브를 작동하면, 동일한 온도에서 두 튜브를 작동하는 것과 비교하여 r-프로필렌 생성을 유지할 수 있다. 예를 들어, 700℃에서 결합 튜브와 695℃에서 프로판 튜브를 작동하면 각각 18.35%와 17.32%의 r-프로필렌이 생성된다. 695℃에서 둘 다 실행하면 결합 튜브에서 0.6% 더 많은 r-프로필렌을 제공할 것이다. 따라서, r-프로필렌의 생성 손실을 최소화하면서 더 많은 방향족, 디엔 및 약간 더 많은 r-에틸렌이 요망되는 경우 이 모드가 바람직하다.
분해 노의 복사 구역을 시뮬레이션하도록 작동되는 구역 2의 출구에서 온도를 측정하였다. 이러한 온도는 표 11에 나와 있다. 소규모 실험실 유닛의 작동에서 상당한 열 손실이 있었지만, 온도는 결합된 공급물 경우에서의 출구 온도가 해당 프로판 단독 공급물 경우보다 1 내지 2℃ 더 높음을 보여주었다. 증기 분해는 흡열 과정이다. 프로판 단독 분해보다 파이오일 및 프로판을 사용한 분해에서 필요한 열이 더 적어서 온도가 많이 하락하지 않는다.
다양한 위치에서의 r- 파이오일 , 또는 r- 파이오일 및 증기를 공급하는 실시예
표 12는, 프로판 및 r-파이오일 실시예 3을 사용하여 실험실 증기 분해기에서 수행된 실행을 포함한다. 증기는 모든 실행에서 0.4 증기 대 탄화수소 비율로 반응기에 공급되었다. r-파이오일과 증기는 다른 위치에서 공급되었다(도 11의 구성 참조). 실시예 48에서, 반응기 입구 온도는 380℃로 제어되었고, r-파이오일은 가스로서 공급되었다. 반응기 입구 온도는, r-파이오일이 전형적인 반응기 구성에서 액체로서 공급될 때(실시예 49) 일반적으로 130 내지 150℃로 제어되었다.
상이한 위치에서의 r- 파이오일 및 증기 공급물을 사용한 실시예
실시예 * 47 48 49 50 51 52
구역 2 제어 온도 700℃ 700℃ 700℃ 700℃ 700℃ 700℃
프로판 ( 중량% ) 80 80 80 80 80 80
r- 파이오일 (중량%) 20 20 20 20 20 20
공급물 중량, g/hr 15.33 15.33 15.33 15.33 15.33 15.33
증기/탄화수소 비율 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
총 책임도, % 95.8 97.1 97.83 97.33 96.5 97.3
총 생성물 중량%
C6+ 3.03 3.66 4.50 3.32 3.03 3.38
메탄 17.37 18.49 19.33 17.46 19.85 17.38
에탄 2.58 3.04 3.27 2.60 3.18 2.35
에틸렌 30.30 31.07 31.53 30.93 32.10 30.75
프로판 21.90 19.10 16.57 20.11 17.79 21.96
프로필렌 16.82 16.78 15.97 17.24 16.64 16.14
i-부탄 0.04 0.04 0.03 0.04 0.03 0.04
n-부탄 0.04 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03
프로파디엔 0.10 0.09 0.09 0.11 0.11 0.12
아세틸렌 0.35 0.33 0.33 0.36 0.34 0.40
t-2-부텐 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
1-부텐 0.19 0.19 0.19 0.19 0.18 0.18
i-부틸렌 0.94 0.79 0.72 0.86 0.73 0.86
c-2-부텐 0.43 0.39 0.39 0.43 0.37 0.39
i-펜탄 0.16 0.16 0.16 0.16 0.15 0.15
n-펜탄 0.04 0.02 0.02 0.03 0.02 0.04
1,3-부타디엔 2.15 2.16 2.22 2.28 2.20 2.29
메틸 아세틸렌 0.21 0.21 0.20 0.23 0.22 0.24
t-2-펜텐 0.13 0.13 0.13 0.13 0.12 0.12
2-메틸-2-부텐 0.04 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03
1-펜텐 0.02 0.01 0.02 0.02 0.02 0.02
c-2-펜텐 0.05 0.03 0.03 0.03 0.03 0.04
펜타디엔 1 0.00 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00
펜타디엔 2 0.03 0.02 0.02 0.02 0.01 0.01
펜타디엔 3 0.25 0.07 0.22 0.24 0.22 0.24
1,3-사이클로펜타디엔 0.72 0.76 0.83 0.80 0.79 0.81
펜타디엔 4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
펜타디엔 5 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.08
CO2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.05 0.00
CO 0.00 0.00 0.00 0.00 0.23 0.00
수소 1.24 1.23 1.23 1.21 1.42 1.25
미확인물 0.79 1.09 1.80 1.06 0.00 0.71
올레핀/방향족 비율 17.27 14.36 11.67 16.08 17.71 15.43
총 방향족 3.03 3.66 4.50 3.32 3.03 3.38
프로필렌 + 에틸렌 47.12 47.85 47.50 48.17 48.75 46.89
에틸렌/프로필렌 비율 1.80 1.85 1.97 1.79 1.93 1.91
*구역 1과 구역 2 사이에서 공급된 실시예 47 -r-파이오일: 교차점에 대한 프록시
*구역 1과 구역 2 사이에서 공급된 실시예 48- r-파이오일 및 증기: 교차점에 대한 프록시
*구역 1의 중간 지점에서 공급된 실시예 49- r-파이오일 및 증기: 입구의 하류에 대한 프록시
*구역 1의 중간 지점에서 공급된 실시예 50- r-파이오일: 입구의 하류에 대한 프록시
*구역 1의 입구에서 가스로서 공급된 실시예 51- r-파이오일
*구역 1의 입구에서 액체로서 공급된 실시예 49- r-파이오일
반응기 입구에서 가스로서 프로판 및 r-파이오일을 공급하는 것(실시예 51)은, r-파이오일이 액체로서 공급된 실시예 52와 비교하여 r-에틸렌 및 r-프로필렌으로의 더 높은 전환율을 제공하였다. 일부 전환은, 스트림을 거의 400℃로 가열하여 일부 분해가 발생했기 때문이다. r-파이오일은 반응기 외부에서 기화되기 때문에, 그 목적을 위해 공급되는 열이 노에서 필요하지 않았다. 따라서, 분해에 더 많은 열이 이용가능하지 않았다. 그 결과, r-파이오일이 반응기 상부에서 액체로서 공급될 때에 수득된 것(실시예 52에서 46.89%)에 비해 더 많은 양의 r-에틸렌 및 r-프로필렌(48.75%)이 수득되었다. 추가적으로, 가스로서 반응기에 들어가는 r-파이오일은, 반응기에서 체류 시간을 감소시켜 실시예 51에서 낮은 총 방향족 화합물 및 증가된 올레핀/방향족 비율을 제공하였다.
다른 실시예(47 내지 50)에서, r-파이오일, 또는 r-파이오일 및 증기는, 증기 분해 노의 대류 구역과 복사 구역 사이의 시뮬레이션된 교차점(실험실 노의 구역 1과 구역 2 사이)에서 또는 구역 1의 중간 지점에서 공급되었다. 실시예 49의 방향족물을 제외하고는, 분해 결과에 거의 차이가 없었다. 구역 1의 중간 지점에서 r-파이오일과 증기를 공급하는 것이 가장 많은 양의 방향족을 생성했다. 증기가 구역 1과 구역 2 사이에서(실시예 48) r-파이오일과 동시 공급된 경우 방향족의 개수 또한 높았다. 두 실시예는, 상기 표의 다른 실시예와 비교하여 스트림들이 합쳐지기 전에 프로판이 반응하는 데 더 긴 전체 체류 시간을 가졌다. 따라서, 실시예 49에서 프로판 분해에서의 보다 긴 체류 시간 및 r-파이오일 분해에서 약간 더 짧은 체류 시간의 특정 조합은 분해된 생성물로서 보다 많은 양의 방향족을 생성하였다.
반응기의 상부에서 액체로서 r-파이오일을 공급하는 것(실시예 52)은 모든 조건의 가장 낮은 전환율을 제공하였다. 이는, 열이 필요한 기화를 요구하는 r-파이오일 때문이었다. 구역 1의 더 낮은 온도는 실시예 51과 비교할 때 더 적은 분해를 생성하였다.
r-에틸렌 및 r-프로필렌으로의 더 높은 전환은 한 가지 주요 이유로 대류 구획의 교차점 또는 중간점에서 r-파이오일을 공급함으로써 얻어졌다. r-파이오일, 또는 r-파이오일 및 증기의 도입 전에, 베드 상부에서의 프로판 체류 시간은 더 낮았다. 따라서, 프로판은 전체 공급 스트림에 대해 0.5초의 체류 시간으로 실시예 52에 비해 더 높은 r-에틸렌 및 r-프로필렌으로의 전환을 달성할 수 있다. 반응기 입구에서 가스로서 프로판 및 r-파이오일을 공급하는 것(실시예 51)은 r-에틸렌 및 r-프로필렌으로 가장 높은 전환율을 제공했는데, 그 이유는 다른 실시예에서 요구되는 r-파이오일의 기화에 노 열이 사용되지 않았기 때문이다.
프로판 또는 천연 가솔린을 사용한 r- 파이오일 실시예 5의 분해로부터의 탈코킹 실시예 .
프로판은 실시예 5의 프로판과 r-파이오일의 80/20 혼합물 및 실시예 5의 천연 가솔린과 r-파이오일의 80/20 혼합물과 동일한 온도 및 공급 속도로 분해되었다. 모든 실시예는 같은 방식으로 수행되었다. 실시예는 700℃의 구역 2 제어 온도로 실행되었다. 반응기가 안정한 온도에 있을 때, 프로판을 100분 동안 분해한 후, 4.5시간 동안 프로판, 또는 프로판 및 r-파이오일, 또는 천연 가솔린과 r-파이오일을 분해한 후, 추가로 60분 동안 프로판을 분해했다. 증기/탄화수소 비율은 이들 비교예에서 0.1 내지 0.4로 다양하였다. 프로판 분해 결과는 비교예 11 내지 13으로 표 13에 나타내었다. 표 14에 제시된 결과는, 실시예 5의 프로판 또는 천연 가솔린과 r-파이오일의 80/20 혼합물을 상이한 증기 대 탄화수소 비율로 분해하는 것을 포함하는 실시예(실시예 53 내지 58)를 포함한다. 질소(탄화수소에 대해 5중량%)는 균일한 증기 생성을 제공하기 위해 천연 가솔린 및 r-파이오일을 사용한 실시예에서 증기와 함께 공급되었다. 천연 가솔린을 갖는 r-파이오일을 분해하는 것과 관련된 실시예에서 액체 샘플은 분석되지 않았다. 오히려, 측정된 반응기 유출물 가스 유량 및 가스 크로마토그래피 분석을 사용하여 100% 책임도를 위해 미확인 물질의 이론적 중량을 계산했다.
각각의 증기 분해 실행 후에, 반응기 튜브의 탈코킹을 수행하였다. 탈코킹은 노의 세 구역을 모두 200 sccm N2 유동과 124 sccm 증기하에 700℃로 가열하는 것을 포함했다. 그 후, 110 sccm 공기가 도입되어 산소 농도가 5%가 되었다. 그 후, 질소 유동이 2시간에 걸쳐 감소함에 따라 공기 유동은 310 sccm까지 천천히 증가하였다. 이어서, 노 온도를 2시간에 걸쳐 825℃로 증가시켰다. 이러한 조건을 5시간 동안 유지하였다. 가스 크로마토그래피 분석은 공기 스트림의 도입으로 시작하여 15분마다 수행되었다. 탄소량은 각 분석에서 CO2와 CO의 양을 기준으로 계산되었다. CO가 관찰되지 않을 때까지 탄소의 양을 합산하였고, CO2의 양은 0.05% 미만이었다. 프로판 비교예의 탈코킹으로부터의 결과(가스 크로마토그래피 분석에 의한 탄소 mg)는 표 13에 나와 있다. r-파이오일 실시예의 결과는 표 14에 나와 있다.
프로판을 사용한 분해의 비교예
실시예 비교예 11 비교예 12 비교예 13
구역 2 제어 온도,℃ 700℃ 700℃ 700℃
프로판 ( 중량% ) 100 100 100
r- 파이오일 ( 중량% ) 0 0 0
N 2 (중량% ) 0 0 0
공급물 중량, g/hr 15.36 15.36 15.36
증기/탄화수소 비율 0.1 0.2 0.4
총 책임도, % 98.71 101.30 99.96
총 생성물 중량%
C6+ 1.71 1.44 1.10
메탄 20.34 19.92 17.98
에탄 3.04 2.83 2.25
에틸렌 32.48 32.29 30.43
프로판 19.04 20.26 24.89
프로필렌 17.72 17.88 18.19
i-부탄 0.04 0.04 0.04
n-부탄 0.03 0.00 0.00
프로파디엔 0.08 0.04 0.04
아세틸렌 0.31 0.03 0.04
t-2-부텐 0.00 0.00 0.00
1-부텐 0.18 0.18 0.17
i-부틸렌 0.78 0.82 0.93
c-2-부텐 0.15 0.14 0.13
i-펜탄 0.15 0.15 0.14
n-펜탄 0.00 0.00 0.00
1,3-부타디엔 1.93 1.90 1.68
메틸 아세틸렌 0.18 0.18 0.19
t-2-펜텐 0.14 0.14 0.12
2-메틸-2-부텐 0.03 0.03 0.03
1-펜텐 0.01 0.01 0.01
c-2-펜텐 0.01 0.11 0.10
펜타디엔 1 0.00 0.00 0.00
펜타디엔 2 0.01 0.01 0.01
펜타디엔 3 0.00 0.00 0.00
1,3-사이클로펜타디엔 0.17 0.16 0.14
펜타디엔 4 0.00 0.00 0.00
펜타디엔 5 0.07 0.00 0.01
CO2 0.00 0.00 0.00
CO 0.00 0.00 0.00
수소 1.41 1.43 1.39
미확인물 0.00 0.00 0.00
올레핀/방향족 비율 31.53 37.20 47.31
총 방향족 1.71 1.44 1.10
프로필렌 + 에틸렌 50.20 50.17 48.62
에틸렌/프로필렌 비율 1.83 1.81 1.67
탈코킹으로부터의 탄소, mg 16 51 1.5
프로판 또는 천연 가솔린 및 r- 파이오일 분해의 실시예
실시예 53 54 55 56 57 58
프로판 또는 천연 가솔린 프로판 프로판 프로판 천연 가솔린 천연 가솔린 천연 가솔린
구역 2 제어 온도 700 700 700 700 700 700
프로판/ 천연 가솔린 ( 중량% ) 80 80 80 80 80 80
r- 파이오일 ( 중량% ) 20 20 20 20 20 20
N 2 (중량% ) 0 0 0 5* 5* 5*
공급물 중량, g/hr 15.32 15.32 15.32 15.29 15.29 15.29
증기/탄화수소 비율 0.1 0.2 0.4 0.4 0.6 0.7
총 책임도, % 95.4 99.4 97.5 100** 100** 100**
총 생성물 중량%
C6+ 2.88 2.13 2.30 5.69 4.97 5.62
메탄 18.83 16.08 16.62 15.60 16.81 18.43
에탄 3.56 2.85 2.27 2.97 3.43 3.63
에틸렌 30.38 28.17 30.20 27.71 27.74 26.94
프로판 19.81 25.60 24.07 0.40 0.43 0.36
프로필렌 18.37 18.83 18.13 14.76 14.48 12.04
i-부탄 0.04 0.06 0.05 0.03 0.03 0.02
n-부탄 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
프로파디엔 0.05 0.05 0.04 0.09 0.09 0.08
아세틸렌 0.04 0.04 0.05 0.12 0.10 0.10
t-2-부텐 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
1-부텐 0.23 0.22 0.19 0.45 0.43 0.44
i-부틸렌 0.81 0.97 0.97 1.27 1.02 1.04
c-2-부텐 0.63 0.76 0.55 3.38 3.31 2.94
i-펜탄 0.19 0.18 0.16 0.02 0.02 0.03
n-펜탄 0.01 0.01 0.04 1.27 1.12 2.08
1,3-부타디엔 2.11 2.29 2.45 3.64 3.52 3.45
메틸 아세틸렌 0.17 n/a n/a 0.41 0.37 0.37
t-2-펜텐 0.16 0.13 0.12 0.12 0.12 0.13
2-메틸-2-부텐 0.03 0.03 0.03 0.05 0.06 0.09
1-펜텐 0.02 0.02 0.02 0.08 0.10 0.12
c-2-펜텐 0.11 0.10 0.09 0.08 0.09 0.11
펜타디엔 1 0.00 0.00 0.00 0.05 0.08 0.14
펜타디엔 2 0.01 0.03 0.02 0.23 0.36 0.53
펜타디엔 3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
1,3-사이클로펜타디엔 0.26 0.26 0.25 0.50 0.55 0.58
펜타디엔 4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
펜타디엔 5 0.09 0.08 0.08 0.00 0.00 0.12
CO2 0.00 0.00 0.00 0.02 0.00 0.00
CO 0.00 0.00 0.00 0.06 0.06 0.03
수소 1.21 1.12 1.24 0.96 0.95 0.95
미확인물 0.00 0.00 0.00 20.04 19.77 19.63
올레핀/방향족 비율 18.48 24.43 23.07 9.22 10.46 8.67
총 방향족 2.88 2.13 2.30 5.69 4.97 5.62
프로필렌 + 에틸렌 48.75 47.00 48.33 42.47 42.22 38.98
에틸렌/프로필렌 비율 1.65 1.50 1.67 1.88 1.92 2.24
탈코킹으로부터의 탄소, mg 96 44 32 90 71 23
*5% N2는 또한 증기 생성을 촉진하기 위해 첨가되었다. 분석은 이를 제외하기 위해 정규화되었다.
**실제 반응기 유출물 가스 유량 및 가스 크로마토그래피 분석 및 미확인 생성물의 이론적 질량을 제공하기 위한 계산에 기초한 100% 책임도.
분해 결과는, 반응기에서의 더 긴 체류 시간으로 인해 더 낮은 증기 대 탄화수소 비율에 따라 증가하는 r-프로필렌 및 r-에틸렌 수율 및 총 방향족과 같은 다른 경우에서 볼 수 있는 동일한 일반적인 경향을 보여주었다. 이러한 실행은, r-파이오일이 프로판 또는 천연 가솔린과 함께 분해될 때 생성되는 탄소의 양을 결정하기 위해 수행되었다. 이는, 짧은 실행이었지만, 코킹에서의 경향을 볼 수 있을만큼 충분히 정확했다. 프로판 분해는, 코킹을 가장 적게 생성했다. 생성된 탄소는 0.2 이하의 증기/탄화수소 비율에서 16 내지 51 mg 범위였다. 코킹은 0.4 증기/탄화수소 비율에서 가장 작았다. 실제로, 비교예 13에서는 탈코킹 후에 단지 1.5 mg의 탄소만 측정되었다. 정확도를 개선하려면 훨씬 더 긴 실행 시간이 필요하다. 대부분의 상업용 플랜트는 0.3 이상의 증기 대 탄화수소 비율에서 작동하기 때문에 0.2 비율에서 얻은 51 mg은 비합리적이지 않을 수 있고 다른 공급물의 기준선으로 간주될 수 있다. 실시예 53 내지 55의 r-파이오일/프로판 공급물의 경우, 비율을 0.1 → 0.2 → 0.4로 증가시키면 96 mg(실시예 53)에서 32 mg(실시예 55)으로 수득되는 탄소의 양이 감소하였다. 0.2 비율에서 44 mg의 탄소조차도(실시예 54) 비합리적이지 않았다. 따라서, 결합된 r-파이오일 및 프로판 공급물에서 0.4 비율을 사용하는 것은 프로판에서 0.2 내지 0.4 비율을 사용하는 것과 유사하게 코크스 형성을 억제했다. 수득된 탄소를 20 내지 50 mg 범위로 감소시키기 위해 천연 가솔린과 r-파이오일을 분해하는 데 0.7 비율(실시예 58)이 필요하였다. 0.6 비율에서, (실시예 57) 71 mg의 탄소가 여전히 수득되었다. 따라서, 천연 가솔린과 r-파이오일의 80/20 혼합물의 작동은 프로판 분해 작동의 전형적 실행 시간을 제공하기 위해 0.7 이상의 비율을 사용해야 한다.
증기 대 탄화수소 비율을 증가시키면 프로판, 프로판 및 r-파이오일, 및 천연 가솔린 및 r-파이오일의 분해에서 형성되는 코크스의 양이 감소하였다. 더 중질의 공급 원료가 분해됨에 따라 더 높은 비율이 필요했다. 따라서, 프로판은 낮은 코크스 형성을 얻기 위해 가장 낮은 비율이 필요했다. 프로판 및 r-파이오일 분해에는 약 0.4의 비율이 필요했다. 0.4 내지 0.6 범위는 탈코킹 사이에 전형적인 상업적 실행 시간을 허용하는 데 적절할 것이다. 천연 가솔린과 r-파이오일 혼합물의 경우 더 높은 비율이 필요했다. 이 경우, 0.7 이상의 비율이 필요하다. 따라서, 0.7 내지 0.9의 증기 대 탄화수소 비율에서 작동하는 것이 탈코킹 사이에 전형적 상업적 실행 시간을 허용하는 데 적절할 것이다.
실시예 59 - 플랜트 테스트
r-파이오일의 탱크(1012)에서 약 13,000 갤런이 도 12에 도시된 바와 같이 플랜트 테스트에 사용되었다. 노 코일(furnace coil) 출구 온도는 테스트의 목적에 따라 테스트 코일(코일-A 1034a 또는 코일-B 1034b) 출구 온도 또는 프로판 코일(코일 C 1034c, 코일 D 1034d 내지 F) 출구 온도에 의해 제어되었다. 도 12에서, r-파이오일을 사용한 증기 분해 시스템은 1010이고; 1012는 r-파이오일 탱크이고; 1020은 r-파이오일 탱크 펌프이고; 1024a 및 1226b는 TLE(전달 라인 교환기)이고; 1030a, b 및 c는 노 대류 구획이고; 1034a, b, c 및 d는 노 화이어박스(복사 구획)의 코일이고; 1050은 r-파이오일 전달 라인이고; 1052a 및 b는 시스템에 첨가되는 r-파이오일 공급물이고; 1054a, b, c 및 d는 규칙적 탄화수소 공급물이고; 1058a, b, c 및 d는 희석 증기이고; 1060a 및 1060b는 분해된 유출물이다. 노 유출물은 급냉되고, 주변 온도로 냉각되고, 응축된 액체로 분리되고, 가스 부분은 가스 크로마토그래피에 의해 샘플링 및 분석된다.
테스트 코일의 경우, 프로판 유동(1054a 및 1054b)은 독립적으로 제어 및 측정되었다. 증기 유동(1058a 및 1058b)은 테스트 목적에 따라, 증기/HC 비율 제어기에 의해 제어되거나 일정한 유동의 자동 모드로 제어되었다. 비-테스트 코일에서 프로판 유동은 자동 모드로 제어되었고 증기 유동은 증기/프로판=0.3으로 비율 제어기에서 제어되었다.
r-파이오일은 탱크(1012)로부터 r-파이오일 유동계(flow meter) 및 유동 제어 밸브를 통해 프로판 증기 라인으로 수득되고, 여기서 r-파이오일은 프로판과 함께 노의 대류 구획으로 및 더 아래로, 소위 화이어박스로도 불리는 복사 구획으로 유동한다. 도 12는 공정 유동을 보여준다.
r-파이오일 특성은 표 15 및 도 23에 나타내었다. r-파이오일은 8 중량% 미만의 소량의 방향족을 함유하지만 많은(50% 초과) 알칸을 함유하여, 이 물질을 경질 올레핀으로의 증기 분해를 위한 바람직한 공급 원료로서의 물질로 만들었다. 그러나, r-파이오일은, 광범위한 탄소수(표 15에 나타낸 바와 같이 C4-C30)를 포함하는, 표 15와 도 24 및 25에서 볼 수 있는 바와 같이 초기 비등점 약 40℃에서 최종 비등점 약 400℃까지 넓은 증류 범위를 가졌다. 이 r-파이오일의 또 다른 우수한 특징은 100 ppm 미만의 낮은 황 함량이지만, r-파이오일은 높은 질소(327 ppm) 및 염소(201 ppm) 함량을 가졌다. 가스 크로마토그래피 분석에 의한 r-파이오일의 조성은 표 16에 나와 있다.
플랜트 테스트용 r-파이오일의 특성
물성
밀도, 22.1℃, g/mL 0.768
점도, 22.1C, cP 1.26
초기 비등점, ℃ 45
인화점, ℃ -1.1 미만
유동점, ℃ -5.5
불순물
질소, ppmw 327
황, ppmw 74
염소, ppmw 201
탄화수소, 중량%
총 확인된 알칸 58.8
총 확인된 방향족 7.2
총 확인된 올레핀 16.7
총 확인된 디엔 1.1
총 확인된 탄화수소 83.5
Figure pct00008
플랜트 테스트가 시작되기 전에, 8개의 노 조건(더 구체적으로 말하면, 테스트 코일에 대한 8개의 조건)이 선택되었다. 여기에는 r-파이오일 함량, 코일 출구 온도, 총 탄화수소 공급 속도, 및 증기 대 총 탄화수소 비율이 포함되었다. 테스트 계획, 목적 및 노 제어 전략이 표 17에 나와 있다. "부유(float) 모드"는, 테스트 코일 출구 온도가 노 연료 공급을 제어하지 않는다는 것을 의미한다. 노 연료 공급은 비-테스트 코일 출구 온도, 또는 r-파이오일을 포함하지 않는 코일에 의해 제어된다.
프로판을 사용한 r-파이오일 동시 분해의 플랜트 테스트 계획
조건 COT,℉ 파이오일 중량% Py/
C 3 H 8 		총합, KLB/HR 파이오일 /코일, GPM 파이오일 /코일, lb/hr 증기/HC 비율 프로판/코일, klb/hr
기준선 1500 0 0.000 6.0 0.00 0 0.3 6.00
1A 부유 모드 5 0.053 6.0 0.79 300 0.3 5.70
1B 부유 모드 10 0.111 6.0 1.58 600 0.3 5.40
1C & 2A 부유 모드 15 0.176 6.0 2.36 900 0.3 5.10
2B 기준선보다 10℉ 이상 낮음 15 0.176 6.0 2.36 900 0.3 5.10
3A & 2C 1500 15 0.176 6.0 2.36 900 0.3 5.10
3B 1500 15 0.176 6.9 2.72 1035 0.3 5.87
4A 1500 15 0.176 6.0 2.36 900 0.4 5.10
4B 1500 15 0.176 6.0 2.36 900 0.5 5.10
5A 부유 모드 4.8 0.050 6.3 0.79 300 0.3 6.00
5B 2B COT에서
 4.8 0.050 6.3 0.79 302 0.3 6.00
r- 파이오일 첨가 효과
r-파이오일 첨가의 결과는, 프로판 유동, 증기/HC 비율 및 노가 제어되는 방식에 따라 다르게 관찰될 수 있다. 교차점과 코일 출구의 온도는 프로판 유동과 증기 유동이 유지되는 방식과 노(화이어박스에 연료 공급)가 제어되는 방식에 따라 다르게 변했다. 테스트 노에는 6개의 코일이 있었다. 화이어박스에 연료를 공급하여 노 온도를 제어하는 몇 가지 방식이 있었다. 그 중 하나는, 테스트에 사용된 개별 코일 출구 온도로 노 온도를 제어하는 것이었다. 테스트 코일과 비-테스트 코일 모두 다른 테스트 조건에 대한 노 온도를 제어하는 데 사용되었다.
실시예 59.1 - 고정된 프로판 유동, 증기/HC 비율 및 노 연료 공급에서(조건 5A)
r-파이오일(1052a) 첨가 효과를 확인하기 위해, 프로판 유동 및 증기/HC 비율을 일정하게 유지하고, 노 온도를 비-테스트 코일(코일-C) 출구 온도에 의해 제어하도록 설정하였다. 이어서, 예열 없이, 액체 형태의 r-파이오일(1052a)을 약 5중량%로 프로판 라인에 첨가하였다.
온도 변화: r-파이오일(1052a) 첨가 후, 표 18에 나타낸 바와 같이 교차점 온도는 A 및 B 코일에서 약 10℉ 하락하였고, COT는 약 7℉ 하락하였다. 교차점 및 COT 온도가 하락한 것에는 두가지 이유가 존재한다. 첫 번째는, r-파이오일(1052a) 첨가로 인해 테스트 코일에 더 많은 총 유동이 있었고, 두 번째는, 대류 구획에서의 코일에서 액체에서 증기로의 r-파이오일(1052a) 증발이 더 많은 열을 필요로 하여 온도를 하락시켰다. 복사 구획에서 보다 낮은 코일 입구 온도와 함께 COT도 하락하였다. TLE 출구 온도는, 공정 측에서 TLE를 통한 더 높은 총 질량 유동으로 인해 상승했다.
분해된 가스 조성 변화: 표 18의 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 메탄 및 r-에틸렌은 각각 약 1.7 및 2.1% 포인트만큼 감소한 반면, r-프로필렌 및 프로판은 각각 0.5 및 3.0% 포인트만큼 증가하였다. 프로필렌 농도는, 파이오일 무첨가 기준선에 대한 프로필렌:에틸렌 비율에서와 같이 증가하였다. 이는, 프로판 농도도 증가하였는데도 마찬가지였다. 다른 것들은 많이 변하지 않았다. r-에틸렌과 메탄의 변화는 더 높은 유량에서 더 낮은 프로판 전환율로 인한 것이고, 이는 분해된 가스에서 훨씬 더 높은 프로판 함량으로 나타났다.
Figure pct00009
실시예 59.2 고정된 총 HC 유동, 증기/HC 비율 및 노 연료 공급에서(조건 1A, IB 및 1C)
코일 중 r-파이오일(1052a)의 퍼센트가 변하는 동안 코일에 대한 탄화수소의 총 질량이 일정하게 유지될 때 온도 및 분해 가스 조성이 어떻게 변했는지 확인하기 위해 테스트 코일로의 증기 유동은 자동 모드로 일정하게 유지되었고, 노는 비-테스트 코일(코일-C) 출구 온도에 의해 제어되도록 설정되어 테스트 코일이 부유 모드가 되도록 허용한다. 예열 없이, 액체 형태의 r-파이오일(1052a)을 각각 약 5, 10 및 15 중량%로 프로판 라인에 첨가했다. r-파이오일(1052a) 유동이 증가하면, 프로판 유동은 상응하게 감소하여 코일로의 탄화수소의 동일한 총 질량 유동을 유지한다. 증기/HC 비율은 일정한 증기 유동에 의해 0.30으로 유지되었다.
온도 변화: 표 19에서 나타낸 바와 같이, r-파이오일(1052a) 함량이 15%로 증가함에 따라, 교차점 온도는 약 5℉만큼 완만하게 하락했고, COT는 약 15℉만큼 크게 증가하였고, TLE 출구 온도는 약 3℉만큼 단지 약간 증가하였다.
분해된 가스 조성 변화: 공급물 중 r-파이오일(1052a) 함량이 15%로 증가함에 따라 분해된 가스 중의 메탄, 에탄, r-에틸렌, r-부타디엔 및 벤젠은 모두 각각 약 0.5, 0.2, 2.0, 0.5 및 0.6% 포인트 상승했다. r-에틸렌/r-프로필렌 비율은 상승했다. 표 19a에 나타난 바와 같이, 프로판은 약 3.0% 포인트 정도 크게 하락했지만, r-프로필렌은 크게 변하지 않았다. 이러한 결과는 프로판 전환이 증가하였음을 보여주었다. 증가된 프로판 전환은 더 높은 COT 때문이다. 코일로의 총 탄화수소 공급, 증기/HC 비율 및 노 연료 공급이 일정하게 유지되는 경우, 교차점 온도가 하락하면 COT가 하락해야 한다. 그러나, 이 테스트에서 나타난 것은 반대였다. 표 19a에 나타난 바와 같이, 교차점 온도는 감소하였지만, COT는 상승했다. 이는, r-파이오일(1052a) 분해가 동일 질량 기준으로 프로판 분해와 같은 많은 열을 필요로 하지 않음을 나타낸다.
[표 19a]
Figure pct00010
실시예 59.3 일정한 COT 및 증기/HC 비율에서(조건 2B 및 5B)
이전 테스트 및 비교에서, r-파이오일(1052a) 첨가가 분해된 가스 조성에 미치는 효과는 r-파이오일(1052a) 함량뿐만 아니라, r-파이오일(1052a)이 첨가되는 경우 COT가 상응하게 변했기 때문에(부유 모드로 설정되었음), COT의 변화에 의해서도 영향을 받았다. 이 비교 테스트에서, COT는 일정하게 유지되었다. 시험 조건 및 분해된 가스 조성은 표 19b에 나열되어 있다. 표 19b의 데이터를 비교함으로써, 분해된 가스 조성에서 실시예 59.2의 경우와 동일한 경향이 확인되었다. 탄화수소 공급물 중 r-파이오일(1052a) 함량이 증가하면, 분해된 가스 중의 메탄, 에탄, r-에틸렌, r-부타디엔이 증가하였지만, 프로판은 크게 하락한 반면, r-프로필렌은 큰 변화가 없었다.
[표 19b]
Figure pct00011
실시예 59.4 공급물 중 r- 파이오일(1052a)을 갖는 유출물 조성물에 대한 COT의 효과(조건 1C, 2B, 2C, 5A & 5B)
탄화수소 공급물 중의 r-파이오일(1052a)은 2B 및 2C에 대해 15%로 일정하게 유지되었다. 5A 및 5B에 대한 r-파이오일은 4.8%로 감소하였다. 총 탄화수소 질량 유동과 증기 대 HC 비율은 모두 일정하게 유지되었다.
분해된 가스 조성에 대하여. 표 20에서와 같이, COT가 1479℉에서 1514℉로 (35℉만큼) 증가하였을 때, 분해된 가스 중 r-에틸렌 및 r-부타디엔은 각각 약 4.0% 및 0.4% 포인트만큼 증가하였고 r-프로필렌은 약 0.8% 포인트 감소하였다.
탄화수소 공급물 중 r-파이오일(1052a) 함량이 4.8%로 감소되었을 때, 분해된 가스 조성에 대한 COT 효과는 15% r-파이오일(1052a)을 갖는 경우와 동일한 경향을 따랐다.
Figure pct00012
실시예 59.5 증기/HC 비율의 효과(조건 4A 및 4B).
증기/HC 비율 효과는 표 21a에 나열되어 있다. 이 테스트에서, 공급물의 r-파이오일(1052a) 함량은 15%로 일정하게 유지되었다. 테스트 코일의 COT는 SET 모드에서 일정하게 유지되는 반면, 비-테스트 코일의 COT는 부유하게 되었다. 각 코일로의 총 탄화수소 질량 유동은 일정하게 유지되었다.
온도에 대하여. 증기/HC 비율이 0.3에서 0.5로 증가하였을 때, 테스트 코일의 COT가 일정하게 유지되었음에도 불구하고, 더 많은 희석 증기로 인해 대류 구획에서의 코일 내의 전체 유동이 증가하였기 때문에, 교차점 온도가 약 17℉만큼 하락했다. 같은 이유로, TLE 출구 온도가 약 13℉만큼 상승했다.
분해된 가스 조성에 대하여. 분해된 가스에서, 메탄과 r-에틸렌은 각각 1.6% 및 1.4% 포인트 감소하였고, 프로판은 3.7% 포인트만큼 증가하였다. 분해된 가스의 증가된 프로판은 프로판 전환이 하락했음을 나타낸다. 이는, 첫 번째로, 4B 조건에서 코일로 가는 총 몰(증기 포함)이 2℃ 조건의 약 1.3배였기 때문에(r-파이오일(1052a)의 평균 분자량은 160으로 가정함), 체류 시간이 더 짧기 때문이고, 두 번째로, 복사 코일의 경우 입구 온도인 보다 낮은 교차점 온도로 인해 평균 분해 온도가 낮아졌기 때문이다.
[표 21a]
증기/HC 비율의 효과(15%의 HC 공급물 중 r-파이오일, 총 탄화수소 질량 유동 및 COT는 일정하게 유지되었다)
Figure pct00013
분해된 가스 조성에 대하여. 분해된 가스에서, 메탄과 r-에틸렌은 각각 1.6% 포인트 및 1.4% 포인트만큼 감소하였고, 프로판은 증가하였다.
재정규화된 ( renormalized ) 분해된 가스 조성. 분해된 가스의 에탄과 프로판이 재활용된다면, 더 경질 생성물 조성이 무엇인지 확인하기 위해, 표 21a의 분해된 가스 조성은 각각 프로판 또는 에탄+프로판을 제거함으로써 재정규화되었다. 생성된 조성물은 표 21b에 나열되어 있다. 올레핀(r-에틸렌 + r-프로필렌) 함량이 증기/HC 비율에 따라 증가함을 알 수 있다.
[표 21b]
재정규화된 분해된 가스 조성(15%의 HC 공급물 중 r-파이오일, 총 탄화수소 질량 유동 및 COT는 일정하게 유지되었다)
Figure pct00014
총 탄화수소 공급물 유동의 효과(조건 2C 및 3B)
코일로의 총 탄화수소 유동의 증가는 더 높은 처리량을 의미하지만, 더 짧은 체류 시간을 의미하고, 이는 전환을 감소시킨다. HC 공급물 중 15%의 r-파이오일(1052a)을 사용하여, 총 HC 공급물의 10% 증가는, COT가 일정하게 유지되었을 때, 에탄의 변화 없이 프로판 농도의 증가와 함께 프로필렌:에틸렌 비율을 대략적으로 약간 증가시켰다. 메탄과 r-에틸렌에서 다른 변화가 나타났다. 각각은 약 0.5 내지 0.8% 포인트 하락했다. 결과는 표 22에 나열되어 있다.
Figure pct00015
r-파이오일(1052a)은 상업용 규모의 노에서 동일한 코일에서 프로판과 성공적으로 동시 분해된다.
실시예 60
84일에 걸쳐 에틸렌 분별기에 대해 평균 24시간 공급이 123.4(최소 117.1 및 최대 127.3) klb/hr인 것으로 측정하였다. 환류 비를 에틸렌 분별 컬럼에 대한 공급 원료의 에틸렌 농도의 함수로서 측정하였다. 결과를 도 26에 나타냈다. 공급 원료 중 에틸렌의 농도가 증가함에 따라 환류 비가 감소함을 볼 수 있다.
실시예 1 내지 4
열분해 유닛
열분해 유닛은 3개의 목을 가진 1 L 석영 환저 플라스크로 구성되었다. 하나의 목에 스테인리스 강 어댑터에 의해 가스 입구에 연결된 개방-말단형 석영 딥 튜브(open-ended quartz dip tube)를 장착하였다. K-형 열전대도 상기 딥 튜브를 통해 하위 표면으로부터 반응 혼합물로 삽입하였다. 반응 온도를 모니터링하는 것 이외에도, 상기 팁 튜브를 사용하여 가스 공급물, 예컨대 질소, 수소, 또는 증기를 하위 표면으로부터 열분해 혼합물로 삽입하고, 열분해 실험 동안 적절히 혼합되게 하였다. 또 다른 목에는 유리 증류 헤드를 장착하였다. 상기 증류 헤드를 열전대 보호관 및 J-형 열전대로 덮었다. 증류 헤드의 출구를 냉각 매질로서 글리콜과 물의 50/50 혼합물을 갖는 수직으로 매단(vertically hung) 응축기에 장착하였다. 상기 응축기를 60℃로 유지하였다. 상기 응축기의 출구를 유리 가스 분리 튜브에 장착하였다. 상기 튜브의 가스 출구를 일련의 2개의 드라이 아이스 트랩(trap)에 연결하였다. 임의의 비-응축가능 증기를 드라이 아이스 트랩에서 배출시키고 분석을 위해 테들러 가스 샘플 백(tedlar gas sample bag)에서 수집하였다. 상기 수직으로 매단 응축기 내에 응축된 액체를 샘플링 및 분석을 위해 눈금이 매겨진 생성물 탱크에서 수집하였다.
분석
반응 공급물 성분 및 생성물의 분석을 가스 크로마토그래피에 의해 수행하였다. 모든 %는 달리 특정이 없는 한 중량%이다. 35℃ 내지 300℃의 온도 범위에 걸쳐 레스텍 RTX-1 컬럼(30 m x 320 μm ID, 0.5 μm 필름 두께)과 화염 이온화 검출기를 사용하여 애질런트 7890A에서 액체 샘플을 분석했다. 가스 샘플을 애질런트 8890 가스 크로마토그래프에서 분석하였다. GC(가스 크로마토그래피)는 C6 이하의 정제 가스를 H2S 함량에 의해 분석하도록 구성하였다. 시스템에 4개의 벨브, 3개의 검출기, 2개의 패킹된 컬럼, 3개의 마이크로-패킹된 컬럼, 및 2개의 모세관 컬럼을 사용하였다. 사용된 컬럼은 하기와 같다: 2 ft x 1/16 in, 1 mm i.d. HayeSep A 80/100 메쉬 UltiMetal Plus 41 mm; 1.7 m x 1/16 in, 1 mm i.d. HayeSep A 80/100 메쉬 UltiMetal Plus 41 mm; 2 m x 1/16 in, 1 mm i.d. MolSieve 13X 80/100 메쉬 UltiMetal Plus 41 mm; 3 ft x 1/8 in, 2.1 mm i.d. HayeSep Q 80/100 메쉬 UltiMetal Plus; 8 ft x 1/8 in, 2.1 mm i.d. 분자 체 5A 60/80 메쉬 UltiMetal Plus; 2 m x 0.32 mm, 5 μm 두께 DB-1(123-1015, 절단); 25 m x 0.32 mm, 8 μm 두께 HP-AL/S(19091P-S12). FID 채널은 모세관 컬럼에 의해 C1-C5의 탄화수소를 분석하도록 구성하였고, C6/C6+ 성분을 백플러싱하고 분석의 시작에 1개의 피크로서 측정하였다. 제1 채널(참조 가스 He)은 고정된 가스(예컨대 CO2, CO, O2, N2, 및 H2S)를 분석하도록 구성하였다. 상기 채널을 등온적으로 전개시키고, 모든 마이크로-패킹된 컬럼을 밸브 오븐 내부에 설치하였다. 제2 TCD 채널(제3 검출기, 참조 가스 N2)은 보통의 패킹된 컬럼을 통해 수소를 분석하였다. 크로마토그래프로 둘 다로부터의 분석을 각각의 스트림(존재하는 가스 및 액체)의 질량을 기준으로 종합하여 반응기에 대한 전체적인 분석을 제공하였다.
실험 분해 유닛 내의 가스 상 샘플의 크로마토그래피 분리를 밸브 오븐 내의 14-포트 밸브(V1), 10-포트(V2) 및 2개의 6-포트 밸브(V3 및 V4), 1개의 화염 이온화 검출기(FID) 및 2개의 열 전도도 검출기(TCD) 및 하기 컬럼들이 장착된 애질런트 8890 GC를 사용하여 성취하였다: 컬럼 1: 2' x 1/16", 1 mm i.d. HayeSep A 80/100 메쉬; 컬럼 2: 1.7 m x 1/16 in, 1 mm i.d. HayeSep A 80/100 메쉬; 컬럼 3: 2 m x 1/16 in, 1 mm i.d. MolSieve 13X 80/100 메쉬; 컬럼 4: 3 ft x 1/8 in, 2.1 mm i.d. HayeSep Q 80/100 메쉬; 컬럼 5: 8 ft x 1/8 in, 2.1 mm i.d. 분자 체 5A 60/80 메쉬; 컬럼 6: 2 m x 0.32 mm, 5 ㎛ DB-1(30 m 컬럼으로부터 절단); 컬럼 7: 25 m x 0.32 mm, 8 ㎛ HP-AL/S.
밸브 및 컬럼 1, 2 및 3을 대형 밸브 박스 내에 설치하였다. 이를 70℃의 일정한 온도로 유지하였다. 영구 가스 채널을 V2 및 V4, 및 TCD로 구성하고, 헬륨 운반체를 12 mL/분의 유량으로 사용하였다. 탄화수소 채널을 V1 및 V3, 및 FID로 구성하고, 헬륨 운반체를 4 mL/분의 유량으로 사용하였다. 수소 채널을 VI 및 측면 장착된 TCD로 구성하고, 아르곤 운반체를 22 mL/분의 유량으로 사용하였다. 샘플을 샘플 루프(loop)를 통해 플러싱하고, 샘플 수집을 시작하기 직전 유동을 중단시켰다.
영구 가스(수소, 산소, 질소, 일산화탄소, 이산화탄소)
V2를 열고 V4를 닫아 주입을 시작하였다. 가스 성분을 컬럼 1 및 2를 통해 분배하고, 영구 가스는 컬럼 2로 용출시키고, 모든 다른 성분은 컬럼 1에 잔류하였다. 2.5분 후, V2를 닫아 H2, N2 및 O2가 컬럼 3으로 이동하게 하는 동시에, C3보다 무거운 모든 성분을 백플러싱하였다. 1.6분에, 컬럼 3 내의 가스가 단리되도록, TCD에 의해 측정될 컬럼 2 내에 여전히 잔류하는 가스가 유지되도록 V4를 조정하였다. 8.8분에, 컬럼 3에 포획된 가벼운 가스가 용출되도록 V4를 닫았다.
탄화수소
V3을 닫고 V1을 열어 주입을 시작하고, 탄화수소를 컬럼 6으로 백플러싱하고, 그 동안 V1을 열어 두었다. C6보다 가벼운 탄화수소를 계속하여 컬럼 7로 이동시켰다. 0.5분에, V3을 열어 모든 C6 및 그보다 무거운 화합물들을 함께 용출시킨 후, 정량 분석을 위해 나머지 탄화수소를 FID를 통해 용출시켰다.
수소
V1을 열어 주입을 시작하고, 샘플을 컬럼 6으로 용출시켰다. 수소를 계속하여 컬럼 5로 이동시켰다. 0.45분에, V1을 닫고 수소보다 무거운 모든 성분을 컬럼 4로 백플러싱하였다. 내부의 수소를 측면 TCD에 의해 분석하였다.
초기 온도를 60℃로 1분 동안 유지한 후, 20℃/분의 속도로 80℃로 증가시키고, 최종적으로 30℃/분의 속도로 190℃로 증가시키고, 7분 동안 유지하였다. 입구 온도는 250℃였고, 분할 비는 80:1이었다.
후술한 파이오일 실시예 및 분해 유닛으로부터의 액체 샘플을 비롯한 액상 샘플을 분할 주입기 및 화염 이온화 검출기가 장착된 애질런트 7890A에서 분석하였다. 정지 상은 레스텍 RTX-1 컬럼 30 m x 320 ㎛이었고, 필름 두께는 0.5 μm였다. 운반체 가스는 0.2 mL/분의 유량의 수소였다. 주입 부피는 1 μL였고, 주입기 온도는 250℃였고, 분할 비는 50:1이었다. 가능한 경우, 체류 시간을 질량 분광학에 의해 확인하였다.
실시예 61 - 하이드로포르밀화(OXO) 시설로부터의 산업 폐기물의 분석
알데히드를 생성하는 올레핀의 하이드로포르밀화는 통상적으로 Rh 또는 Co 금속을 기반으로 하는 균질 촉매에 의해 촉매되는 주지된 산업 공정(OXO 공정)이다. 촉매적 또는 열적 분해 유닛으로부터 단리된 프로필렌의 하이드로포르밀화는 1-부티르알데히드(노말 부티르알데히드)와 2-메틸-프로판알(이소부티르알데히드)의 혼합물을 생성한다. 알데히드의 혼합물은 다수의 증류에 의해 서로, 및 생산 촉매 및 용매로 반드시 분리되어야 한다. 최종 증류 컬럼의 바닥은 알데히드, 알코올, 에스터 및 에터로 구성된 무거운 성분의 혼합물을 함유한다. 이스트만 케미칼 컴파니에 의해 제공된 이러한 무거운 폐기물의 샘플을 전술한 GC 및 GC-MS에 의해 분석하였다. 결과를 표 1에 나타냈다. 본 실시예로부터의 폐기물인 용매 1을 실시예 63의 실시에 사용하였다.
실시예 62 - 에틸렌 글리콜 시설로부터의 산업 폐기물의 분석
에틸렌 옥사이드는 통상적으로 Ag로 구성된 비균질 촉매로 촉매적 또는 열적 분해 유닛으로부터 단리된 에틸렌의 부분 산화에 의해 생성된다. 생성된 유출물 가스는 흡수 및 증류에 의해 정제된다. 단리된 EO는 물과 열적으로 반응하여 에틸렌 글리콜(EG), 디에틸렌 글리콜(DEG) 및 트리에틸렌 글리콜(TEG)이 생성된다. 반응의 선택성은 제어하기 어렵고, 3개의 주 생성물의 증류 후 무거운 폴리글리콜의 스트림을 생성한다. TEG 정련 컬럼의 바닥을 GC 및 GC-MS로 분석하였다. 결과를 표 24에 나타냈다. 이스트만 케미칼 컴파니에 의해 제공되고 용매 2로 표시된 이러한 무거운 글리콜 폐 스트림의 샘플을 실시예 64의 실시에 사용하였다.
용매 1의 GC 조성
종 중량%
프로피온알데히드 0.26%
n-프로판올 0.30%
n-부티르알데히드 0.62%
2-Me-펜탄알 0.49%
2-Me-펜텐알 0.49%
프로판알의 디프로필 아세탈 3.64%
2-에틸-헥산알 5.90%
2-Me-1,3-펜탄디올 1.01%
2,2-디메틸헥산-1,3-디올 1.66%
4-하이드록시-3-에틸 프로파노에이트 1.01%
2-에틸-1,3-헥산 디올 4.63%
1,3-펜탄디올, 2-메틸-1-프로파노에이트 3.37%
3,5-디메틸-1,3,4-헥산 트리올 1.01%
2-에틸-1,3-헥산 디올-3-이소부티레이트 4.77%
2,2-디메틸-3-하이드록시헥실 이소부티레이트 14.6%
3-하이드록시-메틸-헵탄-4-일 부티레이트 8.74%
2-에틸-3-하이드록시 헥실 부티레이트 21.5%
3-아세톡시-2,2,4-트리메틸펜틸 이소부티레이트 1.54%
2-메틸-1,2-디에틸-1-프로필-1,3-프로판디일 프로파노에이트 3.84%
2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 이소부티레이트 10.5%
미지 10.1%
용매 2의 GC 조성
종 중량%
트리에틸렌 글리콜 (TEG) 23%
테트라에틸렌 글리콜 (TEG) 71%
펜타에틸렌 글리콜 (PEG) 5%
실시예 63 - 용매 1에 의한 질소 하의 소비자 사용 후 혼합된 플라스틱의 열분해
47.7%의 소비자 사용 후 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 21.8%의 산업적 사용 후 폴리프로필렌, 16.4%의 소비자 사용 후 폴리프로필렌, 및 14.2%의 산업적 사용 후 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)으로 구성된 100.9 g의 소비자 사용 후 및 산업적 사용 후 플라스틱의 혼합물을 전술한 열분해 유닛의 열분해 용기에 로딩하였다. 플라스틱을 150℃로 가열하여 용융시킨 후, 50 g의 용매 1을 플라스크에 투입하였다. 전체 혼합물을 400℃가 되도록 하면서, 혼합물 하위 표면에 N2를 발포하여 혼합을 강화하였다. 열분해 혼합물을 400℃로 2시간 동안 유지하였다. 이 시간 동안, 배출 가스(off gas)의 샘플을 테들러 백에서 수집하고 분석하였다. 2시간 후, 혼합물을 냉각하고, 수집용 플라스크 내에 수집된 파이오일을 분석하였다. 104.8 g의 파이오일을 수집하였고, 41.4 g의 잔사가 열분해 용기에 잔류하였다. 결과를 표 25에 나타냈다.
혼합된 플라스틱 및 산업 폐기물 용매를 이용한 열분해 실험의 결과
실시예 중합체 파이오일
전환율 		파이가스
전환율 		파이오일
알칸 		파이오일
올레핀 		파이오일
함산소물 		파이오일
방향족
화합물 		파이가스
C 2 		파이가스
C 3
63 LDPE, PP, HDPE 69.4% 3.1% 33.6% 18.4% 17.8% 7.6% 18.4% 33.5%
64 LDPE, PP, HDPE 45.2% 17.2% 32.7% 14.9% 0% 2.9% 20.0% 22.4%
실시예 64 - 용매 2에 의한 질소 하의 소비자 사용 후 혼합된 플라스틱의 열분해
40.9%의 소비자 사용 후 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 21.1%의 산업적 사용 후 폴리프로필렌, 16.5%의 소비자 사용 후 폴리프로필렌, 및 21.4%의 산업적 사용 후 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)으로 구성된 101.7 g의 소비자 사용 후 및 산업적 사용 후 플라스틱의 혼합물을 전술한 열분해 유닛의 열분해 용기에 로딩하였다. 플라스틱을 150℃로 가열하여 용융시킨 후, 50 g의 용매 2를 플라스크에 투입하였다. 전체 혼합물을 400℃가 되도록 하면서, 혼합물 하위 표면에 N2를 발포하여 혼합을 강화하였다. 열분해 혼합물을 400℃로 2시간 동안 유지하였다. 이 시간 동안, 배출 가스의 샘플을 테들러 백에서 수집하고 분석하였다. 2시간 후, 혼합물을 냉각하고, 수집용 플라스크 내에 수집된 파이오일을 분석하였다. 수집용 플라스크는 2개의 층을 함유하였다. 상층은 69.4 g이었고 열분해 생성물을 함유하였다(이의 결과를 표 3에 기재함), 하층은 36.8 g이었고 용매 2로부터의 미반응 물질(30%의 TEG, 65%의 TTG, 5%의 PEG)을 함유하였다. 열분해 후, 플라스크는 21 g의 왁스, 숯 및 기타 잔류물을 함유하였다.
열분해 용매로서 용매 1의 사용은 물질의 더 작은 분자로의 더 높은 전환을 야기하였다. 더 적은 물질이 용매 2에 의해 전환되지만, 더 높은 %가 파이가스 대 파이오일로 전환되었다. 용매 2의 사용에 의해, 2개의 층은 파이오일이 디켄터를 통해 분리되고, 미반응 용매가 재활용됨을 허용하였다. 용매 1의 경우, 함산소물이 잔류하였지만, 종 구성(speciation)이 열분해의 극도의 열적 조건에 기인하여 일부 경우 변하였다.

Claims (41)

  1. (a) 하나 이상의 재활용된 플라스틱 폐기물의 공급원;
    (b) 상기 재활용된 플라스틱 폐기물을 파쇄된 폐기물로 적어도 부분적으로 파쇄하도록 구성된 파쇄 유닛(shredding unit);
    (c) 상기 파쇄된 폐기물을 폐 스트림(waste stream) 및 폐 플라스틱 공급 원료로 분리하는 분리기 유닛; 및
    (d) 상기 분리기 유닛과 유체 연통되고 제1 열분해 구역 및 제2 열분해 구역을 포함하는 열분해 유닛으로서, 상기 제2 열분해 구역이 상기 제1 열분해 구역보다 높은 온도에서 작동하는, 열분해 유닛
    을 포함하는, 열분해 오일을 제조하기 위한 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 재활용된 플라스틱 폐기물의 공급원이 파쇄 유닛과 유체 연통된, 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 재활용된 플라스틱 폐기물의 공급원이 탱크(tank) 또는 철도 카트(railroad cart)를 포함하는, 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 재활용된 플라스틱 폐기물의 공급원이 폐기물 시설을 포함하는, 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    파쇄 유닛이 재활용된 플라스틱 폐기물 중 적어도 일부를 연삭하도록 구성된 연삭 유닛을 포함하는, 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    분리기 유닛이 필터, 사이클론 분리기(cyclone separator), 분별기, 부유 탱크(floatation tank) 또는 이들의 조합을 포함하는, 시스템
  7. 제6항에 있어서,
    분리기가 부유 탱크를 포함하는, 시스템.
  8. (a) 25 중량% 이상의 하나 이상의 재활용된 폐기물; 및
    (b) (i) 에탄 및/또는 프로판의 분해(cracking) 동안 생성된 하나 이상의 액체 부산물,
    (ii) 에틸렌 및/또는 프로필렌으로부터 유도된 생성물의 제조 동안 생성된 하나 이상의 액체 부산물,
    (iii) 하나 이상의 합성 텍스타일(textile),
    (iv) 합성 섬유의 생성으로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림,
    (v) 아세틸의 생성으로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림,
    (vi) C6-C24의 탄소 쇄 길이를 갖는 하나 이상의 산소화된 탄화수소,
    (vii) 주정박(distiller grain),
    (viii) 75 중량% 이상의 C2-C25 지방족 탄화수소 및 10 중량% 미만의 방향족 화합물을 포함하는 하나 이상의 액체 탄화수소,
    (ix) 하나 이상의 산업적 사용 후 폐 플라스틱(post-industrial waste plastic),
    (x) 하나 이상의 소비자 사용 후 폐 오일(post-consumer waste oil),
    (xi) 하나 이상의 산업적 사용 후 윤활 오일, 또는
    (xii) 이들의 조합
    을 포함하는, 1 중량% 이상의 하나 이상의 산업 부산물
    을 포함하는 열분해 공급물.
  9. (a) 열분해 공급물을 열분해 유닛에 도입하는 단계로서, 상기 열분해 공급물이 25 중량% 이상의 하나 이상의 재활용된 폐기물 및 1 중량% 이상의 하나 이상의 산업 부산물을 포함하고, 상기 산업 부산물이
    (i) 에탄 및/또는 프로판의 분해 동안 생성된 하나 이상의 액체 부산물,
    (ii) 에틸렌 및/또는 프로필렌으로부터 유도된 생성물의 제조 동안 생성된 하나 이상의 액체 부산물,
    (iii) 하나 이상의 합성 텍스타일,
    (iv) 합성 섬유의 생성으로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림,
    (v) 아세틸의 생성으로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림,
    (vi) C6-C24의 탄소 쇄 길이를 갖는 하나 이상의 산소화된 탄화수소,
    (vii) 주정박,
    (viii) 75 중량% 이상의 C2-C25 지방족 탄화수소 및 10 중량% 미만의 방향족 화합물을 포함하는 하나 이상의 액체 탄화수소,
    (ix) 하나 이상의 산업적 사용 후 폐 플라스틱,
    (x) 하나 이상의 소비자 사용 후 폐 오일,
    (xi) 하나 이상의 산업적 사용 후 윤활 오일, 또는
    (xii) 이들의 조합을 포함하는, 단계; 및
    (b) 상기 열분해 유닛에서 상기 열분해 공급물의 적어도 일부를 열분해함으로써 열분해 오일을 포함하는 열분해 유출물을 형성하는 단계
    를 포함하는, 열분해 오일의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    열분해 공급물이 2 중량% 이상의 하나 이상의 산업 부산물을 포함하는, 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    열분해 유닛이 325℃ 내지 800℃의 온도에서 작동하는, 제조 방법.
  12. 제1항 내지 제7항 및 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    열분해 유닛이 압출기를 포함하는, 시스템 또는 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    열분해가 0.1 내지 10초의 범위의 체류 시간에서 수행되는, 제조 방법.
  14. (a) 25 중량% 이상의 하나 이상의 재활용된 폐기물; 및
    (b) 1 중량% 이상의 하나 이상의 미정제 산업 폐기물 액체
    를 포함하는 열분해 공급물로서, 상기 하나 이상의 재활용된 폐기물 및 상기 하나 이상의 미정제 산업 폐기물 액체가 유체 연통된, 열분해 공급물.
  15. (a) 25 중량% 이상의 하나 이상의 재활용된 폐기물; 및
    (b) (i) 에탄 및/또는 프로판의 분해 동안 생성된 하나 이상의 액체 부산물,
    (ii) 에틸렌 및/또는 프로필렌으로부터 유도된 생성물의 제조 동안 생성된 하나 이상의 액체 부산물,
    (iii) 합성 섬유의 생성으로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림,
    (iv) 아세틸의 생성으로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림,
    (v) 75 중량% 이상의 C2-C25 지방족 탄화수소 및 10 중량% 미만의 방향족 화합물을 포함하는 하나 이상의 액체 탄화수소, 또는
    (vi) 이들의 조합
    을 포함하는, 1 중량% 이상의 하나 이상의 미정제 산업 폐기물 액체
    를 포함하는 열분해 공급물로서, 상기 하나 이상의 소비자 사용 후 폐기물 및 상기 하나 이상의 미정제 산업 폐기물 액체가 유체 연통된, 열분해 공급물.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    미정제 산업 폐기물 액체가
    (i) 에탄 및/또는 프로판의 분해 동안 생성된 하나 이상의 액체 부산물,
    (ii) 에틸렌 및/또는 프로필렌으로부터 유도된 생성물의 제조 동안 생성된 하나 이상의 액체 부산물,
    (iii) 합성 섬유의 생성으로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림,
    (iv) 아세틸의 생성으로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림,
    (v) C6-C24의 탄소 쇄 길이를 갖는 하나 이상의 산소화된 탄화수소,
    (vi) 75 중량% 이상의 C2-C25 지방족 탄화수소 및 10 중량% 미만의 방향족 화합물을 포함하는 하나 이상의 액체 탄화수소,
    (vii) 하나 이상의 소비자 사용 후 폐 오일,
    (viii) 하나 이상의 산업적 사용 후 윤활 오일, 또는
    (ix) 이들의 조합
    을 포함하는, 열분해 공급물.
  17. 제15항에 있어서,
    단일 성분이 미정제 산업 폐기물 액체의 총 중량을 기준으로 미정제 산업 폐기물 액체의 80% 초과를 구성하지 않는, 열분해 공급물
  18. (a) 열분해 공급물을 열분해 유닛에 도입하는 단계로서, 상기 열분해 공급물이 25 중량% 이상의 하나 이상의 재활용된 폐기물 및 1 중량% 이상의 하나 이상의 미정제 산업 폐기물 액체를 포함하고, 상기 하나 이상의 소비자 사용 후 폐기물 및 상기 하나 이상의 미정제 산업 폐기물 액체가 유체 연통된, 단계; 및
    (b) 상기 열분해 유닛에서 상기 열분해 공급물의 적어도 일부를 열분해함으로써 열분해 오일을 포함하는 열분해 유출물을 형성하는 단계
    를 포함하는, 열분해 오일의 제조 방법.
  19. (a) 열분해 유닛을 제공하는 단계;
    (b) 상기 열분해 유닛과 유체 연통된 미정제 산업 폐기물 액체의 공급원을 제공하는 단계; 및
    (c) 상기 열분해 유닛에서 상기 미정제 산업 폐기물 액체를 열분해하여 열분해 오일을 포함하는 열분해 유출물을 형성하는 단계
    를 포함하는, 열분해 유출물의 제조 방법.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    하나 이상의 재활용된 폐기물의 공급원을 제공하는 단계를 추가로 포함하는 제조 방법.
  21. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    열분해 유닛에서 하나 이상의 재활용된 폐기물과 하나 이상의 미정제 산업 폐기물 액체를 열분해하는 단계를 추가로 포함하는 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    미정제 산업 폐기물 액체의 공급원을 제공하는 단계를 추가로 포함하는 제조 방법.
  23. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    미정제 산업 폐기물 액체의 공급원이 화학 제조 플랜트를 포함하는, 제조 방법.
  24. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    미정제 산업 폐기물 액체의 공급원이 열적 분해기(cracker), 촉매적 분해기, 탈메탄기(demethanizer), 기화기 또는 급냉탑(quench tower)을 포함하는, 제조 방법.
  25. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    미정제 산업 폐기물 액체가
    (i) 에탄 및/또는 프로판의 분해 동안 생성된 하나 이상의 액체 부산물;
    (ii) 에틸렌 및/또는 프로필렌으로부터 유도된 생성물의 제조 동안 생성된 하나 이상의 액체 부산물;
    (iii) 합성 섬유의 생성으로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림;
    (iv) 아세틸의 생성으로부터 유도된 하나 이상의 폐 스트림;
    (v) C6-C24의 탄소 쇄 길이를 갖는 하나 이상의 산소화된 탄화수소;
    (vi) 75 중량% 이상의 C2-C25 지방족 탄화수소 및 10 중량% 미만의 방향족 화합물을 포함하는 하나 이상의 액체 탄화수소;
    (vii) 하나 이상의 소비자 사용 후 폐 오일;
    (viii) 하나 이상의 산업적 사용 후 윤활 오일; 또는
    (ix) 이들의 조합
    을 포함하는, 제조 방법.
  26. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    단일 성분이 미정제 산업 폐기물 액체의 총 중량을 기준으로 미정제 산업 폐기물 액체의 80 중량% 초과를 구성하지 않는, 열분해 공급물 또는 제조 방법.
  27. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    재활용된 폐기물이 소비자 사용 후 폐기물 및/또는 산업적 사용 후 폐기물을 포함하는, 열분해 공급물 또는 제조 방법.
  28. 제15항 또는 제18항에 있어서,
    소비자 사용 후 폐기물이 폐 플라스틱, 폐 고무, 텍스타일, 변성 셀룰로스, 습식 레이드(wet-laid) 생성물 또는 이들의 조합을 포함하는, 열분해 공급물 또는 제조 방법.
  29. 제15항 또는 제18항에 있어서,
    열분해 공급물이 30 중량% 이상의 하나 이상의 소비자 사용 후 폐기물을 포함하는, 열분해 공급물 또는 제조 방법.
  30. 제15항 또는 제19항에 있어서,
    열분해 공급물이 30 중량% 이상의 하나 이상의 산업적 사용 후 폐기물을 포함하는, 열분해 공급물 또는 제조 방법.
  31. 제15항 또는 제19항에 있어서,
    소비자 사용 후 폐기물이 하나 이상의 폐 플라스틱을 포함하는, 열분해 공급물 또는 제조 방법.
  32. 제8항, 제9항, 제14항, 제15항 및 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    재활용된 폐기물이 하나 이상의 재활용된 폐 플라스틱을 포함하는, 열분해 공급물 또는 제조 방법.
  33. 제32항에 있어서,
    열분해 공급물이 30 중량% 이상의 하나 이상의 재활용된 폐 플라스틱을 포함하는, 열분해 공급물 또는 제조 방법.
  34. 제8항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
    열분해 공급물이 2 중량% 이상의 하나 이상의 미정제 산업 폐기물 액체를 포함하는, 열분해 공급물 또는 제조 방법.
  35. 제8항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
    열분해 공급물이 75 중량% 미만의 하나 이상의 미정제 산업 폐기물 액체를 포함하는, 열분해 공급물 또는 제조 방법.
  36. (a) 열분해 유닛; 및
    (b) 미정제 산업 폐기물 액체의 공급원
    을 포함하는, 열분해 오일을 제조하기 위한 시스템.
  37. 제36항에 있어서,
    하나 이상의 재활용된 폐기물의 공급원을 추가로 포함하는 시스템.
  38. 제37항에 있어서,
    하나 이상의 재활용된 폐기물의 공급원이 열분해 유닛 및/또는 미정제 산업 폐기물 액체의 공급원과 유체 연통된, 시스템.
  39. 제36항에 있어서,
    미정제 산업 폐기물 액체의 공급원이 화학 제조 플랜트를 포함하는, 시스템.
  40. 제37항에 있어서,
    미정제 산업 폐기물 액체의 공급원이 열적 분해기, 촉매적 분해기, 탈메탄기, 기화기 또는 급냉탑을 포함하는, 시스템.
  41. 제37항에 있어서,
    하나 이상의 재활용된 폐기물의 공급원이 재활용된 플라스틱 공급원을 포함하는, 시스템.
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