KR20220167325A - 회수기 플레이크 거부물의 화학적 재활용 - Google Patents

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Abstract

화학적 재활용 설비, 특히 가용매분해 설비에 대한 공급 원료로서 하나 이상의 PET-함유 물질을 사용하기 위한 재활용 공정 및 설비가 본 명세서에 제공된다. 공급원료로 사용되는 PET-함유 물질은 일정량의 PET 및 PVC-함유 회수기 플레이크 거부물을 포함할 수 있다. PET 및 PVC-함유 회수기 플레이크 거부물은 밀도 분리를 포함한 다양한 플라스틱 재생기 분리 공정에서 유도될 수 있다. 이러한 플레이크 거부 물질은 일반적으로 PVC 함량으로 인해 기계적 PET 재활용 설비에 바람직하지 않거나 사용할 수 없으며, 일반적으로 매립지 및/또는 소각로로 보내진다. 그러나, 본원에 기재된 공정 및 설비는 바람직하지 않거나 사용할 수 없는 플레이크 거부 물질에 존재하는 PET 및 기타 플라스틱을 사용한다.

Description

회수기 플레이크 거부물의 화학적 재활용
폐기물, 특히 생분해되지 않는 폐기물은 1회 사용 후 매립지에 폐기될 때 환경에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 환경적 관점에서, 가능한 한 많은 폐기물을 재활용하는 것이 바람직하다. 그러나, 종래의 재활용 기술로는 재활용이 거의 불가능하거나 경제적으로 실행불가능한 저부가가치 폐기물 스트림이 여전히 존재한다. 또한, 일부 종래의 재활용 공정은 그 자체로 경제적으로 회수 또는 재활용이 불가능한 폐기물 스트림을 생성하여, 폐기되어야 하거나, 그렇지 않으면 처리되어야 하는 추가적인 폐기물 스트림을 생성한다. 예를 들어, 플라스틱 회수기 설비는 소비자 및 기계적 재활용 설비에서 바람직하지 않거나 사용할 수 없는 상당한 양의 폐 플라스틱을 생성할 수 있다. 특히, 플라스틱 회수기 설비는 PVC 함량으로 인해 기계적 재활용 설비에 바람직하지 않거나 사용할 수 없는 일정량의 플라스틱 플레이크 거부 물질(plastic flake reject material)을 생산할 수 있지만, 바람직하거나 사용가능한 PET 및/또는 기타 플라스틱을 어느 정도 함유할 수 있다. 그러나, 이러한 플레이크 거부 물질은 일반적으로 매립지 및/또는 소각로에 폐기된다.
따라서, 이러한 공급원으로부터 회수된 다양한 플라스틱-함유 폐기물, 특히 플라스틱 회수기 설비로부터의 바람직하지 않거나 사용할 수 없는 플라스틱 플레이크 거부 물질을 경제적으로 실행 가능한 방식으로 화학적으로 재활용할 수 있는 대규모 설비에 대한 필요성이 존재한다.
하나의 양태에서, 본 발명의 기술은 플라스틱 폐기물을 재활용하는 방법에 관한 것이다. 일반적으로, 상기 방법은 (a) 플라스틱 폐기물로부터 분리된 일정량의 PET 및 PVC-함유 회수기 플레이크 거부 물질을 화학적 재활용 설비에 공급하는 단계; 및 (b) 화학적 재활용 설비에서 PET 및 PVC-함유 회수기 플레이크 거부 물질의 적어도 일부를 해중합(depolymerization)하는 단계를 포함한다.
하나의 양태에서, 본 발명의 기술은 화학적 재활용 설비에 대한 공급원료로서 PET 및 PVC-함유 회수기 플레이크 거부 물질의 용도에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 기술의 실시양태에 따른 폐 플라스틱의 화학적 재활용 공정 및 설비의 주요 단계를 도시한 블록 흐름도이고;
도 2는 본 발명의 기술의 실시양태에 따른 혼합 플라스틱 폐기물의 분리 공정 및 분리 구역을 도시한 블록 흐름도이고;
도 3은 본 발명의 기술의 실시양태에 따른 PET 가용매분해 공정 및 설비의 주요 단계를 도시한 블록 흐름도이고;
도 4는 PET 회수기 설비로부터 유도된 전형적인 rPET 제품 및 부산물을 예시하는 블록 흐름도이고;
도 5는 PET 회수기 공정의 주요 단계, 및 그로부터 생성된 생성물 및 부산물을 예시하는 블록 흐름도이고;
도 6은 본 발명의 기술의 실시양태에 따른 도 1에 도시된 화학 물질 재활용 설비의 예시적인 액화 구역을 도시하는 블록 흐름도이고;
도 7은 본 발명의 기술의 실시양태에 따른 폐 플라스틱을 열분해 생성물 스트림으로 전환하기 위한 열분해 공정 및 설비의 주요 단계를 도시하는 블록 흐름도이고;
도 8a는 본 발명의 기술의 실시양태에 따른 통합 열분해 공정 및 설비, 분해 공정 및 설비의 주요 단계를 도시하는 블록 흐름도이고;
도 8b는 본 발명의 기술의 실시양태에 따른 분해로의 개략도이고;
도 9는 본 발명의 기술의 실시양태에 따른 POx 반응기의 개략도이고;
도 10은 본원에 사용된 용어 "분리 효율"의 다양한 정의를 예시하는 개략도이다.
본 발명자들은 화학적 재활용 설비, 특히 가용매분해 설비에 대한 공급원료로서 다양한 공급원으로부터 나온 하나 이상의 PET-함유 물질을 사용하는 새로운 방법 및 시스템을 발견하였다. 더욱 구체적으로, 본 발명자들은 화학적 재활용 또는 가용매분해를 위한 공급원료로서 사용되는 PET-함유 물질이 플라스틱 회수기 설비로부터 유도된 플레이크 회수기 거부 물질을 포함할 수 있다는 것을 발견하였다. 이러한 플레이크 거부 물질은 PVC 함량으로 인해 일반적으로 기계적 재활용 설비에서 바람직하지 않거나 사용할 수 없는 것으로 간주되지만, 회수 가능한 플라스틱 및 유용한 플라스틱, 예컨대 PET 플라스틱을 어느 정도 포함할 수 있다. 본원에 기재된 방법 및 시스템은 화학적 재활용 시설 및 공정에서 공급원료 공급원으로서 이러한 PET 및 PVC-함유 회수기 거부 물질을 사용할 수 있다.
수치 순서가 표시될 때, 각 숫자는 수치 순서 또는 문장에서 첫 번째 숫자 또는 마지막 숫자와 동일하게 수정됨을 이해해야 하며, 예를 들어 각 숫자는 경우에 따라 "적어도(at least)", 또는 "최대(up to)" 또는 "이하(not more than)"일 수 있고; 각 숫자는 "또는" 관계에 있다. 예를 들어, "적어도 10, 20, 30, 40, 50, 75 중량% …은 "적어도 10 중량%, 또는 적어도 20 중량%, 또는 적어도 30 중량%, 또는 적어도 40 중량%, 또는 적어도 50 중량%, 또는 적어도 75 중량%", 등과 동일한 것을 의미하고; "90, 85, 70, 60 중량% 이하 …는 "90 중량% 이하, 또는 85 중량% 이하, 또는 70 중량% 이하 …등과 동일한 것을 의미하고; "중량으로 적어도 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9% 또는 10% …는 "적어도 1 중량%, 또는 적어도 2 중량%, 또는 적어도 3 중량% …등과 동일한 것을 의미하고; "적어도 5, 10, 15, 20 중량% 및/또는 99, 95, 90 중량% 이하"는 "적어도 5 중량%, 또는 적어도 10 중량%, 또는 적어도 15 중량% 또는 적어도 20 중량% 및/또는 99 중량% 이하, 또는 95 중량% 이하, 또는 90 중량% 이하 …등과 동일한 것을 의미한다.
달리 언급되지 않는 한 모든 농도 또는 양은 중량 기준이다.
전반적인 화학적 재활용 설비
이제 도 1을 참조하면, 화학적 재활용 설비(10)에서 폐 플라스틱을 화학적으로 재활용하기 위한 공정의 주요 단계가 도시되어 있다. 도 1은 본 발명의 기술의 하나의 예시적인 실시양태를 도시한다는 것을 이해해야 한다. 도 1에 도시된 특정 특징부는 생략될 수도 있고/있거나, 본원의 다른 곳에 기재된 추가의 특징부가 도 1에 도시된 시스템에 첨가될 수도 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 이들 단계는 일반적으로 전처리 단계/설비(20), 및 적어도 하나의(또는 적어도 둘 이상의) 가용매분해 단계/설비(30), 부분 산화(POX) 기화 단계/설비(50), 열분해 단계/설비(60), 분해 단계/설비(70), 및 에너지 회수 단계/설비(80)를 포함한다. 임의적으로, 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 이들 단계는 또한 하나 이상의 다른 단계, 예컨대, 직접 판매 또는 사용, 매립, 분리, 및 고화 단계를 포함할 수 있으며, 그 중 하나 이상이 도 1에서 블록(90)으로 표시된다. 이들 단계 또는 설비 모두를 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명의 기술의 하나 이상의 실시양태에 따른 화학적 재활용 공정 및 설비는 플라스틱 폐기물, 특히, 혼합 플라스틱 폐기물을 화학적으로 재활용하기 위해 다양한 조합으로 이들 단계/설비 중 적어도 2, 3, 4, 5개, 또는 전체를 포함할 수 있음을 이해해야 한다. 본원에 기재된 화학적 재활용 공정 및 설비는 폐 플라스틱을 재활용물 제품 또는 다양한 최종 사용 재료를 형성하기 위해 사용되는 화학적 중간체로 전환시키는 데 사용될 수 있다. 화학적 재활용 설비/공정에 공급되는 폐 플라스틱은 혼합 플라스틱 폐기물(MPW), 사전 분류된 폐 플라스틱, 및/또는 전처리된 폐 플라스틱일 수 있다.
본원에 사용된 용어 "화학적 재활용"은 폐 플라스틱 중합체를, 그 자체로 유용한 및/또는 또 다른 화학적 제조 공정 또는 공정들에 대한 공급원료로서 유용한 저분자량 중합체, 올리고머, 단량체, 및/또는 비중합체 분자(예를 들어, 수소 및 일산화탄소)로 화학적으로 전환시키는 단계를 포함하는 폐 플라스틱 재활용 공정을 지칭한다. "화학적 재활용 설비"는 폐 플라스틱의 화학적 재활용을 통한 재활용물 제품을 생산하는 설비이다. 본원에 사용된 용어 "재활용물(recycle content)" 및 "r-함유물(r-content)"은 폐 플라스틱으로부터 직접적으로 및/또는 간접적으로 유도된 조성물이거나, 또는 이를 포함하는 것을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "직접적으로 유도된"은 폐 플라스틱에서 유도한 적어도 하나의 물리적 성분을 갖는 것을 의미하는 반면, "간접적으로 유도된"은 i) 폐 플라스틱에 기인하지만, ii) 폐 플라스틱에서 유도한 물리적 성분을 기반으로 하지 않는, 할당된 재활용물을 갖는 것을 의미한다.
화학적 재활용 설비는 기계적 재활용 설비가 아니다. 본원에 사용된 용어 "기계적 재활용" 및 "물리적 재활용"은 폐 플라스틱을 용융시키고, 용융된 플라스틱을 새로운 중간 제품(예를 들어, 펠릿 또는 시트) 및/또는 새로운 최종 제품(예를 들어, 병)으로 형성하는 단계를 포함하는 재활용 공정을 지칭한다. 일반적으로, 기계적 재활용은 재활용되는 플라스틱의 화학적 구조를 실질적으로 변경하지 않는다. 하나의 실시양태에서 또는 전술한 임의의 실시양태와의 조합에서, 본원에 기재된 화학적 재활용 설비는 기계적 재활용 설비로부터의, 및/또는 기계적 재활용 설비에 의해 일반적으로 처리될 수 없는 폐기물 스트림을 수용하고 처리하도록 구성될 수 있다.
단일 화학적 재활용 설비의 일부로서 본 명세서에 기재되어 있지만, 하나 이상의 전처리 설비(20), 가용매분해 설비(30), 열분해 설비(60), 분해 설비(70), 부분 산화(POX) 기화 설비(50), 및 에너지 회수 설비(80), 또는 고화 또는 분리와 같은 임의의 기타 설비(90)가 상이한 지리적 위치에 위치될 수 있고/있거나 상이한 상업적 기업에 의해 운영될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 전처리 설비(20), 가용매분해 설비(30), 열분해 설비(60), 분해 설비(70), 부분 산화(POX) 기화 설비(50), 에너지 회수 설비(80), 또는 임의의 기타 설비(90) 각각은, 동일한 기업에 의해 운영될 수도 있고, 반면에, 다른 경우에, 전처리 설비(20), 가용매분해 설비(30), 열분해 설비(60), 분해 설비(70), 부분 산화(POX) 기화 설비(50), 고화 설비, 에너지 회수 설비(80), 및 분리 또는 고화와 같은 하나 이상의 기타 설비(90) 중 하나 이상이, 상이한 상업적 기업에 의해 운영될 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 화학적 재활용 설비(10)는 상당한 양의 혼합 플라스틱 폐기물을 처리할 수 있는 상업적 규모의 설비일 수 있다. 본원에 사용된 용어 "상업적 규모의 설비"는 1년에 걸쳐 평균적으로 시간당 적어도 500 파운드의 평균 연간 공급량을 갖는 설비를 지칭한다. 화학적 재활용 설비에 대한(또는 전처리 설비(20), 가용매분해 설비(30), 열분해 설비(60), 분해 설비(70), POX 기화 설비(50), 에너지 회수 설비(80), 및 임의의 기타 설비(90) 중 어느 하나에 대한) 평균 공급량은 시간당 적어도 750, 적어도 1,000 파운드, 적어도 1,500 파운드, 적어도 2,000 파운드, 적어도 2,500 파운드, 적어도 3,000 파운드, 적어도 3,500 파운드, 적어도 4,000 파운드, 적어도 4,500 파운드, 적어도 5,000 파운드, 적어도 5,500 파운드, 적어도 6,000 파운드, 적어도 6,500 파운드, 적어도 7,500 파운드, 적어도 10,000 파운드, 적어도 12,500 파운드, 적어도 15,000 파운드, 적어도 17,500 파운드, 적어도 20,000 파운드, 적어도 22,500 파운드, 적어도 25,000 파운드, 적어도 27,500 파운드, 적어도 30,000 파운드 또는 적어도 32,500 파운드 및/또는 시간당 1,000,000 파운드 이하, 750,000 파운드 이하, 500,000 파운드 이하, 450,000 파운드 이하, 400,000 파운드 이하, 350,000 파운드 이하, 300,000 파운드 이하, 250,000 파운드 이하, 200,000 파운드 이하, 150,000 파운드 이하, 100,000 파운드 이하, 75,000 파운드 이하, 50,000 파운드 이하, 또는 40,000 파운드 이하일 수 있다. 설비에 둘 이상의 공급물 스트림이 포함된 경우, 평균 연간 공급량은 공급물 스트림의 합친 중량을 기준으로 결정된다.
추가적으로, 전처리 설비(20), 가용매분해 설비(30), 열분해 설비(60), 분해 설비(70), POX 기화 설비(50), 에너지 회수 설비(80), 및 임의의 기타 설비(90) 각각이 직렬 또는 병렬로 작업하는 다중 유닛을 포함할 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 열분해 설비(60)는 병렬로 작업하며 각각이 폐 플라스틱을 포함하는 공급물을 수용하는 다중 열분해 반응기/유닛을 포함할 수 있다. 설비가 여러 개의 개별 장치로 구성된 경우, 설비에 대한 평균 연간 공급량은 해당 설비 내 모든 일반 유형의 장치에 대한 평균 연간 공급량의 합으로 계산된다.
추가적으로, 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 화학적 재활용 설비(10)(또는 전처리 설비(20), 가용매분해 설비(30), 열분해 설비(60), 분해 설비(70), POX 기화 설비(50), 에너지 회수 설비(80), 및 임의의 기타 설비(90) 중 어느 하나)는 연속적인 방식으로 작업할 수 있다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 화학적 재활용 설비(10)(또는 전처리 설비(20), 가용매분해 설비(30), 열분해 설비(60), 분해 설비(70), POX 기화 설비(50), 에너지 회수 설비(80), 및 임의의 기타 설비(90) 중 어느 하나)의 적어도 일부는 배취(batch) 또는 반-배취(semi-batch) 방식으로 작업할 수 있다. 일부 경우에, 설비는 재고를 관리하고 각 설비 또는 이의 부분으로 일관된 유량을 보장하기 위해 단일 설비의 부분 사이 또는 둘 이상의 상이한 설비 사이에 복수의 탱크를 포함할 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 둘 이상의 설비는 공존할 수도 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 적어도 2개, 적어도 3개, 적어도 4개, 적어도 5개, 적어도 6개, 또는 모든 설비가 공존할 수 있다. 본원에 사용된 "공존(co-located)"이라는 용어는 공정 스트림 및/또는 지원 장비 또는 서비스의 적어도 일부가 두 설비 간에 공유되는 설비를 의미한다. 도 1에 도시된 설비 중 둘 이상이 공존하는 경우, 설비는 다음 기준 (i) 내지 (v) 중 적어도 하나를 충족할 수 있다: (i) 설비가 적어도 하나의 비주거 유틸리티 서비스를 공유하고; (ii) 설비가 적어도 하나의 서비스 그룹을 공유하고; (iii) 설비가 적어도 하나의 재산 경계를 공유하는 당사자에 의해 소유 및/또는 운영되고; (iv) 설비가 하나의 설비에서 또 다른 설비로 적어도 하나의 공정 재료(예를 들어, 설비에 공급되거나, 설비에 의해 사용되거나, 또는 설비에서 생성되는 고체, 액체 및/또는 기체)를 운반하도록 구성된 적어도 하나의 도관에 의해 연결되고; 및 (v) 설비가 지리적 중심으로부터 측정하여 서로 40 마일(mile) 이내, 35 마일 이내, 30 마일 이내, 20 마일 이내, 15 마일 이내, 12 마일 이내, 10 마일 이내, 8 마일 이내, 5 마일 이내, 2 마일 이내 또는 1 마일 이내이다. 상기 (i) 내지 (v)의 진술 중 적어도 하나, 적어도 두 개, 적어도 세 개, 적어도 네 개, 또는 모두가 참일 수 있다.
(i)와 관련하여, 적절한 유틸리티 서비스의 예는 증기 시스템(열병합 발전 및 분배 시스템), 냉각수 시스템, 열 전달 유체 시스템, 플랜트 또는 계기 공기 시스템, 질소 시스템, 수소 시스템, 비주거용 전기 생성 및 배전, 예컨대 8000V 이상의 배전, 비주거 폐수/하수 시스템, 저장 설비, 운송 라인, 플레어 시스템 및 이들의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
(ii)에 관련하여, 서비스 그룹 및 설비의 예는 응급 서비스 요원(소방 및/또는 의료), 제3자 공급업체, 주 또는 지방 정부 감독 그룹, 및 이들의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어 정부 감독 그룹에는 규제 또는 환경 기관은 물론 시, 카운티 및 주 수준의 시 및 세무 기관을 포함할 수 있다.
(iii)과 관련하여, 경계는 예를 들어 울타리 선, 대지 경계선, 게이트 또는 제3자가 소유한 토지 또는 설비의 적어도 하나의 경계가 있는 공통 경계일 수 있다.
(iv)와 관련하여, 도관은 기체, 액체, 고체/액체 혼합물(예를 들어, 슬러리), 고체/기체 혼합물(예를 들어, 공압 이송), 고체/액체/기체 혼합물, 또는 고체(예를 들어, 벨트 이송)을 운반하는 유체 도관일 수 있다. 일부 경우에, 두 개의 유닛이 상기 나열로부터 선택된 하나 이상의 도관을 공유할 수 있다. 유체 도관은 두 개의 유닛 사이에서 공정 스트림 또는 유틸리티를 수송하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 한 설비(예를 들어, 가용매분해 설비(30))의 출구는 도관을 통해 또 다른 설비(예를 들어, POX 기화 설비(50))의 입구와 유체 연결될 수 있다. 일부 경우에, 한 설비의 출구와 또 다른 설비의 입구 사이의 도관 내에서 운송되는 물질을 위한 임시 저장 시스템이 제공될 수 있다. 임시 저장 시스템은 예를 들어 도관에 의해 운반되는 물질을 저장하도록 구성된 하나 이상의 탱크, 용기(개방형 또는 폐쇄형), 건물 또는 컨테이너를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 한 설비의 출구와 또 다른 설비의 입구 사이의 임시 저장은 90일 이하, 75일 이하, 60일 이하, 40일 이하, 30일 이하, 25일 이하, 20일 이하, 15일 이하, 10일 이하, 5일 이하, 2일 이하 또는 1일 이하일 수 있다.
폐 플라스틱
다시 도 1을 참조하면, 폐 플라스틱의 스트림(100)은, 혼합 플라스틱 폐기물(mixed plastic waste; MPW)일 수 있으며, 화학적 재활용 설비(10)로 도입될 수 있다. 본원에 사용된 용어 "폐 플라스틱" 및 "플라스틱 폐기물"은 사용된, 스크랩 및/또는 폐기된 플라스틱 재료, 예컨대 일반적으로 매립지로 보내지는 플라스틱 재료를 지칭한다. 폐 플라스틱(또는 플라스틱 폐기물)의 다른 예는 일반적으로 소각로로 보내지는 사용된 플라스틱 재료, 스크랩 및/또는 폐기된 플라스틱 재료를 포함한다. 화학적 재활용 설비(10)에 공급되는 폐 플라스틱 스트림(100)은 미처리된 또는 부분적으로 처리된 폐 플라스틱을 포함할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "미처리된 폐 플라스틱"은 임의의 자동화 또는 기계화된 분류, 세척 또는 세분(comminuting)을 거치지 않은 폐 플라스틱을 의미한다. 미처리된 폐 플라스틱의 예는 가정의 도로변 플라스틱 재활용 쓰레기통이나 공동 커뮤니티 플라스틱 재활용 용기에서 수거한 폐 플라스틱을 포함한다. 본원에 사용된 용어 "부분적으로 처리된 폐 플라스틱"은 자동화 또는 기계화된 분류, 세척 또는 세분 단계 또는 공정 중 적어도 하나를 거친 폐 플라스틱을 의미한다. 부분적으로 처리된 폐 플라스틱은, 예를 들어, 도시 재활용 설비(municipal recycling facility; MRF) 또는 회수기로부터 유도할 수 있다. 부분적으로 처리된 폐 플라스틱이 화학적 재활용 설비(10)에 제공되는 경우, 하나 이상의 전처리 단계가 생략될 수 있다. 폐 플라스틱은 제조 후(post-industrial)(또는 소비 전(pre-consumer)) 플라스틱 및/또는 소비 후(post-consumer) 플라스틱 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본원에 사용된 용어 "혼합 플라스틱 폐기물" 및 "MPW"는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 하나 이상의 폴리올레핀(PO), 및 폴리염화비닐(PVC)을 포함하는 플라스틱 유형 중 적어도 두 가지 유형의 혼합물을 지칭한다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, MPW는 적어도 두 가지 구별되는 유형의 플라스틱을 포함하며, 각 유형의 플라스틱은 MPW 중 플라스틱의 총 중량을 기준으로 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량% 또는 적어도 20 중량%의 양으로 존재한다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, MPW는, MPW 중 플라스틱의 총 중량을 기준으로 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량%, 적어도 95 중량% 또는 적어도 99 중량%의 PET 및/또는 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량% 또는 적어도 20 중량%의 PO를 포함한다. 하나의 실시양태에서 이상 실시양태, MPW는 또한 PET 및 PO(및 임의적으로 PVC) 이외에, MPW 중 플라스틱의 총 중량을 기준으로 총 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, 5 중량% 미만, 2 중량% 미만, 또는 1 중량% 미만의 소량의 하나 이상의 유형의 플라스틱 성분을 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, MPW는 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량% 또는 적어도 95 중량%의 PET를 포함한다. 대안적으로, 또는 추가적으로, MPW는 스트림의 총 중량을 기준으로 99.9 중량% 이하, 99 중량% 이하, 97 중량% 이하, 92 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, 10 중량% 이하, 또는 5 중량% 이하의 PET를 포함한다.
MPW 스트림은, 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 0.1 중량%, 적어도 0.5 중량%, 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 7 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량% 또는 적어도 35 중량% 및/또는 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, 10 중량% 이하, 또는 7 중량% 이하의 비-PET 성분을 포함할 수 있다. 비-PET 성분은 스트림의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 50 중량%, 1 내지 20 중량%, 또는 2 내지 10 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 이러한 비-PET 성분의 예는 철 및 비철 금속, 불활성 물질(예를 들어, 암석, 유리, 모래 등), 플라스틱 불활성 물질(예를 들어, 이산화티타늄, 이산화규소 등), 올레핀, 접착제, 상용화제, 바이오슬러지, 셀룰로스 물질(예컨대 판지, 종이 등) 및 이들의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, MPW의 전체 또는 일부는 도시 자원으로부터 유도하거나 도시 폐기물을 포함할 수 있다. MPW 중 도시 폐기물 일부는, 예를 들어, 도시 폐기물 스트림(또는 스트림의 일부)의 총 중량을 기준으로 45 내지 95 중량%, 50 내지 90 중량%, 또는 55 내지 85 중량% 양의 PET를 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, MPW의 전체 또는 일부는 도시 재활용 설비(MRF)로부터 유도할 수 있고, 예를 들어, 스트림의 총 중량을 기준으로 65 내지 99.9 중량%, 70 내지 99 중량%, 또는 80 내지 97 중량% 양의 PET를 포함할 수 있다. 이러한 스트림에서 비-PET 성분은, 예를 들어, 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 7 중량% 또는 적어도 10 중량% 및/또는 25 중량% 이하, 22 중량% 이하, 20 중량% 이하, 15 중량% 이하, 12 중량% 이하, 또는 10 중량% 이하의 기타 플라스틱을 포함할 수 있거나, 또는 이러한 성분이 스트림의 총 중량을 기준으로 1 내지 22 중량%, 2 내지 15 중량%, 또는 5 내지 12 중량% 범위의 양으로 존재할 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 비-PET 성분은, 특히, 예를 들어, MPW가 유색 분류된 플라스틱을 포함하는 경우, 스트림의 총 중량을 기준으로 2 내지 35 중량%, 5 내지 30 중량%, 또는 10 내지 25 중량% 범위 양의 기타 플라스틱을 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, MPW의 전체 또는 일부가 회수기 설비로부터 유도할 수 있고, 예를 들어, 스트림의 총 중량을 기준으로 85 내지 99.9 중량%, 90 내지 99.9 중량%, 또는 95 내지 99 중량% 양의 PET를 포함할 수 있다. 이러한 스트림에서 비-PET 성분은, 예를 들어, 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 7 중량% 또는 적어도 10 중량% 및/또는 25 중량% 이하, 22 중량% 이하, 20 중량% 이하, 15 중량% 이하, 12 중량% 이하, 또는 10 중량% 이하의 기타 플라스틱을 포함할 수 있거나, 또는 이러한 성분이 스트림의 총 중량을 기준으로 1 내지 22 중량%, 2 내지 15 중량%, 또는 5 내지 12 중량% 범위의 양으로 존재할 수 있다.
본원에 사용된 용어 "플라스틱"은 25℃ 및 1 기압에서 고체인 임의의 유기 합성 중합체를 포함할 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 중합체는 적어도 75 달톤, 또는 적어도 100 달톤, 또는 적어도 125 달톤, 또는 적어도 150 달톤, 또는 적어도 300 달톤, 또는 적어도 500 달톤, 또는 적어도 1000 달톤, 또는 적어도 5,000 달톤, 또는 적어도 10,000 달톤, 또는 적어도 20,000 달톤, 또는 적어도 30,000 달톤, 또는 적어도 50,000 달톤, 또는 적어도 70,000 달톤, 또는 적어도 90,000 달톤, 또는 적어도 100,000 달톤, 또는 적어도 130,000 달톤의 수 평균 분자량(Mn)을 가질 수 있다. 중합체의 중량 평균 분자량(Mw)은 적어도 300 달톤, 또는 적어도 500 달톤, 또는 적어도 1000 달톤, 또는 적어도 5,000 달톤, 또는 적어도 10,000 달톤, 또는 적어도 20,000 달톤, 또는 적어도 30,000 달톤, 또는 적어도 50,000 달톤, 또는 적어도 70,000 달톤, 또는 적어도 90,000 달톤, 또는 적어도 100,000 달톤, 또는 적어도 130,000 달톤, 또는 적어도 150,000 달톤, 또는 적어도 300,000 달톤일 수 있다.
적합한 플라스틱의 예는, 방향족 및 지방족 폴리에스터, 폴리올레핀, 폴리비닐 클로라이드(PVC), 폴리스티렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 아크릴로부타다이엔스티렌(ABS), 셀룰로스, 에폭사이드, 폴리아미드, 페놀 수지, 폴리아세탈, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌계 합금, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 스티렌-함유 중합체, 폴리우레탄, 비닐계 중합체, 스티렌 아크릴로나이트릴, 타이어 이외의 열가소성 탄성체, 및 우레아 함유 중합체 및 멜라민을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
폴리에스터의 예는 반복하는 방향족 또는 사이클릭 단위를 갖는 폴리에스터, 예컨대 PET, 개질 PET, 및 PEN와 같이 반복하는 테레프탈레이트, 아이소프탈레이트, 또는 나프탈레이트 단위를 폴리에스터, 또는 반복하는 퓨라네이트 반복 단위를 포함하는 폴리에스터를 포함할 수 있다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)가 또한 적합한 폴리에스터의 예다. 본원에 사용된 "PET" 또는 "폴리에틸렌 테레프탈레이트"는 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 동종 중합체, 또는 하나 이상의 산 및/또는 글리콜 개질제로 개질되고/거나, 에틸렌 글리콜 및 테레프탈산 이외의 잔기 또는 모이어티, 예컨대 아이소프탈산, 1,4-사이클로헥산다이카복실산, 다이에틸렌 글리콜, 2,2,4,4-테트라메틸-1,3-사이클로부탄다이올(TMCD), 사이클로헥산다이메탄올(CHDM), 프로필렌 글리콜, 아이소소바이드, 1,4-부탄다이올, 1,3-프로판 다이올, 및/또는 네오펜틸 글리콜(NPG)을 포함하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 지칭한다.
또한, 용어 "PET" 및 "폴리에틸렌 테레프탈레이트"의 정의 내에, 반복하는 테레프탈레이트 단위를 갖고(반복하는 에틸렌 글리콜계 단위 포함 여부와 관계없음), 하나 이상의 글리콜 잔기 또는 모이어티, 예를 들어, TMCD, CHDM, 프로필렌 글리콜, 또는 NPG, 아이소소바이드, 1,4-부탄다이올, 1,3-프로판 다이올, 및/또는 다이에틸렌 글리콜, 또는 이들의 조합을 포함하는 폴리에스터가 포함된다. 반복 테레프탈레이트 단위를 갖는 중합체의 예는 폴리프로필렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 및 이들의 코폴리에스터를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 지방족 폴리에스터의 예는 폴리락트산(PLA), 폴리글리콜산, 폴리카프로락톤, 및 폴리에틸렌 아디페이트를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 중합체는 예를 들어, 혼합 테레프탈레이트/아디페이트를 포함하는 혼합 지방족-방향족 코폴리에스터를 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 폐 플라스틱은 테레프탈레이트 반복 단위를 갖는 적어도 하나의 유형의 플라스틱을 포함할 수 있으며, 이러한 플라스틱은 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량% 또는 적어도 30 중량% 및/또는 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, 또는 2 중량% 이하의 양으로 존재하거나, 또는 스트림의 총 중량을 기준으로 1 내지 45 중량%, 2 내지 40 중량%, 또는 5 내지 40 중량% 범위의 양으로 존재할 수 있다. 다중 사이클로헥산 다이메탄올 모이어티, 2,2,4,4-테트라메틸-1,3-사이클로부탄다이올 모이어티, 또는 이들의 조합을 갖는 소량의 코폴리에스터가 또한 존재할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 폐 플라스틱은 테레프탈레이트 반복 단위를 갖는 적어도 하나의 유형의 플라스틱을 포함할 수 있으며, 이러한 플라스틱은 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량% 또는 적어도 90 중량% 및/또는 99.9 중량% 이하, 99 중량% 이하, 97 중량% 이하, 95 중량% 이하, 90 중량% 이하, 또는 85 중량% 이하의 양으로 존재하거나, 또는 스트림의 총 중량을 기준으로 30 내지 99.9 중량%, 50 내지 99.9 중량%, 또는 75 내지 99 중량% 범위의 양으로 존재할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 폐 플라스틱은 폐 플라스틱 스트림 내 플라스틱의 총 중량을 기준으로 적어도 1 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량% 또는 적어도 45 중량% 및/또는 75 중량% 이하, 72 중량% 이하, 70 중량% 이하, 60 중량% 이하, 또는 65 중량% 이하의 양의 테레프탈레이트 반복 단위를 포함할 수 있거나, 또는 스트림의 총 중량을 기준으로 1 내지 75 중량%, 5 내지 70 중량%, 또는 25 내지 75 중량% 범위 양의 테레프탈레이트 반복 단위를 포함할 수 있다.
구체적인 폴리올레핀의 예로는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 어택틱(atactic) 폴리프로필렌, 아이소택틱(isotactic) 폴리프로필렌, 신디오택틱(syndiotactic) 폴리프로필렌, 가교 폴리에틸렌, 비정질 폴리올레핀 및 전술한 폴리올레핀 중 어느 하나의 공중합체를 포함할 수 있다. 폐 플라스틱은 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 폴리메틸펜텐, 폴리부텐-1, 및 이들의 공중합체를 포함하는 중합체를 포함할 수 있다. 폐 플라스틱은 플래시스펀(flashspun) 고밀도 폴리에틸렌을 포함할 수 있다.
폐 플라스틱은 열가소성 중합체, 열경화성 중합체, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 폐 플라스틱은 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 0.1 중량%, 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량% 또는 적어도 30 중량% 및/또는 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, 또는 2 중량% 이하의 하나 이상의 열경화성 중합체를 포함할 수 있거나, 또는 스트림의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 45 중량%, 1 내지 40 중량%, 2 내지 35 중량%, 또는 2 내지 20 중량% 양으로 존재할 수 있다.
대안적으로, 또는 추가적으로, 폐 플라스틱은 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 0.1 중량%, 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량% 또는 적어도 30 중량% 및/또는 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, 또는 2 중량% 이하의 셀룰로스 물질을 포함할 수 있거나, 또는 스트림의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 45 중량%, 1 내지 40 중량%, 또는 2 내지 15 중량% 범위의 양으로 존재할 수 있다. 셀룰로스 물질의 예는 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 다이아세테이트, 셀룰로스 트라이아세테이트, 셀룰로스 아세테이트 프로피오네이트, 셀룰로스 아세테이트 부티레이트, 뿐만 아니라 재생 셀룰로스 예컨대 비스코스를 포함할 수 있다. 추가적으로, 셀룰로스 물질은 3 이하, 2.9 이하, 2.8 이하, 2.7 이하, 또는 2.6 이하 및/또는 적어도 1.7, 적어도 1.8, 또는 적어도 1.9, 또는 1.8 내지 2.8, 또는 1.7 내지 2.9, 또는 1.9 내지 2.9의 아실 치환도를 갖는 셀룰로스 유도체를 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 폐 플라스틱은 스티로폼(STYROFOAM) 또는 발포 폴리스티렌을 포함할 수 있다.
폐 플라스틱은 여러 공급원 중 하나 이상으로부터 유도할 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 폐 플라스틱은 폐 플라스틱은 플라스틱 병, 기저귀, 안경테, 필름, 포장재, 카펫(주거용, 상업용 및/또는 자동차용), 직물(textile)(의류 및 기타 패브릭) 및 이들의 조합에서 유도할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 화학적 재활용 설비에 공급되는 폐 플라스틱(예를 들어, MPW)은 SPI에 의해 설정된 추적형 화살표 삼각형과 함께 수지 ID 코드 1-7의 번호가 부여된 플라스틱을 갖거나 또는 이로부터 수득된 하나 이상의 플라스틱을 포함할 수 있다. 폐 플라스틱은 일반적으로 기계적으로 재활용되지 않는 하나 이상의 플라스틱을 포함할 수 있다. 이러한 플라스틱으로, 수지 ID 코드 3(폴리비닐 클로라이드), 수지 ID 코드 5(폴리프로필렌), 수지 ID 코드 6(폴리스티렌), 및/또는 수지 ID 코드 7(기타)를 갖는 플라스틱을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 수지 ID 코드 3-7 또는 3, 5, 6, 7, 또는 이들의 조합 중 적어도 1종, 적어도 2종, 적어도 3종, 적어도 4종, 또는 적어도 5종을 갖는 플라스틱은, 폐 플라스틱 중 모든 플라스틱의 총 중량을 기준으로 적어도 0.1 중량%, 적어도 0.5 중량%, 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량%, 적어도 3 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 7 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 12 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량% 또는 적어도 40 중량% 및/또는 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, 또는 35 중량% 이하의 양으로 존재할 수 있거나, 또는 플라스틱의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 90 중량%, 1 내지 75 중량%, 또는 2 내지 50 중량%의 양일 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 화학적 재활용 설비에 공급되는 폐 플라스틱 중 전체 플라스틱 성분의 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량% 또는 적어도 35 중량% 및/또는 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 수지 ID 코드 3, 5, 6, 및/또는 7을 갖지 않는 플라스틱(예를 들어, 플라스틱이 분류되지 않은 경우)을 포함할 수 있다. 화학적 재활용 설비(10)에 공급되는 폐 플라스틱 중 전체 플라스틱 성분의 적어도 0.1 중량%, 적어도 0.5 중량%, 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량%, 적어도 3 중량%, 적어도 4 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량% 또는 적어도 35 중량% 및/또는 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 수지 ID 코드 4-7를 갖지 않는 플라스틱을 포함할 수 있거나, 또는 플라스틱 성분의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 60 중량%, 1 내지 55 중량%, 또는 2 내지 45 중량%의 범위일 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 화학적 재활용 설비에 공급되는 폐 플라스틱(예를 들어, MPW)은 수지 ID 코드 3-7 또는 ID 코드 3, 5, 6, 또는 7로 분류되지 않는 플라스틱을 포함할 수 있다. 폐 플라스틱 중 수지 ID 코드 3-7 또는 ID 코드 3, 5, 6, 또는 7 플라스틱로 분류되지 않는 플라스틱의 총량은 폐 플라스틱 스트림 중 플라스틱의 총 중량을 기준으로 적어도 0.1 중량%, 적어도 0.5 중량%, 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량%, 적어도 3 중량%, 적어도 4 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량% 또는 적어도 75 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, 또는 35 중량% 이하일 수 있거나, 또는 폐 플라스틱 스트림 중 플라스틱의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 95 중량%, 0.5 내지 90 중량%, 또는 1 내지 80 중량%의 범위일 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 전술한 임의의 실시양태와의 조합에서, MPW는 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량%, 적어도 95 중량% 또는 적어도 99 중량%의 적어도 1종, 적어도 2종, 적어도 3종, 또는 적어도 4종의 상이한 종류의 수지 ID 코드를 갖는 플라스틱을 갖거나 또는 이로부터 수득된 플라스틱을 포함한다.
하나의 실시양태에서 또는 전술한 임의의 실시양태와의 조합에서, MPW는 다성분 중합체를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "다성분 중합체"는 적어도 하나의 다른 중합체 및/또는 비-중합체 고체와 조합된, 부착된, 또는 물리적 및/또는 화학적으로 결합된 적어도 하나의 합성 또는 천연 중합체를 포함하는 물품 및/또는 미립자(particulate)를 지칭한다. 중합체는 합성 중합체 또는 플라스틱, 예컨대 PET, 올레핀, 및/또는 나일론일 수 있다. 비-중합체 고체는 금속, 예컨대 알루미늄, 또는 본원에 기재된 다른 비-플라스틱 고체일 수 있다. 다성분 중합체는 금속화된 플라스틱을 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 전술한 임의의 실시양태와의 조합에서, MPW는 다층 중합체 형태의 다성분 플라스틱을 포함한다. 본원에 사용된 용어 "다층 중합체"는 둘 이상의 물리적으로 구별되는 층과 함께 물리적 및/또는 화학적으로 결합된 PET 및 적어도 하나의 다른 중합체 및/또는 비-중합체 고체를 포함하는 다성분 중합체를 지칭한다. 중합체 또는 플라스틱은 접착식으로 부착된 층 또는 공압출된 층과 같이 두 층 사이에 전이 영역이 존재할 수 있지만 다층 중합체로 간주된다. 두 층 사이의 접착제는 층으로 간주되지 않는다. 다층 중합체는 PET를 포함하는 층 및 하나 이상의 추가적인 층을 포함할 수 있으며, 이 중 적어도 하나는 PET와는 상이한 합성 또는 천연 중합체, 또는 에틸렌 테레프탈레이트 반복 단위를 갖지 않는 중합체, 또는 알킬렌 테레프탈레이트 반복 단위를 갖지 않는 중합체("비-PET 중합체층"), 또는 다른 비-중합체 고체이다.
비-PET 중합체층의 예는 나일론, 폴리락트산, 폴리올레핀, 폴리카보네이트, 에틸렌 비닐 알코올, 폴리비닐 알코올, 및/또는 PET-함유 물품 및/또는 미립자 및 천연 중합체 예컨대 유청 단백질과 관련된 기타 플라스틱 또는 플라스틱 필름을 포함한다. 다층 중합체는 금속층, 예컨대 알루미늄을 포함할 수 있지만, 단 적어도 하나의 추가 중합체층은 PET층 이외에 존재한다. 층은 접착성 결합 또는 기타 수단으로, 물리적으로 인접하거나(즉, 필름에 대해 압착된 물품), 점착성이 있거나(즉, 가열되고 함께 붙어 있는 플라스틱), 공압출된 플라스틱 필름으로 접착되거나, 그렇지 않으면 PET-함유 물품에 부착될 수 있다. 다층 중합체는 동일한 또는 유사한 방식으로 기타 플라스틱을 함유하는 물품과 관련된 PET 필름을 포함할 수 있다. MPW는 단일 물리적 상으로 결합된, PET 및 적어도 하나의 기타 플라스틱, 예컨대 폴리올레핀(예를 들어, 폴리프로필렌) 및/또는 기타 합성 또는 천연 중합체 형태의 다성분 중합체를 포함할 수 있다. 예를 들어, MPW는 단일 물리적 상으로 결합된, 상용화제, PET, 및 적어도 하나의 기타 합성 또는 천연 중합체 플라스틱(예를 들어, 비-PET 플라스틱)를 포함하는 이종 혼합물을 포함한다. 본원에 사용된 용어 "상용화제"는 물리적 혼합물(즉, 블렌드)에서 적어도 2종의 상이한 비혼화성 중합체를 함께 조합할 수 있는 제제를 지칭한다.
하나의 실시양태에서 또는 전술한 임의의 실시양태와의 조합에서, MPW는 건조 플라스틱 기준으로 20 중량% 이하, 10 중량% 이하, 5 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하, 또는 0.1 중량% 이하의 나일론을 포함한다. 하나의 실시양태에서 또는 전술한 임의의 실시양태와의 조합에서, MPW는 건조 플라스틱 기준으로 0.01 내지 20 중량%, 0.05 내지 10 중량%, 0.1 내지 5 중량%, 또는 1 내지 2 중량%의 나일론을 포함한다.
하나의 실시양태에서 또는 전술한 임의의 실시양태와의 조합에서, MPW는 건조 플라스틱 기준으로 40 중량% 이하, 20 중량% 이하, 10 중량% 이하, 5 중량% 이하, 2 중량% 이하, 또는 1 중량% 이하의 다성분 플라스틱을 포함한다. 하나의 실시양태에서 또는 전술한 임의의 실시양태와의 조합에서, MPW는 건조 플라스틱 기준으로 0.1 내지 40 중량%, 1 내지 20 중량%, 또는 2 내지 10 중량%의 다성분 플라스틱을 포함한다. 하나의 실시양태에서 또는 전술한 임의의 실시양태와의 조합에서, MPW는 건조 플라스틱 기준으로 40 중량% 이하, 20 중량% 이하, 10 중량% 이하, 5 중량% 이하, 2 중량% 이하, 또는 1 중량% 이하의 다층 플라스틱을 포함한다. 하나의 실시양태에서 또는 전술한 임의의 실시양태와의 조합에서, MPW는 건조 플라스틱 기준으로 0.1 내지 40 중량%, 1 내지 20 중량%, 또는 2 내지 10 중량%의 다층 플라스틱을 포함한다.
하나의 실시양태에서 또는 전술한 임의의 실시양태와의 조합에서, 스트림(100) 중 화학적 재활용 설비(10)에 대한 MPW 공급원료는 20 중량% 이하, 15 중량% 이하, 12 중량% 이하, 10 중량% 이하, 8 중량% 이하, 6 중량% 이하, 5 중량% 이하, 4 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 또는 1 중량% 이하의 바이오폐기물 물질을 포함하며, MPW 공급원료의 총 중량은 건조 기준으로 100 중량%으로 간주된다. MPW 공급원료는 0.01 내지 20 중량%, 0.1 내지 10 중량%, 0.2 내지 5 중량%, 또는 0.5 내지 1 중량%의 바이오폐기물 물질을 포함하며, MPW 공급원료의 총 중량은 건조 기준으로 100 중량%으로 간주된다. 본원에 사용된 용어 "바이오폐기물"은 살아있는 유기체 또는 유기 기원에서 유도된 물질을 지칭한다. 예시적인 바이오폐기물 물질은, 목재, 톱밥, 음식물 찌꺼기, 동물 및 동물 부위, 식물 및 식물 부위, 분뇨를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
하나의 실시양태에서 또는 전술한 임의의 실시양태와의 조합에서, MPW 공급원료는 20 중량% 이하, 15 중량% 이하, 12 중량% 이하, 10 중량% 이하, 8 중량% 이하, 6 중량% 이하, 5 중량% 이하, 4 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 또는 1 중량% 이하의 제조된 셀룰로스 제품을 포함하며, MPW 공급원료의 총 중량은 건조 기준으로 100 중량%으로 간주된다. MPW 공급원료는 0.01 내지 20 중량%, 0.1 내지 10 중량%, 0.2 내지 5 중량%, 또는 0.5 내지 1 중량%의 제조된 셀룰로스 제품을 포함하며, MPW 공급원료의 총 중량은 건조 기준으로 100 중량%으로 간주된다. 본원에 사용된 용어 "제조된 셀룰로스 제품"은 셀룰로스 섬유를 포함하는 비천연(즉, 인공 또는 기계 제작) 물품, 및 이의 스크랩(scrap)을 지칭한다. 예시적인 제조된 셀룰로스 제품은 종이 및 판지를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 화학적 재활용 설비에 공급되는 폐 플라스틱(예를 들어, MPW)은 폐 플라스틱 공급물 중 플라스틱의 총 중량을 기준으로 적어도 0.001 중량%, 적어도 0.01 중량%, 적어도 0.05 중량%, 적어도 0.1 중량% 또는 적어도 0.25 중량% 및/또는 10 중량% 이하, 5 중량% 이하, 4 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하, 0.75 중량% 이하, 또는 0.5 중량% 이하의 폴리비닐 클로라이드(PVC)를 포함할 수 있다.
추가적으로, 또는 대안적으로, 화학적 재활용 설비에 공급되는 폐 플라스틱(예를 들어, MPW)은 적어도 0.1 중량%, 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량%, 적어도 4 중량% 또는 적어도 6 중량% 및/또는 25 중량% 이하, 15 중량% 이하, 10 중량% 이하, 5 중량% 이하, 또는 2.5 중량% 이하의 비-플라스틱 고체를 포함할 수 있다. 비-플라스틱 고체는 불활성 충전제(예를 들어, 칼슘 카보네이트, 수화 알루미늄 실리케이트, 알루미나 트라이하이드레이트, 칼슘 설페이트), 암석, 유리, 및/또는 첨가제(예를 들어, 요변제, 안료 및 착색제, 난연제, 억제제, UV 억제제 & 안정화제, 전도성 금속 또는 탄소, 이형제 예컨대 아연 스테아레이트, 왁스 및 실리콘)을 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 전술한 임의의 실시양태와의 조합에서, MPW는, MPW 스트림 또는 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 0.01 중량%, 적어도 0.1 중량%, 적어도 0.5 중량% 또는 적어도 1 중량% 및/또는 25 중량% 이하, 20 중량% 이하, 25 중량% 이하, 10 중량% 이하, 5 중량% 이하, 또는 2.5 중량% 이하의 액체를 포함할 수 있다. MPW 내 액체의 양은 MPW 스트림(100)의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 25 중량%, 0.5 내지 10 중량%, 또는 1 내지 5 중량% 범위일 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 전술한 임의의 실시양태와의 조합에서, MPW는 폐 플라스틱의 총 중량을 기준으로 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량% 또는 적어도 55 중량% 및/또는 65 중량% 이하, 60 중량% 이하, 55 중량% 이하, 50 중량% 이하, 45 중량% 이하, 40 중량% 이하, 또는 35 중량% 이하의 액체를 포함할 수 있다. 폐 플라스틱 내 액체는 폐 플라스틱의 총 중량을 기준으로 35 내지 65 중량%, 40 내지 60 중량%, 또는 45 내지 55 중량% 범위일 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 전술한 임의의 실시양태와의 조합에서, 라인(100)의 MPW 스트림 중 직물(직물 섬유 포함)의 양은 MPW의 중량을 기준으로 직물 또는 직물 섬유로부터 수득된 물질의 적어도 0.1 중량%, 또는 적어도 0.5 중량%, 또는 적어도 1 중량%, 또는 적어도 2 중량%, 또는 적어도 5 중량%, 또는 적어도 8 중량%, 또는 적어도 10 중량%, 또는 적어도 15 중량%, 또는 적어도 20 중량%일 수 있다. 스트림(100)의 MPW 중 직물(직물 섬유 포함)의 양은 MPW 스트림(100)의 중량을 기준으로 50 중량% 이하, 40 중량% 이하, 30 중량% 이하, 20 중량% 이하, 15 중량% 이하, 10 중량% 이하, 8 중량% 이하, 5 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하, 0.5 중량% 이하, 0.1 중량% 이하, 0.05 중량% 이하, 0.01 중량% 이하, 또는 0.001 중량% 이하이다. MPW 스트림(100) 중 직물의 양은 MPW 스트림(100)의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 50 중량%, 5 내지 40 중량%, 또는 10 내지 30 중량%의 범위일 수 있다.
화학적 재활용 설비(10) 내로 도입되는 MPW는 재활용 직물을 포함할 수 있다. 직물에는 천연 및/또는 합성 섬유, 조방사, 원사, 부직포 웹, 천, 패브릭 및 임의의 상기 언급한 항목 중 하나로 제조되거나 또는 이를 포함하는 제품을 포함할 수 있다. 직물은 직조, 편직, 매듭, 스티칭(stitched), 터프팅(tufted)될 수 있거나, 펠팅, 자수, 레이스, 코바늘 뜨개질, 편조와 같은 압축 섬유를 포함할 수 있거나, 또는 부직포 웹 및 재료를 포함할 수 있다. 직물에는 직물, 또는 섬유, 스크랩 또는 규격 외 섬유를 함유하는 기타 제품으로부터 분리된 패브릭 및 섬유, 또는 원사 또는 패브릭, 또는 느슨한 섬유 및 원사의 기타 공급원을 포함할 수 있다. 직물은 또한 스테이플 섬유, 연속 섬유, 스레드, 토우 밴드(tow band), 가연사 및/또는 방적사, 원사로 만든 그레이 패브릭, 그레이 패브릭 습식 가공으로 생산된 최종 패브릭, 최종 패브릭 또는 기타 패브릭으로 만든 의복을 포함할 수 있다. 직물은 의복, 인테리어 가구 및 산업용 유형의 섬유를 포함한다. 직물은 제조 후 직물(소비 전) 또는 소비 후 직물 또는 둘 모두를 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 전술한 임의의 실시양태와의 조합에서, 직물은 일반적으로 인간이 착용하거나 신체를 위해 만든 것으로 정의될 수 있는 의복을 포함할 수 있다. 이러한 직물에는 스포츠 코트, 양복, 바지 및 캐주얼 또는 작업용 바지, 셔츠, 양말, 운동복, 드레스, 속옷, 겉옷, 예컨대 비옷, 방한용 재킷 및 코트, 스웨터, 보호복, 유니폼 및 액세서리, 예컨대 스카프, 모자, 장갑이 포함될 수 있다. 인테리어 마감 카테고리에 속하는 직물의 예는 가구 덮개 및 슬립커버, 카펫 및 러그, 커튼, 침구 예컨대 시트, 베개 커버, 듀베이(duvet), 컴포터(comforter), 매트리스 커버; 리넨, 식탁보, 수건, 수건 및 담요를 포함한다. 산업용 섬유의 예로는 운송 수단(자동차, 비행기, 기차, 버스) 좌석, 바닥 매트, 트렁크 라이너 및 헤드라이너; 아웃도어 가구 및 쿠션, 텐트, 배낭, 짐, 로프, 컨베이어 벨트, 캘린더 롤 펠트, 광택 천, 헝겊, 토양 침식 패브릭 및 토목용 직물(geotextile), 농업용 매트 및 스크린, 개인 보호 장비, 방탄 조끼, 의료용 붕대, 봉합사, 테이프 등을 포함한다.
직물로 분류되는 부직포 웹은 습식 부직포 웹 및 그로부터 제조된 제품의 범주를 포함하지 않는다. 동일한 기능을 갖는 다양한 물품이 건식 또는 습식 공정으로 제조될 수 있지만, 건식 부직포 웹으로 제조된 물품은 직물로 분류된다. 본원에 기재된 건식 부직포 웹으로부터 형성될 수 있는 적합한 물품의 예는 개인, 소비자, 산업, 식품 서비스, 의료 및 기타 최종 용도를 위한 물품을 포함할 수 있다. 구체적인 예는 유아용 물티슈, 물세척 가능한 물티슈, 일회용 기저귀, 훈련용 바지, 생리대 및 탐폰과 같은 여성용 위생 제품, 성인용 요실금 패드, 속옷 또는 팬티, 및 애완동물 훈련용 패드를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 다른 예로는 소비자용(예컨대 개인 관리 또는 가정용) 및 산업용(예컨대 식품 서비스, 건강 관리 또는 전문가용)을 포함하는 다양한 건조 또는 물티슈를 포함한다. 부직포 웹은 또한 베개, 매트리스 및 덮개의 패딩, 및 퀼트 및 컴포터의 솜(batting)으로도 사용될 수 있다. 의료 및 산업 분야에서, 본 발명의 부직포 웹은 소비자용, 의료용 및 산업용 안면 마스크, 보호복, 모자 및 신발 커버, 일회용 시트, 수술 가운, 드레이프, 붕대 및 의료용 드레싱에 사용될 수 있다.
추가로, 본원에 기재된 부직포 웹은 토양용 직물 및 방수포, 오일 및 화학 흡수 패드와 같은 환경용 패브릭, 뿐만 아니라 방음 또는 단열재, 텐트, 목재 및 토양 덮개 및 시트와 같은 건축 자재에 사용될 수 있다. 부직포 웹은 또한 카펫 뒷면, 소비자용, 산업용 및 농산물용 포장, 단열 또는 방음, 및 다양한 유형의 의복과 같은 다른 소비자 최종 사용 용도에 사용될 수 있다.
본원에 기재된 건식 부직포 웹은 또한 교통수단(예를 들어, 자동차 또는 항공), 상업, 주거, 산업 또는 기타 특수 응용을 포함하는 다양한 여과 응용분야에 사용될 수 있다. 예에는 티백, 커피 필터 및 건조기 시트와 같은 최종 용도뿐만 아니라 미세여과에 사용되는 나노섬유 웹을 비롯한 소비자용 또는 산업용 공기 또는 액체 필터(예를 들어, 가솔린, 오일, 물) 필터 요소를 포함할 수 있다. 또한, 본원에 기재된 부직포 웹은 브레이크 패드, 트렁크 라이너, 카펫 터프팅 및 언더 패딩을 포함하지만 이에 제한되지 않는 자동차에 사용하기 위한 다양한 구성요소를 형성하는 데 사용될 수 있다.
직물은 단일 유형 또는 다중 유형의 천연 섬유 및/또는 단일 유형 또는 다중 유형의 합성 섬유를 포함할 수 있다. 직물 섬유 조합의 예로는 모든 천연, 모든 합성, 2가지 이상 유형의 천연 섬유, 2가지 이상 유형의 합성 섬유, 1가지 유형의 천연 섬유 및 1가지 유형의 합성 섬유, 1가지 유형의 천연 섬유 및 2가지 이상 유형의 합성 섬유, 2가지 이상 유형의 천연 섬유 및 1가지 유형의 합성 섬유, 및 2가지 이상 유형의 천연 섬유 및 2가지 이상 유형의 합성 섬유를 포함한다.
천연 섬유는 식물 유도 또는 동물 유도된 섬유를 포함한다. 천연 섬유는 셀룰로스, 헤미셀룰로스 및 리그닌일 수 있다. 식물 유도 천연 섬유의 예는 활엽수 펄프, 침엽수 펄프 및 목분; 및 밀짚, 볏짚, 아바카(abaca), 코이어(coir), 목화, 아마, 대마, 황마, 버개스, 카폭(kapok), 파피루스, 모시, 등나무, 덩굴, 케나프, 아바카, 헤네켄, 사이잘삼, 콩, 시리얼 짚, 대나무, 갈대, 에스파토 풀, 버개스, 사바이 풀, 밀크위드 플로스 섬유, 파인애플 잎 섬유, 스위치 풀, 리그닌 함유 식물 등을 포함한다. 동물 유도 섬유의 예는 양모, 실크, 모헤어, 캐시미어, 염소 털, 말 털, 조류 섬유, 낙타 털, 앙고라 울 및 알파카 울을 포함한다.
합성 섬유는, 적어도 부분적으로, 화학 반응을 통해 합성 또는 유도된, 또는 재생된 섬유이며, 레이온, 비스코스, 머서화 섬유 또는 다른 유형의 재생 셀룰로스(천연 셀룰로스를 가용성 셀룰로서 유도체로 전환 및 후속 재생) 예컨대 라이오셀(lyocell)(또한 TENCEL™이라고도 함), 큐프로(cupro), 모달, 아세테이트 예컨대 폴리비닐 아세테이트, 나일론을 포함하는 폴리아미드, 폴리에스터 예컨대 PET, 올레핀 중합체 예컨대 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, 폴리 설페이트, 폴리 설폰, 폴리에터 예컨대 폴리에터-우레아(스판덱스 또는 엘라스테인으로도 알려짐), 폴리아크릴레이트, 아크릴로나이트릴 공중합체, 폴리염화비닐(PVC), 폴리락트산, 폴리글리콜산, 설포폴리에스터 섬유, 및 이들의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
화학적 재활용 설비에 들어가기 전, 직물은 크기가 감소된 직물로 만들기 위해 재단, 파쇄, 써래질(harrowing), 분말화(confrication), 미분쇄(pulverizing), 또는 절단하여 크기가 감소될 수 있다. 직물은 또한 화학적 재활용 설비에 들어가기 전에 조밀화(예를 들어, 펠릿화)될 수 있다. 조밀화하는 공정의 예로는 압출(예를 들어, 펠릿으로), 성형(예를 들어, 브리켓(briquette)으로), 및 집합체화(예를 들어, 외부 인가 열, 마찰력에 의해 생성된 열을 통해, 또는 하나 이상의 접착제(비-버진 중합체 그 자체일 수 있음)를 첨가하여)를 포함한다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 직물은 상기 언급된 임의의 형태일 수 있으며, 도 1에 도시된 화학적 재활용 설비(10) 중 나머지 설비에서 처리되기 전에 전처리 설비(20)에서 상기 언급된 하나 이상의 단계에 노출될 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 하나 이상의 폴리올레핀(PO)이 조합되어 도 1의 스트림(100)에서 화학적 재활용 설비에 공급되는 폐 플라스틱(예를 들어, MPW)의 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량%, 적어도 95 중량% 또는 적어도 99 중량%를 구성한다. 폴리염화비닐(PVC)은 화학적 재활용 설비(10)에 도입되는 폐 플라스틱 중 플라스틱의 총 중량을 기준으로, 폐 플라스틱의 적어도 0.001 중량%, 적어도 0.01 중량%, 적어도 0.05 중량%, 적어도 0.1 중량%, 적어도 0.25 중량% 또는 적어도 0.5 중량% 및/또는 10 중량% 이하, 5 중량% 이하, 4 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하, 0.75 중량% 이하, 또는 0.5 중량% 이하를 구성할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 폐 플라스틱은 화학적 재활용 설비(10)에 도입되는 폐 플라스틱 중 플라스틱의 총 중량을 기준으로 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량% 또는 적어도 95 중량%의 PET를 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 폐 플라스틱은, 폐 플라스틱 중 플라스틱의 총 중량을 기준으로 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량%, 적어도 40 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, 또는 35 중량% 이하의 PO를 포함할 수 있거나, 또는 PO는 화학적 재활용 설비(10) 내로 도입되는 폐 플라스틱 중 플라스틱의 총 중량을 기준으로 5 내지 75 중량%, 10 내지 60 중량%, 또는 20 내지 35 중량% 범위의 양으로 존재할 수 있다.
폐 플라스틱 공급원
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 화학적 재활용 설비 내로 도입된 폐 플라스틱(예를 들어, MPW)은 다양한 공급원으로부터 제공될 수 있으며, 이러한 공급원으로는 도시 재활용 설비(MRF) 또는 회수기 설비 또는 다른 기계적 또는 화학적 분류 또는 분리 설비, 가정/사업장으로부터 직접적으로(즉, 미처리된 재활용품) 제조 후 및 소비 전 재활용품을 보유한 제조업체 또는 공장 또는 상업적 제조 설비 또는 소매업체 또는 중개업체 또는 도매업체, 매립지, 수거 센터, 편의 센터, 또는 그 위의 부두 또는 선박 또는 창고를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 폐 플라스틱(예를 들어 MPW)의 공급원은 소비자가 주정부로부터 금적적 환불을 받기 위해 특정 재활용가능한 물품(예를 들어, 플라스틱 용기, 병 등)을 기탁할 수 있는 기탁물 주립 반환 설비는 포함하지 않는다. 그러나, 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 폐 플라스틱(예를 들어 MPW)의 공급원은 소비자가 주정부로부터 금적적 환불을 받기 위해 특정 재활용가능한 물품(예를 들어, 플라스틱 용기, 병 등)을 기탁할 수 있는 기탁물 주립 반환 설비는 포함할 수 있다. 이러한 반환 설비는 예를 들어 식료품점에서 흔히 발견된다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 폐 플라스틱은 또 다른 처리 설비, 예를 들어 도시 재활용 설비(MRF) 또는 회수기 설비로부터의 폐기물 스트림으로서, 또는 소비자에 의해 분류되어 도로변에, 또는 중앙 편의 시설에 수거하도록 남겨진 폐 플라스틱을 포함하는 플라스틱-함유 혼합물로서 제공될 수 있다. 이러한 실시양태 중 하나 이상에서, 폐 플라스틱은 건조 플라스틱 기준으로 적어도 10 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 80 중량% 또는 적어도 90 중량% PET 및/또는 99.9 중량% 이하, 99 중량% 이하, 98 중량% 이하, 97 중량% 이하, 96 중량% 이하, 또는 95 중량% 이하의 PET를 포함하는 하나 이상의 MRF 생성물 또는 부산물, 회수기 부산물, 분류된 플라스틱-함유 혼합물, 및/또는 플라스틱 물품 제조 설비에서 나온 PET-함유 폐 플라스틱을 포함하거나, 또는 이는 건조 플라스틱 기준으로 10 내지 99.9 중량%, 20 내지 99 중량%, 30 내지 95 중량%, 또는 40 내지 90 중량% PET의 범위일 수 있다. 이러한 실시양태 중 하나 이상에서, 폐 플라스틱은 건조 플라스틱 기준으로 적어도 1 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 80 중량% 또는 적어도 90 중량% 및/또는 99.9 중량% 이하, 99, 또는 90 중량% 이하의 PET를 포함하는 일정량의 PET-함유 회수기 부산물 또는 플라스틱-함유 혼합물을 포함하거나, 또는 이는 건조 플라스틱 기준으로 1 내지 99.9 중량%, 1 내지 99 중량%, 또는 10 내지 90 중량% PET의 범위일 수 있다.
상기 언급한 바와 같이, 화학적 재활용 설비로 도입되는 플라스틱 폐기물의 예시적인 공급원은 PET-함유 회수기 부산물(예를 들어, PET 회수기 설비로부터), PET-함유 도시 재활용 설비(MRF) 생성물 또는 부산물, 분류된 플라스틱-함유 혼합물, 및/또는 플라스틱 물품 제조 설비에서 나온 PET-함유 폐 플라스틱을 포함할 수 있다. 이에 따라, 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 본 발명의 기술은 플라스틱 폐기물을 재활용하는 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 회수기 부산물, PET-함유 MRF 생성물 또는 부산물, 분류된 플라스틱-함유 혼합물, 및/또는 플라스틱 물품 제조 설비에서 나온 PET-함유 폐 플라스틱을 포함하는 하나 이상의 PET-함유 물질의 적어도 일부를 화학적 재활용 설비에 공급하는 단계를 포함하며, 이 때 부산물의 적어도 일부는 해중합과 같은 화학적 재활용 공정을 위한 공급원료로서 사용될 수 있고, 이는 하기에서 더욱 상세히 설명된다. 화학적 재활용 설비는 가용매분해 설비를 포함할 수 있으며, 이러한 설비는 가알코올분해(alcoholysis) 설비, 가메탄올분해(methanolysis) 설비, 가글리콜분해(glycolysis) 설비, 및/또는 가수분해(hydrolysis) 설비를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
하나 이상의 PET-함유 물질은 상기 화학적 재활용 설비 내의 가용매분해 설비로 직접적으로 공급될 수 있거나, 또는 가용매분해 설비에 공급되기 전에 하나 이상의 전처리 단계를 거칠 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 플라스틱 폐기물 공급원으로부터의 플라스틱 폐기물 스트림(100)은 화학적 재활용 설비(10) 내의 전처리 설비(20)에 도입될 수 있으며, 상기 설비는 PET-풍부 스트림(112) 및 PET-고갈 스트림(114)을 생성하도록 구성될 수 있다. 전처리 설비(20)로부터의 PET-풍부 스트림(112)은 가용매분해 설비(30)로 도입될 수 있다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 하나 이상의 플라스틱 폐기물 공급원으로부터의 플라스틱 폐기물 스트림(100a)는 가용매분해 설비(30)에 직접적으로 도입될 수 있다(즉, 전처리 설비(20)에 도입되지 않음). 전처리되거나 또는 직접적으로 공급된, 하나 이상의 폐 플라스틱 공급원으로부터의 일정량의 PET-함유 물질은 궁극적으로 가용매분해 설비(30)에 공급된다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 하나 이상의 PET-함유 물질의 적어도 일부는 가용매분해 설비(30) 내의 용해기로 직접적으로 공급되며, 이 때 하나 이상의 PET-함유 물질은 용매(212)와 혼합되고 적어도 부분적으로 액화된다(도 3 참조). 이러한 실시양태 중 하나 이상에서, 및 구체적으로 용해기로 직접적으로 공급되는 경우, 하나 이상의 PET 함유 물질의 적어도 일부는 10 중량%, 8 중량%, 6 중량%, 5 중량%, 4 중량%, 2 중량%, 또는 1 중량% 미만의 나일론, 폴리카보네이트, 가교제(예를 들어, TMA), 카펫 접착제, 고충전제 함량 물질(high filler content material), 아세테이트, 스판덱스, 라텍스, 스티렌 부타다이엔 고무, 비반응성 금속 산화물(예컨대 이산화티타늄, 이산화규소, 및 알루미나)을 포함하는 비반응성 물질(즉, 가용매분해 반응기에서 반응하지 않거나, 또는 실질적인 반응 생성물을 형성할 정도로 반응하지 않는 물질), 칼슘 카보네이트, 활석, 실리카, 유리, 유리 비드, 반응성 금속 산화물(이는 반응기에서 메틸화 또는 글리콜화할 수도 있음),및/또는 물, 메탄올 및/또는 에틸렌 글리콜과 공비를 형성하는 물질을 포함할 수 있다. 본원에 정의된 부식성 성분, 예컨대 하이드록사이드 용액 또는 다른 부식성 용액은 가용매분해 설비, 예를 들어 가용매분해 반응기 및/또는 가용매분해 반응기 출구에 첨가될 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 하나 이상의 PET-함유 물질의 적어도 일부는 예를 들어 용융 및/또는 본원에 기재된 하나 이상의 다른 액화 공정에 의해 액화되고, 가용매분해 설비(30) 내의 반응(210)에 후속적으로 공급될 수 있다(도 3 참조). 이러한 실시양태에서, 하나 이상의 PET-함유 물질의 적어도 일부는 가용매분해 설비 반응기에 대한 공급 시스템으로서 사용되는 용융 압출기에 공급될 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 상기 기재된 하나 이상의 PET-함유 물질은 가용매분해 설비(30)에 대한 유일한 플라스틱-함유 공급원료일 수 있다(즉, 본원에 기재된 전처리 설비(20)로부터의 PET-풍부 스트림(112)은 하나 이상의 PET-함유 물질과 함께 가용매분해 설비(30)에 공급되지 않는다). 그러나, 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 하나 이상의 PET-함유 물질이 하나 이상의 기타 플라스틱-함유 공급원료(예를 들어 본원에 기재된 전처리 설비(20)로부터의 PET-풍부 스트림(112))와 함께 가용매분해 설비(30)로 공급될 수 있다. 하나 이상의 PET-함유 물질은 가용매분해 설비(30)에 대한 플라스틱-함유 공급원료의 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 80 중량% 또는 적어도 90 중량%를 포함할 수 있다.
상기 기재된 바와 같이, 하나 이상의 PET-함유 물질은 가용매분해 설비(30)에 공급되기 전에 하나 이상의 전처리 단계를 거칠 수 있다. 전처리 단계는 하나 이상의 PET-함유 물질을 본원에 기재된 전처리 설비(20)에 공급하는 것을 포함할 수 있고/있거나, 본원의 전처리 섹션에 기재된 공정 중 하나 이상을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 하나 이상의 실시양태에서, 전처리는 (i) 하나 이상의 밀도 분리 공정(예를 들어, 침강-부유(sink-float) 또는 원심력)을 사용하여 PET-함유 물질로부터 PET의 적어도 일부를 분리하는 단계; 및/또는 (ii) PET-함유 물질을 건조하는 단계; 및/또는 (iii) PET-함유 물질의 적어도 일부를 조밀화(예컨대, 펠릿화)하는 단계 중 임의의 하나 이상을 포함한다.
하나 이상의 PET-함유 물질은 다양한 운송 방법 및 다양한 형태로 화학적 재활용 설비(10)에 제공될 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, PET-함유 물질은 전체 물품, 미립자, 결합된 베일(bale), 결합되지 않은 물품, 컨테이너, 및/또는 파일(pile)의 형태로 트럭, 기차, 및/또는 수송수단에 의해 화학적 재활용 설비에 운송될 수 있다. 예를 들어, PET-함유 물질은 화학적 재활용 설비(10)를 회수기 및/또는 도시 재활용 설비에 상호연결하는 수송(conveyance) 시스템을 사용하여 회수기 설비 및/또는 MRF 설비로부터 직접적으로 화학적 재활용 설비(10)에 제공될 수 있다.
하나 이상의 PET-함유 물질의 조성은 하기에 보다 상세히 기재된 바와 같이 물질의 특정 공급원에 따라 달라질 것이다. 그러나, 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, PET-함유 물질의 일부는 건조 기준으로 적어도 10 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 80 중량% 또는 적어도 90 중량%의 PET를 포함할 수 있다. PET-함유 물질의 일부는 건조 기준으로 10 중량% 이하, 8 중량% 이하, 6 중량% 이하, 4 중량% 이하, 2 중량% 이하, 또는 1 중량% 이하의 할로겐을 포함할 수 있다. PET-함유 물질의 일부는 건조 기준으로 90 중량% 이하, 80 중량% 이하, 70 중량% 이하, 60 중량% 이하, 50 중량% 이하, 40 중량% 이하, 30 중량% 이하, 20 중량% 이하, 10 중량% 이하, 5 중량% 이하, 또는 1 중량% 이하의 폴리올레핀을 포함할 수 있다.
분류된 플라스틱-함유 혼합물
더 많은 지자체가 플라스틱을 비롯한 다양한 재료의 재활용을 권장 또는 의무화함에 따라, PET-함유 분류된 플라스틱-함유 혼합물의 공급이 증가하고 있다. 본원에 사용된 용어 "분류된 플라스틱-함유 혼합물"은 도로변, 또는 중앙 편의 시설에 수거하도록 남겨져(이는 투명 및/또는 유색 플라스틱 물품을 포함할 수 있음) 소비자에 의해 분류되거나, 또는 쓰레기 수거업체 또는 지자체에 의해 분류되는, 일정량의 혼합 플라스틱 폐기물을 지칭한다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 분류된 플라스틱-함유 혼합물은 상기 기재된 바와 같이 기탁물 주립 반환 설비로부터의 폐 플라스틱을 포함하지 않는다. 그러나, 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 분류된 플라스틱-함유 혼합물이 기탁물 주립 반환 설비로부터의 폐플라?윤袖? 포함할 수 있다. 분류된 플라스틱-함유 혼합물은 일반적으로 플라스틱 재료를 기계적 재활용 공정에 사용할 수 있기 전에 추가의 처리 및/또는 정제가 필요하지만, 항상 요구되는 것은 아니다.
PET-함유 MRF 생성물 및/또는 부산물
분류된 플라스틱-함유 혼합물은 위생 제공업체에 의해 수집되어 도시 재활용 설비(또한 자재 회수 설비 또는 MRF로도 알려짐)로 보내질 수 있으며, 이 때 혼합물을 유사한 물질의 양으로 분류하기 위한 최소한의 시도가 이루어진다. 때때로, 이러한 분류의 적어도 일부 초기 양태가 수동으로 수행된다. 다른 양태에서, 광학 분류기, 자기 분류기 및 와전류(eddy current) 분류기를 포함하는 기계를 사용하여 플라스틱-함유 혼합물에 존재하는 다양한 물질의 보다 정교한 선별을 수행한다. 예를 들어, 유색 플라스틱은 투명 플라스틱으로부터 분류될 수 있다. 일반적으로, "투명 플라스틱"은 평범한 인간 관찰자에게 색상이 없는 것처럼 보이며 일반적으로 가시 스펙트럼의 빛에 투명한 플라스틱으로 간주된다. "유색 플라스틱"은 일반적으로 투명 플라스틱이 아닌 모든 플라스틱으로 간주된다. 유리, 종이 및 금속이 또한 플라스틱으로부터 분리될 수 있다.
PET-함유 플라스틱이 다른 유형의 플라스틱으로부터 분리되어 일정량의 PET-풍부 플라스틱 물질을 형성할 수 있다. 상기 언급된 기타 분리된 물질 및/또는 MRF로부터의(즉, PET-풍부 생성물 이외의) 임의의 기타 물질이 MRF 부산물로서 회수될 수 있다. 그러나, 하나 이상의 MRF 부산물은 일반적으로 어느 정도 양의 PET를 포함할 것이다. MRF 생성물 및/또는 부산물은 전체 물품, 미립자(예를 들어, 세분된(comminuted), 펠릿화된(pelletized), 섬유 플라스틱 미립자), 결합된 베일(예를 들어, 압축 및 스트랩핑된(strapped) 전체 물품), 결합되지 않은 물품(즉, 베일에 있지 않거나 또는 포장되지 않음), 컨테이너(예를 들어, 상자, 자루, 트레일러, 철도 차량, 로더 버킷(loader bucket), 파일(예를 들어, 건물의 콘크리트 슬래브), 및/또는 물리적으로 운반되는(예를 들어, 미립자 컨베이어 벨트 상의 미립자) 또는 공압으로 운반되는(예를 들어, 컨베이 파이프에서 공기와 함께 혼합된 미립자) 느슨한 물질의 형태일 수 있다.
PET-함유 회수기 부산물
회수기 설비, 특히 PET 회수기는, 일반적으로 예를 들어 MRF로부터, 플라스틱 폐기물을 수용하고, 적어도 99 중량% 또는 적어도 99.9 중량%의 PET를 포함하는 r-PET를 생성함으로써 작업하며, 이는 기계적 재활용 설비에 의해 사용되어 r-PET 생성물을 생성한다. 회수기 설비는 플라스틱 폐기물이 비-플라스틱 성분 및 PET 이외의 플라스틱 재료로부터 PET를 분리하는 다양한 공정을 거치게 하여 r-PET를 생산한다. 그러나, 이러한 분리 공정은 일반적으로 100% 미만의 효율성을 가지며, 일반적으로 어느 정도 양의 PET가 부산물에 존재하게 된다. 회수기 설비는 또한 고순도(적어도 99 중량% 또는 적어도 99.9 중량%) PET 회수기 부산물을 생산하는 공정도 포함될 수 있지만, 이는 기계적 재활용 설비에는 바람직하지 않은 형태이다. 본원에 사용된 용어 "회수기 부산물"은 유색 rPET를 비롯한 투명 rPET 제품으로서 회수되지 않는 회수기 설비에 의해 분리 또는 회수되는 임의의 물질을 지칭한다. 상기 및 하기 기재된 회수기 부산물은 일반적으로 폐기물로 간주되며, 일반적으로 매립지 및/또는 소각로로 보내질 수 있다.
플라스틱 물품 제조 설비에서 나온 PET-함유 폐 플라스틱
PET-함유 폐 플라스틱의 또 다른 공급원은 플라스틱 물품 제조 설비를 포함한다. 이러한 설비는 예를 들어 플라스틱 병, 플라스틱 용기, 플라스틱 캡, 플라스틱 뚜껑, 플라스틱 빨대, 비닐 봉지, 플라스틱 필름 및 다양한 표준 및 맞춤형 플라스틱 제품을 생산할 수 있다. 주조, 회전 성형, 사출 성형, 블로우 성형, 열성형(진공 성형), 압출 및 3D 프린팅을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 다양한 제조 방법이 사용될 수 있다. 이러한 공정은 공정의 오류 또는 공정의 고유한 결과로 인해 폐 플라스틱을 생성할 수 있다. 예를 들어, 폐 플라스틱은 기형, 표면 결함 및/또는 취성 부품을 갖는 결함 있는 플라스틱 제품의 일부를 포함할 수 있다. 폐 플라스틱은 또한 성형 공정의 다른 생성물, 예를 들어 중간 성형 제품, 예컨대 병용 프리폼(bottle preform) 또는 시트를 포함할 수 있다. 폐 플라스틱은 또한 제조 공정 동안 플라스틱 물품으로부터 제거된 스크랩 플라스틱, 필름 또는 시트 플라스틱으로부터 가장자리 트림(edge trim)일 수 있다. 이러한 폐 플라스틱은 일반적으로 어느 정도 양의(또는 대부분) PET를 포함할 수 있다. 폐 플라스틱은 또한 제조 시작 또는 마무리 공정의 일부로서 플라스틱 제품을 만드는 데 사용되는 제조 장치로부터 제거되거나 또는 배출될 수 있다.
PET-회수기 설비
상기 언급한 바와 같이, 화학적 재활용 설비, 구체적으로 가용매분해 설비에 대한 공급원료로서 사용되는 하나 이상의 PET-함유 물질은 회수기 설비, 구체적으로 PET 회수기 설비로부터의 하나 이상의 부산물을 포함할 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, PET-함유 물질의 일부는 적어도 2종의 PET-함유 회수기 부산물을 포함할 수 있다.
도 4는 회수기 설비(800)로부터 유도된 일반적인 rPET 제품 및 부산물을 예시하는 예시적인 회수기 설비(800)의 개략도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 예를 들어 MRF으로부터의 플라스틱 공급물(802)은 회수기 구역(810)으로 공급될 수 있다. 회수기 구역(810)은 일반적으로 건조 플라스틱 기준으로 적어도 99 중량% 또는 적어도 99.9 중량%의 PET를 포함하는 실질적으로 순수한 r-PET 플라스틱 스트림(812)을 생성하는 다양한 분리 공정(하기 기재)을 포함한다. 회수기 구역(810)은 또한 습윤 미분(803), 유색 플라스틱(804), 와전류 거부물(805), 플레이크 분류기 거부물(806) 및/또는 건조 미분(807)을 포함하는 하나 이상의 회수기 부산물을 생성할 수 있다.
r-PET 플라스틱 스트림(812)은 일정량의 rPET 플라스틱 플레이크를 포함할 수 있으며, 이는 rPET 플레이크 스트림(814)로서 회수될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, r-PET 플라스틱 스트림(812)의 적어도 일부는 조밀화(예를 들어, 펠릿화) 구역(820)에 공급될 수 있다. 조밀화 구역(820)은 일반적으로 스트림(812)으로부터의 rPET 플레이크를 원하는 rPET 펠릿(818)으로 전환시키는 다양한 공정(하기 기재)을 포함한다. 조밀화 구역(820)은 또한 PET 퍼지 물질(815), 습윤 미분(816), 및/또는 건조 미분(817)을 포함하는, 하나 이상의 회수기 부산물을 생성할 수 있다.
도 5는 회수기 설비(800) 내에서 수행되는 일부 특정 처리 단계 및 이로부터 생성된 생성물 및 부산물을 예시하는 예시적인 회수 설비(800)의 개략도를 도시한다. 처리 단계가 하기에 구체적인 순서로 도시 및 기재되지만, 다른 회수기 설비가 도면에 도시되며 본원에 기재된 순서와는 상이한 순서로 하나 이상의 처리 단계를 수행하고/하거나, 도시 및 기재된 처리 단계를 생략하고/하거나, 도시 또는 기재되지 않은 추가적인 처리 단계를 포함할 수 있음을 이해해야 한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 일정량의 베일링된 플라스틱(801)은 MRF 설비로부터 회수기 설비(800)에 제공될 수 있고, 이선(dewiring) 장치(830) 및/또는 디베일러(debaler, 832)에 공급되어 일정량의 느슨한 플라스틱 폐기물을 생성할 수 있다. 이선 장치(830)는 수동 이선과 관련된 부상의 위험을 피하기 위해 사용될 수 있다. 디베일러(832)는 일반적으로 배선이 제거된 베일과 접촉하여 느슨한 플라스틱 폐기물로 분해하는 하나 이상의 넓은 블레이드를 포함한다. 그런 다음 느슨한 플라스틱 폐기물은 컨베이어(834)로, 예를 들어 벨트 또는 공압 컨베이어에 의해, 중질 제거 공정(836)으로 운반될 수 있다. 중질 제거(836)는 중력 및/또는 공압 컨베이어를 사용하여 "중질" 성분(예를 들어, 2 g/cc 초과의 밀도)을 수송된 스트림으로부터 떨어지게 할 수 있다. 이러한 중질 성분은 금속, 암석, 모래, 등을 포함할 수 있다. 그러나, 어느 정도 양의 PET 및/또는 기타 플라스틱 물질은 중질 성분과 함께 의도적 또는 비의도적으로 제거될 수 있으므로, 상기 단계에서 제거된 금속, 플라스틱 및 기타 성분은 중질 함유(예를 들어, 금속-함유) 회수기 부산물(837)로서 회수될 수 있다.
그런 다음 중질 성분이 제거된 플라스틱 폐기물은 마찰식 워셔(838)로 전달될 수 있으며, 여기서 플라스틱 폐기물에 달라붙은 음식물 또는 기타 물질이 물 스트림과 함께 씻겨나가고/나가거나 플라스틱 폐기물을 범퍼(bumper)와 접촉시켜 플라스틱으로부터 음식물 또는 물질을 제거한다. 물 세척 또는 헹굼 단계를 포함하는 상기 단계 및 다른 단계에서, 생성된 물 스트림(839)은 별도로 또는 본원에 기재된 다른 단계로부터의 물 스트림과 함께 여과(840)될 수 있다. 필터(840)는 때때로 청소되며 제거된 고체는 PET를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 여액은 어느 정도 양의 PET 및/또는 기타 플라스틱 물질을 포함할 수 있다. 여과 공정으로부터의 고체 및/또는 PET-함유 여액 중 하나 또는 둘 모두는 습윤 미분(841) 형태일 수 있으며, 이는 회수기 부산물로서 회수될 수 있다. 본원에 사용된 용어 "여과" 및 "여과하는" 및 "여과(된)"은 고체/액체 분리를 수행하기 위한 공정 및/또는 장치를 지칭하며, 매체 사용, 원심 분리, 및/또는 침강의 사용을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
마찰식 워셔(838) 이후, 플라스틱 폐기물은 하나 이상의 근적외선(NIR), 광학, 및/또는 수동 분류 단계를 거쳐, 유색 플라스틱 및/또는 기타 플라스틱 및 (수동 또는 기계적) 분류기에 의해 PET-함유 플라스틱 물질로서 인식되지 않는 비-플라스틱 물질을 제거할 수 있다. 도시된 바와 같이, 공정은 2개의 NIR 분류기(842, 844) 및 수동 분류 단계(846, 848)를 포함하여, 회수기 부산물로서 유색 플라스틱 혼합물의 스트림(843, 845, 847, 849)을 생성한다. NIR 및 광학 분류기는 일반적으로 센서가 완전히 투명한 PET 재료로 인식하지 못하는 모든 것을 거부한다. 이러한 거부물은 라벨 및/또는 유색 뚜껑이 있는 PET 병을 포함할 수 있다. 그러나, 특정 NIR 및/또는 광학 분류기는 검정색 플라스틱, 예컨대 카본 블랙 부분이 있는 클램쉘형 컨테이너를 "보고" 거부하는 능력이 없을 수 있다. 이에 따라, 종종 검은색 플라스틱은 이러한 분류기에서 거부되지 않는다. 추가적으로, 송풍기는 센서의 하류에 위치하며, 일부 투명한 PET 재료도 유색 PET 재료와 함께 거부될 수 있다. 수동 분류기는 일반적으로 명백하게 투명 PET 병 또는 물질이 아닌 임의의 물질, 뿐만 아니라 라이너 또는 하류 회수기 공정에 대해 공지된 다른 문제성 성분이 있는 PET 병을 "뽑아내거나" 또는 거부할 것이다. 이에 따라, 이러한 공정으로부터 유도된 유색 플라스틱 혼합물은 일반적으로 어느 정도 양의 PET 및/또는 기타 플라스틱을 유색 플라스틱-함유 혼합물 형태로 포함하며, 이는 회수기 부산물로서 회수될 수 있다.
NIR, 광학 및/또는 수동 분류 단계 후에, 플라스틱 폐기물은 그 다음 임의적인 와전류 분리기(850)로 전달되어, 폐 플라스틱과 함께 남아 있는 임의의 금속을 제거하고 하류 공정을 손상으로부터 보호할 수 있다. 와전류 분리기는 컨베이어 벨트 말단의 전기장을 사용하여 알루미늄과 같은 전도성, 비철 금속을 밀어내며, 플라스틱과 같은 비전도성 물질에는 영향을 미치지 않는다. 플라스틱 폐기물의 흐름이 컨베이어 벨트의 말단 부분에 가까워지면, 와전류가 비철 금속의 자연적인 중력 유도 궤적을 변경하고, 비전도성 물질과 상이한 궤적을 따라 흐름에서 비철 금속을 배출한다. 분리판은 두 개의 궤적에 의해 정의된 경로 사이에 위치하여 배출된 성분 및 배출되지 않은 성분을 분리할 수 있다. 분리하는 동안, 어느 정도 양의 플라스틱 물품 및/또는 플라스틱 플레이크는 비철 금속 성분과 접촉하여 잘못된 궤적을 따라 의도치 않게 배출될 수 있다. 이에 따라, 분리된 비철 금속은 어느 정도 양의 PET 및/또는 기타 플라스틱 물질을 포함할 수 있으며, 이는 금속-함유 회수기 부산물(851)로서 회수될 수 있다. 추가적으로, 와전류 분리기는 회수기 부산물로서 또한 회수될 수 있는 플라스틱 미분을 생성할 수 있는 분쇄기(852)(와류 분리기(850)의 상류 또는 하류)와 결합될 수 있다.
임의적인 와전류 분류기(850) 및/또는 분쇄기(852) 이후, 플라스틱 폐기물은 밀도 분리 단계(density separation stage)(854), 예컨대 침강-부유 분리 단계(이는 일반적으로 플라스틱 폐기물으로부터 PET(예를 들어, 폴리올레핀) 보다 밀도가 낮은 성분을 분리한다) 및 기계적 탈수 공정(856)으로 전달될 수 있다. 상기 언급한 바와 같이, 이러한 공정으로부터의 폐수는 여과(840, 860)되고, 고체 및/또는 여액은 습윤 미분(841, 861), 또는 다른 회수기 부산물(예컨대, 폴리올레핀 스트림(859))으로 회수될 수 있다.
플라스틱 폐기물은 또 다른 NIR(862) 및/또는 광학 분류기로 전달될 수 있으며, 이는 다시 일반적으로 센서가 완전히 투명 PET로서 인식하지 않는 모든 것을 거부한다. 이러한 단계에서 플라스틱 폐기물은 일반적으로 분쇄와 같은 크기 감소 공정을 거쳤으며, 이에 따라 거부된 물질은 일반적으로 플라스틱 플레이크(하기 정의) 형태이다. 상기 공정은 PET와 밀도가 비슷하지만 밀도 분리 중에 제거되지 않은 라벨 및 기타 플라스틱 재료에서 PVC를 제거하기 위한 것이다. 그러나, 이전 NIR 및 광학 분류기와 유사하게 거부된 플레이크에는 일정량의 PET가 포함될 수 있으며, 플레이크 거부 회수기 부산물(863)로 회수될 수 있다.
이 시점에, 플라스틱 폐기물은 일반적으로 높은 PET 함량(예를 들어, 적어도 99 중량% 또는 적어도 99.9 중량%)을 가질 것이며, rPET 플레이크 생성물(814)로서 포장(870)되도록 건조(864) 및 준비될 수 있다. 건조기(864)가 사용되는 경우, 어느 정도 양의 건조 미분(하기 정의)이 하류 컨베이어(866) 및/또는 더스트 수집기(868)에서 플레이크 생성물로부터 분리될 수 있다. 건조 미분이 또한 일반적으로 높은 PET 함량을 가지지만, 기계적 재활용 설비에 대한 rPET 공급원료로서는 바람직하지 않다. 그러나, 건조 미분은 건조 미분 회수기 부산물(865, 869)로서 회수될 수 있다. 건조기 및 더스트 수집기는 회수기 설비의 상류 또는 하류 다른 곳에서 사용될 수 있으며, 이러한 위치에서 회수된 건조 미분은 회수기 부산물로서 회수될 수도 있음을 이해해야 한다.
일부 회수기 설비는 또한 rPET 플레이크를 원하는 rPET 펠릿으로 전환하는 조밀화 공정을 포함할 것이다. 본원에 사용된 "조밀화"는 0.32 cm(1/8 인치) 미만의 D90 입자 크기를 갖는 일정량의 플라스틱 입자를 응축 및 펠릿화, 집합체화, 또는 부분 용융하여, 0.32 cm(1/8 인치) 내지 2.54 cm(1 인치)의 D90 입자 크기를 가지는 고체 미립자(예를 들어, 펠릿)를 형성하는 공정을 지칭한다. 조밀화 공정은 일반적으로 rPET 플레이크가 용융되어 압출 배럴을 통과하는 압출기(880)를 포함한다. 그 다음, 펠릿화기(882)는 압출된 rPET를 펠릿(전형적으로 2.54cm(1인치) 이하의 D90을 가짐)으로 형성하도록 작업한다. 그런 다음, 펠릿을 세정하고(회수 가능한 PET-함유 습윤 미분을 생성할 수 있음), 건조시키고(회수 가능한 PET 함유 건조 미분을 생성할 수 있음), 기계적 재활용 설비에 선적하기 위해 rPEt 펠릿 생성물(892)로 포장(890)된다. 그러나, 압출기가 꺼지면, 용융된 rPET의 일부가 퍼지되어 펠릿으로 전환되지 않고, 예를 들어 PET 물질 덩어리(chunk)로 고화된다. 이러한 퍼지 물질은 PET 퍼지 물질 회수기 부산물(881)로서 회수될 수 있다. 추가적으로, 펠릿화는 일반적으로 물에서 수행되며, 여과된 물 스트림으로부터의 여액 및/또는 고체는 회수기 부산물(예를 들어, 습윤 미분(883))로서 회수될 수 있다. 마지막으로, 펠릿 포장 공정에 사용되는 건조기(884) 및 컨베이어(886, 888)에는 일반적으로 더스트 수집기가 장착될 것이며, 건조 미분은 건조 미분 회수기 부산물(885, 887, 889)로서 회수될 수도 있다.
회수기 부산물의 조성 및 화학적 재활용 설비 내 처리 단계는 하기에 더욱 자세히 기재되어 있다. 그러나, 하기 설명은 또한 본 발명의 기술의 범위 내에서 다른 PET-함유 물질(즉, PET-함유 MRF 생성물 또는 부산물, 분류된 플라스틱-함유 혼합물, 및/또는 플라스틱 물품 제조 설비에서 나온 PET-함유 폐 플라스틱)의 조성 및 처리를 기재할 수 있음을 이해해야 한다.
습윤 미분
상기 기재된 바와 같이, 회수기 습윤 미분은 플라스틱 폐기물로부터 분리되고, 예를 들어 여과 공정으로부터의 여액 및/또는 고체로서 회수될 수 있다. 본원에 사용된 "회수기 습윤 미분"은 회수기 설비 내의 폐 플라스틱으로부터 분리되고, 회수기 설비 내의 폐 플라스틱으로부터 처음 단리될 때 회수기 습윤 미분의 총 중량을 기준으로 적어도 2 중량%의 물 함량을 갖는 PET-함유 플라스틱 입자의 스트림 또는 배취를 지칭하며, 이 때 플라스틱 입자는 0.32 cm(1/8 인치) 미만의 D90를 갖는다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 일정량의 회수기 습윤 미분은 화학적 재활용 설비에 공급되며, 회수기 습윤 미분의 양의 적어도 일부가 그곳에서 해중합된다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 일정량의 PET-함유 회수기 습윤 미분은 적어도 2 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 40 중량% 또는 적어도 50 중량%의 물 함량을 포함한다. 일정량의 PET-함유 회수기 습윤 미분은 0.32 cm(1/8 인치) 미만의 D90를 갖는 플라스틱 입자를 적어도 1 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 40 중량% 또는 적어도 50 중량% 포함할 수 있다. 일정량의 PET-함유 회수기 습윤 미분은 건조 기준으로(즉, 수분 함량 제외) 적어도 90 중량%, 적어도 95 중량% 또는 적어도 99 중량%의 PET를 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 상기 일정량의 PET-함유 회수기 습윤 미분로부터의 물 함량의 적어도 40 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 90 중량%, 적어도 95 중량% 또는 적어도 99 중량%가 해중합 단계 이전에 제거될 수 있다. 물 함량은 수동 건조(예를 들어, 저장고에 보관) 또는 건조기 또는 기타 능동 건조 공정을 사용하여 제거될 수 있다. 하나 이상의 실시양태에서, PET-함유 회수기 습윤 미분로부터 플라스틱 입자의 적어도 일부는 조밀화(예를 들어, 집합체화 또는 펠릿화)되어, 해중합 단계 이전에 0.32 cm(1/8 인치) 내지 2.54 cm(1 인치)의 D90를 갖는 일정량의 조밀화된 PET-함유 입자를 형성할 수 있다 . 일정량의 조밀화된 PET-함유 입자는 액화(예를 들어, 용해 또는 용융)되어 해중합 단계 이전에 액화된 플라스틱 물질을 형성할 수 있다. 물 제거, 조밀화, 및/또는 액화 중 하나 이상의 단계는 화학적 재활용 설비 내에서 또는 일정량의 습윤 미분을 화학적 재활용 설비에 공급하기 전에 수행될 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 일정량의 PET-함유 회수기 습윤 미분(일정량의 조밀화된 PET-함유 입자 및/또는 액화된 플라스틱 물질 포함)은 해중합이 일어나는 화학적 재활용 설비 내의 가용매분해 설비에 공급될 수 있다. 일정량의 PET-함유 회수기 습윤 미분(일정량의 조밀화된 PET-함유 입자 및/또는 액화된 플라스틱 물질 포함)은 건조 기준으로 적어도 90 중량%, 적어도 95 중량% 또는 적어도 99 중량%의 PET를 포함할 수 있다. 일정량의 PET-함유 회수기 습윤 미분(일정량의 조밀화된 PET-함유 입자 및/또는 액화된 플라스틱 물질 포함)은 건조 기준으로 10 중량% 이하, 8 중량% 이하, 6 중량% 이하, 4 중량% 이하, 2 중량% 이하, 또는 1 중량% 이하의 할로겐을 포함할 수 있다. 일정량의 PET-함유 회수기 습윤 미분(일정량의 조밀화된 PET-함유 입자 및/또는 액화된 플라스틱 물질 포함)은 건조 기준으로 50 중량% 이하, 40 중량% 이하, 30 중량% 이하, 20 중량% 이하, 10 중량% 이하, 5 중량% 이하, 또는 1 중량% 이하의 폴리올레핀을 포함할 수 있다.
유색 플라스틱-함유 혼합물
상기 기재된 바와 같이, 유색 플라스틱-함유 혼합물은 PET 회수기에서 플라스틱 폐기물로부터 분리되어 회수될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 유색 플라스틱-함유 혼합물은 MRF 설비에서 분리되고 유사하게 회수될 수 있다. 본원에 사용된 용어 "유색 플라스틱-함유 혼합물"은 하기를 지칭한다: (a) 회수기 또는 MRF에 의해 유색 플라스틱으로 식별되거나, 또는 회수기 또는 MRF에 의해 비-투명 rPET로서 식별되는 플라스틱-함유 물질; 또는 (b) 회수기 또는 MRF에 의해 분리된 건조 미분, 습윤 미분, 회수기 투명 rPET 제품, 암석, 바이오매스, 금속, 또는 섬유가 아닌 임의의 플라스틱-함유 물질. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 일정량의 PET-함유 회수기 유색 플라스틱-함유 혼합물 및/또는 MRF 유색 플라스틱-함유 혼합물이 화학적 재활용 설비에 공급되고, 일정량의 PET-함유 회수기 유색 플라스틱-함유 혼합물 및/또는 MRF 유색 플라스틱-함유 혼합물의 적어도 일부가 그 안에서 해중합된다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 일정량의 플라스틱-함유 혼합물은 건조 기준으로 적어도 1 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 80 중량% 또는 적어도 90 중량% 및/또는 99.9 또는 99 중량% 이하의 PET를 포함한다. 일정량의 플라스틱-함유 혼합물은 건조 기준으로 1 내지 99.9 또는 50 내지 99 중량%의 PET를 포함할 수 있다. 일정량의 플라스틱-함유 혼합물은 건조 기준으로 적어도 1 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 90 중량%, 적어도 95 중량%, 적어도 99 중량% 또는 적어도 99.9 중량%의 비-투명 PET(예를 들어, 녹색 PET)를 포함할 수 있다. 일정량의 플라스틱-함유 혼합물은 건조 기준으로 10 중량% 이하, 8 중량% 이하, 6 중량% 이하, 4 중량% 이하, 2 중량% 이하, 또는 1 중량% 이하의 할로겐을 포함할 수 있다. 일정량의 플라스틱-함유 혼합물은 건조 기준으로 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량%, 적어도 4 중량%, 적어도 6 중량% 또는 적어도 8 중량% 및/또는 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 폴리올레핀을 포함할 수 있다. 일정량의 플라스틱-함유 혼합물은 건조 기준으로 1 내지 90 중량%, 2 내지 70 중량%, 4 내지 50 중량%, 6 내지 30 중량%, 또는 8 내지 10 중량%의 폴리올레핀을 포함할 수 있다. 일정량의 플라스틱-함유 혼합물은 건조 플라스틱 기준으로 적어도 0.1 중량%, 적어도 1 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 80 중량% 또는 적어도 90 중량%의 비-투명 PET 및/또는 다른 유색 플라스틱 물질을 포함할 수 있다. 일정량의 플라스틱-함유 혼합물은 건조 기준으로 적어도 0.1 중량%, 적어도 1 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 80 중량% 또는 적어도 90 중량%의 PVC, 나일론, 및/또는 코폴리에스터를 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 일정량의 플라스틱-함유 혼합물은 화학적 재활용 설비 내의 가용매분해 설비에 전처리 및/또는 분리 설비에 공급되거나, 또는 화학적 재활용 설비 내의 또는 이로부터 분리된 전처리 및/또는 분리 공정을 거치지 않고 직접적으로 공급될 수 있다. 그러나, 유색 플라스틱-함유 혼합물의 양의 적어도 일부는 해중합 단계 이전에 적어도 하나의 밀도 분리 단계에 공급되어, 화학적 재활용 설비 내의 가용매분해 설비로 공급되는 PET-풍부 스트림을 생성할 수 있다. 적어도 하나의 밀도 분리 단계는 적어도 2 개의 밀도 분리 단계를 포함할 수 있다.
PET 및 금속-함유 회수기 부산물
상기 기재된 바와 같이, 금속 성분은 회수기 설비에서, 예를 들어 중질 제거 공정 및/또는 와전류 분리기에서, 플라스틱 폐기물로부터 분리될 수 있고, 이러한 금속 성분은 어느 정도 양의 PET 물질을 포함하며 PET 및 금속-함유 회수기 부산물로서 회수될 수 있다. 본원에 사용된 용어 "PET 및 금속-함유 회수기 부산물"은 PET 회수기 설비에서 자기 분리기, 와전류 분리기, 또는 다른 금속 분리기로부터 rPET 제품으로서 회수되지 않는 물질을 지칭한다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 일정량의 PET 및 금속-함유 회수기 부산물이 화학적 재활용 설비에 공급될 수 있으며, 일정량의 PET 및 금속-함유 회수기 부산물의 적어도 일부가 그 안에서 해중합된다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 일정량의 PET 및 금속-함유 회수기 부산물은 건조 기준으로 적어도 0.1 중량%, 적어도 1 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량% 또는 적어도 15 중량%의 금속을 포함한다. 그러나, 해중합을 위해 가용매분해 설비에 공급되는 금속 함량은 제한될 수 있다. 이에 따라, 금속의 적어도 일부, 적어도 90 중량%, 적어도 95 중량%, 적어도 99 중량%, 또는 적어도 99.9 중량%가 하기 기재된 바와 같이 해중합 단계 이전에 플라스틱으로부터 분리 및 제거될 수 있다. 분리 또는 제거 단계는 연속 분리 공정(예를 들어, 고체/액체 분리기)으로서 및/또는 배취 분리 공정(예를 들어, 퍼지 공정)으로서 이루어질 수 있고, 전처리 설비 및/또는 가용매분해 설비(예컨대, 가용매분해 설비의 전단부)에서 수행될 수 있다. 분리 단계의 사용 여부와 관계없이, 가용매분해 설비 및/또는 해중합 공정에 대한 공급원료는 건조 기준으로 10 중량% 이하, 8 중량% 이하, 6 중량% 이하, 4 중량% 이하, 2 중량% 이하, 또는 1 중량% 이하의 금속일 수 있다. 금속은 1가지 유형의 금속 또는 1가지 유형 이상의 금속을 포함할 수 있으며 철 및/또는 비철 금속을 포함할 수 있다. 금속은 하나 이상의 비철 금속, 예컨대 알루미늄, 구리, 납, 니켈, 주석, 티타늄, 아연, 및/또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 금속은 철, 강철, 스테인리스강, 탄소강, 오스테나이트계, 마르텐사이트계, 듀플렉스 스테인리스강, 페라이트계 스테인리스강 및/또는 이들의 합금과 같은 하나 이상의 철 금속을 포함할 수 있다. PET 및 금속-함유 회수기 부산물의 양은 건조 기준으로 적어도 0.1 중량%, 적어도 1 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 60 중량% 또는 적어도 80 중량%의 PET를 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 일정량의 PET 및 금속-함유 회수기 부산물은 플라스틱 플레이크 및 건조 기준으로 적어도 0.1 중량%, 적어도 1 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량% 또는 적어도 15 중량%의 금속을 포함한다. 본원에 사용된 용어 "플라스틱 플레이크"는 0.32 cm(1/8 인치) 내지 2.54 cm(1 인치)의 D90 입자 크기를 갖는 플라스틱 입자를 지칭한다. 플라스틱 플레이크의 적어도 일부는 해중합 단계 이전에 금속으로부터 분리될 수 있다. 이러한 분리 단계는 화학적 재활용 설비 내에서, 예를 들어 전처리 설비 및/또는 가용매분해 설비에서, 또는 PET 및 금속-함유 회수기 부산물이 화학적 재활용 설비에 공급되기 전에 일어날 수 있다. 분리 단계는 회수기 부산물 양의 적어도 일부를 적어도 하나의 밀도 분리 단계에 공급하여 금속으로부터 플라스틱 플레이크의 적어도 일부를 분리하는 단계를 포함할 수 있다. 플라스틱 플레이크의 분리된 부분은 화학적 재활용 설비 내의 가용매분해 설비로 공급될 수 있다. 이로부터 분리된 플라스틱 플레이크의 일부를 가질 수 있는 금속은 부분 산화(POX) 기화기(gasifier)로 공급될 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 일정량의 PET 및 금속-함유 회수기 부산물은 화학적 재활용 설비에 공급되기 전에 분리를 겪지 않는다. 예를 들어, 금속 및 플라스틱 플레이크 둘 모두가 화학적 재활용 설비 내의 가용매분해 설비로 공급될 수 있고, 금속은 가용매분해 설비에서 고체/액체 분리기(예를 들어, 필터) 및/또는 퍼지에 의해 제거될 수 있다. 추가적으로, 금속은, 그로부터 플라스틱 플레이크의 일부가 분리되지 않고 POX 기화기로 공급될 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 일정량의 PET 및 금속-함유 회수기 부산물은 플라스틱 물품 및 건조 기준으로 적어도 0.1 중량%, 적어도 1 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량% 또는 적어도 15 중량%의 금속을 포함한다. 본원에 사용된 용어 "플라스틱 물품"은 2.54 cm(1 인치) 초과의 D90 입자 크기를 갖는 베일링된 또는 베일링되지 않은 플라스틱 물질을 지칭한다. 플라스틱 물품은 압출된 베일의 형태일 수 있다. 플라스틱 물품은 예를 들어 디베일링(debaling), 분쇄(grinding), 조각화(chopping), 파쇄(shredding), 및/또는 미분쇄(pulverizing)에 의해 처리되어, 디베일링된 일정량의 플라스틱 물품 및 금속을 생성하고/하거나, 플라스틱 물품의 크기를 감소시켜 2.54 cm(1 인치) 미만의 D90 입자 크기를 갖는 플라스틱 미립자 고체를 형성할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 플라스틱 물품 및/또는 플라스틱 미립자 고체의 적어도 일부는 해중합 단계 이전에 금속으로부터 분리될 수 있다. 이러한 분리 단계는 화학적 재활용 설비 내에서, 예를 들어 전처리 설비 및/또는 가용매분해 설비에서, 또는 PET 및 금속-함유 회수기 부산물이 화학적 재활용 설비에 공급되기 전에 일어날 수 있다. 분리 단계는 플라스틱 물품 및/또는 플라스틱 미립자 고체의 적어도 일부를 적어도 하나의 밀도 분리 단계에 공급하여, 금속으로부터 플라스틱 물품 및/또는 플라스틱 미립자 고체의 적어도 일부를 분리하는 단계를 포함할 수 있다. 플라스틱 물품 및/또는 플라스틱 미립자 고체의 분리된 부분은 화학적 재활용 설비 내의 가용매분해 설비로 공급될 수 있다. 금속으로부터 분리된 플라스틱 물품 및/또는 플라스틱 미립자 고체의 일부를 갖는 금속은 부분 산화(POX) 기화기로 공급될 수 있다.
플라스틱 플레이크와 유사하게, 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 금속 및 플라스틱 물품 및/또는 플라스틱 미립자 고체 둘 모두가 화학적 재활용 설비 내의 가용매분해 설비로 공급될 수 있고, 금속은 가용매분해 가수분해 설비에서 필터 및/또는 퍼지에 의해 제거될 수 있다. 추가적으로, 금속은, 플라스틱 물품 및/또는 플라스틱 미립자 고체의 일부가 그로부터 분리되지 않고 POX 기화기로 공급될 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 일정량의 PET 및 금속-함유 회수기 부산물은 플라스틱 미분 및 건조 기준으로 적어도 0.1 중량%, 적어도 1 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량% 또는 적어도 15 중량%의 금속을 포함한다. 본원에 사용된 용어 "플라스틱 미분"은 0.32 cm(1/8 인치) 미만의 D90 입자 크기를 갖는 플라스틱 미립자를 지칭한다. 플라스틱 미분 조밀화(예를 들어, 집합체화 또는 펠릿화)되어 해중합 단계 이전에 조밀화된 PET-함유 입자를 생성할 수 있다. 조밀화 단계는 화학적 재활용 설비 내에서, 또는 PET 및 금속-함유 회수기 부산물이 화학적 재활용 설비에 공급되기 전에 일어날 수 있다. 조밀화된 PET-함유 입자는 1 내지 10 mm, 2 내지 8 mm, 또는 3 내지 5 mm의 D90 입자 크기를 가질 수 있다. 조밀화 단계는 회수기 생성물에서 금속의 전체 또는 일부를 분리하지 않고 일어날 수 있고, 따라서 조밀화된 PET-함유 입자는 금속의 적어도 일부를 포함할 수 있다. 조밀화된 PET-함유 입자는 상기 화학적 재활용 설비 내의 가용매분해 설비로 직접적으로(즉, 화학적 재활용 설비 내의 또는 화학적 재활용 설비로부터 분리된 전처리 또는 분리 공정을 거치지 않고) 공급될 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, PET 및 금속-함유 회수기 부산물의 플라스틱 물질로부터 분리된 금속(즉, 본 출원서의 상기 섹션 또는 다른 섹션에 기재된 전처리 또는 분리 방법 중 임의의 하나 이상을 사용하여 플라스틱 플레이크, 플라스틱 물품, 및/또는 플라스틱 미분로부터 분리된 금속)은 금속-함유 스트림에서, 예를 들어 플라스틱 플레이크, 플라스틱 물품, 및/또는 플라스틱 미분 또는 기타 플라스틱 물질의 일부와 함께 회수되고, 열분해 설비로, 및 하나 이상의 실시양태에서 열분해 설비 내의 열분해 반응기로 공급될 수 있다.
회수기 플레이크 거부물
상기 기재된 바와 같이, PET 및 PVC-함유 회수기 플레이크 거부물은 PET 회수기에서 플라스틱 폐기물로부터 분리되어 회수될 수 있다. 본원에 사용된 "회수기 플레이크 거부물"은 회수기 설비로부터의 적어도 PET 및 건조 기준으로 적어도 0.1 중량%의 PVC를 포함하고, 0.32 cm(1/8 인치) 내지 2.54 cm(1 인치)의 D90 입자 크기를 갖는 플라스틱의 폐기물 혼합물을 지칭한다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 일정량의 PET 및 PVC-함유 플레이크 거부물이 화학적 재활용 설비에 공급되며, 일정량의 PET 및 PVC-함유 플레이크 거부물의 적어도 일부가 그 안에서 해중합된다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 일정량의 회수기 플레이크 거부물은 플라스틱 폐기물에 비해 PVC가 풍부하고 폴리올레핀이 고갈되어 있다. 일정량의 회수기 플레이크 거부물은 건조 기준으로 적어도 0.1 중량%, 적어도 1 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 60 중량% 또는 적어도 80 중량%의 PET를 포함할 수 있다. 일정량의 회수기 플레이크 거부물은 건조 기준으로 적어도 1 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량% 또는 적어도 15 중량%의 PVC를 포함할 수 있다. 일정량의 회수기 플레이크 거부물은 건조 기준으로 적어도 0.1 중량%, 적어도 1 중량% 또는 적어도 5 중량% 및/또는 20 중량% 이하, 15 중량% 이하, 또는 10 중량% 이하의 폴리올레핀을 포함할 수 있다. 일정량의 회수기 플레이크 거부물은 건조 기준으로 0.1 내지 20 중량%, 1 내지 15 중량%, 또는 5 내지 10 중량%의 폴리올레핀을 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 일정량의 회수기 플레이크 거부물의 적어도 일부는 해중합 단계 이전에 적어도 하나의 밀도 분리 단계로 공급될 수 있고, 여기서 PET-풍부 스트림 및 폴리올레핀-풍부 스트림이 플레이크 거부물을 포함하는 폐 플라스틱 스트림으로부터 생성될 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 일정량의 회수기 플레이크 거부물의 일부는 적어도 하나의 밀도 분리 단계에 공급되는 폐 플라스틱 스트림의 유일한 플라스틱 물질일 수 있다. 그러나, 다른 실시양태에서, 일정량의 회수기 플레이크 거부물의 일부는 적어도 하나의 밀도 분리 단계에 공급되는 폐 플라스틱 스트림에서 하나 이상의 기타 플라스틱 물질과 함께 혼합될 수 있다. PET-풍부 스트림은 가용매분해 설비로 공급될 수 있다. 폴리올레핀-풍부 스트림은 부분 산화(POX) 기화기로 공급될 수 있다. 폴리올레핀-풍부 스트림은 열분해 설비로 공급될 수 있고, 열분해 설비 내의 열분해 반응기로 공급될 수 있다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 폴리올레핀-풍부 스트림은 에너지 회수 설비로 공급될 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 일정량의 PET 및 PVC-함유 회수기 플레이크 거부물의 적어도 일부가 해중합 단계 이전에 기계적 탈수 장치에 공급될 수 있다. 그런 다음 기계적 탈수 장치 이후 일정량의 회수기 플레이크 거부물의 일부가 열 건조기에 공급될 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 일정량의 PET 및 PVC-함유 회수기 플레이크 거부물의 적어도 일부는 상기 화학적 재활용 설비 내의 가용매분해 설비로 직접적으로(즉, 화학적 재활용 설비 내의 또는 화학적 재활용 설비로부터 분리된 전처리 또는 분리 공정을 거치지 않고) 공급될 수 있다.
고화된 퍼지 물질
상기 기재된 바와 같이, 고화된 퍼지 물질은 고화가 허용되고 회수될 수 있는, 예를 들어 PET(rPET) 회수기 설비, PET 물품 제조기(성형기), 및/또는 중합체 제조 설비로부터의 사용불가능한 또는 바람지하지 않은 액화된 플라스틱 물질으로부터 유도될 수 있다. 본원에 사용된 용어 "고화된 퍼지 물질"은 압출기, 필터, 펠릿화기, 반응기, 도관, 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 용융 중합체 처리 장치 또는 이의 일부로부터, 상기 장치가 의도된 제품(예를 들어, 펠릿, 병, 및 기타 플라스틱 물품)을 생산하지 않는 동안 제거된 플라스틱 폐기물을 지칭하며, 이는 상기 용융 중합체 처리 장치 내에서는 용융되었지만, 상기 장치의 외부에서 고화되도록 허용되었다. 고화된 물질은 일반적으로 성형되지 않고/않거나 펠릿화되지 않을 수 있고, 고체 플라스틱 덩어리(예를 들어, 압출기 다이를 통과하지 않은 압출기 배럴로부터 제거된 플라스틱 덩어리)의 형태일 수 있다. 고화된 플라스틱 물질은 또한 중간 성형품을 포함할 수 있다. 고화된 플라스틱 물질은 투명 및/또는 유색 플라스틱을 포함할 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 일정량의 PET-함유 고화된 퍼지 물질이 화학적 재활용 설비에 공급되며, 일정량의 PET-함유 고화된 퍼지 물질의 적어도 일부가 그 안에서 해중합된다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 일정량의 PET-함유 고화된 퍼지 물질은 건조 기준으로 적어도 90 중량%, 적어도 95 중량%, 적어도 99 또는 적어도 99.9 중량%의 PET를 포함한다. 일정량의 PET-함유 고화된 퍼지 물질은 건조 기준으로 적어도 0.1 중량%, 적어도 1 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 60 중량% 또는 적어도 80 중량%의 코-폴리에스터를 포함할 수 있다. 일정량의 PET-함유 고화된 퍼지 물질은 용융 중합체 처리 장치의 처리 온도에서 고체인 물질(예를 들어, 유리, 금속, 및 기타 충전제)을 적어도 95 중량%, 적어도 98 중량%, 적어도 99 중량% 또는 적어도 99.9 중량% 포함할 수 있다. 일정량의 PET-함유 고화된 퍼지 물질은 건조 기준으로 50 중량% 이하, 40 중량% 이하, 30 중량% 이하, 20 중량% 이하, 10 중량% 이하, 또는 1 중량% 이하의 폴리올레핀을 포함할 수 있다. 일정량의 PET-함유 고화된 퍼지 물질은 건조 기준으로 20 중량% 이하, 15 중량% 이하, 10 중량% 이하, 5 중량% 이하, 또는 1 중량% 이하의 PVC를 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 일정량의 PET-함유 고화된 퍼지 물질의 적어도 일부는 화학적 재활용 설비 내의 가용매분해 설비로 직접적으로(즉, 화학적 재활용 설비 내의 또는 화학적 재활용 설비로부터 분리된 전처리 또는 분리 공정을 거치지 않고) 공급될 수 있다. 일정량의 PET-함유 고화된 퍼지 물질의 적어도 일부는 크기, 예를 들어 기계적 크기 감소 공정에 의해 크기가 감소될 수 있다. 기계적 크기 감소 공정은 고화된 퍼지 물질의 일부를 파쇄(예를 들어, 플라스틱 파쇄기 사용), 조각화, 분쇄, 절단(guillotine), 드롭핑(dropping), 및/또는 스매싱(smashing)하여, 해중합 단계 이전에 일정량의 플라스틱 미립자 고체를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 생성된 플라스틱 미립자 고체는 15.24 cm(6 인치) 이하, 12.7 cm(5 인치) 이하, 10.16 cm(4 인치) 이하, 7.62 cm(3 인치) 이하, 5.08 cm(2 인치) 이하, 또는 2.54 cm(1 인치) 이하의 D90 입자 크기를 가질 수 있다. 파쇄기를 사용하는 경우, 고화된 퍼지 물질은 5.08 cm(2 인치) 미만, 또는 2.54 cm(1 인치) 미만의 D90 입자 크기를 갖는 플라스틱 미립자 고체를 생성할 수 있다. 상기 기재된 크기 감소 공정에서, 또는 퍼지 물질의 수집에서, 일정량의 건조 미분, 스트링(string), 스트랜드(strand), 및/또는 섬유질 물질이 고화된 퍼지 물질로부터 생성되어 회수될 수 있다. 예를 들어, 파쇄기가 사용되는 경우, 공정은 일정량의 플라스틱 미분을 생성할 수 있다. 그러나, 분쇄기의 사용을 피할 수 있으며, 따라서 공정은 10% 미만, 5% 미만, 2% 미만, 또는 1% 미만의 플라스틱 미분을 생성할 수 있다. 일정량의 상기 회수된 물질은 해중합 단계 이전에 0.32 cm(1/8 인치) 내지 2.54 cm(1 인치)의 D90 입자 크기를 갖는 플라스틱 입자로 조밀화될 수 있다. 예를 들어, 스크리너를 사용하여 큰 미립자(2.54 cm(1 인치) 초과) 및 미분(0.32 cm(1/8 인치) 미만)를 회수할 수 있다. 큰 입자는 파쇄기로 재활용될 수 있다. 미분은 상기 기재된 바와 같이 조밀화될 수 있다.
건조 미분
상기 기재된 바와 같이, 건조 미분은 건조기 또는 더스트 수집기에서 수집되고 회수될 수 있는 플라스틱 물질의 처리(예를 들어, 운반, 건조, 조밀화, 압출, 포장, 원심분리 공정, 및/또는 분쇄) 및/또는 수송으로부터 생성될 수 있다. 본원에 사용된 용어 "건조 미분"은 PET 회수기 설비 및/또는 PET 물품의 제조기로부터, 0.32 cm(1/8 인치) 미만의 평균 입자 크기 및 2 중량% 미만의 수분 함량을 갖는 폐 플라스틱 입자를 지칭한다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 일정량의 PET-함유 건조 미분 화학적 재활용 설비에 공급되며, 일정량의 PET-함유 건조 미분의 적어도 일부가 그 안에서 해중합된다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 일정량의 PET-함유 건조 미분은 건조 기준으로 적어도 90 중량%, 적어도 95 중량%, 적어도 99 중량% 또는 적어도 99.9 중량%의 PET를 포함한다. 일정량의 PET-함유 건조 미분은 건조 기준으로 적어도 0.1 중량%, 적어도 1 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 60 중량% 또는 적어도 80 중량%의 코-폴리에스터를 포함할 수 있다. 일정량의 PET-함유 건조 미분은 건조 기준으로 50 중량% 이하, 40 중량% 이하, 30 중량% 이하, 20 중량% 이하, 10 중량% 이하, 또는 1 중량% 이하의 폴리올레핀을 포함할 수 있다. 일정량의 PET-함유 건조 미분은 건조 기준으로 20 중량% 이하, 15 중량% 이하, 10 중량% 이하, 5 중량% 이하, 또는 1 중량% 이하의 PVC를 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 일정량의 PET-함유 건조 미분의 적어도 일부는 화학적 재활용 설비로 직접적으로(즉, 화학적 재활용 설비 내의 또는 화학적 재활용 설비로부터 분리된 전처리 또는 분리 공정을 거치지 않고) 공급된다. 이는 화학적 재활용 설비를 PET 회수기 설비, PET 물품 제조기, 및/또는 중합체 제조 설비로 상호 연결하는 수송 시스템을 사용하여 달성될 수 있다. 건조 미분은 또한 자루 또는 가방에 담아 배달될 수 있다.
건조 미분은 일부 폭발의 위험이 있다. 건조 미분이 일반적으로 폭발 상태에 도달하지지 않지만, 건조 미분을 수송하면 분리 및 공기 노출이 발생하여, 건조 미분을 잠재적으로 폭발성으로 만든다. 폭발 농축물은 또한 저장 더미에 존재할 수 있다. 이에 따라, 건조 미분은 1000 μm 미만, 800 μm 미만, 600 μm 미만, 또는 420 μm 미만의 입자 크기를 갖는 건조 미분을 제거 및 회수하도록 스크리닝될 수 있다. 상기 스크리닝 또는 기타 공정에서 회수된 PET-함유 건조 미분의 적어도 일부는 해중합 단계 이전에 조밀화(예를 들어, 집합체화 또는 펠릿화)되어 조밀화된 PET-함유 입자를 생성하여, 폭발 위험을 감소 또는 제거할 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 조밀화된 플라스틱 입자는 0.32 cm(1/8 인치) 내지 2.54 cm(1 인치)의 D90 입자 크기를 갖는다. 하나 이상의 실시양태에서, 조밀화된 플라스틱 입자는 화학적 재활용 설비 내의 가용매분해 설비로 공급될 수 있다.
폐 플라스틱의 전달
화학적 재활용 설비(10)는 또한 예를 들어, 기차, 트럭, 및/또는 선박을 포함하는 임의의 적합한 운송 수단에 의해 폐 플라스틱의 전달을 용이하게 하기 위해 본원에 기재된 바와 같이 폐 플라스틱(예를 들어, PET-함유 회수기 부산물, PET-함유 도시 재활용 설비(MRF) 생성물 또는 부산물, 분류된 플라스틱-함유 혼합물, 플라스틱 물품 제조 설비에서 나온 PET-함유 폐 플라스틱, 및/또는 다른 MPW)을 수용하기 위한 기반시설을 포함할 수 있다. 이러한 기반시설은 운송수단으로부터 폐 플라스틱을 하역하는 데 도움이 되는 설비, 뿐만 아니라 저장 설비 및 하역 구역에서 하류 처리 구역으로 폐 플라스틱을 수송하기 위한 하나 이상의 수송 시스템을 포함할 수 있다. 이러한 수송 시스템은 예를 들어 공압 컨베이어, 벨트 컨베이어, 버킷 컨베이어, 진동 컨베이어, 스크류 컨베이어, 카트-온-트랙(cart-on-track) 컨베이어, 견인 컨베이어, 트롤리 컨베이어, 프런트-엔드 로더, 트럭 및 체인 컨베이어를 포함할 수 있다.
화학적 재활용 설비(10) 내로 도입되는 폐기물(예를 들어, PET-함유 회수기 부산물, PET-함유 도시 재활용 설비(MRF) 생성물 또는 부산물, 분류된 플라스틱-함유 혼합물, 플라스틱 물품 제조 설비에서 나온 PET-함유 폐 플라스틱, 및/또는 다른 MPW)은, 예를 들어 전체 물품, 미립자(예를 들어, 세분된(comminuted), 펠릿화된(pelletized), 섬유 플라스틱 미립자), 결합된 베일(예를 들어, 압축 및 스트래핑된(strapped) 전체 물품), 결합되지 않은 물품(즉, 베일에 있지 않거나 또는 포장되지 않음), 컨테이너(예를 들어, 상자, 자루, 트레일러, 철도 차량, 로더 버킷(loader bucket), 파일(예를 들어, 건물의 콘크리트 슬래브), 고체/액체 슬러리(예를 들어, 물에 펌핑된 플라스틱 슬러리) 및/또는 물리적으로 운반되는(예를 들어, 미립자 컨베이어 벨트 상의 미립자) 또는 공압으로 운반되는(예를 들어, 컨베이 파이프에서 공기 및/또는 불활성 기체와 함께 혼합된 미립자) 느슨한 물질의 형태를 포함하지만, 이에 제한되지 않는 여러 형태일 수 있다.
본원에 사용된 용어 "폐 플라스틱 미립자"는 1 인치 미만의 D90을 갖는 폐 플라스틱을 지칭한다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 폐 플라스틱 미립자는 MPW 미립자일 수 있다. 폐 플라스틱 또는 MPW 미립자는, 예를 들어, 파쇄 또는 재단되어 세분된 플라스틱 입자, 또는 플라스틱 펠릿을 포함할 수 있다. 전체 또는 거의 전체 물품이 화학적 재활용 설비(10)(또는 전처리 설비(20))로 도입될 때, 하나 이상의 세분 또는 펠릿화 단계가 그 안에서 사용되어 폐 플라스틱 미립자(예를 들어, MPW 미립자)를 형성할 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 화학적 재활용 설비(10)(또는 전처리 설비(20))로 도입된 폐 플라스틱의 적어도 일부는 이미 미립자의 형태일 수 있다.
도 1에 도시된 화학적 재활용 설비에 존재할 수 있는 각 설비의 일반적인 구성 및 작업은 이제 전처리 설비를 시작으로 아래에서 더 상세히 설명될 것이다. 임의적으로, 도 1에 도시되지는 않았지만, 화학적 재활용 설비로부터의 스트림 중 적어도 하나는 산업 매립지 또는 기타 유사한 유형의 처리 또는 처분 설비로 보내질 수 있다.
전처리
도 1에 도시된 바와 같이, 미처리된 및/또는 부분적으로 처리된 폐 플라스틱, 예컨대 혼합 플라스틱 폐기물(MPW)은 먼저 스트림(100)을 통해 전처리 설비(20)로 도입될 수 있다. 전처리 설비(20)에서 스트림은 화학적 재활용을 준비하기 위해 하나 이상의 처리 단계를 거칠 수 있다. 본원에 사용된 용어 "전처리"는 화학적 재활용을 위해 하기 단계 중 하나 이상을 사용하여 폐 플라스틱을 준비하는 것을 의미한다: (i) 세분; (ii) 미립자화; (iii) 세척; (iv) 건조; 및 (v) 분리. 본원에 사용된 용어 "전처리 설비"는 폐 플라스틱의 전처리를 수행하는 데 필요한 모든 장비, 라인 및 제어를 포함하는 설비를 의미한다. 본원에 기재된 전처리 설비는 상기 단계 중 하나 이상을 사용하여 화학적 재활용을 위한 폐 플라스틱의 준비를 수행하기 위한 임의의 적절한 방법을 사용할 수 있으며, 이는 하기에 더욱 상세히 기재된다.
세분 & 미립자화
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 폐 플라스틱(예를 들어, MPW)은 미분류된 또는 사전분류된 플라스틱의 베일, 또는 다른 큰, 응집된 형태로 제공될 수 있다. 베일 또는 응집된 플라스틱은 분해되는 초기 공정을 거친다. 플라스틱 베일은, 예를 들어 베일을 분리하며, 일부 경우에는 베일이 포함된 플라스틱을 파쇄하도록 구성된 톱니 또는 블레이드가 장착된 하나 이상의 회전 샤프트를 포함하는 디베일러 기계로 보내질 수 있다. 하나 이상의 다른 실시양태에서, 베일 또는 응집된 플라스틱은 절단 기계(guillotine machine)로 보내질 수 있으며, 여기서 더 작은 크기의 플라스틱으로 조각화된다. 디베일링 및/또는 절단된 플라스틱 고체는 이후 분류 공정을 거칠 수 있으며, 여기서 다양한 비-플라스틱, 중질 물질, 예컨대 유리, 금속, 및 암석이 제거된다. 상기 분류 공정은 수동으로 또는 기계에 의해 수해될 수 있다. 분류 기계는 광학 센서, 자석, 와전류, 공압 리프트 또는 항력 계수(drag coefficient)에 따라 분리되는 컨베이어, 또는 중질 물질을 식별하고 제거하는 체(sieve)에 의존할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 폐 플라스틱 공급원료는 1 인치 초과, 0.75 인치 초과, 또는 0.5 인치 초과인 D90를 갖는 플라스틱 고체, 예컨대 사용된 용기를 포함한다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 폐 플라스틱 공급원료는 또한 한 번에 1 인치보다 큰 적어도 하나의 치수를 갖는 복수의 플라스틱 고체를 포함할 수 있지만, 고체는 압축, 압착, 또는 더 큰 단위, 예컨대 베일로 응집될 수 있다. 플라스틱 고체의 적어도 일부 또는 전체가 1 인치 초과, 0.75 인치 초과, 또는 0.5 인치 초과인 적어도 하나의 치수를 갖는 실시양태에서, 공급원료는 기계적 크기 감소 작업, 예컨대 분쇄/과립화, 파쇄, 길로틴화, 조각화, 또는 다른 세분 공정을 거쳐 크기가 감소된 MPW 입자를 제공할 수 있다. 이러한 기계적 크기 감소 작업은 플라스틱을 압쇄(crushing), 압축 또는 베일로 성형하는 것 이외의 크기 감소 단계를 포함할 수 있다.
하나 이상의 다른 실시양태에서, 폐 플라스틱은 일부 초기 분리 및/또는 크기-감소 공정을 이미 거쳤을 수 있다. 특히, 폐 플라스틱은 입자 또는 플레이크의 형태일 수 있고, 일부 종류의 용기, 예컨대 자루 또는 상자로 제공될 수 있다. 이러한 플라스틱 고체의 조성, 및 이들이 거친 전처리 종류에 따라, 플라스틱 공급원료는 디베일러, 절단기 및/또는 중질 제거 영역을 우회하고, 추가적인 크기 감소를 위해 과립화 장비로 직접 진행할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 디베일링된 또는 파단된 부분 플라스틱 고체는 세분 또는 과립화 장비로 보내질 수 있으며, 여기서 플라스틱 고체가 분쇄, 파쇄, 또는 크기가 감소된다. 플라스틱 물질은 1 인치 미만, ¾인치 미만, 또는 ½ 인치 미만의 D90 입자 크기를 갖는 입자로 만들어질 수 있다. 하나 이상의 다른 실시양태에서, 과립화 장비를 빠져나가는 플라스틱 물질의 D90 입자 크기 1/16 인치 내지 1 인치, 1/8 인치 내지 ¾인치, ¼인치 내지 5/8 인치, 또는 3/8 인치 내지 ½ 인치이다.
세척 & 건조
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 화학적 재활용 설비로 제공되는 미처리된 또는 부분적으로 처리된 폐 플라스틱은 폐 플라스틱의 이전 사용과 관련될 수 있는 다양한 유기 오염물 또는 잔류물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 플라스틱 물질이 식품 또는 음료 포장에 사용된 경우, 폐 플라스틱은 식품 또는 음료 오물을 포함할 수 있다. 따라서, 폐 플라스틱은 또한 생성된 미생물 오염물 및/또는 미생물에 의해 화합물을 포함할 수 있다. 폐 플라스틱을 구성하는 플라스틱 고체의 표면에 존재할 수 있는 예시적인 미생물은 대장균(E. coli), 살모넬라균(salmonella), C. 디피실레(C. dificile), S. 아우레우스(S. aureus), L. 모노사이토제네스(L. monocytogenes), S. 에피더미디스(S. epidermidis), P. 아에루기노사(P. aeruginosa), 및 P. 플루오레센스(P. fluorescens)를 포함한다.
다양한 미생물이 악취를 유발하는 화합물을 생성할 수 있다. 예시적인 악취 유발 화합물은 황화수소, 다이메틸 설파이드, 메탄싸이올, 퓨트레신(putrescine), 카바베린(cadaverine), 트라이메틸아민, 암모니아, 아세트알데하이드, 아세트산, 프로판산, 및/또는 부티르산을 포함한다. 따라서, 폐 플라스틱은 악취 문제를 일으킬 수 있는 것으로 고려될 수 있다. 그러므로, 폐 플라스틱은 추가적인 처리가 가능할 때까지 밀폐된 공간, 예컨대 선적 컨테이너, 밀폐된 철도 차량 또는 밀폐된 트레일러에 저장될 수 있다. 특정 실시양태에서, 미처리된 또는 부분적으로 처리된 폐 플라스틱은, 폐 플라스틱의 처리(예를 들어, 세분, 세척, 및 분류)가 일어나는 장소에 도달하면, 1주일 미만, 5일 미만, 3일 미만, 2 일 미만, 또는 1일 미만 동안 밀폐된 공간에 저장될 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 전처리 설비(20)는 또한 항균 특성을 보유하는 화학적 조성물로 폐 플라스틱을 처리하기 위한 장비 또는 단계를 포함하여, 처리된 미립자 플라스틱 고체를 형성할 수 있다. 일부 실시양태에서, 이는 폐 플라스틱을 나트륨 하이드록사이드, 높은 pH 염 용액(예를 들어, 칼륨 카보네이트), 또는 다른 항균 조성물로 처리하는 것을 포함할 수 있다.
추가적으로, 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 폐 플라스틱(예를 들어, MPW)은 임의적으로 세척되어 무기, 비-플라스틱 고체 예컨대 먼지, 유리, 충전제 및 다른 비-플라스틱 고체 물질을 세척하고/하거나, 생물학적 성분 예컨대 박테리아 및/또는 음식을 제거할 수 있다. 생성된 세척된 폐 플라스틱은 또한 폐 플라스틱의 총 중량을 기준으로 5 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하, 0.5 중량% 이하, 또는 0.25 중량% 이하의 물(또는 액체)의 수분 함량으로 건조될 수 있다. 건조는 열 및/또는 기류의 추가, 기계적 건조(예를 들어, 원심분리), 또는 지정된 시간에 걸쳐 액체의 증발을 허용하는 것을 포함하는 임의의 적절한 방식으로 수행될 수 있다.
분리
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 화학적 재활용 공정 또는 설비(10)의 전처리 설비(20) 또는 단계는 적어도 하나의 분리 단계 또는 구역을 포함할 수 있다. 분리 단계 또는 구역은 폐 플라스틱 스트림을 특정 유형의 플라스틱이 풍부한 둘 이상의 스트림으로 분리하도록 구성될 수 있다. 이러한 분리는 전처리 설비(20)로 공급되는 폐 플라스틱이 MPW인 경우 특히 유리하다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 전처리 설비(20)의 분리 구역(22)(도 2 참조)은 도 2에 도시된 바와 같이 폐 플라스틱(예를 들어, MPW)을 PET-풍부 스트림(112) 및 PET-고갈 스트림(114)로 분리할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "풍부(enriched)"는 기준 물질 또는 스트림에서 특정 성분의 농도(희석되지 않은 건조 중량 기준) 초과의 특정 성분의 농도를 갖는 것을 의미한다. 본원에 사용된 용어 "고갈(depleted)"은 기준 물질 또는 스트림에서 특정 성분의 농도(희석되지 않은 건조 중량 기준) 미만의 특정 성분의 농도를 갖는 것을 의미한다. 본원에 사용된 모든 중량 백분율은 달리 언급되지 않는 한 희석되지 않은 건조 중량 기준으로 제공된다.
풍부 또는 고갈 성분이 고체인 경우, 농도는 희석되지 않은 건조 고체 중량 기준이며; 풍부 또는 고갈 성분이 액체인 경우, 농도는 희석되지 않은 건조 액체 중량 기준이고; 풍부 또는 고갈 성분이 기체인 경우, 농도는 희석되지 않은 건조 기체 중량 기준이다. 또한, 풍부 및 고갈은 농도가 아닌 물질 균형 용어로 표현할 수 있다. 이와 같이, 특정 성분이 풍부한 스트림은 기준 스트림(예를 들어, 공급물 스트림 또는 다른 생성물 스트림) 중 상기 성분의 질량을 초과하는 성분의 질량을 가질 수 있는 반면, 특정 성분이 고갈된 스트림은 기준 스트림(예를 들어, 공급물 스트림 또는 다른 생성물 스트림) 중 상기 성분의 질량 미만인 성분의 질량을 가질 수 있다.
다시 도 2를 참조하여, 전처리 설비(20)(또는 분리 구역(22))로부터 취출된(withdrawn) 폐 플라스틱의 PET-풍부 스트림(112)은, 전처리 설비(20)(또는 분리 구역(22))로 도입된 폐 플라스틱 공급물 스트림(100) 중 PET의 농도 또는 질량보다 더 높은 PET의 농도 또는 질량을 가질 수 있다. 이와 유사하게, 전처리 설비(20)(또는 분리 구역(22))로부터 취출된 PET-고갈 스트림(114)은 PET-고갈일 수 있으며, 전처리 설비(20)(또는 분리 구역(22))로 도입된 폐 플라스틱 중 PET의 농도 또는 질량보다 더 낮은 PET의 농도 또는 질량을 가질 수 있다. PET-고갈 스트림(114)은 또한 PO-풍부일 수 있으며, 전처리 설비(20)(또는 분리 구역(22))로 도입된 폐 플라스틱(예를 들어, MPW) 스트림 중 PO의 농도 또는 질량보다 PO의 더 높은 농도 또는 질량을 갖는다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, MPW 스트림(100)이 전처리 설비(20)(또는 분리 구역(22))로 공급되는 경우, PET-풍부 스트림은, 희석되지 않은 고체 건조 중량 기준으로, MPW 스트림, 또는 PET-고갈 스트림, 또는 둘 모두 중의 PET의 농도 또는 질량에 비해 PET의 농도 또는 질량이 풍부할 수 있다. 예를 들어, 분리 단계 이후 PET-풍부 스트림이 액체 또는 다른 고체로 희석되는 경우, 풍부는 희석되지 않은 PET-풍부 스트림 중 농도 기준, 및 건조 기준이다. 하나의 실시양태에서 또는 전술한 임의의 실시양태와의 조합에서, PET-풍부 스트림(112)은 MPW 공급물 스트림에 대한 % PET 풍부(공급물-기준 % PET 풍부), PET-고갈 생성물 스트림(114)에 대한 % PET 풍부(생성물-기준 % PET 풍부), 또는 둘 모두가, 적어도 10%, 적어도 20%, 적어도 40%, 적어도 50%, 적어도 60%, 적어도 80%, 적어도 100%, 적어도 125%, 적어도 150%, 적어도 175%, 적어도 200%, 적어도 225%, 적어도 250%, 적어도 300%, 적어도 350%, 적어도 400%, 적어도 500%, 적어도 600%, 적어도 700%, 적어도 800%, 적어도 900%, 또는 적어도 1000%이며, 이는 하기 식에 의해 결정되고
Figure pct00001
및
Figure pct00002
이 때, PETe는 희석되지 않은 건조 중량 기준으로 PET-풍부 생성물 스트림(112) 중 PET의 농도이고;
PETm은 건조 중량 기준으로 MPW 공급물 스트림(100) 중 PET의 농도이고;
PETd는 건조 중량 기준으로 PET-고갈 생성물 스트림(114) 중 PET의 농도이다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, MPW을 포함하는 스트림(100)이 전처리 설비(20)(또는 분리 구역(22))로 공급되는 경우, PET-풍부 스트림은 또한 MPW 공급물 스트림(100), 또는 PET-고갈 생성물 스트림(114), 또는 둘 모두 중 할로겐의 농도 또는 질량에 비해, 할로겐, 예컨대 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br), 요오드(I), 아스타틴(At), 및/또는 할로겐-함유 화합물, 예컨대 PVC가 풍부하다. 하나의 실시양태에서 또는 전술한 임의의 실시양태와의 조합에서, PET-풍부 스트림(112)은 MPW 공급물 스트림(100)에 대한 % PVC 풍부(공급물-기준 % PVC 풍부), PET-고갈 생성물 스트림에 대한 % PVC 풍부(생성물-기준 % PVC 풍부), 또는 둘 모두가, 적어도 1, 적어도 3, 적어도 5%, 적어도 7, 적어도 10%, 적어도 15%, 적어도 20%, 적어도 40%, 적어도 50%, 적어도 60%, 적어도 80%, 적어도 100%, 적어도 125%, 적어도 150%, 적어도 175%, 적어도 200%, 적어도 225%, 적어도 250%, 적어도 300%, 적어도 350%, 적어도 400%, 또는 적어도 500%이며, 이는 하기 식에 의해 결정되고
Figure pct00003
및
Figure pct00004
이 때, PETe는 희석되지 않은 건조 중량 기준으로 PET-풍부 생성물 스트림(112) 중 PVC의 농도이고;
PVCm은 희석되지 않은 건조 중량 기준으로 MPW 공급물 스트림(100) 중 PVC의 농도이고;
이 때, PVCd는 희석되지 않은 건조 중량 기준으로 PET-고갈 생성물 스트림(114) 중 PVC의 농도이다.
하나의 실시양태에서 또는 전술한 임의의 실시양태와의 조합에서, MPW 스트림(100)이 전처리 설비(20)(또는 분리 구역(22))로 공급되는 경우, PET-고갈 스트림(114)은, 희석되지 않은 고체 건조를 기준으로, MPW 공급물 스트림(100), PET-풍부 생성물 스트림(112), 또는 둘 모두 중 폴리올레핀의 농도 또는 질량에 비해 폴리올레핀이 풍부하다. 하나의 실시양태에서 또는 전술한 임의의 실시양태와의 조합에서, PET-고갈 스트림(114)은 MPW 공급물 스트림(100)에 대한 % 폴리올레핀 풍부(공급물-기준 % PO 풍부), 또는 PET-풍부 생성물 스트림(112)에 대한 % 폴리올레핀 풍부(생성물-기준 % PO 풍부), 또는 둘 모두가, 적어도 10%, 적어도 20%, 적어도 40%, 적어도 50%, 적어도 60%, 적어도 80%, 적어도 100%, 적어도 125%, 적어도 150%, 적어도 175%, 적어도 200%, 적어도 225%, 적어도 250%, 적어도 300%, 적어도 350%, 적어도 400%, 적어도 500%, 적어도 600%, 적어도 700%, 적어도 800%, 적어도 900%, 또는 적어도 1000%이며, 이는 하기 식에 의해 결정되고
Figure pct00005
및
Figure pct00006
이 때, POd는 희석되지 않은 건조 중량 기준으로 PET-고갈 생성물 스트림(114) 중 폴리올레핀의 농도이고;
POm은 건조 중량 기준으로 MPW 공급물 스트림(100) 중 PO의 농도이고;
POe는 건조 중량 기준으로 PET-풍부 생성물 스트림(112) 중 PO의 농도이다.
하나의 실시양태에서 또는 임의의 다른 실시양태와의 조합에서, MPW 스트림(100)이 전처리 설비(20)(또는 분리 구역(22))로 공급되는 경우, PET-고갈 스트림(114)은 또한 MPW 스트림(100), PET-풍부 스트림(112), 또는 둘 모두 중 할로겐의 농도 또는 질량에 비해, 할로겐, 예컨대 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br), 요오드(I), 아스타틴(At), 및/또는 할로겐-함유 화합물, 예컨대 PVC가 고갈된다. 하나의 실시양태에서 또는 전술한 임의의 실시양태와의 조합에서, PET-고갈 스트림(114)은 MPW 공급물 스트림(100)에 대한 % PVC 고갈(공급물-기준 % PVC 고갈) 또는 PET-풍부 생성물 스트림(112)에 대한 % PVC 고갈(생성물-기준 % PVC 고갈)이, 적어도 1, 적어도 3, 적어도 5%, 적어도 7, 적어도 10%, 적어도 15%, 적어도 20%, 적어도 25%, 적어도 30%, 적어도 35%, 적어도 40%, 적어도 50%, 적어도 60%, 적어도 65%, 적어도 70%, 적어도 75%, 적어도 80%, 적어도 85%, 또는 적어도 90%이며, 이는 하기 식에 의해 결정되고
Figure pct00007
및
Figure pct00008
이 때 PVCm은 희석되지 않은 건조 중량 기준으로 MPW 공급물 스트림(100) 중 PVC의 농도이고;
PVCd는 희석되지 않은 건조 중량 기준으로 PET-고갈 생성물 스트림(114) 중 PVC의 농도이다.
PETe는 희석되지 않은 건조 중량 기준으로 PET-풍부 생성물 스트림(112) 중 PVC의 농도이다.
PET-고갈 스트림(114)은 MPW 스트림(100), PET-풍부 스트림(112), 또는 둘 모두 중의 PET의 농도 또는 질량에 비해 PET가 고갈된다. 하나의 실시양태에서 또는 전술한 임의의 실시양태와의 조합에서, PET-고갈 스트림(114)은 MPW 공급물 스트림(100)에 대한 % PET 고갈(공급물-기준 % PET 고갈) 또는 PET-풍부 생성물 스트림(112)에 대한 % PET 고갈(생성물-기준 % PET 고갈)이, 적어도 1, 적어도 3, 적어도 5%, 적어도 7, 적어도 10%, 적어도 15%, 적어도 20%, 적어도 25%, 적어도 30%, 적어도 35%, 적어도 40%, 적어도 50%, 적어도 60%, 적어도 65%, 적어도 70%, 적어도 75%, 적어도 80%, 적어도 85%, 또는 적어도 90%이며, 이는 하기 식에 의해 결정되고
Figure pct00009
및
Figure pct00010
PETm은 희석되지 않은 건조 중량 기준으로 MPW 공급물 스트림(100) 중 PET의 농도이고;
PETd는 희석되지 않은 건조 중량 기준으로 PET-고갈 생성물 스트림(114) 중 PET의 농도이고;
PETe는 희석되지 않은 건조 중량 기준으로 PET-풍부 생성물 스트림(112) 중 PET의 농도이다.
임의의 상기 실시양태에서 풍부 또는 고갈 퍼센트는 1주, 또는 3일, 또는 1일 동안의 평균일 수 있고, 이의 측정은 공정 출구에서 채취한 샘플을 MPW 벌크와 합리적으로 연관시키기 위해 수행될 수 있으며, MPW 샘플은 입구에서 출구로 흐르는 MPW의 체류 시간을 고려한다. 예를 들어, MPW의 평균 체류 시간이 2분인 경우, 출구 샘플은 입력 샘플 후 2분 후에 채취하여, 샘플이 서로 관련되도록 한다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 분리 구역(22) 또는 전처리 설비(20)를 빠져나가는 PET-풍부 스트림은 PET-풍부 스트림(112) 중 플라스틱의 총 중량을 기준으로 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량%, 적어도 95 중량%, 적어도 97 중량%, 적어도 99 중량%, 적어도 99.5 중량% 또는 적어도 99.9 중량%의 PET를 포함할 수 있다. PET-풍부 스트림(112)은 또한 PVC가 풍부할 수 있고, 예를 들어, PET-풍부 스트림 중 플라스틱의 총 중량을 기준으로 적어도 0.1 중량%, 적어도 0.5 중량%, 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량%, 적어도 3 중량%, 적어도 5 중량% 및/또는 10 중량% 이하, 8 중량% 이하, 6 중량% 이하, 5 중량% 이하, 3 중량% 이하의 할로겐(PVC 포함)을 포함할 수 있거나, 또는 PET-풍부 스트림 중 플라스틱의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 10 중량%, 0.5 내지 8 중량%, 또는 1 내지 5 중량%의 범위일 수 있다. PET-풍부 스트림은 전처리 설비(20)(또는 분리 구역(22))으로 도입되는 PET의 총량의 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량%, 적어도 95 중량%, 적어도 99 중량% 또는 적어도 99.5 중량%를 포함할 수 있다.
PET-풍부 스트림(112)은 또한 PO 및/또는 중질 플라스틱, 예컨대 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리아미드(PA 12, PA 46, PA 66), 폴리아크릴아미드(PARA), 폴리하이드록시부티레이트(PHB), 폴리카보네이트 폴리부틸렌 테레프탈레이트 블렌드(PC/PBT), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 폴리이미드(PI), 폴리카보네이트(PC), 폴리에터설폰(PESU), 폴리에터 에터 케톤(PEEK), 폴리아미드 이미드(PAI), 폴리에틸렌이민(PEI), 폴리설폰(PSU), 폴리옥시메틸렌(POM), 폴리글리콜라이드(폴리(글리콜산), PGA), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 열가소성 스티렌계 탄성체(TPS), 비정질 열가소성 폴리이미드 (TPI), 액정 중합체 (LCP), 유리 섬유-강화 PET, 염소화 폴리비닐 클로라이드 (CPVC), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리프탈아미드(PPA), 폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 (ETFE), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 불소화 에틸렌 프로필렌 (FEP), 폴리모노클로로트라이플루오로에틸렌(PCTFE), 및 퍼플루오로알콕시(PFA), 탄소, 유리, 및/또는 미네랄 충전제를 포함할 수 있고, PET 및 PVC보다 밀도가 높은 임의의 것이 고갈될 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, PET-풍부 스트림(112)은, PET-풍부 스트림(112) 중 플라스틱의 총 중량을 기준으로 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% 이하의 PO를 포함할 수 있다. PET-풍부 스트림(112)은 전처리 설비(20)(또는 분리 구역(22))로 도입되는 PO의 총량의 10 중량% 이하, 8 중량% 이하, 5 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 또는 1 중량% 이하를 포함할 수 있다. PET-풍부 스트림(112)은, PET-풍부 스트림(112)의 총 중량을 기준으로 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% 이하의 PET 이외의 성분을 포함할 수 있다.
추가적으로, 또는 대안적으로, PET-풍부 스트림(112)은 건조 기준으로 2 중량% 이하, 1 중량% 이하, 0.5 중량% 이하, 또는 0.1 중량% 이하의 접착제를 포함할 수 있다. 일반적인 접착제는 카펫 접착제, 라텍스, 스티렌 부타다이엔 고무, 등을 포함한다. 추가적으로, PET-풍부 스트림(112)은 건조 기준으로 4 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하, 0.5 중량% 이하, 또는 0.1 중량% 이하의 플라스틱 충전제 및 고체 첨가제를 포함할 수 있다. 예시적인 충전제 및 첨가제는 이산화규소, 칼슘 카보네이트, 활석, 실리카, 유리, 유리 비드, 알루미나, 및 본원에 기재된 공정에서 플라스틱 또는 기타 성분과 화학적으로 반응하지 않는 기타 고체 불활성 물질을 포함한다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 분리 구역(22) 또는 전처리 설비(20)를 빠져나가는PET-고갈(또는 PO-풍부) 스트림(114)은, PET-고갈(또는 PO-풍부) 스트림(114) 중 플라스틱의 총 중량을 기준으로 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량%, 적어도 95 중량%, 적어도 97 중량%, 적어도 99 중량% 또는 적어도 99.5 중량%의 PO를 포함할 수 있다. PET-고갈(또는 PO-풍부 스트림)은 PVC이 고갈될 수 있고, 예를 들어 PET-고갈(또는 PO-풍부) 스트림 중 플라스틱의 총 중량을 기준으로 5 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하, 0.5 중량% 이하, 0.1 중량% 이하, 0.05 중량% 이하, 또는 0.01 중량% 이하의 할로겐(PVC 중 염소 포함)을 포함할 수 있다. PET-고갈 또는 PO-풍부 스트림은 전처리 설비(20) 또는 분리 설비(22)로 도입되는 PO의 총량의 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량%, 적어도 95 중량%, 적어도 99 중량% 또는 적어도 99.9 중량%를 포함할 수 있다.
PO-풍부 스트림(114)은 또한 PET 및/또는 기타 플라스틱(PVC 포함)이 고갈될 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, PET-고갈(또는 PO-풍부 스트림)은, PET-고갈 또는 PO-풍부 스트림 중 플라스틱의 총 중량을 기준으로 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% 이하의 PET를 포함할 수 있다. PO-풍부(또는 PET-고갈) 스트림(114)은 전처리 설비로 도입되는 PET의 총량의 10 중량% 이하, 8 중량% 이하, 5 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 또는 1 중량% 이하를 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, PET-고갈 또는 PO-풍부 스트림(114)은 또한 PET-고갈 또는 PO-풍부 스트림(114)의 총 중량을 기준으로 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 PO 이외의 성분을 포함할 수 있다. PET-고갈 또는 PO-풍부 스트림(114)은 스트림의 총 중량을 기준으로 4 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하, 0.5 중량% 이하, 또는 0.1 중량% 이하의 첨가제를 포함한다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, PET-고갈 또는 PO-풍부 스트림(114)은 10 rad/s의 전단 속도 및 350℃의 온도에서 작업하는 V80-40 베인 스핀들이 있는 Brookfield R/S 레오미터를 사용하여 측정 시 적어도 1 poise, 적어도 5 poise, 적어도 50 poise, 적어도 100 poise, 적어도 200 poise, 적어도 300 poise, 적어도 400 poise, 적어도 500 poise, 적어도 600 poise, 적어도 700 poise, 적어도 800 poise, 적어도 900 poise, 적어도 1000 poise, 적어도 1500 poise, 적어도 2000 poise, 적어도 2500 poise, 적어도 3000 poise, 적어도 3500 poise, 적어도 4000 poise, 적어도 4500 poise, 적어도 5000 poise, 적어도 5500 poise, 적어도 6000 poise, 적어도 6500 poise, 적어도 7000 poise, 적어도 7500 poise, 적어도 8000 poise, 적어도 8500 poise, 적어도 9000 poise, 적어도 9500 poise, 또는 적어도 10,000 poise의 용융 점도를 가질 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, PET-고갈 또는 PO-풍부 스트림은 25,000 poise 이하, 24,000 poise 이하, 23,000 poise 이하, 22,000 poise 이하, 21,000 poise 이하, 20,000 poise 이하, 19,000 poise 이하, 18,000 poise 이하, 또는 17,000 poise 이하의 용융 점도를 가질 수 있다(10 rad/s 및 350℃에서 측정). 또는 스트림은 1 내지 25,000 poise, 500 내지 22,000 poise, 또는 1000 내지 17,000 poise 범위의 용융 점도를 가질 수 있다(10 rad/s 및 350℃에서 측정).
임의의 적합한 유형의 분리 장치, 시스템, 또는 설비를 사용하여 폐 플라스틱을 특정 유형의 플라스틱이 풍부한 둘 이상의 스트림, 예를 들어, PET-풍부 스트림(112) 및 PO-풍부 스트림(114)으로 분리할 수 있다. 적합한 유형의 분리의 예로는 기계적 분리 및 밀도 분리(침강-부유 분리 및/또는 원심 밀도 분리를 포함할 수 있음)를 포함한다. 본원에 사용된 용어 "침강-부유 분리"는 물질의 분리가 선택된 액체 매질에서의 부유 또는 침강에 의해 주로 야기되는 밀도 분리 공정을 지칭하는 반면, 용어 "원심 밀도 분리"는 믈질의 분리가 주로 원심력에 의해 발생하는 밀도 분리 공정을 지칭한다. 일반적으로, 용어 "밀도 분리 공정"은 물질의 각각의 밀도에 적어도 부분적으로 기초하여, 물질을 적어도 고밀도 출력 및 저밀도 출력으로 분리하는 공정을 지칭하며, 싱크- 부유물 분리 및 원심 밀도 분리 모두를 포함한다.
침강-부유 분리가 사용되는 경우, 액체 매질은 물을 포함할 수 있다. 염, 당류 및/또는 기타 첨가제는 예를 들어 액체 매질의 밀도를 증가시키고 침강-부유 분리 스테이지의 목표 분리 밀도를 조정하기 위해 액체 매질에 첨가될 수 있다. 액체 매질은 농축된 염 용액을 포함할 수 있다. 이러한 실시양태 중 하나 이상에서, 염은 나트륨 클로라이드이다. 그러나, 하나 이상의 다른 실시양태에서, 염은 비-할로겐화 염, 예컨대 아세테이트, 카보네이트, 시트레이트, 나이트레이트, 나이트라이트, 포스페이트, 및/또는 설페이트이다. 액체 매질은 나트륨 브로마이드, 나트륨 다이하이드로겐 포스페이트, 나트륨 하이드록사이드, 나트륨 요오다이드, 나트륨 나이트레이트, 나트륨 싸이오설페이트, 칼륨 아세테이트, 칼륨 브로마이드, 칼륨 카보네이트, 칼륨 하이드록사이드, 칼륨 요오다이드, 칼슘 클로라이드, 세슘 클로라이드, 철 클로라이드, 스트론튬 클로라이드, 아연 클로라이드, 망간 설페이트, 마그네슘 설페이트, 아연 설페이트, 및/또는 은 나이트레이트를 포함하는 농축된 염 용액을 포함할 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 염은 부식성 성분이다. 염은 나트륨 하이드록사이드, 칼륨 하이드록사이드, 및/또는 칼륨 카보네이트를 포함할 수 있다. 농축된 염 용액은 7 초과, 8 초과, 9 초과 또는 10 초과의 pH를 가질 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 액체 매질은 당류, 예컨대 수크로스를 포함할 수 있다. 액체 매질은 탄소 테트라클로라이드, 클로로폼, 다이클로로벤젠, 다이메틸 설페이트, 및/또는 트라이클로로 에틸렌을 포함할 수 있다. 액체 매질의 특정 성분 및 농도는 분리 단계의 원하는 목표 분리 밀도에 따라 선택될 수 있다. 원심 밀도 분리 공정은 또한 목표 분리 밀도에서 분리 효율을 개선하기 위해 상기 기재된 액체 매질을 사용할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 폐 플라스틱 분리 방법은 적어도 2개의 밀도 분리 단계를 포함한다. 이러한 특정 실시양태에서, 상기 방법은 일반적으로 폐 플라스틱 미립자를 제1 밀도 분리 단계에 도입하는 단계 및 제1 밀도 분리 단계로부터의 출력물을 제2 밀도 분리 단계로 공급하는 단계를 포함한다. 밀도 분리 단계는 본원에 정의된 바와 같이 밀도 분리 공정을 수행하는 임의의 시스템 또는 유닛일 수 있다. 밀도 분리 단계 중 적어도 하나는 원심력 분리 단계 또는 침강-부유 분리 단계를 포함한다. 제1 및 제2 밀도 분리 단계 각각은 원심력 분리 단계 및/또는 침강-부유 분리 단계를 포함한다.
PET-풍부 물질 스트림을 생성하기 위해, 밀도 분리 단계 중 하나는 저밀도 분리 단계를 포함할 수 있으며 다른 하나는 일반적으로 고밀도 분리 단계를 포함할 수 있다. 본원에 정의된 바와 같이, 저밀도 분리 단계는 고밀도 분리 단계의 표적 분리 밀도 미만의 표적 분리 밀도를 갖는다. 저밀도 분리 단계는 PET의 밀도보다 낮은 목표 분리 밀도를 갖고, 고밀도 분리 단계는 PET의 밀도보다 큰 목표 분리 밀도를 갖는다.
본원에 사용된 용어 "표적 분리 밀도"는 밀도 분리 공정을 거친 물질이 우선적으로 고밀도 출력으로 분리되고, 그 이하에서 물질이 저밀도 출력으로 분리되는 밀도를 지칭한다. 목표 분리 밀도는 밀도 값을 지정하며, 이 때 상기 값보다 높은 밀도를 갖는 모든 플라스틱 및 기타 고체 물질은 더 높은 밀도 출력으로 분리되고, 상기 값보다 낮은 밀도를 갖는 모든 플라스틱 및 기타 고체 재료는 저밀도 출력으로 분리된다. 그러나, 밀도 분리 공정에서 물질의 실제 분리 효율은 다양한 요인, 예를 들어, 체류 시간 및 표적 밀도 분리 값에 대한 특정 물질 밀도의 상대적인 근접도, 뿐만 아니라 미립자의 형태와 관련된 요인, 예를 들어, 면적-대-질량 비율, 구형도, 및 다공성에 의존할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 저밀도 분리 단계는 1.35 g/cc 미만, 1.34 g/cc 미만, 1.33 g/cc 미만, 1.32 g/cc 미만, 1.31 g/cc 미만, 또는 1.30 g/cc 미만, 및/또는 적어도 1.25 g/cc, 적어도 1.26 g/cc, 적어도 1.27 g/cc, 적어도 1.28, 또는 적어도 1.29 g/cc의 표적 분리 밀도를 갖는다. 고밀도 분리 단계는 저밀도 분리 단계의 표적 분리 밀도를 적어도 0.01 g/cc, 적어도 0.025 g/cc, 적어도 0.05 g/cc, 적어도 0.075 g/cc, 적어도 0.1 g/cc, 적어도 0.15, 또는 적어도 0.2 g/cc를 초과하는 표적 분리 밀도를 갖는다. 고밀도 분리 단계의 표적 분리 밀도는 적어도 1.31 g/cc, 적어도 1.32 g/cc, 적어도 1.33 g/cc, 적어도 1.34 g/cc, 적어도 1.35 g/cc, 적어도 1.36 g/cc, 적어도 1.37 g/cc, 적어도 1.38 g/cc, 적어도 1.39, 또는 적어도 1.40 g/cc 및/또는 1.45 g/cc 이하, 1.44 g/cc 이하, 1.43 g/cc 이하, 1.42 g/cc 이하, 또는 1.41 g/cc 이하이다. 저밀도 분리 단계의 표적 분리 밀도는 1.25 내지 1.35 g/cc의 범위이고, 상기 고밀도 분리 단계의 표적 분리 밀도는 1.35 내지 1.45 g/cc의 범위이다.
다시 도 1을 참조하여, PET-풍부 스트림(112) 및 PO-풍부 스트림(114) 둘 모두는 화학적 재활용 설비(10) 내의 하나 이상의 하류 처리 설비로 도입될 수 있다(또는 하나 이상의 하류 처리 단계를 거칠 수 있다). 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, PET-풍부 스트림(112)의 적어도 일부가 가용매분해 설비(30)로 도입될 수 있는 반면, PO-풍부 스트림(114)의 적어도 일부는, 직접적으로 또는 간접적으로, 열분해 설비(60), 분해 설비(70), 부분 산화(POX) 기화 설비(50), 에너지 회수 설비(80), 또는 기타 설비(90), 예컨대 고화 또는 분리 설비 중 하나 이상으로 도입될 수 있다. 본 발명의 기술의 하나 이상의 실시양태에 따른 각 단계 또는 설비와 하나 이상의 다른 단계 또는 설비의 일반적인 통합, 뿐만 아니라 각 단계 및 설비 유형의 추가 세부사항이 하기에서 더욱 상세히 논의된다.
가용매분해
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 전처리 설비(20)로부터 PET-풍부 스트림(112)의 적어도 일부가 가용매분해 설비(30)로 도입될 수 있다. 본원에 사용된 용어 "가용매분해" 또는 "에스터 가용매분해"는 에스터-함유 공급물이 용매의 존재하에 화학적으로 분해되어 주요 카복실 생성물 및 주요 글리콜 생성물을 형성하는 반응을 지칭한다. "가용매분해 설비"는 폐 플라스틱 및 이로부터 유도된 공급원료의 가용매분해를 수행하는데 필요한 모든 장비, 라인, 및 제어를 포함하는 설비이다.
가용매분해되는 에스터가 PET를 포함하는 경우, 가용매분해 설비에서 수행되는 가용매분해는 PET 가용매분해일 수 있다. 본원에 사용된 용어 "PET 가용매분해"는 폴리에스터 테레프탈레이트-함유 공급물이 용매의 존재하에 분해되어 주요 테레프탈릴 생성물 및 주요 글리콜 생성물을 형성하는 반응을 지칭한다. 본원에 사용된 용어 "주요 테레프탈릴"은 가용매분해 설비로부터 회수된 주(main) 또는 핵심(key) 테레프탈릴을 지칭한다. 본원에 사용된 용어 "주요 글리콜"은 가용매분해 설비로부터 회수된 주 글리콜을 지칭한다. 본원에 사용된 용어 "글리콜"은 분자당 둘 이상의 -OH 작용기를 포함하는 성분을 지칭한다. 본원에 사용된 용어 "테레프탈릴"은 다음의 기를 포함하는 분자를 지칭한다:
Figure pct00011
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 주요 테레프탈릴 생성물은 테레프탈릴, 예컨대 테레프탈산 또는 다이메틸 테레프탈레이트(또는 이의 올리고머)를 포함하는 반면, 주요 글리콜은 글리콜, 예컨대 에틸렌 글리콜 및/또는 다이에틸렌 글리콜을 포함한다. 하나 이상의 본 발명의 기술의 실시양태에 따른 PET 가용매분해 설비(30)의 주요 단계는 일반적으로 도 3에 도시된다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 가용매분해에 사용되는 주요 용매는 적어도 하나의 -OH 기를 갖는 화합물을 포함한다. 적합한 용매의 예로는 (i) 물(이 경우에 가용매분해는 "가수분해"로 지칭될 수 있음), (ii) 알코올(이 경우에 가용매분해는 "가알코올분해"로 지칭될 수 있음), 예컨대 메탄올(이 경우에 가용매분해는 "가메탄올분해"로 지칭될 수 있음) 또는 에탄올 (이 경우에 가용매분해는 "가에탄올분해"로 지칭될 수 있음), (iii) 글리콜, 예컨대 에틸렌 글리콜 또는 다이에틸렌 글리콜(이 경우에 가용매분해는 "가글리콜분해"로 지칭될 수 있음), 또는 (iv) 암모니아(이 경우에 가용매분해는 "가암모니아분해"로 지칭될 수 있음)를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 가용매분해 용매는, 용매 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량%, 적어도 95 중량%, 또는 적어도 99 중량%의 주요 용매를 포함할 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 용매는, 용매 스트림의 총 중량을 기준으로 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 기타 용매 또는 성분을 포함할 수 있다.
가용매분해 설비(30)가 주요 용매로서 글리콜, 예컨대 에틸렌 글리콜을 활용하는 경우, 설비는 가글리콜분해 설비로서 지칭될 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 도 1의 화학적 재활용 설비는 가글리콜분해 설비를 포함할 수 있다. 가글리콜분해 설비에서, PET는 화학적으로 분해되어 주요 글리콜로서 에틸렌 글리콜(EG) 및 주요 테레프탈릴로서 다이메틸 테레프탈레이트(DMT)을 형성한다. PET가 폐 플라스틱을 포함하는 경우, 가용매분해 설비에서 형성된 EG 및 DMT 둘 모두 재활용물 에틸렌 글리콜(r-EG) 및 재활용물 다이메틸 테레프탈레이트(r-DMT)를 포함할 수 있다. 가글리콜분해에 의해 형성되는 경우, EG 및 DMT는 단일 생성물 스트림에 존재할 수 있다.
가용매분해 설비가 주요 용매로서 메탄올을 활용하는 경우, 설비는 가메탄올분해 설비로서 지칭될 수 있다. 도 1의 화학적 재활용 설비는 가메탄올분해 설비를 포함할 수 있다. 가메탄올분해 설비에서(그 예가 도 3에 개략적으로 도시됨), PET는 화학적으로 분해되어 주요 글리콜로서 에틸렌 글리콜(EG) 및 주요 테레프탈릴로서 다이메틸 테레프탈레이트(DMT)을 형성한다. PET가 폐 플라스틱을 포함하는 경우, 가용매분해 설비에서 형성된 EG 및 DMT 둘 모두 재활용물 에틸렌 글리콜(r-EG) 및 재활용물 다이메틸 테레프탈레이트(r-DMT)를 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 가용매분해 설비(30)로부터 취출된 재활용물 글리콜(r-글리콜)의 스트림(154)은 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량% 또는 적어도 95 중량%의, 가용매분해 설비에서 형성된 주요 글리콜을 포함할 수 있다. 이는 또한 스트림의 총 중량을 기준으로 99.9 중량% 이하, 99 중량% 이하, 95 중량% 이하, 90 중량% 이하, 85 중량% 이하, 80 중량% 이하, 또는 75 중량% 이하의 주요 글리콜(예컨대 EG)을 포함할 수도 있고/있거나, 적어도 0.5 중량%, 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 7 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 12 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량% 또는 적어도 25 중량% 및/또는 45 중량% 이하, 40 중량% 이하, 35 중량% 이하, 30 중량% 이하, 25 중량% 이하, 20 중량% 이하, 또는 15 중량% 이하의 주요 글리콜 이외의 성분을 포함할 수 있거나, 또는 스트림의 총 중량을 기준으로 0.5 내지 45 중량%, 1 내지 40 중량%, 또는 2 내지 15 중량% 범위의 양으로 존재할 수 있다. r-글리콜은 스트림(154)의 총 중량을 기준으로 45 내지 99.9 중량%, 55 내지 99.9 중량%, 또는 80 내지 99.9 중량% 범위의 양으로 스트림(154)에 존재할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 가용매분해 설비로부터 취출된 재활용물 주요 테레프탈릴(r-테레프탈릴)의 스트림(158)은 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량% 또는 적어도 95 중량%의 가용매분해 설비(30)에서 형성된 주요 테레프탈릴(예컨대 DMT)를 포함할 수 있다. 이는 또한 스트림의 총 중량을 기준으로 99 중량% 이하, 95 중량% 이하, 90 중량% 이하, 85 중량% 이하, 80 중량% 이하, 또는 75 중량% 이하의 주요 테레프탈릴을 포함할 수 있거나, 또는 주요 테레프탈릴이 45 내지 99 중량%, 50 내지 90 중량%, 또는 55 내지 90 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 스트림은, 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 0.5 중량%, 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 7 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 12 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량% 또는 적어도 25 중량% 및/또는 45 중량% 이하, 40 중량% 이하, 35 중량% 이하, 30 중량% 이하, 25 중량% 이하, 20 중량% 이하, 또는 15 중량% 이하의 주요 테레프탈릴 이외의 성분을 포함할 수 있다. r-테레프탈릴(또는 테레프탈릴)은 스트림(154)의 총 중량을 기준으로 45 내지 99.9 중량%, 55 내지 99.9 중량%, 또는 80 내지 99.9 중량% 범위의 양으로 스트림(154)에 존재할 수 있다.
재활용물 주요 글리콜 스트림, 재활용물 주요 테레프탈릴 스트림을 제공하는 것 이외에도, 가용매분해 설비는 또한 도 1에서 스트림(110)로서 도시된 하나 이상의 가용매분해 부산물 스트림을 제공할 수 있으며, 이는 또한 가용매분해 설비 내의 하나 이상의 위치로부터 취출될 수 있다. 본원에 사용된 용어 "부산물" 또는 "가용매분해 부산물"은 가용매분해 설비의 주요 카복실(테레프탈릴) 생성물, 가용매분해 설비의 주요 글리콜 생성물, 또는 가용매분해 설비에 공급된 주요 용매가 아닌, 가용매분해 설비로부터의 임의의 화합물을 지칭한다. 가용매분해 부산물 스트림은, 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량%, 적어도 95 중량% 또는 적어도 99 중량%의 하나 이상의 가용매분해 부산물을 포함할 수 있다.
가용매분해 부산물은 중질 유기 가용매분해 부산물 스트림 또는 경질 유기 가용매분해 부산물 스트림을 포함할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "중질 유기 가용매분해 부산물"은 가용매분해 설비의 주요 테레프탈릴 생성물의 비등점 보다 높은 비등점을 갖는 가용매분해 부산물을 지칭하는 반면, 용어 "경질 유기물 가용매분해 부산물"은 가용매분해 설비의 주요 테레프탈릴 생성물의 비등점보다 낮은 비등점을 갖는 가용매분해 부산물을 지칭한다.
가용매분해 설비가 가메탄올분해 설비인 경우, 하나 이상의 가메탄올분해 부산물이 설비로부터 취출될 수 있다. 본원에 사용된 용어 "가메탄올분해 부산물"은 DMT, EG, 또는 메탄올이 아닌, 가메탄올분해 설비로부터의 임의의 화합물을 지칭한다. 가메탄올분해 부산물 스트림은, 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량%, 적어도 95 중량% 또는 적어도 99 중량%의 하나 이상의 가용매분해 부산물을 포함할 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 가메탄올분해 부산물 스트림은 중질 유기 가메탄올분해 부산물 또는 경질 유기 가메탄올분해 부산물을 포함할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "중질 유기 가메탄올분해 부산물" DMT보다 높은 비등점을 갖는 가메탄올분해 부산물을 지칭하는 반면, 용어 "경질 가메탄올분해 부산물"은 DMT보다 낮은 비등점을 갖는 가메탄올분해 부산물을 지칭한다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 가용매분해 설비는 적어도 하나의 중질 유기 가용매분해 부산물 스트림을 포함할 수 있다. 중질 유기 가용매분해 부산물 스트림은 가용매분해 설비(30)로부터 생성된 주요 테레프탈릴(예컨대 DMT)의 비등점보다 높은 유기 화합물을 스트림 중 유기물의 총 중량을 기준으로 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량% 또는 적어도 95 중량% 포함한다.
추가적으로, 또는 대안적으로, 가용매분해 설비는 적어도 하나의 경질 유기물 가용매분해 부산물 스트림을 생성할 수 있다. 경질 유기 가용매분해 부산물 스트림은 가용매분해 설비(30)로부터 생성된 주요 테레프탈릴(예컨대 DMT)의 비등점보다 낮은 유기 화합물을 스트림 중 유기물의 총 중량을 기준으로 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량% 또는 적어도 95 중량% 포함한다.
다시 도 3으로 돌아가면, 작업 중에, 가용매분해 설비로 (별도로 또는 함께) 도입되는 혼합 플라스틱 폐기물 및 용매의 스트림은 먼저 임의적인 비-PET 분리 구역(208)을 통과할 수 있으며, PET 이외의 성분의 전체 중량의 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량% 또는 적어도 95 중량%가 분리된다. 비-PET 성분은 PET보다 낮은 비등점을 가질 수 있고, 구역(208)으로부터 증기로서 제거될 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 비-PET 성분의 적어도 일부는 PET보다 약간 높거나 낮은 밀도를 가질 수 있고, 2상 액체 스트림을 형성한 다음 비-PET 상 중 하나 또는 둘 다를 제거함으로써 분리될 수 있다. 마지막으로, 일부 실시양태에서, 비-PET 성분은 PET-함유 액상으로부터 고체로서 분리될 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, PET-함유 스트림으로부터 분리된 비-PET 성분의 적어도 50%, 적어도 55%, 적어도 60%, 적어도 65%, 적어도 70%, 적어도 75%, 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 또는 적어도 95%는 폴리올레핀, 예컨대 폴리에틸렌 및/또는 폴리프로필렌을 포함한다. 일반적으로 도 3에서 점선으로 표시되는 바와 같이, 비-PET 분리 구역(208)의 전체 또는 부분은 반응 구역(210)의 상류일 수 있는 반면, 비-PET 분리 구역(208)의 전체 또는 부분은 반응 구역(210)의 하류일 수도 있다. 분리 기법, 예컨대 추출, 고체/액체 분리, 경사분리(decanting), 사이클론(cyclone) 또는 원심 분리, 수동 제거, 자기 제거, 와전류 제거, 화학적 분해, 기화 및 탈기, 증류, 및 이들의 조합을 사용하여 비-PET 분리 구역(208)의 PET-함유 스트림으로부터 비-PET 성분을 분리할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 비-PET 분리 구역(208)을 빠져나가는 PET-함유 스트림(138)은, PET-함유 스트림의 총 중량을 기준으로 25 중량% 이하, 20 중량% 이하, 15 중량% 이하, 10 중량% 이하, 5 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하, 또는 0.5 중량% 이하의, PET 이외의 성분(또는 이의 올리고머 및 모노머 분해 생성물) 및 용매를 포함할 수 있다. 비-PET 분리 구역(208)을 빠져나가는 PET-함유 스트림(138)은 25 중량% 이하, 20 중량% 이하, 15 중량% 이하, 10 중량% 이하, 5 중량% 이하, 2 중량% 이하, 또는 1 중량% 이하의 다른 유형의 플라스틱(예컨대 폴리올레핀)을 포함할 수 있다. 비-PET 분리 구역(208)을 빠져나가는 PET-함유 스트림(138)은 비-PET 분리 구역(208)으로 도입되는 비-PET 성분의 총량의 45 중량% 이하, 40 중량% 이하, 35 중량% 이하, 30 중량% 이하, 25 중량% 이하, 20 중량% 이하, 10 중량% 이하, 5 중량% 이하, 또는 2 중량% 이하를 포함할 수 있다.
비-PET 성분은 일반적으로 도 3에서 폴리올레핀-함유 부산물 스트림(140)으로서 도시된 바와 같이 가용매분해(또는 가메탄올분해) 설비(30)로부터 제거될 수 있다. 폴리올레핀-함유 부산물 스트림(또는 디캔터(decanter) 올레핀 부산물 스트림)(140)은, 부산물 스트림(140)의 총 중량을 기준으로 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량%, 적어도 92 중량%, 적어도 95 중량%, 적어도 97 중량%, 적어도 99 중량% 또는 적어도 99.5 중량%의 폴리올레핀을 포함할 수 있다.
폴리올레핀-함유 부산물 스트림 중 폴리올레핀은 주로(predominantly) 폴리에틸렌, 주로 폴리프로필렌, 또는 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌의 조합을 포함할 수 있다. 폴리올레핀-함유 부산물 스트림 중 폴리올레핀은, 폴리올레핀-함유 부산물 스트림(140) 중 폴리올레핀의 총 중량을 기준으로 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량%, 적어도 92 중량%, 적어도 94 중량%, 적어도 95 중량%, 적어도 97 중량%, 적어도 98 중량% 또는 적어도 99 중량%의 폴리에틸렌을 포함한다. 대안적으로, 폴리올레핀-함유 부산물 스트림 중 폴리올레핀은, 폴리올레핀-함유 부산물 스트림(140) 중 폴리올레핀의 총 중량을 기준으로 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량%, 적어도 92 중량%, 적어도 94 중량%, 적어도 95 중량%, 적어도 97 중량%, 적어도 98 중량% 또는 적어도 99 중량%의 폴리프로필렌을 포함한다.
폴리올레핀-함유 부산물 스트림은, 폴리올레핀-함유 부산물 스트림(140)의 총 중량을 기준으로 10 중량% 이하, 5 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하, 0.75 중량% 이하, 0.50 중량% 이하, 0.25 중량% 이하, 0.10 중량% 이하, 또는 0.05 중량% 이하의 PET를 포함한다. 추가적으로, 폴리올레핀-함유 부산물 스트림은, 폴리올레핀-함유 부산물 스트림(140)의 총 중량을 기준으로 적어도 0.01 중량%, 적어도 0.05 중량%, 적어도 0.10 중량%, 적어도 0.50 중량%, 적어도 1 중량% 또는 적어도 1.5 중량% 및/또는 40 중량% 이하, 35 중량% 이하, 30 중량% 이하, 25 중량% 이하, 20 중량% 이하, 15 중량% 이하, 10 중량% 이하, 5 중량% 이하, 또는 2 중량% 이하의 폴리올레핀 이외의 기타 성분을 포함한다.
전체적으로, 폴리올레핀-함유 부산물 스트림(140)은, 폴리올레핀-함유 부산물 스트림(140)의 총 중량을 기준으로 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량%, 적어도 95 중량% 또는 적어도 99 중량%의 유기 화합물을 포함한다. 폴리올레핀-함유 부산물 스트림(140)은, 폴리올레핀-함유 부산물 스트림(140)의 총 중량을 기준으로 적어도 0.5 중량%, 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량%, 적어도 3 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량% 또는 적어도 15 중량% 및/또는 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 무기 성분을 포함한다.
폴리올레핀-함유 부산물 스트림은, 폴리올레핀-함유 부산물 스트림(140)의 총 중량을 기준으로 적어도 0.1 중량%, 적어도 0.5 중량%, 적어도 1 중량%, 적어도 1.5 중량%, 적어도 2 중량%, 적어도 2.5 중량%, 적어도 3 중량%, 적어도 3.5 중량%, 적어도 4 중량%, 적어도 4.5 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 8 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 12 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 18 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 22 중량% 또는 적어도 25 중량% 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, 또는 2 중량% 이하의, 하나 이상의 비반응성 고체를 포함할 수 있다. 비반응성 고체는 PET와 화학적으로 반응하지 않는 고체 성분을 지칭한다. 비반응성 고체의 예로는 모래, 먼지, 유리, 플라스틱 충전제, 및 이들의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
폴리올레핀-함유 부산물 스트림(140)은, 폴리올레핀-부산물 스트림(140)의 총 중량을 기준으로 적어도 100 ppm, 적어도 250 ppm, 적어도 500 ppm, 적어도 750 ppm, 적어도 1000 ppm, 적어도 1500 ppm, 적어도 2000 ppm, 적어도 2500 ppm, 적어도 5000 ppm, 적어도 7500 ppm(중량 기준) 또는 적어도 1 중량%, 적어도 1.5 중량%, 적어도 2 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량% 또는 적어도 25 중량% 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, 또는 1 중량% 이하의 하나 이상의 충전제를 포함한다. 폴리올레핀-함유 부산물 스트림(140)은 100 ppm 내지 50 중량%, 500 ppm 내지 10 중량%, 또는 1000 ppm 내지 5 중량% 양의 충전제를 포함할 수 있다.
충전제의 예로는, 요변제 예컨대 흄 실리카(fumes silica) 및 점토(카올린), 안료, 착색제, 난연제 예컨대 알루미나 트라이하이드레이트, 브롬, 염소, 붕산염, 및 인, 억제제 예컨대 왁스 기반 물질, UV 억제제 또는 안정화제, 전도성 첨가제 예컨대 금속 입자, 탄소 입자, 또는 전도성 섬유, 이형제 예컨대 징크 스테아레이트, 왁스, 및 실리콘, 칼슘 카보네이트, 및 칼슘 설페이트를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 폴리올레핀-함유 부산물 스트림(140)은 25℃의 온도에서 측정 시 적어도 0.75 g/cm3, 적어도 0.80 g/cm3, 적어도 0.85 g/cm3, 적어도 0.90 g/cm3, 적어도 0.95 g/cm3, 적어도 0.99 g/cm3 및/또는 1.5 g/cm3 이하, 1.4 g/cm3 이하, 1.3 g/cm3 이하, 1.2 g/cm3 이하, 1.1 g/cm3 이하, 1.05 g/cm3 이하, 또는 1.01 g/cm3 이하의 밀도를 가질 수 있다. 밀도는 0.80 내지 1.4 g/cm3, 0.90 내지 1.2 g/cm3, 또는 0.95 내지 1.1 g/cm3일 수 있다. 비-PET 분리 구역(208)으로부터 제거될 때, 폴리올레핀-함유 부산물 스트림(140)은 적어도 200℃, 적어도 205℃, 적어도 210℃, 적어도 215℃, 적어도 220℃, 적어도 225℃, 적어도 230℃, 또는 적어도 235 ℃ 및/또는 350℃ 이하, 340℃ 이하, 335℃ 이하, 330℃ 이하, 325℃ 이하, 320℃ 이하, 315℃ 이하, 310℃ 이하, 305℃ 이하, 또는 300℃ 이하의 온도를 가질 수 있다. 폴리올레핀-함유 부산물 스트림(140)은, 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량% 또는 적어도 95 중량%의, 주요 테레프탈릴 또는 DMT 보다 비등점이 높은 성분을 포함할 수 있다.
본원에서 추가로 상세하게 논의된 바와 같이, 폴리올레핀-함유 부산물 스트림의 전체 또는 일부는 하나 이상의 하류 화학적 재활용 설비에 단독으로, 또는 하나 이상의 다른 부산물 스트림, 다른 하류 화학적 재활용 설비로부터 생성된 스트림, 및/또는 (미처리된, 부분적으로 처리된, 및/또는 처리된) 혼합 플라스틱 폐기물을 포함하는 폐 플라스틱 스트림과의 조합으로 도입될 수 있다.
다시 도 3으로 돌아가면, 비-PET 분리 구역(208)(반응 구역(210)의 상류)을 빠져나가는 PET-함유 스트림(138)(용해된 PET 뿐만 아니라 이의 분해 생성물 포함)은 이후 반응 구역(210)으로 수송될 수 있고, 이 때 반응 구역에 도입된 PET 분해의 적어도 50%, 적어도 55%, 적어도 60%, 적어도 65%, 적어도 70%, 적어도 75%, 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 또는 적어도 95%가 발생한다. 일부 실시양태에서, 반응 구역(210) 내의 반응 매질이 휘젓거나 또는 교반될 수 있고, 표적 반응 온도를 유지하기 위해 하나 이상의 온도 제어 장치(예컨대 열 교환기)가 사용될 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 반응 구역(210)의 표적 반응 온도는 적어도 50℃, 적어도 55℃, 적어도 60℃, 적어도 65℃, 적어도 70℃, 적어도 75℃, 적어도 80℃, 또는 적어도 85℃ 및/또는 350℃ 이하, 345℃ 이하, 340℃ 이하, 335℃ 이하, 330℃ 이하, 325℃ 이하, 320℃ 이하, 315℃ 이하, 310℃ 이하, 300℃ 이하, 또는 295℃ 이하일 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 가용매분해 공정은 저압력 가용매분해 공정일 수 있고, 가용매분해 반응기(또는 반응 구역)(210)의 압력은 5 psi 이내, 10 psi 이내, 15 psi 이내, 20 psi 이내, 25 psi 이내, 30 psi 이내, 35 psi 이내, 40 psi 이내, 45 psi 이내, 또는 50 psi 이내의 대기압일 수 있거나, 또는 55 psi 이내, 75 psi 이내, 90 psi 이내, 100 psi 이내, 125 psi 이내, 150 psi 이내, 200 psi 이내, 또는 250 psi 이내의 대기압일 수 있다. 가용매분해 반응기(또는 반응 구역)(210)의 압력은 0.35 bar 이내, 0.70 bar 이내, 1 bar 이내, 1.4 bar 이내, 1.75 bar 이내, 2 bar 이내, 2.5 bar 이내, 2.75 bar 이내, 3 bar 이내, 3.5 bar 이내, 3.75 bar 이내, 5 bar 이내, 또는 6.25 bar 게이지(bar) 이내 및/또는 6.9 bar 이하, 8.6 bar 이하, 또는 10.35 bar 이하의 대기압일 수 있다. 가용매분해 반응기(또는 반응 구역)(210)의 압력은 적어도 100 psig(6.7 barg), 적어도 150 psig(10.3 barg), 적어도 200 psig(13.8 barg), 적어도 250 psig(17.2 barg), 적어도 300 psig(20.7 barg), 적어도 350 psig(24.1 barg), 적어도 400 psig(27.5 barg) 및/또는 725 psig(50 barg) 이하, 650 psig(44.7 barg) 이하, 600 psig(41.3 barg) 이하, 550 psig(37.8 barg) 이하, 500 psig(34.5 barg) 이하, 450 psig(31 barg) 이하, 400 psig(27.6 barg) 이하, 또는 350 psig(24.1 barg) 이하일 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 반응 구역(210) 또는 설비(30)에서 수행되는 가용매분해 공정은 고압력 가용매분해 공정일 수 있으며, 가용매분해 반응기의 압력은 적어도 50 barg(725 psig), 적어도 70 barg(1015 psig), 적어도 75 barg(1088 psig), 적어도 80 barg(1161 psig), 적어도 85 barg(1233 psig), 적어도 90 barg(1307 psig), 적어도 95 barg(1378 psig), 적어도 100 barg(1451 psig), 적어도 110 barg(1596 psig), 적어도 120 barg(1741 psig), 또는 적어도 125 barg(1814 psig) 및/또는 150 barg(2177 barg) 이하, 145 barg(2104 psig) 이하, 140 barg(2032 psig) 이하, 135 barg(1959 psig) 이하, 130 barg(1886 psig) 이하, 또는 125 barg(1814 psig) 이하일 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 반응 구역(210)에서 반응 매질의 평균 체류 시간은 적어도 1분, 적어도 2분, 적어도 5분, 적어도 10분, 또는 적어도 15분 및/또는 12시간 이하, 11시간 이하, 10시간 이하, 9시간 이하, 8시간 이하, 7시간 이하, 6시간 이하, 5시간 이하, 또는 4시간 이하일 수 있다. 가용매분해 또는 가메탄올분해 설비(30)로 도입되는 PET의 총 중량의 적어도 50%, 적어도 55%, 적어도 60%, 적어도 65%, 적어도 70%, 적어도 75%, 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 95%, 또는 적어도 99%는 반응기 유출물 스트림(144)에서 반응 구역(210)을 떠날 때 분해될 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 반응기 퍼지 스트림(142)은 반응 구역(210)으로부터 제거될 수 있고, 적어도 일부는 반응기 퍼지 부산물 스트림(142)으로서 화학적 재활용 설비(10) 내의 하나 이상의 하류 설비를 통과할수 있다. 반응기 퍼지 부산물 스트림(142)은 가용매분해 설비(30)로부터 주요 테레프탈릴(또는 DMT인 경우 또는 가메탄올분해)의 비등점보다 높은 비등점을 가질 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 반응기 퍼지 부산물 스트림(142)은, 스트림(142)의 총 중량을 기준으로 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량%, 적어도 95 중량% 또는 적어도 99 중량%의 주요 테레프탈릴을 포함한다. 가용매분해 설비가 가메탄올분해 설비인 경우, 반응기 퍼지 부산물 스트림(142)은, 스트림(142)의 총 중량을 기준으로 적어도 1 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량%, 적어도 95 중량% 또는 적어도 99 중량%의 DMT를 포함할 수 있다.
또한, 반응기 퍼지 부산물 스트림(142)은, 스트림(142)의 총 중량을 기준으로 적어도 100 ppm 및 25 중량% 이하의 하나 이상의 비-테레프탈릴 고체를 포함할 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 퍼지 부산물 스트림(142) 중 비-테레프탈릴 고체의 총량은, 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 150 ppm, 적어도 200 ppm, 적어도 250 ppm, 적어도 300 ppm, 적어도 350 ppm, 적어도 400 ppm, 적어도 500 ppm, 적어도 600 ppm, 적어도 700 ppm, 적어도 800 ppm, 적어도 900 ppm, 적어도 1000 ppm, 적어도 1500 ppm, 적어도 2000 ppm, 적어도 2500 ppm, 적어도 3000 ppm, 적어도 3500 ppm, 적어도 4000 ppm, 적어도 4500 ppm, 적어도 5000 ppm, 적어도 5500 ppm, 적어도 6000 ppm, 적어도 7000 ppm, 적어도 8000 ppm, 적어도 9000 ppm, 적어도 10,000 ppm 또는 적어도 12,500 ppm 및/또는 25 중량% 이하, 22 중량% 이하, 20 중량% 이하, 18 중량% 이하, 15 중량% 이하, 12 중량% 이하, 10 중량% 이하, 8 중량% 이하, 5 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 또는 1 중량% 이하일 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 반응기 퍼지 부산물 스트림(142)은, 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 100 ppm, 적어도 250 ppm, 적어도 500 ppm, 적어도 750 ppm, 적어도 1000 ppm, 적어도 1500 ppm, 적어도 2000 ppm, 적어도 2500 ppm, 적어도 3000 ppm, 적어도 3500 ppm, 적어도 4000 ppm, 적어도 4500 ppm, 적어도 5000 ppm, 적어도 5500 ppm, 적어도 6000 ppm, 적어도 6500 ppm, 적어도 7000 ppm, 적어도 7500 ppm, 적어도 8000 ppm, 적어도 8500 ppm, 적어도 9000 ppm, 적어도 9500 ppm(중량 기준), 또는 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 8 중량%, 적어도 10 중량% 또는 적어도 12 중량% 및/또는 25 중량% 이하, 22 중량% 이하, 20 중량% 이하, 17 중량% 이하, 15 중량% 이하, 12 중량% 이하, 10 중량% 이하, 8 중량% 이하, 6 중량% 이하, 5 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 또는 1 중량% 이하, 또는 7500 ppm 이하, 5000 ppm 이하, 또는 2500 ppm 이하(중량 기준)의 총 고체 함량을 갖는다.
고체의 예로는 비-휘발성 촉매 화합물을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 반응기 퍼지 부산물 스트림은 적어도 100 ppm, 적어도 250 ppm, 적어도 500 ppm, 적어도 750 ppm, 적어도 1000 ppm, 적어도 1500 ppm, 적어도 2000 ppm, 적어도 2500 ppm, 적어도 3000 ppm, 적어도 3500 ppm, 적어도 4000 ppm, 적어도 4500 ppm, 적어도 5000 ppm, 적어도 7500 ppm, 적어도 10,000 ppm, 또는 적어도 12,500 ppm 및/또는 60,000 ppm 이하, 50,000 ppm 이하, 40,000 ppm 이하, 35,000 ppm 이하, 30,000 ppm 이하, 25,000 ppm 이하, 20,000 ppm 이하, 15,000 ppm 이하, 또는 10,000 ppm 이하의 비-휘발성 촉매 금속을 포함할 수 있다.
적합한 비-휘발성 촉매 금속의 예로는, 티타늄, 아연, 망간, 리튬, 마그네슘, 나트륨, 메톡사이드, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 주석, 잔류 에스터화 또는 에스터 교환 촉매, 잔류 중축합 촉매, 알루미늄, 해중합 촉매, 및 이들의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 본원에서 추가로 상세하게 논의된 바와 같이, 반응기 퍼지 부산물 스트림(142)의 전체 또는 일부는 하나 이상의 하류 화학적 재활용 설비에 단독으로, 또는 하나 이상의 다른 부산물 스트림, 다른 하류 화학적 재활용 설비로부터 생성된 스트림, 및/또는 (미처리된, 부분적으로 처리된, 및/또는 처리된) 혼합 플라스틱 폐기물을 포함하는 폐 플라스틱 스트림과의 조합으로 도입될 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 일반적으로 도 3에 도시된 바와 같이, 가용매분해 설비(30)의 반응 구역(210)으로부터의 유출물 스트림(144)은 이전에 논의된 바와 같이 임의적으로 반응기의 하류에 위치된 비-PET 분리 구역(208)을 통해 보내질 수 있다. 반응기 또는, 존재하는 경우, 비-PET 분리 구역(208)으로부터의 생성된 유출물 스트림(144)은 생성물 분리 구역(220)을 통해 통과할 수 있으며, 이 때 중질 유기 물질의 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량%, 적어도 95 중량% 또는 적어도 99 중량%가 공급물 스트림(144)으로부터 분리되어 주로 경질 유기 물질(146) 및 중질 유기 물질(148)의 스트림을 형성한다. 이러한 스트림을 분리하는 임의의 적합한 방법이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 증류, 추출, 경사분리, 결정화, 막 분리, 예를 들어 여과(예를 들어, 벨트 필터)와 같은 고체/액체 분리, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 생성물 분리 구역(220)으로부터 취출된 중질 유기 스트림(148)은, 예를 들어 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량%, 적어도 95 중량% 또는 적어도 99 중량%의 중질 유기 성분을 포함할 수 있으며, 중질 유기물 분리 구역(240)으로 도입될 수 있다. 중질 유기물 분리 구역(240)에서, 1차 테레프탈릴 생성물 스트림(158)은 테레프탈릴 저부 또는 "슬러지" 부산물 스트림(160)으로부터 분리될 수 있다. 이러한 분리는 예를 들어 증류, 추출, 경사분리, 막 분리, 용융 결정화, 구역 정제 및 이들의 조합에 의해 달성될 수 있다. 그 결과, 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량%, 적어도 95 중량% 또는 적어도 99 중량%의 주요 테레프탈릴(또는 DMT)을 포함하는 스트림(158)이 생성된다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 1차 테레프탈릴의 적어도 일부 또는 전체는 재활용물 테레프탈릴(r-테레프탈릴), 예컨대 재활용물 DMT(r-DMT)을 포함할 수 있다.
또한 테레프탈릴 저부 부산물 스트림(또한 "테레프탈릴 컬럼 저부 부산물 스트림" 또는 "테레프탈릴 슬러지 부산물 스트림" 또는 "테레프탈릴 찌꺼기 부산물 스트림")이 중질 유기물 분리 구역(240)으로부터 취출되고, 스트림부산물 스트림(160)은 또한 중질 유기물 분리 구역(240)으로부터 제거될 수 있다. 가용매분해 설비가 가메탄올분해 설비인 경우, 스트림은 DMT 저부 부산물 스트림, DMT 컬럼 저부 부산물 스트림, DMT 슬러지 부산물 스트림 또는 DMT 찌꺼기 스트림으로 지칭될 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 이러한 부산물 스트림은, 예를 들어, 조성물의 전체 중량을 기준으로, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량%, 적어도 92 중량%, 적어도 95 중량%, 적어도 97 중량%, 적어도 98 중량%, 적어도 99 중량% 또는 적어도 99.5 중량%의 가용매분해를 거친 폴리에스터의 모이어티를 포함하는 올리고머, 예를 들어, PET 올리고머를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "폴리에스터 모이어티" 또는 "폴리에스터의 모이어티"는 폴리에스터의 부분 또는 잔기, 또는 폴리에스터 부분 또는 잔기의 반응 생성물을 지칭한다. 이들 올리고머는 적어도 2, 적어도 3, 적어도 4, 적어도 5, 적어도 6, 적어도 7, 또는 적어도 8 단량체 유닛(산 + 글리콜) 및/또는 30 이하, 27 이하, 25 이하, 22 이하, 20 이하, 17 이하, 15 이하, 12 이하, 또는 10 이하의 단량체 유닛(산 + 글리콜)의 수 평균 사슬 길이를 가질 수 있고, 처리된 폴리에스터(예를 들어, PET)의 모이어티를 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 테레프탈릴 컬럼 저부(또는 DMT 컬럼 저부) 부산물 스트림(160)은 올리고머 및 적어도 하나의 치환된 테레프탈릴 성분을 포함할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "치환된 테레프탈릴"은 적어도 하나의 치환된 원자 또는 그룹을 갖는 테레프탈릴 성분을 지칭한다. 테레프탈릴 컬럼 저부 부산물 스트림(160)은 테레프탈릴 컬럼 저부 부산물 스트림(160)의 총 중량을 기준으로 적어도 1 ppb, 적어도 100 ppb, 적어도 500 ppb(중량 기준), 또는 적어도 1 ppm, 적어도 50 ppm, 적어도 1000 ppm, 적어도 2500 ppm, 적어도 5000 ppm, 적어도 7500 ppm 또는 적어도 10,000 ppm(중량 기준), 또는 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량% 또는 적어도 5 중량% 및/또는 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, 0.1 중량% 이하, 0.05 중량% 이하, 또는 0.01 중량% 이하의 치환된 테레프탈릴 성분을 포함할 수 있다.
본원에서 추가로 상세하게 논의된 바와 같이, 테레프탈릴 컬럼 저부 부산물 스트림(160)의 전체 또는 일부는 하나 이상의 하류 화학적 재활용 설비에 단독으로, 또는 하나 이상의 다른 부산물 스트림, 다른 하류 화학적 재활용 설비로부터 생성된 스트림, 및/또는 (미처리된, 부분적으로 처리된, 및/또는 처리된) 혼합 플라스틱 폐기물을 포함하는 폐 플라스틱 스트림과의 조합으로 도입될 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 생성물 분리 구역(220)으로부터의 주로 경질 유기물 스트림(146)은 경질 유기물 분리 구역(230)으로 도입될 수 있다. 경질 유기물 분리 구역(230)에서, 스트림(146)은 분리되어 주요 용매(예를 들어, 가메탄올분해의 메탄올)를 제거하고, 주요 글리콜보다 경질 및 중질인 유기 부산물(또는 부산물)로부터 주요 글리콜(예를 들어, 가메탄올분해의 에틸렌 글리콜)을 분리할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 경질 유기물 분리 구역(230)으로부터 취출된 용매 스트림(150)은, 스트림(150)의 총 중량을 기준으로 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량%, 적어도 95 중량% 또는 적어도 99 중량%의 주요 용매를 포함할 수 있다. 가용매분해 설비(30)가 가메탄올분해 설비인 경우, 이러한 스트림(150)은 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량%, 적어도 95 중량% 또는 적어도 99 중량%의 메탄올을 포함할 수 있다. 스트림의 전체 또는 일부는 추가적인 사용을 위해 가용매분해 설비 내의 하나 이상의 위치로 다시 재활용될 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 적어도 하나의 경질 유기물 가용매분해 부산물 스트림(152)(또한 "경질 유기물" 스트림으로 지칭)은 또한 경질 유기물 분리 구역(230)으로부터 취출될 수 있고, 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량% 또는 적어도 95 중량%의, 주요 글리콜(또는 에틸렌 글리콜) 또는 주요 용매(또는 메탄올)이 아닌 주요 테레프탈릴(또는 DMT)의 비등점보다 비등점이 낮은 성분을 포함할 수 있다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 부산물 스트림은 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, 5 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하의, DMT의 비등점보다 높은 비등점을 갖는 성분을 포함할 수 있으며, 스트림(152) 자체는 주요 테레프탈릴(또는 DMT)의 비등점보다 낮은 비등점을 가질 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 경질 유기물 가용매분해 부산물 스트림(152)은 주요 용매(예를 들어, 메탄올)를 포함하는 가용매분해 설비에서 생성될 수 있다. 예를 들어, 경질 유기물 부산물 스트림(152)은 적어도 2 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량% 또는 적어도 55 중량% 및/또는 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 주요 용매를 포함할 수 있다.
또한, 이러한 부산물 스트림(152)은 또한 부산물 스트림의 총 중량을 기준으로, 적어도 1 ppm, 적어도 5 ppm, 적어도 10 ppm, 적어도 50 ppm, 적어도 100 ppm, 적어도 250 ppm, 적어도 500 ppm, 적어도 750 ppm 또는 적어도 1000 ppm 및/또는 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, 10 중량% 이하, 5 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하, 0.5 중량% 이하, 0.1 중량% 이하, 또는 0.05 중량% 이하의 아세트알데하이드를 포함할 수 있거나, 또는 아세트알데하이드는 부산물 스트림의 총 중량을 기준으로 1 ppm 내지 50 중량%, 50 ppm 내지 0.5 중량%, 또는 100 ppm 내지 0.05 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
추가적으로, 경질 유기물 부산물 스트림(152)은 또한 부산물 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 1 ppm, 적어도 5 ppm, 적어도 10 ppm, 적어도 50 ppm, 적어도 100 ppm, 적어도 250 ppm, 적어도 500 ppm, 적어도 750 ppm 또는 적어도 1000 ppm 및/또는 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, 5 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하, 0.5 중량% 이하, 0.1 중량% 이하, 또는 0.05 중량% 이하의 파라-다이옥산(또는 p-다이옥산)을 포함할 수 있거나, 또는 p-다이옥산은 부산물 스트림의 총 중량을 기준으로 1 ppm 내지 50 중량%, 50 ppm 내지 0.5 중량%, 또는 100 ppm 내지 0.05 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
이러한 경질 유기물 부산물 스트림(152)은 테트라하이드로퓨란 (THF), 메틸 아세테이트, 실리케이트, 2,5-메틸 다이옥솔란, 1,4-사이클로헥산다이메탄올, 2-에틸-1-헥산올, 2,2,4,4,-테트라메틸-1,3-사이클로부탄다이올, 2,2,4-트라이메틸-3-펜테날, 2,2,4-트라이메틸-3-펜테놀, 2,2,4-트라이메틸펜탄, 2,4-다이메틸-3-펜타논(DIPK), 아이소부틸 아이소부티레이트, 메틸 포메이트, n-부탄올, 아세트산, 다이부틸 에터, 헵탄, 다이부틸 테레프탈레이트, 다이메틸 프탈레이트, 다이메틸 1,4-사이클로헥산다이카복실레이트, 2-메톡시에탄올, 2-메틸-1,3-다이옥솔란, 1,1-다이메톡시-2-부텐, 1,1-다이메톡시에탄, 1,3-프로판다이올, 2,5-다이메틸-1,3,5-헥사다이엔, 2,5-다이메틸-2,4-헥사다이엔, 알파-메틸 스티렌, 다이에틸렌 글리콜 메틸 에터, 다이에틸렌 글리콜 포말, 다이메톡시다이메틸 실란, 다이메틸 에터, 다이아이소프로필 케톤, EG 벤조에이트, 헥사메틸사이클로트라이실록산, 헥사메틸다이실록산, 메톡시트라이메틸실란, 메틸 4-에틸벤조에이트, 메틸 카프릴레이트, 메틸 글리콜레이트, 메틸 락테이트, 메틸 라우레이트, 메틸 메톡시에틸 테레프탈산, 메틸 노나노에이트, 메틸 올리에이트, 메틸 팔미테이트, 메틸 스테아레이트, 메틸-4-아세틸 벤조에이트, 옥타메틸사이클로테트라실록산, 스티렌, 트라이메틸실란올, 1,1-다이메톡시-2-부텐, 4-메틸 모폴린, 1,3,3-트라이메톡시프로판, 메틸 미리스테이트, 다이메틸 아디페이트, n-메틸-카프로락탐, 다이메틸 아젤레이트, 네오펜틸 글리콜, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 추가적인 성분을 추가로 포함할 수 있다.
본원에서 추가로 상세하게 논의된 바와 같이, 경질 유기물 부산물 스트림의 전체 또는 일부는 하나 이상의 하류 화학적 재활용 설비에 단독으로, 또는 하나 이상의 다른 부산물 스트림, 다른 하류 화학적 재활용 설비로부터 생성된 스트림, 및/또는 (미처리된, 부분적으로 처리된, 또는 처리된) 혼합 플라스틱 폐기물을 포함하는 폐 플라스틱 스트림과의 조합으로 도입될 수 있다.
추가적으로, 주요 글리콜을 주로 포함하는 스트림(154)은 또한 경질 유기물 분리 구역(230)으로부터 취출될 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 주요 글리콜(예컨대 에틸렌 글리콜)의 스트림(154)은 스트림(154)의 총 중량을 기준으로 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량%, 적어도 95 중량% 또는 적어도 99 중량%의 주요 글리콜을 포함할 수 있다. 주요 글리콜 스트림(154)은 또한 재활용물을 포함할 수 있어, 주요 글리콜 생성물 스트림(154)이 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량% 또는 적어도 95 중량%의 재활용물을 갖게 된다. 주요 글리콜(또는 에틸렌 글리콜)은 r-글리콜(또는 r-에틸렌 글리콜)을 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 글리콜-함유 컬럼 저부 부산물 스트림(156)이 또한 경질 유기물 분리 구역(230)으로부터 취출될 수 있다. 용어 "글리콜 컬럼 저부" 또는 "글리콜 컬럼 슬러지"(또는, 보다 구체적으로, 가메탄올분해의 EG 컬럼 저부 또는 EG 컬럼 슬러지)는 주요 글리콜의 비등점보다 더 높지만 주요 테레프탈릴보다 더 낮은 비등점을 갖는 성분(또는 공비 혼합물)을 지칭한다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 글리콜 컬럼 저부 부산물 스트림(156)은 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량% 또는 적어도 95 중량%의, 주요 글리콜(예를 들어, 에틸렌 글리콜)보다 비등점이 높고 주요 테레프탈릴의 비등점보다 낮은 비등점을 갖는 성분을 포함할 수 있다. 글리콜 컬럼 저부 부산물 스트림(156)은 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, 5 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하의, 주요 글리콜(예를 들어, 에틸렌 글리콜)의 비등점보다 낮은 비등점을 갖는 성분을 포함할 수 있다. 글리콜 컬럼 저부 부산물 스트림(156)은 주요 글리콜(예를 들어, EG)의 비등점보다 높고 주요 테레프탈릴(예를 들어, DMT)의 비등점보다 낮은 비등점을 가질 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 글리콜 저부 부산물 스트림(156)은 주요 글리콜 및 적어도 하나의 다른 글리콜을 포함할 수 있다. 예를 들어, 글리콜 컬럼 저부 부산물 스트림(156)은 부산물 스트림(156)의 총 중량을 기준으로 적어도 0.5 중량%, 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량%, 적어도 3 중량%, 적어도 5 중량% 또는 적어도 8 및/또는 30 중량% 이하, 25 중량% 이하, 20 중량% 이하, 15 중량% 이하, 12, 또는 10 중량% 이하의 주요 글리콜(또는 에틸렌 글리콜)을 포함할 수 있다. 주요 글리콜(또는 에틸렌 글리콜)은 그 자체로(유리 상태로) 또는 또 다른 화합물의 모이어티로서 존재할 수 있다.
기타 가능한 주요 글리콜의 예로는 (PET 또는 처리되는 다른 중합체에 따라) 다이에틸렌 글리콜, 트라이에틸렌 글리콜, 1,4-사이클로헥산-다이메탄올, 프로판-1,3-다이올, 부탄-1,4-다이올, 펜탄-1,5-다이올, 헥산-1,6-다이올, 네오펜틸 글리콜, 3-메틸펜탄다이올-(2,4), 2-메틸펜탄다이올-(1,4), 2,2,4-트라이메틸펜탄-다이올-(1,3), 2-에틸헥산다이올-(1,3), 2,2-다이에틸프로판-다이올-(1,3), 헥산다이올-(1,3), 1,4-다이-(하이드록시에톡시)-벤젠, 2,2-비스-(4-하이드록시사이클로헥실)-프로판, 2,4-다이하이드록시-1,1,3,3-테트라메틸-사이클로부탄, 2,2,4,4 테트라메틸사이클로부탄다이올, 2,2-비스-(3-하이드록시에톡시페닐)-프로판, 2,2-비스-(4-하이드록시프로폭시페닐)-프로판, 아이소소바이드, 하이드로퀴논, BDS-(2,2-(설포닐비스)4,1-페닐렌옥시))비스(에탄올), 및 이들의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 다른 글리콜은 에틸렌 글리콜이 아닐 수 있거나, 이를 포함할 수 있다. 이러한 글리콜의 모이어티는 또한 상기 또는 다른 부산물 스트림에서 폴리에스터의 임의의 올리고머에 존재할 수 있다. 추가적으로, 다른 비-테레프탈릴 및/또는 비-글리콜 성분이 또한 이러한 스트림에 존재할 수 있다. 이러한 성분의 예에는 아이소프탈레이트 및 주요 테레프탈릴보다 비등점이 높은 기타 산 잔기를 포함한다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 글리콜 컬럼 저부 부산물 스트림(156)에 주요 글리콜(또는 가메탄올분해의 경우 에틸렌 글리콜) 이외의 글리콜이 글리콜 컬럼 저부 부산물 스트림(156) 중 글리콜의 총 중량을 기준으로 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량% 또는 적어도 75 중량% 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, 40 중량% 이하, 또는 35 중량% 이하의 양으로 존재할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 글리콜 컬럼 저부 부산물 스트림(156) 중 주요 글리콜 이외의 적어도 하나의 글리콜 대 주요 글리콜의 중량비는 적어도 0.5:1, 적어도 0.55:1, 적어도 0.65:1, 적어도 0.70:1, 적어도 0.75:1, 적어도 0.80:1, 적어도 0.85:1, 적어도 0.90:1, 적어도 0.95:1, 적어도 0.97:1, 적어도 0.99:1, 적어도 1:1, 적어도 1.05:1, 적어도 1.1:1, 적어도 1.15:1, 적어도 1.2:1, 적어도 또는 적어도 1.25:1이다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 글리콜 컬럼 저부 부산물 스트림(156) 중 주요 글리콜 이외의 적어도 하나의 글리콜 대 주요 글리콜의 중량비는 5 이하:1, 4.5 이하:1, 4 이하:1, 3.5 이하:1, 3 이하:1, 2.5 이하:1, 2 이하:1, 1.5 이하:1, 1.25 이하:1, 또는 1 이하:1, 또는 0.5:1 내지 5:1, 0.70:1 내지 3:1, 또는 0.80:1 내지 2.5:1의 범위이다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 가용매분해 설비(30)는 둘 이상의 부산물 스트림을 생성할 수 있으며, 이는 둘 이상 중질 유기 부산물 스트림, 둘 이상 경질 유기 부산물 스트림, 또는 경질 및 중질 유기 부산물 스트림의 조합을 포함할 수 있다. 하나 이상의 가용매분해 부산물 스트림 또는 스트림들의 전체 또는 일부(도 1에서 스트림(110)으로 도시)는, 예를 들어, 열분해 설비(60), 분해 설비(70), POX 기화 설비(50), 에너지 회수 설비(80), 및 이전에 언급된 다른 임의적인 설비 중 임의의 설비를 포함하는 하류 처리 설비 중 적어도 하나로 도입될 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 둘 이상의(또는 둘 이상의 부분의) 가용매분해 부산물 스트림이 동일한 하류 처리 설비로 도입될 수 있는 반면, 다른 경우에, 둘 이상의(또는 둘 이상의 부분의) 가용매분해 부산물 스트림은 상이한 하류 처리 설비로 도입될 수 있다. 일부 실시양태에서, 단일 부산물 스트림의 적어도 90 중량%, 적어도 95 중량%, 적어도 97 중량%, 적어도 99 중량%, 또는 전체가 하나의 하류 설비로 도입될 수 있는 반면에, 다른 실시양태에서, 스트림은 둘 이상의 하류 설비로 분할될 수 있어, 60 중량% 이하, 55 중량% 이하, 50 중량% 이하, 45 중량% 이하, 40 중량% 이하, 35 중량% 이하, 또는 30 중량% 이하의 단일 부산물 스트림은 하류 처리 설비 중 하나로 도입될 수 있다.
다시 도 1을 참조하여, 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 적어도 하나의 가용매분해 부산물 스트림(110)의 적어도 일부는 도 1에 도시된 바와 같이 전처리 설비(20)로부터 취출된 PO-풍부 플라스틱 스트림(114)의 적어도 일부와 조합될 수 있다. PO-풍부 플라스틱을 갖는 조합된 스트림 중 단일 부산물 스트림(110)(또는 둘 이상이 조합되는 경우 전체 부산물 스트림)의 양은 달라질 수 있으며, 예를 들어, 조합된 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 1 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량% 또는 적어도 50 중량% 및/또는 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, 또는 40 중량% 이하일 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 조합된 스트림은 이후 화학적 재활용 설비의 하나 이상의 위치로, 예를 들어 POX 기화 설비(50), 열분해 설비(60), 분해기 설비(70), 및/또는 에너지 생성 설비(80)로 도입될 수 있다.
액화/탈할로겐화
도 1에 도시된 바와 같이, (가용매분해 부산물 스트림(110)과 조합되거나, 또는 조합되지 않은) PO-풍부 폐 플라스틱 스트림(114)은 임의적으로 액화 구역 또는 단계로 도입된 후, 하나 이상의 하류 처리 설비로 도입될 수 있다. 본원에 사용된 용어 "액화" 구역 또는 단계는 유입되는 플라스틱의 적어도 일부가 액화되는 화학적 처리 구역 또는 단계를 지칭한다. 플라스틱의 액화 단계는 화학적 액화, 물리적 액화, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 액화 구역으로 도입된 중합체의 예시적인 액화 방법은 (i) 가열/용융; (ii) 용매 중 용해; (iii) 해중합; (iv) 가소화, 및 이들의 조합을 포함한다. 추가적으로, 옵션 (i) 내지 (iv) 중 하나 이상은 또한 중합체 물질의 액화(점도 감소)를 용이하게 하는 데 도움이 되는 블렌딩 또는 액화제의 첨가를 수반할 수 있다. 이와 같이, 다양한 레올로지 개질제(예를 들어, 용매, 해중합제, 가소제 및 혼합제)를 사용하여 액화된 폐 플라스틱의 흐름 및/또는 분산성을 향상시킬 수 있다.
액화 구역(40)에 첨가되는 경우, 플라스틱(보통 폐 플라스틱)의 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량%, 적어도 95 중량% 또는 적어도 99 중량%가 점도 감소를 거친다. 일부 경우에, 점도 감소는 가열(예를 들어, 플라스틱에 직접적으로 또는 간접적으로 증기 첨가)을 통해 촉진할 수 있지만, 반면에 다른 경우에는 플라스틱을 용해할 수 있는 용매와 결합하여 점도 감소를 촉진할 수 있다. 적합한 용매의 예로는, 알코올 예컨대 메탄올 또는 에탄올, 글리콜 예컨대 에틸렌 글리콜, 다이에틸렌 글리콜, 트라이에틸렌 글리콜, 네오펜틸 글리콜, 사이클로헥산다이메탄올, 글리세린, 열분해 오일, 모터 오일, 및 물을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 도 1에 도시된 바와 같이, 용매 스트림(141)이 액화 구역(40)에 직접적으로 첨가될 수 있거나, 또는 액화 구역(40)에 공급되는 하나 이상의 스트림과 조합될 수 있다(도 1에 도시되지 않음).
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 용매는 화학적 재활용 설비 내의 하나 이상의 다른 설비로부터 취출된 스트림을 포함할 수 있다. 예를 들어, 용매는 가용매분해 설비(30), 열분해 설비(60), 및 분해 설비(70) 중 적어도 하나로부터 취출된 스트림을 포함할 수 있다. 용매는 본원에 기재된 가용매분해 부산물 중 적어도 하나일 수 있거나 이를 포함할 수 있거나, 또는 열분해 오일을 포함할 수 있다.
일부 경우에, 플라스틱은 예를 들어 플라스틱의 수 평균 사슬 길이가 해중합제와의 접촉에 의해 감소되도록 해중합될 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 이전에 나열된 용매 중 적어도 하나가 해중합제로서 사용될 수 있는 반면에, 하나 이상의 다른 실시양태에서는, 해중합제는 유기 산(예를 들어, 아세트산, 시트르산, 부티르산, 폼산, 락트산, 올레산, 옥살산, 스테아르산, 타르타르산, 및/또는 요산) 또는 무기 산 예컨대 황산(폴리올레핀의 경우)을 포함할 수 있다. 해중합제는 중합체의 수 평균 사슬 길이를 감소시켜 중합체의 융점 및/또는 점도를 감소시킬 수 있다.
대안적으로, 또는 추가적으로, 가소제가 플라스틱의 점도를 감소시키기 위해 액화 구역에서 사용될 수 있다. 폴리에틸렌용 가소제는, 예를 들어, 다이옥틸 프탈레이트, 다이옥틸 테레프탈레이트, 글리세릴 트라이벤조에이트, 최대 8,000 달톤의 분자량을 갖는 폴리에틸렌 글리콜, 해바라기유, 400 내지 1,000 달톤의 분자량을 갖는 파라핀 왁스, 파라핀계 오일, 미네랄 오일, 글리세린, EPDM, 및 EVA를 포함한다. 폴리프로필렌용 가소제는 예를 들어 다이옥틸 세바케이트, 파라핀계 오일, 아이소옥틸 탈레이트, 가소화 오일(Drakeol 34), 나프텐계 및 방향족 가공 오일, 및 글리세린을 포함한다. 폴리에스터용 가소제는, 예를 들어, 400 내지 1500 달톤 범위의 분자량을 갖는 폴리알킬렌 에터(예를 들어, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리테트라메틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 또는 이들의 혼합물), 글리세릴 모노스테아레이트, 옥틸 에폭시 소이에이트, 에폭시화 대두유, 에폭시 탈레이트, 에폭시화 아마인유, 폴리하이드록시알카노에이트, 글리콜(예를 들어, 에틸렌 글리콜, 펜타메틸렌 글리콜, 헥사메틸렌 글리콜, 등), 프탈레이트, 테레프탈레이트, 트라이멜리테이트, 및 폴리에틸렌 글리콜 다이-(2-에틸헥소에이트)를 포함한다. 가소제가 사용되는 경우, 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 0.1 중량%, 적어도 0.5 중량%, 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량% 또는 적어도 5 중량% 및/또는 10 중량% 이하, 8 중량% 이하, 5 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 또는 1 중량%의 양으로 존재할 수 있거나, 또는 스트림의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 10 중량%, 0.5 내지 8 중량%, 또는 1 내지 5 중량%의 범위일 수 있다.
추가로, 폐 플라스틱 스트림을 액화하는 방법 중 하나 이상은 또한 액화 공정 전, 도중 또는 후에 플라스틱에 하나 이상의 혼합제를 첨가하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 블렌딩제는, 예를 들어 유화제 및/또는 계면활성제를 포함할 수 있으며, 특히 혼합 플라스틱 스트림의 플라스틱 성분 사이의 밀도 차이로 인해 다중 액체 또는 반액상이 생성되는 경우 액화된 플라스틱을 단일 상으로 더 완전히 혼합하는 역할을 할 수 있다. 블렌딩제가 사용되는 경우, 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 0.1 중량%, 적어도 0.5 중량%, 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량% 또는 적어도 5 중량% 및/또는 10 중량% 이하, 8 중량% 이하, 5 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 또는 1 중량%의 양으로 존재할 수 있거나, 또는 스트림의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 10 중량%, 0.5 내지 8 중량%, 또는 1 내지 5 중량%의 범위일 수 있다.
일반적으로 도 1에 도시되는 바와 같이 PO-풍부 플라스틱 스트림(114)과 조합되는 경우, 가용매분해 부산물 스트림(본원에 기재된 하나 이상의 가용매분해 부산물을 포함할 수 있음)은 PO-풍부 폐 플라스틱 스트림(114)을 액화 구역(40)으로 도입하기 전에(라인(113) 도시) 및/또는 액화 구역(40)으로부터 액화 플라스틱 스트림을 제거한 이후(라인(115)로 도시) 첨가될 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 하나 이상의 부산물 스트림의 적어도 일부 또는 전체는 또한 도 1에 도시된 바와 같이 액화 구역으로 직접적으로 도입될 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, PO-풍부 폐 플라스틱 스트림(114)의 적어도 일부가 라인(117)으로 액화 구역(40)을 우회할 수 있고, 도 1에 도시된 바와 같이 임의적으로 적어도 하나의 가용매분해 부산물 스트림(110)과 함께 조합될 수 있다.
추가적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 열분해 설비(60)로부터 취출된 열분해 오일 스트림(143)의 일부는 PO-풍부 플라스틱 스트림(114)과 조합되어 액화된 플라스틱을 형성할 수 있다. 액화 구역(40)으로 직접적으로 도입되는 것으로 도시되어 있지만, 열분해 오일 스트림(143)의 전체 또는 일부는 액화 구역(40)으로 도입되기 이전, 또는 PO-풍부 플라스틱 스트림(114)이 액화 구역(40)을 빠져나간 이후에 PO-풍부 플라스틱 스트림(114)과 조합될 수 있다. 열분해 오일이 사용되는 경우, 본원에 기재된 하나 이상의 위치에, 단독으로 또는 하나 이상의 다른 용매 스트림과 조합하여 첨가될 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 액화 구역(40)으로부터 하나 이상의 하류 화학적 재활용 설비에 대한 공급물 스트림은 하류 처리 설비 또는 설비로 도입되는 공급물 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 1 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량% 또는 적어도 95 중량%의 하나 이상의 가용매분해 부산물 스트림을 포함할 수 있다. 예를 들어, 화학적 재활용 설비(10)의 POX 설비(50), 열분해 설비(60), 분해 설비(70), 에너지 회수 설비(80), 및/또는 임의의 기타 설비(90) 각각에 대한 공급물 스트림(116, 118, 120, 및 122)은 PO-풍부 폐 플라스틱 및 일정량의 본원에 기재된 하나 이상의 가용매분해 부산물을 포함할 수 있다.
추가적으로, 또는 대안적으로, 열분해 설비(60), POX 설비(50), 분해 설비(70), 에너지 회수 설비(80), 및/또는 임의의 기타 설비(90)에 대한 공급물 스트림은 하류 처리 설비 또는 설비들로 도입되는 공급물 스트림의 총 중량을 기준으로 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, 10 중량% 이하, 5 중량% 이하, 2 중량% 이하, 또는 1 중량%의 하나 이상의 가용매분해 부산물 스트림을 포함할 수 있다.
대안적으로, 또는 추가적으로, 액화 구역(40)으로부터 취출된, 액화된(또는 점도가 감소된) 플라스틱 스트림은 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 1 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량% 또는 적어도 95 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, 10 중량% 이하, 5 중량% 이하, 2 중량% 이하, 또는 1 중량% 이하의 PO를 포함할 수 있거나, 또는 PO의 양은 스트림의 총 중량을 기준으로 1 내지 95 중량%, 5 내지 90 중량%, 또는 10 내지 85 중량%의 범위일 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 액화 구역(40)을 빠져나가는 액화 플라스틱 스트림은 10 rad/s의 전단 속도 및 350℃의 온도에서 작업하는 V80-40 베인 스핀들이 있는 Brookfield R/S 레오미터를 사용하여 측정 시 3,000 poise 이하, 2,500 poise 이하, 2,000 poise 이하, 1,500 poise 이하, 1,000 poise 이하, 800 poise 이하, 750 poise 이하, 700 poise 이하, 650 poise 이하, 600 poise 이하, 550 poise 이하, 500 poise 이하, 450 poise 이하, 400 poise 이하, 350 poise 이하, 300 poise 이하, 250 poise 이하, 150 poise 이하, 100 poise 이하, 75 poise 이하, 50 poise 이하, 25 poise 이하, 10 poise 이하, 5 poise 이하, 또는 1 poise 이하의 점도를 가질 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 액화 구역으로부터 빠져나온 액화 플라스틱 스트림의 점도(350℃ 및 10 rad/s에서 측정 및 poise로 표시)는 액화 구역으로 도입되는 PO-풍부 스트림의 점도의 95% 이하, 90% 이하, 75% 이하, 50% 이하, 25% 이하, 10% 이하, 5% 이하, 또는 1% 이하이다.
도 6은 도 1에 도시된 화학적 재활용 설비에서 액화 구역(40)으로 사용될 수 있는 액화 시스템의 기본 구성요소를 도시한다. 도 6이 액화 시스템의 하나의 예시적인 실시양태를 도시한다는 것을 이해해야 한다. 도 6에 도시된 특정 특징부는 생략될 수도 있고 및/또는 본원의 다른 곳에 기재된 추가의 특징부가 도 6에 도시된 시스템에 첨가될 수도 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 폐 플라스틱 공급물, 예컨대 PO-풍부 폐 플라스틱 스트림(114)은 폐 플라스틱 공급원, 예컨대 본원에 논의된 전처리 설비(20)로부터 유도될 수 있다. 폐 플라스틱 공급물, 예컨대 PO-풍부 폐 플라스틱 스트림(114)은 액화 구역(40)으로 도입될 수 있고, 도 6은 적어도 하나의 용융 탱크(310), 적어도 하나의 순환 루프 펌프(312), 적어도 하나의 외부 열교환기(340), 적어도 하나의 스트립핑 칼럼(330), 및 적어도 하나의 이탈 용기(disengagement vessel)(320)를 포함하는 것을 도시한다. 이러한 다양한 예시적인 구성요소 및 액화 구역(40)에서의 이들의 기능은 하기에서 더욱 상세히 논의된다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 및 도 6에 도시된 바와 같이, 액화 구역(40)은 용융 탱크(310) 및 가열기를 포함한다. 용융 탱크(310)는 폐 플라스틱 공급물, 예컨대 PO-풍부 폐 플라스틱 스트림(114)을 수용하고, 가열기는 폐 플라스틱을 가열한다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 용융 탱크(310)는 하나 이상의 연속적으로 교반되는 탱크를 포함할 수 있다. 하나 이상의 레올로지 개질제(예를 들어, 용매, 해중합제, 가소제 및 블랜등제)가 액화 구역에서 사용될 때, 이러한 레올로지 개질제는 용융 탱크(310) 내에서, 또는 그 전에 PO-풍부 플라스틱에 첨가 및/또는 혼합될 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서(도 6에는 도시되지 않음), 액화 구역(40)의 가열기는 용융 탱크(310)에 위치된 내부 열 교환 코일, 용융 탱크(310) 외부 상의 외부 재킷, 용융 탱크(310)의 외부의 가열 트레이싱(heat tracing), 및/또는 용융 탱크(310)의 외부의 전기 가열 요소의 형태를 취할 수 있다. 대안적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 액화 구역(40)의 히터는 용융 탱크(310)로부터 액화된 플라스틱(171)의 스트림을 수용하고, 이를 가열하고, 가열된 액화 플라스틱 스트림(173)의 적어도 일부를 용융 탱크(310)로 복귀시키는 외부 열 교환기(340)를 포함할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 외부 열 교환기(340)가 액화 구역(40)에 열을 제공하기 위해 사용될 때, 순환 루프가 PO-풍부 물질에 열을 연속적으로 추가하기 위해 사용될 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 순환 루프는 용융 탱크(310), 외부 열교환기(340), 용융 탱크와 외부 열교환기를 연결하는 라인(171)으로 도시된 도관, 및 순환 루프의 액화된 폐 플라스틱을 순환시키기 위한 펌프(151)를 포함한다. 순환 루프가 사용되는 경우, 생성된 액화된 PO가 풍부한 물질은 도 6에 도시된 도관(161)을 통해 순환하는 PO가 풍부한 스트림의 일부로서 액화 구역(40)으로부터 연속적으로 취출될 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 액화 구역(40)은 PO-풍부 물질로부터 할로겐을 제거하기 위한 장비를 임의적으로 포함할 수 있다. PO-풍부 물질이 액화 구역(40)에서 가열될 때, 할로겐 풍부 가스가 방출될 수 있다. 액화된 PO-풍부 물질로부터 발생된 할로겐 풍부 가스를 분리함으로써, PO-풍부 물질에서 할로겐 농도를 감소시킬 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 탈할로겐화는 용융 탱크(310) 또는 순환 루프의 다른 위치에서 액화된 PO 농후 물질에 스트립핑 가스(예를 들어, 증기)를 살포(sparging)함으로써 촉진될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 스트립퍼(330) 및 이탈 용기(320)는 외부 열교환기(340)의 하류 및 용융 탱크(310)의 상류의 순환 루프에 제공될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 스트립퍼(330)는 외부 열 교환기(340)로부터 가열된 액화 플라스틱 스트림(173)을 수용하고 액화 플라스틱으로의 스트립핑 가스(153)의 살포를 제공할 수 있다. 스트립핑 가스(153)를 액화 플라스틱에 살포하면 스트립퍼(330)에서 2상 매체를 생성할 수 있다.
스트림(175)을 통해 이탈 용기(320) 내로 도입된 이 2상 매질은 이탈 용기(320)를 통해(예를 들어, 중력에 의해) 흐를 수 있으며, 이 때 할로겐이 풍부한 기상은 할로겐이 고갈된 액상으로부터 분리되고 스트림(162)을 통해 이탈 용기(320)로부터 제거된다. 대안적으로, 외부 열 교환기(340)로부터의 가열된 액화 플라스틱(173)의 일부는 스트립퍼(330)를 우회하여 이탈 용기(320) 내로 직접적으로 도입될 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 이탈 용기의 출구로부터 배출된 할로겐-고갈의 액상의 제1 부분은 라인(159)에서 용융 탱크(310)로 복귀될 수 있는 반면, 할로겐-고갈의 고갈된 액상의 제2 부분은 탈할로겐화, 액화, PO-풍부 생성물 스트림(161)으로서 액화 구역으로부터 배출될 수 있다. 이탈 용기(162) 및 라인(164)의 용융 탱크(310)로부터 분리된 할로겐-풍부 기체 스트림은 추가적인 처리 및/또는 폐기를 위해 액화 구역(40)으로부터 제거될 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 액화 구역(40)을 빠져나온 탈할로겐된 액화 폐 플라스틱 스트림(161)은 500 ppmw 미만, 400 ppmw 미만, 300 ppmw 미만, 200 ppmw 미만, 100 ppmw 미만, 50 ppmw 미만, 10 ppmw 미만, 5 ppmw 미만, 2 ppmw 미만, 1 ppmw 미만, 0.5 ppmw 미만, 또는 0.1 ppmw 미만의 할로겐 함량을 가질 수 있다. 액화 구역(40)을 빠져나간 액화 플라스틱 스트림(161)의 할로겐 함량은 액화 구역으로 도입되는 PO-풍부 스트림의 할로겐 함량의 95 중량% 이하, 90 중량% 이하, 75 중량% 이하, 50 중량% 이하, 25 중량% 이하, 10 중량% 이하, 또는 5 중량% 이하이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 탈할로겐화된 액화 폐 플라스틱 스트림(161)의 적어도 일부는 POX 기화 설비(50)에서 하류 POX 기화기로 도입되어 합성가스 조성물 및/또는 열분해 설비(60)에서 하류 열분해 반응기를 생성하여 열분해 증기(즉, 열분해 가스 및 열분해 오일) 및 열분해 잔류물을 생성한다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 탈할로겐화된 액화 폐 플라스틱 스트림(161)의 적어도 일부는 에너지 회수 설비(80) 및/또는 하나 이상의 기타 설비(90), 예를 들어 분리 또는 고화 설비로 도입될 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 화학적 재활용 설비(10)는 액화 구역(40)을 포함하지 않을 수 있다. 대안적으로, 화학적 재활용 설비는 액화 구역(40)을 포함할 수 있지만 탈할로겐화 구역 또는 장비중 어떤 유형도 포함하지 않을 수 있다.
다시 도 1을 참조하여, 전처리 설비(20)로부터의 및/또는 액화 구역(40)으로부터의 PO-풍부 플라스틱 스트림(114)의 적어도 일부는 (단독으로 또는 하나 이상의 가용매분해 부산물 스트림(110)과 조합으로) 예를 들어, 열분해 설비(60), 분해 설비(70), POX 기화 설비(50), 에너지 회수 설비(80), 및 하기에 더욱 상세히 논의되는 임의의 기타 임의적인 설비(90)를 포함하는 하나 이상의 하류 처리 설비로 도입될 수 있다.
열분해
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 일반적으로 도 1에 도시된 화학적 재활용 설비(10)는 열분해 설비를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "열분해"는 불활성(즉, 실질적으로 무산소) 분위기에서 승온에서 하나 이상의 유기 물질의 열분해를 지칭한다. "열분해 설비"는 폐 플라스틱 및 이로부터 유도된 공급원료의 열분해를 수행하는데 필요한 모든 장비, 라인, 및 제어를 포함하는 설비이다.
도 7은 액화 구역으로부터의 폐 플라스틱 스트림(116), 예컨대 액화된 폐 플라스틱을 열분해 가스, 열분해 오일 및 열분해 잔류물로 전환하기 위한 예시적인 열분해 설비(60)를 도시한다. 도 7은 본 발명의 기술의 하나의 예시적인 실시양태를 도시한다는 것을 이해해야 한다. 이에 따라, 도 7에 도시된 특정 특징부는 생략될 수도 있고 및/또는 본원의 다른 곳에 기재된 추가의 특징부가 도 7에 도시된 시스템에 첨가될 수도 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 열분해 설비(60)로의 공급물 스트림(116)은 (i) 이전에 기재된 바와 같은 하나 이상의 가용매분해 부산물 스트림, 및 (ii) 플라스틱 폐기물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이들 스트림 중 하나 이상은 열분해 설비(60) 내로 연속적으로 도입될 수 있거나, 또는 이들 스트림 중 하나 이상이 간헐적으로 도입될 수 있다. 여러 유형의 공급물 스트림이 존재할 때, 각각은 별도로 도입될 수 있거나, 스트림의 전체 또는 일부가 조합되어, 조합된 스트림이 열분해 설비(60)로 도입될 수 있다. 조합은, 수행되는 경우, 연속 또는 배취 방식으로 발생할 수 있다. 열분해 설비(60) 내로 도입되는 공급물은 액화 플라스틱(예를 들어, 액화, 용융, 가소화, 해중합, 또는 이들의 조합), 플라스틱 펠릿 또는 미분, 또는 이들의 슬러리 형태일 수 있다.
일반적으로, 및 도 7에 도시된 바와 같이, 열분해 설비(60)는 열분해 반응기(510) 및 반응기로부터 생성물 스트림을 분리하기 위한 분리기(520)를 포함한다. 도 7에 도시되지는 않았지만, 열분해 설비(60)의 분리기(520)는 필터 시스템, 다단계 분리기, 응축기, 및/또는 급랭탑을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 유형의 장비를 포함할 수 있다.
열분해 반응기(510)에서, 공급물의 적어도 일부는 열분해 오일, 열분해 기체 및 열분해 잔류물을 포함하는 열분해 유출물을 생성하는 열분해 반응을 거칠 수 있다. 본원에 사용된 용어 "열분해 기체"는 25℃ 및 1 atm에서 기체 상태인 열분해로부터 수득된 조성물을 지칭한다. 본원에 사용된 용어 "열분해 오일" 또는 "파이오일(pyoil)"은 25℃ 및 1 atm에서 액체인 열분해로부터 수득된 조성물을 지칭한다. 본원에 사용된 용어 "열분해 잔류물"은 열분해 가스 또는 열분해 오일이 아니며, 주로 열분해 숯 및 열분해 중질 왁스를 포함하는 열분해로부터 수득된 조성물을 지칭한다. 탄소 본원에 사용된 용어 "열분해 숯"은 200℃ 및 1 atm에서 고체인 열분해로부터 수득된 탄소-함유 조성물을 지칭한다. 본원에 사용된 용어 "열분해 중질 왁스"는 열분해 숯, 열분해 가스 또는 열분해 오일이 아닌 열분해로부터 수득된 C20+ 탄화수소를 지칭한다. 열분해 기체 및 열분해 오일은 열분해 증기 스트림(170)으로서 열분해 반응기(500)를 빠져나갈 수 있다.
열분해는 도입된 공급물의 화학적 및 열적 분해를 포함하는 공정이다. 모든 열분해 공정은 일반적으로 산소가 실질적으로 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 유무에 의해 추가적으로 정의될 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 열분해 반응기(510)는 예를 들어 필름 반응기, 스크류 압출기, 관형 반응기, 탱크, 교반 탱크 반응기, 라이저 반응기(riser reactor), 고정층 반응기, 유동층 반응기, 회전 가마, 진공 반응기, 마이크로파 반응기 또는 오토클레이브일 수 있다. 열분해 반응기(510)는 하강 필름 반응기 또는 상향류 필름 반응기와 같은 필름 반응기를 포함한다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 열분해 반응은 실질적으로 산소가 없는 대기 또는 주변 공기에 비해 더 적은 산소를 함유하는 대기에서 공급원료를 가열 및 전환시키는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 열분해 반응기(510) 내의 분위기는 반응기(510)의 내부 부피를 기준으로 5% 이하, 4% 이하, 3% 이하, 2% 이하, 1% 이하 또는 0.5% 이하의 산소 가스를 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 열분해 반응기(510) 내로 공급원료를 도입하고 및/또는 열분해 반응기(510) 내의 다양한 반응을 촉진하기 위해 리프트 가스 및/또는 공급 가스가 사용될 수 있다. 예를 들어, 리프트 가스 및/또는 공급 가스는 질소, 이산화탄소, 및/또는 증기를 포함하거나, 본질적으로 구성되거나, 구성될 수 있다. 리프트 가스 및/또는 공급 가스는 열분해 반응기(510)에 도입되기 전에 폐 플라스틱 스트림(116)과 함께 첨가될 수 있고/있거나 열분해 반응기(510)에 직접적으로 첨가될 수 있다. 리프트 가스 및/또는 공급 가스는 증기 및/또는 수소, 일산화탄소, 및 이들의 조합과 같은 환원 가스를 포함할 수 있다.
게다가, 열분해 반응기(510)의 온도는 특정 최종 생성물의 생산을 용이하게 하도록 조정될 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 열분해 반응기(510)의 열분해 온도는 적어도 325℃, 적어도 350℃, 적어도 375℃, 적어도 400℃, 적어도 425℃, 적어도 450℃, 적어도 475℃, 적어도 500℃, 적어도 525℃, 적어도 550℃, 적어도 575℃, 적어도 600℃, 적어도 625℃, 적어도 650℃, 적어도 675℃, 적어도 700℃, 적어도 725℃, 적어도 750℃, 적어도 775℃, 또는 적어도 800℃일 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 열분해 반응기의 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. 더욱 구체적으로, 열분해 반응기 내의 열분해 온도는 325 내지 1,100℃, 350 내지 900℃, 350 내지 700℃, 350 내지 550℃, 350 내지 475℃, 425 내지 1,100℃, 425 내지 800℃, 500 내지 1,100℃, 500 내지 800℃, 600 내지 1,100℃, 600 내지 800℃, 650 내지 1,000℃, 또는 650 내지 800℃의 범위일 수 있다
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 열분해 반응기 내의 공급원료의 체류 시간은 적어도 0.1초, 적어도 0.2초, 적어도 0.3초, 적어도 0.5초, 적어도 1초, 적어도 1.2초, 적어도 1.3초, 적어도 2초, 적어도 3초 또는 적어도 4초일 수 있다. 대안적으로, 열분해 반응기 내의 공급원료의 체류 시간은 적어도 1분, 적어도 2분, 적어도 3분, 적어도 4분, 적어도 5분, 적어도 6분, 적어도 7분, 적어도 8분, 적어도 9분, 적어도 10분, 적어도 20분, 적어도 30분, 적어도 45분, 적어도 60분, 적어도 75분, 또는 적어도 90분일 수 있다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 열분해 반응기 내의 공급원료의 체류 시간은 6시간 미만, 5시간 미만, 4시간 미만, 3시간 미만, 2시간 미만, 1시간 미만, 또는 0.5시간 미만일 수 있다. 게다가, 열분해 반응기 내의 공급원료의 체류 시간은 100초 미만, 90초 미만, 80초 미만, 70초 미만, 60초 미만, 50초 미만, 40초 미만, 30초 미만, 20초 미만, 10초 미만, 9초 미만, 8초 미만, 7초 미만, 6초 미만, 5초 미만, 4초 미만, 3초 미만, 2초 미만, 또는 1초 미만일 수 있다. 더욱 구체적으로, 열분해 반응기 내의 공급원료의 체류 시간은 0.1 내지 10초, 0.5 내지 10초, 30분 내지 4시간, 또는 30분 내지 3시간, 또는 1시간 내지 3시간, 또는 1시간 내지 2시간의 범위일 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 열분해 반응기 내의 압력은 적어도 0.1 bar, 적어도 0.2 bar, 또는 적어도 0.3 bar 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. 열분해 반응기 내의 압력은 대기압 또는 0.1 내지 100 bar, 또는 0.1 내지 60 bar, 또는 0.1 내지 30 bar, 또는 0.1 내지 10 bar, 또는 1.5 bar, 0.2 내지 1.5 bar, 또는 0.3 내지 1.1 bar 범위 내에서 유지될 수 있다. 열분해 반응기 내의 압력은 적어도 10 bar, 적어도 20 bar, 적어도 30 bar, 적어도 40 bar, 적어도 50 bar, 적어도 60, 또는 적어도 70 bar 및/또는 100 bar 이하, 95 bar 이하, 90 bar 이하, 85 bar 이하, 80 bar 이하, 75 bar 이하, 70 bar 이하, 65 bar 이하, 또는 60 bar 이하일 수 있다. 본원에 사용된 용어 "bar"는 달리 언급되지 않는 한 게이지(gauge) 압력을 의미한다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 열분해 촉매는 열분해 반응기(510) 내로 도입되기 전에 공급물 스트림(116) 내로 도입되고/되거나 열분해 반응기(510) 내로 직접적으로 도입될 수 있다. 촉매는 균질하거나 불균일할 수 있으며, 예를 들어 특정 유형의 제올라이트 및 기타 메조구조 촉매를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 열분해 반응은 촉매화되지 않을 수 있지만(예를 들어, 열분해 촉매의 부재 하에 수행됨), 반응기(510)에 모래와 같은 비촉매, 열 유지 불활성 첨가제를 포함하여 열전달을 촉진할 수도 있다. 이러한 무촉매 열분해 공정은 "열적 열분해"로 지칭될 수 있다.
한 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와 조합하여, 열분해 반응기(510)에서의 열분해 반응은 열분해 촉매의 실질적인 부재 하에 350 내지 600℃범위의 온도, 0.1 내지 100 bar 범위의 압력, 및 0.2초 내지 4시간, 또는 0.5시간 내지 3시간의 체류 시간으로 일어날 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 열분해 유출물 또는 열분해 증기는 적어도 1 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량% 또는 적어도 75 중량%의 열분해 오일(가열된 반응기를 빠져나올 때 열분해 유출물 중 증기의 형태일 수 있음)을 포함할 수 있지만; 이러한 증기는 결과적으로 생성된 열분해 오일로 연속적으로 응축될 수 있다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 열분해 유출물 또는 열분해 증기는 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, 30 중량% 이하, 또는 25 중량% 이하의 열분해 오일(가열된 반응기를 빠져나올 때 열분해 유출물 중 증기의 형태일 수 있음)을 포함할 수 있다. 열분해 유출물 또는 열분해 증기는, 열분해 유출물 또는 열분해 증기의 총 중량을 기준으로 20 내지 99 중량%, 25 내지 80 중량%, 30 내지 85 중량%, 30 내지 80 중량%, 30 내지 75 중량%, 30 내지 70 중량%, 또는 30 내지 65 중량% 범위의 열분해 오일을 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 열분해 유출물 또는 열분해 증기는 적어도 1 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량% 또는 적어도 80 중량%의 열분해 기체를 포함할 수 있다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 열분해 유출물 또는 열분해 증기는 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, 또는 45 중량% 이하의 열분해 기체를 포함할 수 있다. 열분해 유출물은 스트림의 총 중량을 기준으로 1 내지 90 중량%, 10 내지 85 중량%, 15 내지 85 중량%, 20 내지 80 중량%, 25 내지 80 중량%, 30 내지 75 중량%, 또는 35 내지 75 중량%의 열분해 기체를 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 열분해 유출물 또는 열분해 증기는 적어도 0.5 중량%, 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량%, 적어도 3 중량%, 적어도 4 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 6 중량%, 적어도 7 중량%, 적어도 8 중량%, 적어도 9 중량% 또는 적어도 10 중량%의 열분해 잔류물을 포함할 수 있다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 열분해 유출물은 60 중량% 이하, 50 중량% 이하, 40 중량% 이하, 30 중량% 이하, 25 중량% 이하, 20 중량% 이하, 15 중량% 이하, 10 중량% 이하, 9 중량% 이하, 8 중량% 이하, 7 중량% 이하, 6 중량% 이하, 또는 5 중량% 이하의 열분해 잔류물을 포함할 수 있다. 열분해 유출물은 스트림의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 25 중량%, 1 내지 15 중량%, 1 내지 8 중량%, 또는 1 내지 5 중량% 범위의 열분해 잔류물을 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 열분해 유출물 또는 열분해 증기은 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, 1 중량% 이하, 또는 0.5 중량% 이하의 유리수를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 "유리수(free water)"는 열분해 유닛에 미리 첨가된(액체 또는 증기로서) 물 및 열분해 유닛에서 생성된 물을 지칭한다.
본원에 기재된 열분해 시스템은 열분해 오일 스트림(174), 열분해 기체 스트림(172), 및 열분해 잔류물 스트림(176)으로 분리될 수 있는 열분해 유출물을 생성할 수 있으며, 이들 각각은 그들의 제형에 기초하여 다양한 하류 적용에서 직접 사용될 수 있다. 열분해 오일, 열분해 기체 및 열분해 잔류물의 다양한 특징 및 특성이 하기에 기재된다. 하기 특징 및 특성 모두가 별도로 나열될 수 있지만, 열분해 기체, 열분해 오일 및/또는 열분해 잔류물의 다음 특징 및/또는 특성 각각은 상호배타적인 것이 아니며, 조합되어 임의의 조합으로 존재할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 열분해 오일은 분자당 4 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소(예를 들어, C4 내지 C30 탄화수소)를 주로 포함할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "Cx" 또는 "Cx 탄화수소"는 분자당 "x"개의 총 탄소를 포함하는 탄화수소 화합물을 지칭하며, 그 수의 탄소 원자를 갖는 모든 올레핀, 파라핀, 방향족, 헤테로고리 및 이성질체를 포함한다. 예를 들어, 각각의 일반, 아이소 및 tert-부탄과 부텐 및 부타다이엔 분자는 "C4"의 일반적인 설명에 속한다. 열분해 오일은, 열분해 오일 스트림(174)의 총 중량을 기준으로 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량% 또는 적어도 95 중량%의 C4-C30 탄화수소 함량을 가질 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 열분해 오일은 C5 내지 C25 탄화수소, C5 내지 C22 탄화수소, 또는 C5 내지 C20 탄화수소를 주로 포함할 수 있다. 예를 들어, 열분해 오일은, 열분해 오일의 총 중량을 기준으로 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량% 또는 적어도 95 중량%의 C5 내지 C25 탄화수소, C5 내지 C22 탄화수소, 또는 C5 내지 C20 탄화수소를 포함할 수 있다. 열분해 오일은 열분해 오일의 총 중량을 기준으로 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량% 또는 적어도 55 중량%의 C5-C12 탄화수소 함량을 가질 수 있다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 열분해 오일은 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, 또는 50 중량% 이하의 C5-C12 탄화수소 함량을 가질 수 있다. 열분해 오일은, 스트림의 총 중량을 기준으로 10 내지 95 중량%, 20 내지 80 중량%, 또는 35 내지 80 중량% 범위의 C5-C12 탄화수소 함량을 가질 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 열분해 오일은 또한 반응기 조건 및 촉매의 사용 여부에 따라 다양한 양의 올레핀 및 방향족을 포함할 수 있다. 열분해 오일은 열분해 오일의 총 중량을 기준으로 적어도 1 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량% 또는 적어도 40 중량%의 올레핀 및/또는 방향족을 포함한다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 열분해 오일은 90 중량% 이하, 80 중량% 이하, 70 중량% 이하, 60 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, 5 중량% 이하, 또는 1 중량% 이하의 올레핀 및/또는 방향족을 포함할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "방향족"은 벤젠, 톨루엔, 자일렌 및 스티렌과 같은 방향족 모이어티를 함유하는 임의의 화합물의 총량(중량)을 지칭한다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 열분해 오일은, 열분해 오일의 총 중량을 기준으로 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량% 또는 적어도 65 중량%의 파라핀(예를 들어, 선형 또는 분지형 알칸) 함량을 가질 수 있다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 열분해 오일은 99 중량% 이하, 97 중량% 이하, 95 중량% 이하, 93 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 파라핀 함량을 가질 수 있다. 열분해 오일은 25 내지 90 중량%, 35 내지 90 중량%, 또는 50 내지 80 중량% 범위의 파라핀 함량을 가질 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 열분해 오일은 ASTM D-5399에 따라 측정 시 적어도 75℃, 적어도 80℃, 적어도 85℃, 적어도 90℃, 적어도 95℃, 적어도 100℃, 적어도 105℃, 적어도 110℃, 또는 적어도 115℃ 및/또는 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. 열분해 오일은 75 내지 250℃, 90 내지 225℃, 또는 115 내지 190℃ 범위의 중간-비등점을 가질 수 있다. 본원에 사용된 "중간-비등점(mid-boiling point)"은 열분해 오일의 중간 비등점 온도를 지칭하며, 이 때 열분해 오일의 50 부피%는 중간 비등점 이상에서 비등하고, 50 부피%는 중간 비등점 아래에서 비등한다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 열분해 오일의 비등점 범위는 열분해 오일의 적어도 90%가 ASTM D-5399에 따라 측정 시 250℃, 280℃, 290℃, 300℃, 또는 310℃의 온도에서 비등하는 정도일 수 있다.
열분해 기체로 돌아와서, 열분해 기체는 열분해 기체의 총 중량을 기준으로 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량%, 적어도 3 중량%, 적어도 4 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 6 중량%, 적어도 7 중량%, 적어도 8 중량%, 적어도 9 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 11 중량%, 적어도 12 중량%, 적어도 13 중량%, 적어도 14 중량% 또는 적어도 15 중량% 및/또는 50 중량% 이하, 45 중량% 이하, 40 중량% 이하, 35 중량% 이하, 30 중량% 이하, 25 중량% 이하, 또는 20 중량% 이하의 메탄 함량을 가질 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 열분해 기체는 1 내지 50 중량%, 5 내지 50 중량%, 또는 15 내지 45 중량% 범위의 메탄 함량을 가질 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 열분해 기체는 열분해 기체의 총 중량을 기준으로 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량% 또는 적어도 60 중량% 및/또는 99 중량% 이하, 95 중량% 이하, 90 중량% 이하, 85 중량% 이하, 80 중량% 이하, 75 중량% 이하, 70 중량% 이하, 또는 65 중량% 이하의 C3 및/또는 C4 탄화수소 함량(분자당 3 또는 4개의 탄소 원자를 갖는 모든 탄화수소 포함)을 가질 수 있다. 열분해 기체는 10 내지 90 중량%, 25 내지 90 중량%, 또는 25 내지 80 중량% 범위의 C3 탄화수소 함량, C4 탄화수소 함량, 또는 조합된 C3 및 C4 탄화수소 함량을 가질 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 열분해 기체는 열분해 반응기 및 열분해 기체로부터의 전체 유출물의 적어도 10 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 40 중량% 또는 적어도 50 중량%를 구성할 수 있고, 열분해 기체의 총량을 기준으로 적어도 25 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 70 중량% 또는 적어도 75 중량%의 조합된 에틸렌 및 프로필렌 함량을 가질 수 있다.
열분해 잔류물로 돌아가서, 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 열분해 잔류물은 열분해 잔류물의 총 중량을 기준으로 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량% 또는 적어도 85 중량%의 C20+ 탄화수소를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 "C20+ 탄화수소"는 분자당 20개 이상의 총 탄소를 함유하는 탄화수소 화합물을 지칭하며, 그 수의 탄소 원자를 갖는 모든 올레핀, 파라핀 및 이성질체를 포함한다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 열분해 잔류물은, 열분해 잔류물의 총 중량을 기준으로 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량%, 적어도 95 중량% 또는 적어도 99 중량%의 탄소-함유 고체를 포함한다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 열분해 잔류물은 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, 10 중량% 이하, 9 중량% 이하, 8 중량% 이하, 7 중량% 이하, 6 중량% 이하, 5 중량% 이하, 또는 4 중량% 이하의 탄소-함유 고체를 포함한다. 본원에 사용된 "탄소-함유 고체"는 열분해로부터 유도되고 25℃ 및 1 atm에서 고체인 탄소-함유 조성물을 지칭한다. 탄소-함유 고체는 탄소-함유 고체의 총 중량을 기준으로 적어도 20 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 80 중량% 또는 적어도 90 중량%의 탄소를 포함한다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 열분해 기체, 열분해 오일 및 열분해 잔류물의 적어도 일부는 예를 들어 에너지 회수 설비(80), 부분 산화 설비(50), 이전에 논의된 하나 이상의 다른 설비(90), 및 분해 설비(70)를 포함하는 하나 이상의 다른 화학적 처리 설비로 보내질 수 있다. 일부 실시양태에서, 열분해 기체 스트림(172)의 적어도 일부 및/또는 열분해 오일(파이오일) 스트림(174)의 적어도 일부는 에너지 회수 설비(80), 분해 설비(70), POX 기화 설비(50) 및 이들의 조합 내로 도입될 수 있는 반면에, 열분해 잔류물 스트림(176)은 POX 기화 설비(50) 및/또는 에너지 회수 설비(80) 내로 도입될 수 있다. 일부 실시양태에서, 열분해 기체 스트림(172), 열분해 오일 스트림(174), 및/또는 열분해 잔류물 스트림(176)의 적어도 일부는 하나 이상의 분리 설비(도 1에 도시되지 않음)로 보내져 보다 정제된 스트림을 형성하여, 이후 열분해 가스, 열분해 오일, 및/또는 열분해 잔류물은 에너지 회수 설비(80), 분해 설비(70), 및/또는 POX 기화 설비(50)로 보내질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 열분해 오일 스트림(176)의 전체 또는 일부는 PO-풍부 폐 플라스틱 스트림(114)과 조합되어 본원에 논의된 바와 같은 하류 설비 중 하나 이상에 공급되는 액화 플라스틱 스트림을 제공할 수 있다.
분해
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 열분해 설비(60), 또는 도 1에 도시된 하나 이상의 다른 설비로부터의 하나 이상의 스트림의 적어도 일부는 분해 설비(70)로 도입될 수 있다. 본원에 사용된 용어 "분해(cracking)"는 탄소-탄소 결합의 파괴에 의해 복잡한 유기 분자를 보다 단순한 분자로 분해하는 것을 지칭한다. "분해 설비"는 폐 플라스틱으로부터 유도된 공급원료의 분해를 수행하는데 필요한 모든 장비, 라인, 및 제어를 포함하는 설비이다. 분해 설비는 하나 이상의 분해로(cracker furnace), 뿐만 아니라 분해로(들)의 유출물을 처리하는 데 사용되는 장비를 포함하는 하류 분리 구역을 포함할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "분해기(cracker)" 및 "분해(cracking)"는 상호교환적으로 사용된다.
이제 도 8a를 참조하면, 본 발명의 기술의 하나 이상의 실시양태에 따라 구성된 분해 설비(70)가 도시되어 있다. 일반적으로, 분해기 설비(70)는 분해로(720) 및 분해로(720) 하류의 분리 구역(740)을 포함하여 노 유출물을 재활용물 올레핀(r-올레핀) 스트림(130)과 같은 다양한 최종 생성물로 분리한다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 열분해 설비(60)로부터의 열분해 기체 스트림(172) 및/또는 열분해 오일 스트림(174)의 적어도 일부는 분해 설비(70)로 보내질 수 있다. 열분해 오일 스트림(174)은 분해기 노(720)의 입구로 도입될 수 있는 반면, 열분해 기체 스트림(172)은 노(720)의 상류 또는 하류 위치로 도입될 수 있다. 또한 도 8a에 도시된 바와 같이, 파라핀(132)의 스트림(예를 들어, 에탄 및/또는 프로판)은 분리 구역으로부터 회수될 수 있고, 재활용-함유물 파라핀(r-파라핀)을 포함할 수 있다. 파라핀의 전체 또는 일부는 도 8a에 도시된 바와 같이 스트림(134)을 통해 분해로(720)의 입구로 재활용될 수 있다. 열분해 오일 스트림, 열분해 기체 스트림(172), 및 재활용된 파라핀 스트림(174)이 사용되는 경우, 임의적으로 분해기 공급물 스트림(136)과 조합되어 분해 설비(720)로의 공급물 스트림(119)을 형성할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 분해 설비(70)에 대한 공급물 스트림(119)은 (i) 이전에 기재된 바와 같은 하나 이상의 가용매분해 부산물 스트림(110), (ii) 폐 플라스틱 중 PO-풍부 스트림(114), 및 (iii) 열분해 스트림(예를 들어, 열분해 기체(172) 및/또는 열분해 오일(174)) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이들 스트림 중 하나 이상은 분해 설비(70) 내로 연속적으로 도입될 수 있거나, 또는 이들 스트림 중 하나 이상이 간헐적으로 도입될 수 있다. 여러 유형의 공급물 스트림이 존재할 때, 각각은 별도로 도입될 수 있거나, 스트림의 전체 또는 일부가 조합되어, 조합된 스트림이 분해 설비(70)로 도입될 수 있다. 조합은, 수행되는 경우, 연속 또는 배취 방식으로 발생할 수 있다. 분해 설비(70) 내로 도입되는 공급물 스트림 또는 스트림들은 주로 기체 스트림, 주로(predominantly) 액체 스트림, 또는 이들의 조합의 형태일 수 있다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 열분해 가스(172) 및/또는 열분해 오일(174)의 스트림은 분해기 공급물 스트림(136)과 함께, 또는 분해기 공급물 스트림(136)으로서 분해기 설비(70) 내로 도입될 수 있다. 일부 실시양태에서, 분해기 공급물 스트림(119)은 스트림(119)의 총 중량을 기준으로 적어도 1 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량% 또는 적어도 95 중량%의 열분해 기체, 열분해 오일, 또는 조합된 열분해 기체 및 열분해 오일을 포함할 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 분해기 공급물 스트림(119)은 스트림(119)의 총 중량을 기준으로 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 열분해 기체, 열분해 오일, 또는 열분해 기체 및 열분해 오일의 조합을 포함할 수 있거나, 또는 이러한 성분들을 스트림(119)의 총 중량을 기준으로 1 내지 95 중량%, 5 내지 90 중량%, 또는 10 내지 85 중량% 범위의 양을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 분해기 공급물 스트림(119)은 분해기 공급물 스트림(119)의 총 중량을 기준으로 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량% 또는 적어도 95 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, 또는 20 중량% 이하의, 열분해 기체 및 열분해 오일 이외의 탄화수소 공급물을 포함할 수 있거나, 또는 열분해 기체 및 열분해 오일 이외의 탄화수소 공급물을, 분해기 공급물 스트림(119)의 총 중량을 기준으로 5 내지 95 중량%, 10 내지 90 중량%, 또는 15 내지 85 중량% 범위의 양으로 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 분해기 공급물 스트림(119)은 주로 C2 내지 C4 탄화수소 함유 조성물을 포함할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "주로 C2 내지 C4 탄화수소"는 C2 내지 C4 탄화수소 성분을 50 중량% 이상 함유하는 스트림 또는 조성물을 지칭한다. C2 내지 C4 탄화수소 스트림 또는 조성물의 특정 유형의 예는 프로판, 에탄, 부탄 및 LPG를 포함한다. 분해기 공급물 스트림(119)은 공급물의 총 중량을 기준으로 적어도 50 중량%, 또는 적어도 55 중량%, 또는 적어도 60 중량%, 또는 적어도 65 중량%, 또는 적어도 70 중량%, 또는 적어도 75 중량%, 또는 적어도 80 중량%, 또는 적어도 85 중량%, 또는 적어도 90 중량%, 또는 적어도 95 중량%, 및/또는 공급물의 총 중량을 기준으로 100 중량% 이하, 또는 99 중량% 이하, 또는 95 중량% 이하, 또는 92 중량% 이하, 또는 90 중량% 이하, 또는 85 중량% 이하, 또는 80 중량% 이하, 또는 75 중량% 이하, 또는 70 중량% 이하, 또는 65 중량% 이하, 또는 60 중량% 이하의 C2 내지 C4 탄화수소 또는 선형 알칸을 포함할 수 있다. 분해기 공급물 스트림(119)은 주로 프로판, 주로 에탄, 주로 부탄, 또는 이들 성분 중 둘 이상의 조합을 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 분해기 공급물 스트림(119)은 주로 C5 내지 C22 탄화수소 함유 조성물을 포함할 수 있다. 본원에 사용된 "주로 C5 내지 C22 탄화수소"는 C5 내지 C22 탄화수소 성분을 50 중량% 이상 함유하는 스트림 또는 조성물을 지칭한다. 예로는 가솔린, 나프타, 중간 증류액, 디젤, 등유(kerosene)가 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 분해기 공급물 스트림(119)은 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 20 중량%, 또는 적어도 25 중량%, 또는 적어도 30 중량%, 또는 적어도 35 중량%, 또는 적어도 40 중량%, 또는 적어도 45 중량%, 또는 적어도 50 중량%, 또는 적어도 55 중량%, 또는 적어도 60 중량%, 또는 적어도 65 중량%, 또는 적어도 70 중량%, 또는 적어도 75 중량%, 또는 적어도 80 중량%, 또는 적어도 85 중량%, 또는 적어도 90 중량%, 또는 적어도 95, 및/또는 100 중량% 이하, 또는 99 중량% 이하, 또는 95 중량% 이하, 또는 92 중량% 이하, 또는 90 중량% 이하, 또는 85 중량% 이하, 또는 80 중량% 이하, 또는 75 중량% 이하, 또는 70 중량% 이하, 또는 65 중량% 이하, 또는 60 이하의 C5 내지 C22, 또는 C5 내지 C20 탄화수소를 포함할 수 있거나, 또는 C5 내지 C22를, 스트림의 총 중량을 기준으로 20 내지 100 중량%, 25 내지 95 중량%, 또는 30 내지 85 중량% 범위의 양으로 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 분해기 공급물 스트림(119)은 공급물의 총 중량을 기준으로 적어도 0.5 중량%, 또는 적어도 1 중량%, 또는 적어도 2 중량%, 또는 적어도 5, 및/또는 40 중량% 이하, 또는 35 중량% 이하, 또는 30 중량% 이하, 또는 25 중량% 이하, 또는 20 중량% 이하, 또는 18 중량% 이하, 또는 15 중량% 이하, 또는 12 중량% 이하, 또는 10 중량% 이하, 또는 5 중량% 이하, 또는 3 중량% 이하의 C15 이상의 중질(C15+) 함량을 포함할 수 있거나, 또는 스트림의 총 중량을 기준으로 0.5 내지 40 중량%, 1 내지 35 중량%, 또는 2 내지 30 중량%의 범위일 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 분해기에 대한 공급물은 진공 가스 오일(VGO), 수소화된 진공 가스 오일(HVGO), 또는 대기 가스 오일(AGO)을 포함할 수 있다. 분해기 공급물 스트림(119)은, 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량% 또는 적어도 90 중량%, 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, 또는 50 중량% 이하의 적어도 하나의 기체 오일을 포함할 수 있거나, 또는 스트림(119)의 총 중량을 기준으로 5 내지 99 중량%, 10 내지 90 중량%, 또는 15 내지 85 중량%, 또는 5 내지 50 중량% 범위의 양으로 존재할 수 있다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 분해기 공급물 스트림(119)은 분해로(720) 내로 도입된다. 이제 도 8b를 참조하면, 본 명세서에 기술된 바와 같은 화학적 재활용 설비 및/또는 분해기 설비에서 사용하기에 적합한 분해로(720)의 개략도가 도시되어 있다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 분해로(720)는 대류 섹션(746), 복사 섹션(748), 및 대류 섹션(746)과 복사 섹션(748) 사이에 위치한 교차 섹션(750)을 포함할 수 있다. 대류 섹션(746)은 뜨거운 연도 가스로부터 열을 받는 노의 부분이며 분해기 스트림이 통과하는 튜브 또는 코일의 뱅크(752)를 포함한다. 대류 섹션(746)에서, 분해기 스트림은 통과하는 뜨거운 연도 가스로부터의 대류에 의해 가열된다. 도 8b에서는 수평으로 배향된 대류 섹션 튜브(752a) 및 수직으로 배향된 복사 섹션 튜브(752b)를 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 튜브는 임의의 적절한 구성으로 구성될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 대류 섹션 튜브(752a)는 수직일 수 있다.　복사 섹션 튜브(752b)는 수평일 수 있다. 추가적으로, 비록 단일 튜브로 도시되어 있지만, 분해로(720)는 적어도 하나의 스플릿(split), 벤드(bend), U, 엘보우(elbow), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있는 하나 이상의 튜브 또는 코일을 포함할 수 있다. 여러 개의 튜브 또는 코일이 존재할 때 병렬 및/또는 직렬로 배열될 수 있다.
복사 섹션(748)은 주로 고온 가스로부터의 복사에 의해 열이 히터 튜브 내로 전달되는 노(720)의 섹션이다. 복사 섹션(748)은 또한 노(720)의 하부로 열을 도입하기 위한 복수의 버너(756)를 포함한다. 노(720)는 복사 섹션(748) 내에서 튜브(752b)를 둘러싸고 수용하고 버너(756)가 배향되는 화실(754)을 포함한다. 교차 섹션(750)은 대류(746) 및 복사(748) 섹션을 연결하기 위한 배관을 포함하고 가열된 분해기 스트림을 노(720) 내부 또는 외부의 한 섹션에서 다른 섹션으로 전달할 수 있다.
뜨거운 연소 가스가 노 스택을 통해 위쪽으로 상승함에 따라, 가스는 대류 섹션(746)을 통과할 수 있으며, 이 때 폐열의 적어도 일부는 회수되고 대류 섹션(746)을 통과하는 분해기 스트림을 가열하는 데 사용될 수 있다. 분해로(720)는 단일 대류(예열) 섹션 및 단일 복사 섹션을 가질 수 있는 반면, 다른 실시양태에서, 퍼니스는 공통 대류 섹션을 공유하는 둘 이상의 복사 섹션을 포함할 수 있다. 스택 근처의 적어도 하나의 유도 통풍(I.D.) 팬(760)은 노(720)를 통한 뜨거운 연도 가스의 흐름 및 가열 프로파일을 제어할 수 있고, 하나 이상의 열 교환기(761)가 노 유출물을 냉각하는 데 사용될 수 있다. 액체 급랭(도시되지 않음)은 분해된 올레핀 함유 유출물(125)을 냉각하기 위해 도 8b에 도시된 노의 출구 상의 교환기(761)(예를 들어, 수송 라인 열 교환기 또는 TLE)에 추가로 또는 이와 함께 사용될 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 분해기 설비(70)는 단일 분해로를 포함할 수 있거나, 또는 병렬로 작업되는 적어도 2, 또는 적어도 3, 또는 적어도 4, 또는 적어도 5, 또는 적어도 6, 적어도 7개 또는 적어도 8개 이상의 분해로를 가질 수 있다. 임의의 하나 또는 각각의 노는 가스 분해기, 액체 분해기 또는 분할로일 수 있다. 노는 노에 대한 모든 분해기 공급물의 중량을 기준으로 적어도 50 중량%, 또는 적어도 75 중량%, 또는 적어도 85 중량% 또는 적어도 90 중량%의 에탄, 프로판, LPG, 또는 이들의 조합을 포함하는 분해기 공급물 스트림을 노를 통해, 또는 노의 적어도 하나의 코일을 통해, 또는 노의 적어도 하나의 튜브를 통해 수용하는 기체 분해기일 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 분해로(720)는 적어도 50 중량%, 또는 적어도 75 중량%, 또는 적어도 85 중량%의, C5-C22의 탄소 수를 갖는 탄화수소를 함유하는 액체(25℃ 및 1 atm에서 측정 시)를 포함하는 분해기 공급물 스트림을 수용하는 액체 또는 나프타 분해기일 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 분해기 공급물 스트림(119)은 기체 노(gas furnace)에서 분해될 수 있다. 기체 노는 대류 구역 입구에 있는 코일의 입구에서 주로 증기상 공급물(공급물 중량의 50% 초과가 증기임)("기체 코일")을 수용하는(또는 수용하도록 작업되거나 수용하도록 구성된) 적어도 하나의 코일이 있는 노이다. 기체 코일은 대류 섹션에서 코일의 입구로 주로 C2-C4 공급원료, 또는 주로 C2-C3 공급원료를 수용할 수 있거나, 또는 대안적으로, 코일로의 분해기 공급물의 중량을 기준으로, 또는 대안적으로는 대류 구역으로의 분해기 공급물의 중량을 기준으로, 50중량% 초과의 에탄 및/또는 또는 50% 초과의 프로판 및/또는 50% 초과의 LPG, 또는 이들 경우 중 어느 하나의 경우, 적어도 60 중량%, 또는 적어도 70 중량%, 또는 적어도 80%를 수용하는 적어도 하나의 코일을 갖는다.
기체 노는 하나 이상의 기체 코일을 가질 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 노의 대류 구역의 또는 대류 상자 내의 코일의 적어도 25%, 또는 코일의 적어도 50%, 또는 코일의 적어도 60%, 또는 모든 코일은 기체 코일이다. 기체 코일은, 대류 구역의 입구에서 코일의 입구에서, 기상 공급물을 수용하며, 이 때 적어도 60 중량%, 또는 적어도 70 중량%, 또는 적어도 80 중량%, 또는 적어도 90 중량%, 또는 적어도 95 중량%, 또는 적어도 97 중량%, 또는 적어도 98 중량%, 또는 적어도 99 중량%, 또는 적어도 99.5 중량%, 또는 적어도 99.9 중량%의 공급물은 증기이다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 공급물 스트림은 분할로에서 분해될 수 있다. 분할로는 기체 노의 한 유형이다. 분할로는 동일한 노 또는 동일한 대류 영역 또는 동일한 대류 상자 내에 하나 이상의 기체 코일과 하나 이상의 액체 코일을 포함한다. 액체 코일은 대류 구역 입구의 코일 입구에서 주로 액상 공급물(공급물 중량의 50% 초과가 액체임)을 수용하는 코일이다("액체 코일").
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 분해기 공급물 스트림(119)은 열적 기체 분해기에서 분해될 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 분해기 공급물 스트림(119)은 증기의 존재 하에 열 증기 가스 분해기에서 분해될 수 있다. 증기 분해는 증기의 존재 하에서 탄화수소의 고온 분해(분해(decomposition))를 지칭한다. 존재하는 경우, 증기는 도 8b에 도시된 라인(121)을 통해 도입될 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 도 1에 도시된 화학적 재활용 설비(10)로부터의 2개 이상의 스트림이 설비(10)로부터의 다른 스트림과 조합되어 분해기 공급물 스트림(119)을 형성하는 경우, 이러한 조합은 분해로(720)의 상류 또는 내부에서 발생한다. 대안적으로, 상이한 공급물 스트림은 노(720) 내로 개별적으로 도입될 수 있고, 노(720)의 일부 또는 전체를 통과하면서, 동시에 동일한 노(720)(예를 들어, 분할로) 내의 별도의 튜브로 공급함으로써 서로 단리될 수 있다. 대안적으로, 화학적 재활용 설비로부터의 스트림 또는 스트림들의 적어도 일부는 분해로의 하류, 그러나 분리 설비에 있는 하나 이상의 장비 단편의 상류의 위치에서 분해기 설비로 도입될 수 있다.
가열된 분해기 스트림(119)은 그 다음 분해로(720)를 통과하며, 이 때 탄화수소 성분은 열분해되어 에틸렌, 프로필렌 및/또는 부타다이엔과 같은 올레핀을 포함하는 경질 탄화수소를 형성한다. 노(720)에서 분해기 스트림의 체류 시간은 적어도 0.15초, 또는 적어도 0.2초, 또는 적어도 0.25초, 또는 적어도 0.3초, 또는 적어도 0.35초, 또는 적어도 0.4초, 또는 적어도 0.45초 및/또는 2초 이하, 또는 1.75초 이하, 또는 1.5초 이하, 또는 1.25초 이하, 또는 1초 이하, 또는 0.9초 이하, 또는 0.8초 이하, 또는 0.75초 이하, 또는 0.7초 이하, 또는 0.65초 이하, 또는 0.6초 이하, 또는 0.5초 이하일 수 있고, 또는 0.15 내지 2 초, 0.20 내지 1.75 초, 또는 0.25 내지 1.5초의 범위일 수 있다.
노 출구로부터 취출된 분해된 올레핀-함유 유출물(125)의 온도는 적어도 640℃, 또는 적어도 650℃, 또는 적어도 660℃, 또는 적어도 670℃, 또는 적어도 680℃, 또는 적어도 690℃, 또는 적어도 700℃, 또는 적어도 720℃, 또는 적어도 730℃, 또는 적어도 740℃, 또는 적어도 750℃, 또는 적어도 760℃, 또는 적어도 770℃, 또는 적어도 780℃, 또는 적어도 790℃, 또는 적어도 800℃, 또는 적어도 810℃, 또는 적어도 820℃ 및/또는 1000℃ 이하, 또는 990℃ 이하, 또는 980℃ 이하, 또는 970℃ 이하, 또는 960℃ 이하, 또는 950℃ 이하, 또는 940℃ 이하, 또는 930℃ 이하, 또는 920℃ 이하, 또는 910℃ 이하, 또는 900℃ 이하, 또는 890℃ 이하, 또는 880℃ 이하, 또는 875℃ 이하, 또는 870℃ 이하, 또는 860℃ 이하, 또는 850℃ 이하, 또는 840℃ 이하, 또는 830℃ 이하, 730 내지 900℃, 750 내지 875℃, 또는 750 내지 850℃의 범위일 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 올레핀 - 에틸렌, 프로필렌, 부타다이엔, 또는 이들의 조합 -의 수율은 적어도 15%, 또는 적어도 20%, 또는 적어도 25%, 또는 적어도 30%, 또는 적어도 35%, 또는 적어도 40%, 또는 적어도 45%, 또는 적어도 50%, 또는 적어도 55%, 또는 적어도 60%, 또는 적어도 65%, 또는 적어도 70%, 또는 적어도 75%, 또는 적어도 80%일 수 있다. 본원에 사용된 용어 "수율"은 공급원료의 질량으로부터 생성된 생성물의 질량/공급원료의 질량 x 100%을 지칭한다. 올레핀-함유 유출물 스트림은 유출물 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 30 중량%, 또는 적어도 40 중량%, 또는 적어도 50 중량%, 또는 적어도 60 중량%, 또는 적어도 70 중량%, 또는 적어도 75 중량%, 또는 적어도 80 중량%, 또는 적어도 85 중량%, 또는 적어도 90 중량%, 또는 적어도 95 중량%, 또는 적어도 97 중량%, 또는 적어도 99 중량%의 에틸렌, 프로필렌, 또는 에틸렌 및 프로필렌을 포함한다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 올레핀-함유 유출물 스트림(125)은 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량% 또는 적어도 90 중량%의 C2 내지 C4 올레핀을 포함할 수 있다. 스트림(125)은 올레핀-함유 유출물 스트림(125)의 총 중량을 기준으로 주로 에틸렌, 주로 프로필렌, 또는 주로 에틸렌 및 프로필렌을 포함할 수 있다. 올레핀-함유 유출물 스트림(125) 중 에틸렌-대-프로필렌의 중량비는 적어도 0.2:1, 적어도 0.3:1, 적어도 0.4:1, 적어도 0.5:1, 적어도 0.6:1, 적어도 0.7:1, 적어도 0.8:1, 적어도 0.9:1, 적어도 1:1, 적어도 1.1:1, 적어도 1.2:1, 적어도 1.3:1, 적어도 1.4:1, 적어도 1.5:1, 적어도 1.6:1, 적어도 1.7:1, 적어도 1.8:1, 적어도 1.9:1, 또는 적어도 2:1 및/또는 3 이하:1, 2.9 이하:1, 2.8 이하:1, 2.7 이하:1, 2.5 이하:1, 2.3 이하:1, 2.2 이하:1, 2.1 이하:1, 2 이하:1, 1.7 이하:1, 1.5 이하:1, 또는 1.25 이하:1일 수 있다.
다시 도 8a를 참조하면, 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 분해기 설비(70) 내로 도입될 때, 열분해 가스(172)는 분해로(720)의 입구로 도입될 수 있거나, 또는 열분해 기체의 전체 또는 일부가 분해기 설비(70)의 분리 구역(740)의 상류 또는 내부 위치에서 노 출구의 하류에 도입될 수 있다. 분리 구역(740) 내로 또는 그 상류로 도입될 때, 열분해 가스는 압축의 마지막 단계의 상류에서, 또는 분리 구역(740)의 분별 섹션에서 적어도 하나의 분별 컬럼의 입구 전에 도입될 수 있다.
분해기 설비(70)에 들어가기 전에, 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 열분해 설비로부터의 원료 열분해 기체(raw pyrolysis gas)의 스트림은 스트림으로부터 하나 이상의 성분을 제거하기 위해 하나 이상의 분리 단계를 거칠 수 있다. 이러한 성분의 예로는, 할로겐, 알데하이드, 산소화 화합물, 질소-함유 화합물, 황-함유 화합물, 이산화탄소, 물, 기화된 금속, 및 이들의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 분해기 설비(70)로 도입되는 열분해 기체 스트림(172)은, 열분해 기체 스트림(172)의 총 중량을 기준으로 적어도 0.1 중량%, 적어도 0.5 중량%, 적어도 1 중량%, 적어도 1.5 중량%, 적어도 2 중량%, 적어도 2.5 중량%, 적어도 3 중량%, 적어도 3.5 중량%, 적어도 4 중량%, 적어도 4.5 중량% 또는 적어도 5 중량% 및/또는 30 중량% 이하, 25 중량% 이하, 20 중량% 이하, 15 중량% 이하, 10 중량% 이하, 5 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 또는 1 중량% 이하의 하나 이상의 알데하이드 성분을 포함한다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 열분해 기체 스트림(172)의 전체 에틸렌 함량은 스트림(172)의 총 중량을 기준으로 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 7 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량% 또는 적어도 30 중량% 및/또는 60 중량% 이하, 55 중량% 이하, 50 중량% 이하, 45 중량% 이하, 40 중량% 이하, 또는 35 중량% 이하일 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 열분해 기체 스트림(172)의 총 프로필렌 함량은 스트림(172)의 총 중량을 기준으로 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 7 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량% 또는 적어도 30 중량% 및/또는 60 중량% 이하, 55 중량% 이하, 50 중량% 이하, 45 중량% 이하, 40 중량% 이하, 또는 35 중량% 이하일 수 있다. 열분해 기체 스트림(172)에서 에틸렌 및 프로필렌의 조합된 양은 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 2 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량% 또는 적어도 45 중량% 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, 또는 45 중량% 이하일 수 있다.
분해로 배출구에서 빠져나올 때, 올레핀-함유 유출물 스트림(125)은 다량의 바람직하지 않은 부산물의 생성을 방지하고 하류 장비에서 오염을 최소화하기 위해 빠르게 냉각(예를 들어, 급냉)될 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 노로부터의 올레핀-함유 유출물의 온도는 급랭 또는 냉각 단계 동안 500℃ 내지 760℃의 온도까지 35 내지 485℃, 35 내지 375℃ 또는 90 내지 550℃만큼 감소될 수 있다.
그 다음 생성된 냉각된 유출물 스트림은 증기-액체 분리기에서 분리될 수 있고, 증기는 임의적인 단계간(inter-stage) 냉각 및 액체 제거와 함께 예를 들어 1 내지 5개의 압축 단계를 갖는 기체 압축기에서 압축될 수 있다. 압축 단계의 첫 번째 세트의 출구에서 가스 흐름의 압력은 7 내지 20 barg(bar gauge), 8.5 내지 18 barg, 또는 9.5 내지 14 barg의 범위이다. 그 다음 생성된 압축 스트림은 산성 기체 제거제와의 접촉에 의해 할로겐, CO, CO2 및 H2S를 포함한 산성 기체 제거를 위해 처리된다. 산성 기체 제거제의 예는 부식제 및 다양한 유형의 아민을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 단일 접촉기가 사용될 수 있는 반면, 다른 실시예에서는 이중 컬럼 흡수기-스트립퍼(absorber-stripper) 구성이 사용될 수 있다.
처리된 압축 올레핀-함유 스트림은 임의적으로 단계간 냉각 및 액체 분리와 함께 또 다른 압축기에서 추가로 압축될 수 있다. 생성된 압축 스트림은 20 내지 50 barg, 25 내지 45 barg, 또는 30 내지 40 barg 범위의 압력을 갖는다. 예를 들어, 분자체(molecular sieve) 또는 기타 유사한 공정을 포함하는 임의의 적합한 수분 제거 방법이 사용될 수 있다. 그 다음 생성된 스트림은 분류 섹션으로 통과될 수 있으며, 이 때 올레핀 및 기타 성분은 다양한 고순도 생성물 또는 중간 스트림으로 분리될 수 있다. 일부 실시양태에서, 열분해 가스의 전체 또는 일부는 제2 압축기의 하나 이상의 단계 이전 및/또는 이후에 도입될 수 있다. 이와 유사하게, 열분해 기체의 압력은 결합되고 있는 스트림의 압력의 20 psi 이내, 50 psi 이내, 100 psi 이내, 또는 150 psi 이내이다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 급랭 구역으로부터의 공급물 스트림은 분리 구역의 분별 구역 내의 적어도 하나의 컬럼으로 도입될 수 있다. 본원에 사용된 용어 "분별"은 비등점이 상이한 둘 이상의 물질을 분리하는 일반적인 과정을 지칭한다. 분별을 활용하는 장비 및 공정의 예로는 증류, 정류(rectification), 스트립핑 및 증기-액체 분리(단일 단계)를 포함되지만 이에 제한되지 않는다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 분별기 설비의 분별 섹션은 탈메탄화기, 탈에탄화기, 탈프로판화기, 에틸렌 스플리터, 프로필렌 스플리터, 탈부탄화기 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "탈메탄화기(demethanizer)"는 핵심 경질 성분이 메탄인 컬럼을 지칭한다. 유사하게, "탈에탄화기" 및 "탈프로판화기"는 각각 에탄 및 프로판이 핵심 경질 성분으로 포함된 컬럼을 지칭한다.
분별 섹션이 적어도 하나의 올레핀 생성물 스트림 및 적어도 하나의 파라핀 스트림을 제공하도록 임의의 적합한 컬럼의 배열을 사용할 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 분별 섹션은 적어도 2종의 올레핀 스트림, 예컨대 에틸렌 및 프로필렌, 및 적어도 2종의 파라핀 스트림, 예컨대 에탄 및 프로판, 뿐만 아니라 추가적인 스트림, 예를 들어, 메탄 및 경질 성분, 및 부탄 및 중질 성분을 제공할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 분별 섹션으로부터 취출된 올레핀 스트림은, 올레핀 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량% 또는 적어도 95 중량% 및/또는 100 중량% 이하, 99 중량% 이하, 97 중량% 이하, 95 중량% 이하, 90 중량% 이하, 85 중량% 이하, 또는 80 중량% 이하의 올레핀을 포함할 수 있다. 올레핀은 주로 에틸렌 또는 주로 프로필렌일 수 있다. 올레핀 스트림은, 올레핀 스트림 중 올레핀의 총 중량을 기준으로 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량% 또는 적어도 95 중량% 및/또는 99 중량% 이하, 97 중량% 이하, 95 중량% 이하, 90 중량% 이하, 85 중량% 이하, 80 중량% 이하, 75 중량% 이하, 70 중량% 이하, 또는 65 중량% 이하의 에틸렌을 포함할 수 있다. 올레핀 스트림은, 올레핀 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량% 또는 적어도 60 중량% 및/또는 80 중량% 이하, 75 중량% 이하, 70 중량% 이하, 65 중량% 이하, 60 중량% 이하, 55 중량% 이하, 50 중량% 이하, 또는 45 중량% 이하의 에틸렌을 포함할 수 있거나, 또는 올레핀 스트림의 총 중량을 기준으로 20 내지 80 중량%, 25 내지 75 중량%, 또는 30 내지 70 중량% 범위의 양으로 존재할 수 있다.
대안적으로, 또는 추가적으로, 올레핀 스트림은, 올레핀 스트림 중 올레핀의 총 중량을 기준으로 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량% 또는 적어도 95 중량% 및/또는 99 중량% 이하, 97 중량% 이하, 95 중량% 이하, 90 중량% 이하, 85 중량% 이하, 80 중량% 이하, 75 중량% 이하, 70 중량% 이하, 또는 65 중량% 이하의 프로필렌을 포함할 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 올레핀 스트림은, 올레핀 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량% 또는 적어도 60 중량% 및/또는 80 중량% 이하, 75 중량% 이하, 70 중량% 이하, 65 중량% 이하, 60 중량% 이하, 55 중량% 이하, 50 중량% 이하, 또는 45 중량% 이하의 프로필렌을 포함할 수 있거나, 또는 올레핀 스트림의 총 중량을 기준으로 20 내지 80 중량%, 25 내지 75 중량%, 또는 30 내지 70 중량% 범위의 양으로 존재할 수 있다.
압축된 스트림이 분별 섹션을 통과할 때 메탄 및 경질 성분(CO, CO2, H2)이 에탄 및 중질 성분으로부터 분리되는 탈메탄화기 컬럼을 통과한다. 탈메탄기는 적어도 -145℃, 또는 적어도 -142℃, 또는 적어도 -140℃, 또는 적어도 -135℃, 및/또는 -120℃ 이하, -125℃ 이하, -130℃ 이하, -135℃ 이하의 온도에서 작업할 수 있다. 탈메탄화기 컬럼으로부터의 저부 스트림은 적어도 50%, 또는 적어도 55%, 또는 적어도 60%, 또는 적어도 65%, 또는 적어도 70%, 또는 적어도 75%, 또는 적어도 80%, 또는 적어도 85%, 또는 적어도 90%, 또는 적어도 95% 또는 적어도 99%의 에탄 및 중질 성분의 총량을 포함한다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 분별 섹션으로 도입된 스트림의 전체 또는 일부는 탈에탄화기 컬럼으로 도입될 수 있으며, 이 때 C2 및 경질 성분은 분별 증류에 의해 C3 및 중질 성분으로부터 분리된다. 탈에탄화기는 적어도 -35, 또는 적어도 -30℃, 또는 적어도 -25℃, 또는 적어도 -20℃ 및/또는 -5℃ 이하, -10℃ 이하, -15℃ 이하, -20℃ 이하의 오버헤드 온도, 및 적어도 3 barg, 또는 적어도 5 barg, 또는 적어도 7 barg, 또는 적어도 8 barg, 또는 적어도 10 barg 및/또는 20 barg 이하, 또는 18 barg 이하, 또는 17 barg 이하, 또는 15 barg 이하, 또는 14 barg 이하, 또는 13 barg 이하의 오버헤드 압력을 작업할 수 있다. 탈에탄화기 컬럼은 오버헤드 스트림에서 컬럼으로 도입되는 C2 및 경질 성분의 총량의 적어도 60%, 또는 적어도 65%, 또는 적어도 70%, 또는 적어도 75%, 또는 적어도 80%, 또는 적어도 85%, 또는 적어도 90%, 또는 적어도 95%, 또는 적어도 97%, 또는 적어도 99%를 회수한다. 탈에탄기 컬럼으로부터 제거된 오버헤드 스트림은 오버헤드 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 50 중량%, 또는 적어도 55 중량%, 또는 적어도 60 중량%, 또는 적어도 65 중량%, 또는 적어도 70 중량%, 또는 적어도 75 중량%, 또는 적어도 80 중량%, 또는 적어도 85 중량%, 또는 적어도 90 중량%, 또는 적어도 95 중량%의 에탄 및 에틸렌을 포함한다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, C2 및 경질의 오버헤드 스트림은 에탄-에틸렌 분별기 컬럼(에틸렌 분별기 또는 에틸렌 스플리터)에서 추가로 분리될 수 있다. 에탄-에틸렌 분별기 컬럼에서 에틸렌 및 경질 성분 스트림은 컬럼의 오버헤드로부터 또는 컬럼의 상부 절반으로부터 사이드 스트림으로 회수될 수 있는 반면, 에탄 및 임의의 잔류 중질 성분은 저부 스트림에서 제거된다. 에틸렌 분별기는 적어도 -45℃, 또는 적어도 -40℃, 또는 적어도 -35℃, 또는 적어도 -30℃, 또는 적어도 -25℃, 또는 적어도 -20℃ 및/또는 -15℃ 이하, 또는 -20℃ 이하, 또는 -25℃ 이하의 오버헤드 온도, 및 적어도 10 barg, 또는 적어도 12 barg, 또는 적어도 15 barg 및/또는 25 barg 이하, 22 barg 이하, 20 barg 이하의 오버헤드 압력에서 작업할 수 있다. 에틸렌이 풍부할 수 있는 오버헤드 스트림은, 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 70 중량%, 또는 적어도 75 중량%, 또는 적어도 80 중량%, 또는 적어도 85 중량%, 또는 적어도 90 중량%, 또는 적어도 95 중량%, 또는 적어도 97 중량%, 또는 적어도 98 중량%, 또는 적어도 99 중량%의 에틸렌을 포함할 수 있고, 추가적인 처리, 저장, 또는 판매를 위해 하류 처리 유닛으로 보내질 수 있다.
에탄-에틸렌 분별기로부터의 저부 스트림은 저부 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 40 중량%, 또는 적어도 45 중량%, 또는 적어도 50 중량%, 또는 적어도 55 중량%, 또는 적어도 60 중량%, 또는 적어도 65 중량%, 또는 적어도 70 중량%, 또는 적어도 75 중량%, 또는 적어도 80 중량%, 또는 적어도 85 중량%, 또는 적어도 90 중량%, 또는 적어도 95 중량%, 또는 적어도 98 중량%의 에탄을 포함할 수 있다. 회수된 에탄의 전체 또는 일부는 이전에 논의된 바와 같이 단독으로 또는 열분해 오일 및/또는 열분해 기체와 함께 추가 공급원료로서 분해로의 입구로 재활용될 수 있다.
일부 실시양태에서, 압축된 스트림의 적어도 일부는 탈프로판화기에서 분리될 수 있으며, 이 때 C3 및 경질 성분은 오버헤드 증기 스트림으로서 제거되는 반면, C4 및 중질 성분은 액체 저부로 컬럼을 빠져나간다. 탈프로판화기는 적어도 20℃, 또는 적어도 35℃, 또는 적어도 40℃ 및/또는 70, 65, 60, 55℃의 오버헤드 온도, 및 적어도 10 barg, 또는 적어도 12 barg, 또는 적어도 15 barg 및/또는 20 barg 이하, 또는 17 barg 이하, 또는 15 barg 이하의 오버헤드 압력으로 작업할 수 있다. 탈프로판화기 컬럼은 오버헤드 스트림에서 컬럼으로 도입되는 C3 및 경질 성분의 총량의 적어도 60%, 또는 적어도 65%, 또는 적어도 70%, 또는 적어도 75%, 또는 적어도 80%, 또는 적어도 85%, 또는 적어도 90%, 또는 적어도 95%, 또는 적어도 97%, 또는 적어도 99%를 회수한다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 탈프로판기 컬럼으로부터 제거된 오버헤드 스트림은, 오버헤드 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 50 중량%, 또는 적어도 55 중량%, 또는 적어도 60 중량%, 또는 적어도 65 중량%, 또는 적어도 70 중량%, 또는 적어도 75 중량%, 또는 적어도 80 중량%, 또는 적어도 85 중량%, 또는 적어도 90 중량%, 또는 적어도 95 중량%, 또는 적어도 98 중량%의 프로판 및 프로필렌을 포함한다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 탈프로판화기로부터의 오버헤드 스트림은 프로판-프로필렌 분별기(프로필렌 분별기 또는 프로필렌 스플리터)로 도입될 수 있으며, 이 때 프로필렌 및 임의의 경질 성분은 오버헤드 스트림으로부터 제거되고 프로판 및 중질 성분은 저부 스트림으로 컬럼을 빠져나온다. 프로필렌 분별기는 적어도 20℃, 또는 적어도 25℃, 또는 적어도 30℃, 또는 적어도 35℃ 및/또는 55℃ 이하, 50℃ 이하, 45℃ 이하, 40℃ 이하의 오버헤드 온도, 및 적어도 12 barg, 또는 적어도 15 barg, 또는 적어도 17 barg, 또는 적어도 20 barg 및/또는 20 barg 이하, 또는 17 barg 이하, 또는 15 barg 이하, 또는 12 barg의 오버헤드 압력에서 작업할 수 있다. 프로필렌이 풍부한 오버헤드 스트림은, 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 70 중량%, 또는 적어도 75 중량%, 또는 적어도 80 중량%, 또는 적어도 85 중량%, 또는 적어도 90 중량%, 또는 적어도 95 중량%, 또는 적어도 97 중량%, 또는 적어도 98 중량%, 또는 적어도 99 중량%의 프로필렌을 포함할 수 있고, 추가적인 처리, 저장, 또는 판매를 위해 하류 처리 유닛으로 보내질 수 있다.
프로판-프로필렌 분별기로부터의 저부 스트림은 저부 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 40 중량%, 또는 적어도 45 중량%, 또는 적어도 50 중량%, 또는 적어도 55 중량%, 또는 적어도 60 중량%, 또는 적어도 65 중량%, 또는 적어도 70 중량%, 또는 적어도 75 중량%, 또는 적어도 80 중량%, 또는 적어도 85 중량%, 또는 적어도 90 중량%, 또는 적어도 95 중량%, 또는 적어도 98 중량%의 프로판을 포함할 수 있다. 회수된 프로판의 전체 또는 일부는 이전에 논의된 바와 같이 단독으로 또는 열분해 오일 및/또는 열분해 가스와 함께 추가 공급원료로서 분해로에 재활용될 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 압축된 스트림의 적어도 일부는 C5 및 중질(C5+) 성분으로부터 C4 및 부텐, 부탄 및 부타다이엔을 포함하는 보다 경질 성분을 분리하기 위해 탈부탄화기 컬럼으로 보내질 수 있다. 탈부탄화기는 적어도 20℃, 또는 적어도 25℃, 또는 적어도 30℃, 또는 적어도 35℃, 또는 적어도 40℃ 및/또는 60℃ 이하, 55℃ 이하, 60℃ 이하, 55℃ 이하, 50℃ 이하의 오버헤드 온도, 및 적어도 2 barg, 또는 적어도 3 barg, 또는 적어도 4 barg, 또는 적어도 5 barg 및/또는 8 barg 이하, 또는 6 barg 이하, 또는 4 barg 이하, 또는 2 barg의 오버헤드 압력에서 작업할 수 있다. 탈부탄화기 컬럼은 오버헤드 스트림에서 컬럼으로 도입되는 C4 및 경질 성분의 총량의 적어도 60%, 또는 적어도 65%, 또는 적어도 70%, 또는 적어도 75%, 또는 적어도 80%, 또는 적어도 85%, 또는 적어도 90%, 또는 적어도 95%, 또는 적어도 97%, 또는 적어도 99%를 회수한다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 탈부탄기 컬럼으로부터 제거된 오버헤드 스트림은, 오버헤드 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 30 중량%, 또는 적어도 35 중량%, 또는 적어도 40 중량%, 또는 적어도 45 중량%, 또는 적어도 50 중량%, 또는 적어도 55 중량%, 또는 적어도 60 중량%, 또는 적어도 65 중량%, 또는 적어도 70 중량%, 또는 적어도 75 중량%, 또는 적어도 80 중량%, 또는 적어도 85 중량%, 또는 적어도 90 중량%, 또는 적어도 95 중량%의 부타다이엔을 포함한다. 탈부탄화기로부터의 저부 스트림은 주로 C5 및 중질 성분을 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 50 중량% 또는 적어도 60 중량% 또는 적어도 70 중량% 또는 적어도 80 중량% 또는 적어도 90 중량% 또는 적어도 95 중량%의 양으로 포함한다. 탈부탄화기 저부 스트림은 추가적인 분리, 처리, 저장, 판매 또는 사용을 위해 보내질 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 탈부탄화기로부터의 오버헤드 스트림 또는 C4는 부타다이엔의 보다 농축된 스트림을 회수하기 위한 추출 또는 증류 공정과 같은 임의의 통상적인 분리 방법을 거칠 수 있다.　
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 상기 스트림 중 하나 이상의 적어도 일부는 도 1에 도시된 설비 중 하나 이상으로 도입될 수 있는 반면, 다른 실시양태에서는 분해 설비의 분리 구역에서 회수된 스트림의 전체 또는 일부가 추가 분리 및/또는 저장, 운송, 판매 및/또는 사용을 위해 보내질 수 있다.
부분 산화(POX) 기화
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 화학적 재활용 설비는 또한 부분 산화(POX) 기화 설비를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "부분 산화"는 고온에서 탄소-함유 공급물을 합성가스(일산화탄소, 수소, 및 이산화탄소)로 전환하는 것을 지칭하며, 여기서 전환은 화학양론적 양의 산소가 있는 상태에서 수행된다. 전환은 탄화수소 함유 공급물일 수 있으며, 공급물의 완전한 산화에 필요한 화학량론적 양의 산소보다 적은 양의 산소로 수행될 수 있고, 즉, 모든 탄소는 이산화탄소로 산화되고 모든 수소는 물로 산화된다. 부분 산화(POX) 기화기 내에서 발생하는 반응은 탄소-함유 공급물의 합성가스로의 전환을 포함하며, 구체적인 예로는 부분 산화, 수성 가스 전환, 수성 가스 - 1차 반응, 부다드(Boudouard) 반응, 산화, 메탄화, 수소 개질(reforming), 증기 개질 및 이산화탄소 개질을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. POX 기화에 대한 공급물은 고체, 액체 및/또는 기체를 포함할 수 있다. "부분 산화 설비" 또는 "POX 기화 설비"는 폐 플라스틱 및 이로부터 유도된 공급원료의 POX 기화를 수행하는데 필요한 모든 장비, 라인, 및 제어를 포함하는 설비이다.
POX 기화 설비에서, 공급물 스트림은 화학양론적 양의 산소보다 낮은 존재 하에 합성 가스로 전환될 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, POX 기화 설비로의 공급물 스트림은 PO-풍부 폐 플라스틱, 하나 이상의 가용매분해 부산물 스트림, 열분해 스트림(열분해 가스, 열분해 오일 및/또는 열분해 잔류물 포함), 및 분해 설비로부터의 적어도 하나의 스트림 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이들 스트림 중 하나 이상은 POX 기화 설비 내로 연속적으로 도입될 수 있거나, 또는 이들 스트림 중 하나 이상이 간헐적으로 도입될 수 있다. 여러 유형의 공급물 스트림이 존재할 때, 각각은 별도로 도입될 수 있거나, 스트림의 전체 또는 일부가 조합되어, 조합된 스트림이 POX 기화 설비로 도입될 수 있다. 조합은, 존재하는 경우, 연속 또는 배취 방식으로 발생할 수 있다. 공급물 스트림은 기체, 액체 또는 액화 플라스틱, 고체(보통 분쇄됨) 또는 슬러리 형태일 수 있다.
POX 기화 설비는 적어도 하나의 POX 기화 반응기를 포함한다. 예시적인 POX 기화 반응기(52)가 도 9에 도시되어 있다. POX 기화 유닛은 기체-공급, 액체 공급 또는 고체 공급 반응기(또는 기화기)를 포함할 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, POX 기화 설비는 액체-공급 POX 기화를 수행할 수 있다. 본원에 사용된 "액체-공급 POX 기화"는 공정에 대한 공급물이 25℃ 및 1 atm에서 액체인 성분을 주로(중량 기준) 포함하는 POX 기화 공정을 지칭한다. 추가적으로, 또는 대안적으로, POX 기화 유닛은 기체-공급 POX 기화를 수행할 수 있다. 본원에 사용된 "기체-공급 POX 기화"는 공정에 대한 공급물이 25℃ 및 1 atm에서 기체인 성분을 주로(중량 기준) 포함하는 POX 기화 공정을 지칭한다.
추가적으로, 또는 대안적으로, POX 기화 유닛은 고체-공급 POX 기화를 수행할 수 있다. 본원에 사용된 "고체-공급 POX 기화"는 공정에 대한 공급물이 25℃ 및 1 atm에서 고체인 성분을 주로(중량 기준) 포함하는 POX 기화 공정을 지칭한다.
기체-공급, 액체-공급, 및 고체-공급 POX 기화 공정은 25℃ 및 1 atm에서 다른 위상을 갖는 더 적은 양의 다른 성분과 함께 공급될 수 있다. 따라서, 기체-공급 POX 기화기는 액체 및/또는 고체와 함께 공급될 수 있지만, 기상 POX 기화기에 공급되는 가스의 양보다 적은 양(중량 기준)으로만 가능하고; 액체-공급 POX 기화기는 기체 및/또는 고체와 함께 공급될 수 있지만 액체-공급 POX 기화기에 공급되는 액체의 양보다 적은 양(중량 기준)으로만 가능하고; 고체-공급 POX 기화기는 기체 및/또는 액체와 함께 공급될 수 있지만, 고체-공급 POX 기화기에 공급되는 고체의 양보다 적은 양(중량 기준)으로만 가능하다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 기체-공급 POX 기화기에 대한 전체 공급물은 적어도 60 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 90 중량% 또는 적어도 95 중량%의 25℃ 및 1 atm에서 기체인 성분을 포함할 수 있고; 액체-공급 POX 기화기에 대한 전체 공급물은 적어도 60 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 90 중량% 또는 적어도 95 중량%의 25℃ 및 1 atm에서 액체인 성분을 포함할 수 있고; 고체-공급 POX 기화기에 대한 전체 공급물은 적어도 60 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 90 중량% 또는 적어도 95 중량%의 25℃ 및 1 atm에서 고체인 성분을 포함할 수 있다.
도 9에 일반적으로 도시된 바와 같이, 기화 공급물 스트림(116)은 산화제 스트림(180)과 함께 기화 반응기 내로 도입될 수 있다. 공급원료 스트림(116) 및 산화제 스트림(180)은 예를 들어 일반적으로 적어도 500 psig, 적어도 600 psig, 적어도 800 psig, 또는 적어도 1,000 psig(또는 적어도 35 psig, 적어도 40 psig, 적어도 55 psig, 또는 적어도 70 barg)의 압력을 갖는 가압 기화 구역으로 인젝터 어셈블리를 통해 분무될 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 스트림(180) 내의 산화제는 공기, 산소-풍부 공기, 또는 분자 산소(O2)를 포함할 수 있는 산화 가스를 포함한다. 산화제는 기화 반응기(52)의 반응(연소) 구역으로 주입된 산화제 스트림(180)에 있는 모든 성분의 총 몰을 기준으로 적어도 25 몰%, 적어도 35 몰%, 적어도 40 몰%, 적어도 50 몰%, 적어도 60 몰%, 적어도 70 몰%, 적어도 80 몰%, 적어도 90 몰%, 적어도 95 몰%, 적어도 97 몰%, 적어도 99 몰%, 또는 적어도 99.5 몰%의 기화 반응기(52)의 반응(연소) 구역으로 주입된 산화제 스트림(180)의 모든 성분의 분자 산소를 포함할 수 있다. 반응 구역에 공급되는 특정 양의 산소는 공급물 스트림에 대한 양, 충전된 공급물의 양, 공정 조건 및 반응기 설계를 고려하여 공급물 스트림(116)의 성분에 대해 기화 반응으로부터 수득된 일산화탄소 및 수소의 거의 또는 최대 수율을 얻기에 충분할 수 있다.
산화제는 공기, 산소-풍부 공기 및 분자 산소에 추가로 또는 대신에 다른 산화 가스 또는 액체를 포함할 수 있다. 산화제로 사용하기에 적합한 이러한 산화 액체의 예는 물(액체 또는 증기로 첨가될 수 있음) 및 암모니아를 포함한다. 산화제로서 사용하기에 적합한 이러한 산화 기체의 예는 일산화탄소, 이산화탄소 및 이산화황을 포함한다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 분무화 향상 유체는 공급원료 및 산화제와 함께 기화 구역으로 공급된다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "분무화 향상 유체(atomization enhancing fluid)"는 점도를 감소시켜 분산 에너지를 감소시키거나 분산을 보조하기 위해 이용가능한 에너지를 증가시키도록 작동가능한 액체 또는 기체를 지칭한다. 분무화 향상 유체는 공급원료가 기화 구역으로 공급되기 전에 플라스틱-함유 공급원료와 혼합될 수 있거나 기화 구역, 예를 들어 기화 반응기와 결합된 주입 어셈블리에 별도로 첨가될 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 분무화 강화 유체는 물 및/또는 증기이다. 그러나, 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 증기 및/또는 물은 기화 구역에 공급되지 않는다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 이산화탄소 또는 질소가 풍부한(예를 들어, 공기에서 발견되는 몰량보다 많거나, 또는 적어도 2 몰%, 적어도 5 몰%, 적어도 10 몰%, 또는 적어도 40 몰%) 기체 스트림이 기화기에 충전된다. 이러한 기체는 공급 원료를 기화 구역으로 추진하기 위한 운반 기체의 역할을 할 수 있다. 기화 구역 내의 압력으로 인해, 이러한 운반 기체는 압축되어 기화 구역으로의 도입을 위한 원동력을 제공할 수 있다. 이러한 기체 스트림은 분무화 향상 유체와 조성적으로 동일하거나 상이할 수 있다. 하나 이상의 실시양태에서, 이러한 기체 스트림은 또한 분무화 강화 유체로서 기능한다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 수소(H2)가 풍부한(예를 들어, 적어도 1 몰%, 적어도 2 몰%, 적어도 5 몰%, 적어도 10 몰%, 적어도 20 몰%, 적어도 30 몰%, 적어도 40 몰%, 적어도 50 몰%, 적어도 60 몰%, 적어도 70 몰%, 적어도 80 몰%, 또는 적어도 90 몰%) 기체 스트림이 기화기에 충전된다. 부분 산화 반응에 영향을 미치기 위해 수소를 첨가하여, 생성된 합성가스 조성을 제어할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 0.01 몰% 초과 또는 0.02 몰% 초과의 이산화탄소를 함유하는 기체 스트림은 기화기 또는 기화 구역에 충전되지 않는다. 대안적으로, 77 몰% 초과, 70 몰% 초과, 50 몰% 초과, 30 몰% 초과, 10 몰% 초과, 5 몰% 초과 또는 3 몰% 초과의 질소를 함유하는 기체 스트림은 기화 또는 기화 구역에 충전되지 않는다. 더욱이, 0.1 몰% 초과, 0.5 몰% 초과, 1 몰% 초과 또는 5 몰% 초과의 수소 기체상 수소 스트림은 기화기 또는 기화 구역에 충전되지 않는다. 게다가, 0.1 몰% 초과, 0.5 몰% 초과, 1 몰% 초과 또는 5 몰% 초과의 메탄올을 함유하는 스트림은 기화기 또는 기화 구역에 충전되지 않는다. 특정 실시양태에서, 기화 구역에 도입되는 유일한 기체 스트림은 산화제이다.
기화 공정은 이전에 설명한 바와 같이 부분 산화(POX) 기화 반응일 수 있다. 일반적으로 수소와 일산화탄소의 생성을 향상시키기 위해, 산화 공정은 기화 공급원료의 완전한 산화보다는 부분적인 산화를 포함하므로 탄소 및 수소 결합의 100%를 완전히 산화시키는 데 필요한 양에 비해 산소가 부족한 환경에서 작업할 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 기화기에 대한 총 산소 요구량은 기화 공급원료의 탄소 함량을 일산화탄소로 전환하는 데 이론적으로 필요한 양보다 적어도 5%, 적어도 10%, 적어도 15%, 또는 적어도 20%를 초과할 수 있다. 일반적으로 이론 요구 사항을 초과하는 10 내지 80%의 총 산소 공급으로 만족스러운 작업을 수득할 수 있다. 예를 들어, 탄소 파운드당 산소의 적절한 양의 예는 탄소 파운드당 유리 산소가 0.4 내지 3.0, 0.6 내지 2.5, 0.9 내지 2.5, 또는 1.2 내지 2.5 파운드 범위일 수 있다.
공급원료 스트림과 산화제의 혼합은 공급원료 및 산화제의 개별 스트림을 도입하여 이들이 반응 구역 내에서 서로 충돌하도록 반응 구역 내에서 완전히 달성될 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 산화제 스트림은 화염 전파 속도를 초과하고 공급원료 스트림과의 혼합을 개선하기 위해 고속으로 기화기의 반응 구역으로 도입된다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 산화제는 초당 25 내지 500, 50 내지 400, 또는 100 내지 400 피트(feet) 범위로 기화 구역으로 주입될 수 있다. 이러한 값은 주입기-기화 구역 경계면에서 기체 산화제 흐름의 속도 또는 주입기 팁(tip) 속도이다. 공급원료 스트림과 산화제의 혼합은 또한 반응 구역 외부에서 달성될 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 공급원료, 산화제, 및/또는 분무화 향상 유체는 기화 구역의 상류 도관에서 또는 기화 반응기와 연결된 주입 어셈블리에서 조합될 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 기화 공급원료 스트림, 산화제, 및/또는 분무화 향상 유체는 임의적으로 적어도 200℃적어도 300℃또는 적어도 400℃의 온도로 예열될 수 있다. 그러나, 사용되는 기화 공정은 공급원료를 효율적으로 기화하기 위해 공급원료 스트림을 예열할 필요가 없으며, 예열 처리 단계는 공정의 에너지 효율을 낮추는 결과를 초래할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 사용되는 기화 기술의 유형은 합성가스를 생성하는 부분 산화 동반 유동 기화기일 수 있다. 이러한 기술은 고정층(이동층이라고도 함) 기화기 및 유동층 기화기와는 상이하다. 사용될 수 있는 예시적인 기화기가 미국 특허 제3,544,291호에 도시되어 있으며, 상기 특허의 전체 개시내용은 본 개시내용과 일치하지 않는 범위 내에서 본원에 참고로 인용된다. 그러나, 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 다른 유형의 기화 반응기가 또한 본 발명의 기술의 범위 내에서 사용될 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 기화기/기화 반응기는 비-촉매적일 수 있고(기화기/기화 반응기가 촉매층을 포함하지 않은 것을 의미), 기화 공정은 비-촉매적이다(촉매가 분리된 비결합 촉매로서 기화 구역에 도입되지 않음을 의미). 또한, 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 기화 공정은 슬래깅(slagging) 기화 공정이 아닐 수 있고; 즉, 용융 슬래그가 기화 구역에서 형성되고 내화 벽을 따라 흐르도록 슬래깅 조건(재의 융해 온도보다 훨씬 높음)에서 작업한다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 기화 구역, 및 임의적으로 기화기/기화 반응기의 모든 반응 구역은, 적어도 1000℃, 적어도 1100℃, 적어도 1200℃, 적어도 1250℃, 또는 적어도 1300℃ 및/또는 2500℃ 이하, 2000℃ 이하, 1800℃ 이하, 또는 1600℃의 온도에서 작업할 수 있다. 반응 온도는 자생적일 수 있다. 유리하게는, 정상 상태 모드에서 작동하는 기화기는 자생적인 온도일 수 있고, 기화 구역을 가열하기 위해 외부 에너지 공급원의 적용을 필요로 하지 않는다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 기화기는 주로 기체 공급 기화기이다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 기화기는 비-슬래깅 기화기이거나, 또는 슬래그를 형성하지 않는 조건 하에 작업한다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 기화기는 작업 동안 음압 하에 있지 않을 수 있지만, 오히려 작업 중에는 양압 하에 있을 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 기화기는 적어도 200 psig(1.38 MPa), 300 psig(2.06 MPa), 350 psig(2.41 MPa), 400 psig(2.76 MPa), 420 psig(2.89 MPa), 450 psig(3.10 MPa), 475 psig(3.27 MPa), 500 psig(3.44 MPa), 550 psig(3.79 MPa), 600 psig(4.13 MPa), 650 psig(4.48 MPa), 700 psig(4.82 MPa), 750 psig(5.17 MPa), 800 psig(5.51 MPa), 900 psig(6.2 MPa), 1000 psig(6.89 MPa), 1100 psig(7.58 MPa), 또는 1200 psig(8.2 MPa)의 기화 구역(또는 연소 챔버) 내의 압력에서 작업할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 기화기는 1300 psig(8.96 MPa) 이하, 1250 psig(8.61 MPa) 이하, 1200 psig(8.27 MPa) 이하, 1150 psig(7.92 MPa) 이하, 1100 psig(7.58 MPa) 이하, 1050 psig(7.23 MPa) 이하, 1000 psig(6.89 MPa) 이하, 900 psig(6.2 MPa) 이하, 800 psig(5.51 MPa) 이하, 또는 750 psig(5.17 MPa) 이하의 기화 구역(또는 연소 챔버) 내부의 압력에서 작업할 수 있다.
적합한 압력 범위의 예는 300 내지 1000 psig(2.06 내지 6.89 MPa), 300 내지 750 psig(2.06 내지 5.17 MPa), 350 내지 1000 psig(2.41 내지 6.89 MPa), 350 내지 750 psig(2.06 내지 5.17 MPa), 400 내지 1000 psig(2.67 내지 6.89 MPa), 420 내지 900 psig(2.89 내지 6.2 MPa), 450 내지 900 psig(3.10 내지 6.2 MPa), 475 내지 900 psig(3.27 내지 6.2 MPa), 500 내지 900 psig(3.44 내지 6.2 MPa), 550 내지 900 psig(3.79 내지 6.2 MPa), 600 내지 900 psig(4.13 내지 6.2 MPa), 650 내지 900 psig(4.48 내지 6.2 MPa), 400 내지 800 psig(2.67 내지 5.51 MPa), 420 내지 800 psig(2.89 내지 5.51 MPa), 450 내지 800 psig(3.10 내지 5.51 MPa), 475 내지 800 psig(3.27 내지 5.51 MPa), 500 내지 800 psig(3.44 내지 5.51 MPa), 550 내지 800 psig(3.79 내지 5.51 MPa), 600 내지 800 psig(4.13 내지 5.51 MPa), 650 내지 800 psig(4.48 내지 5.51 MPa), 400 내지 750 psig(2.67 내지 5.17 MPa), 420 내지 750 psig(2.89 내지 5.17 MPa), 450 내지 750 psig(3.10 내지 5.17 MPa), 475 내지 750 psig(3.27 내지 5.17 MPa), 500 내지 750 psig(3.44 내지 5.17 MPa), 또는 550 내지 750 psig(3.79 내지 5.17 MPa)를 포함한다.
일반적으로 기화 반응기에서 기체의 평균 체류 시간은 처리량을 증가시키기 위해 매우 짧을 수 있다. 기화기가 고온 및 고압에서 작동될 수 있기 때문에, 공급원료가 기체로 실질적으로 완전한 전환되는 것은 매우 짧은 시간 프레임에 발생할 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 기화기에서 기체의 평균 체류 시간은 30초 이하, 25초 이하, 20초 이하, 15초 이하, 10초 이하, 또는 7 초 이하일 수 있다.
기화기 및 그 사이의 배관으로부터 하류 장비가 오염되는 것을 방지하기 위해, 생성된 원료 합성가스(raw syngas) 스트림(127)은 타르 함량이 낮거나 또는 없을 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 기화기로부터 배출되는 합성가스 스트림은, 합성가스 스트림에서 모든 응축가능한 고체의 중량을 기준으로 4 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 1 중량% 이하, 0.5 중량% 이하, 0.2 중량% 이하, 0.1 중량% 이하, 또는 0.01 중량% 이하의 타르를 포함할 수 있다. 측정 목적을 위해, 응축가능한 고체는 15℃ 및 1 atm의 온도에서 응축되는 화합물 및 요소이다. 타르 제품의 예로는 나프탈렌, 크레졸, 자일레놀, 안트라센, 페난트렌, 페놀, 벤젠, 톨루엔, 피리딘, 카테콜, 바이페닐, 벤조퓨란, 벤즈알데하이드, 아세나프틸렌, 플루오렌, 나프토퓨란, 벤잔트라센, 피렌, 아세페난트릴렌, 벤조피렌, 및 기타 고분자량 방향족 다핵 화합물을 포함한다. 타르 함량은 GC-MSD에 의해 결정될 수 있다.
일반적으로, 기화 용기로부터 배출되는 원료 합성가스 스트림(127)은 수소, 일산화탄소 및 이산화탄소와 같은 가스를 포함하고, 연료 공급원 및 반응 조건에 따라 메탄, 황화수소 및 질소와 같은 다른 가스를 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 원료 합성가스 스트림(127)(스크러빙, 이동(shift) 또는 산성 기체 제거를 통한 추가적인 처리 전에 기화기에서 배출되는 스트림)은 건조 기준으로 및 원료 합성가스 스트림(127) 중 모든 기체(25℃ 및 1 atm에서 기체 상태인 원소 또는 화합물)의 몰을 기준으로 하기 몰% 조성을 가질 수 있다:
· 32 내지 50% 범위, 또는 적어도 33%, 적어도 34%, 또는 적어도 35% 및/또는 50% 이하, 45% 이하, 41% 이하, 40% 이하, 또는 39% 이하, 또는 33 내지 50%, 34 내지 45%, 또는 35 내지 41%일 수 있는 수소 함량(건조 부피 기준);
· 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 40 중량%, 적어도 41 중량%, 적어도 42 중량% 또는 적어도 43 중량% 및/또는 55 중량% 이하, 54 중량% 이하, 53 중량% 이하, 또는 52 중량% 이하, 또는 스트림의 총 중량을 기준으로 40 내지 55 중량%, 41 내지 54 중량%, 또는 42 내지 53 중량%의 범위의 일산화탄소 함량(건조 기준);
· 적어도 1%, 적어도 1.5%, 적어도 2%, 적어도 3%, 적어도 4%, 적어도 5%, 적어도 6%, 또는 적어도 7%(부피 기준) 및/또는 25% 이하, 20% 이하, 15% 이하, 12% 이하, 11% 이하, 10% 이하, 9% 이하, 8% 이하, 또는 7% 이하(부피 기준)의 이산화탄소 함량(건조 기준);
· 5000 ppm 이하, 2500 ppm 이하, 2000 ppm 이하, 또는 1000 ppm 이하(부피 기준)의 메탄 함량(건조 기준);
· 1000 ppm 이하, 100 ppm 이하, 10 ppm 이하, 또는 1 ppm 이하(중량 기준; ppmw)의 황 함량;
· 적어도 1000 ppm, 또는 적어도 5000 ppm 및/또는 50,000 ppmw 이하, 20,000 ppmw 이하, 또는 15,000 ppmw 이하의 그을음 함량;
· 1000 ppmw 이하, 500 ppmw 이하, 200 ppmw 이하, 100 ppmw 이하, 또는 50 ppmw 이하의 할로겐화물 함량;
· 0.01 ppmw 이하, 0.005 ppmw 이하, 또는 0.001 ppmw 이하의 수은 함량;
· 0.1 ppm 이하, 0.05 ppmw 이하, 또는 0.01 ppmw 이하의 아르신 함량;
· 10,000 ppmw 이하, 3000 ppmw 이하, 1000 ppmw 이하, 또는 100 ppmw 이하의 질소 함량;
· 적어도 10 ppmw, 적어도 20 ppmw, 적어도 30 ppmw, 적어도 40 ppmw, 또는 적어도 50 ppmw, 및/또는 200 ppmw 이하, 180 ppmw 이하, 160 ppmw 이하, 150 ppmw 이하, 또는 130 ppmw 이하의 안티몬 함량; 및/또는
· 적어도 10 ppmw, 적어도 25 ppmw, 적어도 50 ppmw, 적어도 100 ppmw, 적어도 250 ppmw, 적어도 500 ppmw, 또는 적어도 1000 ppmw, 및/또는 40,000 ppmw 이하, 30,000 ppmw 이하, 20,000 ppmw 이하, 15,000 ppmw 이하, 10,000 ppmw 이하, 7,500 ppmw 이하, 또는 5,000 ppmw 이하의 티타늄 함량.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 합성가스는 0.7 내지 2, 0.7 내지 1.5, 0.8 내지 1.2, 0.85 내지 1.1, 또는 0.9 내지 1.05의 수소/일산화탄소의 몰비를 포함한다.
기체 성분은 FID-GC(Flame Ionization Detector Gas Chromatography) 및 TCD-GC(Thermal Conductivity Detector Gas Chromatography) 또는 기체 스트림의 성분을 분석하는 것으로 알려진 기타 방법으로 측정할 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 재활용물 합성가스는 합성가스 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 1 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량%, 적어도 95 중량% 또는 적어도 99 중량%의 재활용물을 가질 수 있다.
에너지 회수
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 화학적 재활용 설비는 또한 에너지 회수 설비를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 "에너지 회수 설비"는 공급원료의 화학적 전환(예를 들어, 연소)을 통해 공급원료로부터 에너지(즉, 열 에너지)를 생성하는 설비이다. 연소로부터 생성된 총 에너지의 적어도 5%, 적어도 10%, 적어도 15%, 적어도 20%, 적어도 25%, 적어도 30%, 또는 적어도 35%가 하나 이상의 다른 공정 및/또는 설비로부터 회수 및 사용될 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 에너지 회수 설비(80)(도 1)로부터 도입되는 공급물 스트림은 PO-풍부 폐 플라스틱의 적어도 일부, 적어도 하나의 가용매분해 부산물 스트림, 하나 이상의 열분해 기체, 열분해 오일, 및 열분해 잔류물의 적어도 일부, 및/또는 화학적 재활용 설비 내의 하나 이상의 다른 스트림 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 이들 스트림 중 하나 이상은 에너지 회수 설비로 연속적으로 도입될 수 있거나, 또는 이들 스트림 중 하나 이상이 간헐적으로 도입될 수 있다. 여러 유형의 공급물 스트림이 존재할 때, 각각은 별도로 도입될 수 있거나, 스트림의 전체 또는 일부가 조합되어, 조합된 스트림이 에너지 회수 설비로 도입될 수 있다. 조합은, 존재하는 경우, 연속 또는 배취 방식으로 발생할 수 있다. 공급물 스트림은 고체, 용융물, 주로 액체 스트림, 슬러리, 주로 기체 스트림, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
모든 유형의 에너지 회수 설비가 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 에너지 회수 설비는 적어도 하나의 노 또는 소각로를 포함할 수 있다. 소각로는 기체-공급, 액체-공급 또는 고체-공급일 수 있거나, 또는 기체, 액체 또는 고체를 수용하도록 구성될 수 있다. 소각로 또는 노는 산화제를 사용하여 공급물 스트림에서 탄화수소 성분의 적어도 일부를 열적으로 연소시키도록 구성될 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 산화제는, 산화제의 총 몰을 기준으로 적어도 5 몰%, 적어도 10 몰%, 적어도 15 몰%, 적어도 20 몰%, 또는 적어도 25 몰% 및/또는 95 몰% 이하, 90 몰% 이하, 80 몰% 이하, 70 몰% 이하, 65 몰% 이하, 60 몰% 이하, 55 몰% 이하, 50 몰% 이하, 45 몰% 이하, 40 몰% 이하, 35 몰% 이하, 30 몰% 이하, 또는 25 몰% 이하의 산소를 포함한다. 산화제의 다른 성분은, 예를 들어, 질소, 또는 이산화탄소를 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 산화제는 공기를 포함한다.
에너지 회수 설비에서, 내부로 도입되는 공급물의 적어도 50 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 90 중량% 또는 적어도 95 중량%는 연소되어 에너지 및 연소 가스, 예컨대 물, 일산화탄소, 이산화탄소, 및 이들의 조합을 형성할 수 있다. 일부 실시양태에서, 공급물의 적어도 일부는 연소 가스에서 질소 및 황 산화물의 양을 최소화하기 위해 황 및/또는 질소-함유 화합물과 같은 화합물을 제거하도록 처리될 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 생성된 에너지의 적어도 일부는 공정 스트림을 직접적으로 또는 간접적으로 가열하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 에너지의 적어도 일부는 물을 가열하여 증기를 형성하거나 증기를 가열하고 과열 증기를 형성하는 데 사용될 수 있다. 생성된 에너지의 적어도 일부는 열 전달 매체(예를 들어, THERMINOL®의 스트림을 가열하는 데 사용될 수 있으며, 그 자체가 가온될 때, 하나 이상의 공정 스트림으로 열을 전달하는 데 사용될 수 있다. 에너지의 적어도 일부는 공정 스트림을 직접 가열하는 데 사용될 수 있다.
일부 실시양태에서, 에너지 회수 설비로부터의 에너지의 적어도 일부로 가열된 공정 스트림은 본원에 논의된 설비 중 하나 이상, 예를 들어, 가용매분해 설비, 열분해 설비, 분해기 설비, POX 기화 설비, 고화 설비 중 적어도 하나로부터의 공정 스트림일 수 있다. 에너지 회수 설비(80)는 별도의 지리적 영역 또는 자체의 별도 설비에 있을 수 있는 반면, 하나 이상의 다른 실시양태에서는 에너지 회수 설비(80)의 적어도 일부는 다른 설비 중 하나에 또는 근처에 위치할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같은 화학적 재활용 설비(10) 내의 에너지 회수 설비(80)는 가용매분해 설비의 에너지 회수로 및 POX 기화 설비의 다른 에너지 회수로를 포함할 수 있다.
기타 처리 설비
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 도 1에 도시된 화학적 처리 설비(10)는 일반적으로 적어도 하나의 기타 유형의 하류 화학적 재활용 설비 및/또는 화학적 재활용 생성물 또는 부산물 스트림 중 하나 이상을 처리하기 위한 하나 이상의 기타 시스템 또는 설비를 포함할 수 있다. 적합한 유형의 다른 설비의 예로는, 고화 설비 및 생성물 분리 설비를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 추가적으로, 하나 이상의 스트림의 적어도 일부는 최종 사용자 또는 고객에게 운송되거나 판매될 수 있고/있거나, 하나 이상의 스트림의 적어도 일부는 매립지 또는 기타 산업 처분 장소로 보내질 수 있다.
고화 설비
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 화학적 재활용 설비(10)는 또한 고화 설비를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "고화"는 물리적 수단(예를 들어, 냉각) 및/또는 화학적 수단(예를 들어, 침전)을 통해 비고체 물질이 고체 물질이 되도록 하는 것을 지칭한다. "고화 설비"는 공폐 플라스틱으로부터 유도된 공급원료의 고화를 수행하는데 필요한 모든 장비, 라인, 및 제어를 포함하는 설비이다.
고화 설비로 도입되는 공급물 스트림은 화학 물질 재활용 설비(10) 내의 하나 이상의 위치에서 유래할 수 있다. 예를 들어, 고화 설비로의 공급물 스트림은 하나 이상의 가용매분해 부산물 스트림, 열분해 오일(파이오일) 및/또는 열분해 잔류물을 포함하는 열분해 설비로부터의 스트림, 하나 이상의 설비에서 주로 액체 스트림, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 열분해 오일 및 열분해 잔류물에 대한 정의가 본원에 제공된다. 이들 스트림 중 하나 이상은 고화 설비 내로 연속적으로 도입될 수 있거나, 또는 이들 스트림 중 하나 이상이 간헐적으로 도입될 수 있다. 여러 유형의 공급물 스트림이 존재할 때, 각각은 별도로 도입될 수 있거나, 스트림의 전체 또는 일부가 조합되어, 조합된 스트림이 고화 설비로 도입될 수 있다. 조합은, 수행되는 경우, 연속 또는 배취 방식으로 발생할 수 있다.
고화 설비는 공급물 스트림을 냉각하고 적어도 부분적으로 고화하기 위한 냉각 구역을 포함할 수 있으며, 이어서 임의적인 크기 감소 구역이 뒤따를 수 있다. 냉각 구역을 떠날 때, 스트림 전체 또는 일부는 고화 물질일 수 있다. 일부 경우에, 고화된 물질은 시트, 블록 또는 덩어리 형태일 수 있거나, 또는 플레이크, 정제, 알약, 입자, 펠릿, 마이크로펠릿 또는 분말 형태일 수 있다. 공급물 스트림이 부분적으로만 고화되는 경우, 냉각 구역으로부터 회수된 스트림은 고체상 및 액체상 둘 모두를 포함할 수 있다. 고체상의 적어도 일부는 제거될 수 있고, 액체상의 전체 또는 일부는 고화 설비로부터 회수될 수 있으며 임의적으로 화학적 재활용 설비(예를 들어, 가용매분해 설비) 내에서 다른 설비로 도입될 수 있다.
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 고화 설비는 또한 고체 물질의 크기를 감소시키고 복수의 입자를 형성하기 위한 크기 감소 구역을 포함할 수 있다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 크기 감소는 고화된 물질의 더 큰 조각 또는 덩어리를 세분, 스매싱, 파단 또는 분쇄/과립화하여 입자를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 고화 설비로의 공급물 스트림의 적어도 일부는 통상적인 펠릿화 장치를 통해 펠릿화되기 전에 적어도 부분적으로 냉각될 수 있다. 입자가 형성되는 방법에 관계없이, 생성된 고체는 적어도 50 마이크론, 적어도 75 마이크론, 적어도 100 마이크론, 적어도 150 마이크론, 적어도 250 마이크론, 적어도 350 마이크론, 적어도 450 마이크론, 적어도 500 마이크론, 적어도 750 마이크론, 또는 적어도 0.5 mm, 적어도 1 mm, 적어도 2 mm, 적어도 5 mm, 또는 적어도 10 mm 및/또는 50 mm 이하, 45 mm 이하, 40 mm 이하, 30 mm 이하, 35 mm 이하, 30 mm 이하, 25 mm 이하, 20 mm 이하, 15 mm 이하, 10 mm 이하, 5 mm 이하, 2 mm 이하, 1 mm 이하 또는 750 마이크론 이하, 500 마이크론 이하, 250 마이크론 이하, 또는 200 마이크론 이하의 D90 입자 크기를 가질 수 있다. 고체는 분말을 포함할 수 있다. 고체는 임의의 형상의 펠릿을 포함할 수 있다. 고체는 고체의 총 중량을 기준으로 적어도 1 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 45 중량%, 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량% 또는 적어도 95 중량%의 재활용물을 가질 수 있다.
고화 설비에서 취출된 고체는 열분해 설비, 에너지 회수 설비 및/또는 POX 기화 설비 중 하나 이상(또는 둘 이상)으로 보내질 수 있다. 고체는 고체 형태일 수 있거나, 또는 운송 전 또는 운송 중에 용융되거나, 그렇지 않으면 적어도 부분적으로 액화될 수 있다. 일부 실시양태에서, 고체는 액체와 조합되어 슬러리를 형성할 수 있고, 슬러리는 본원에 기재된 하나 이상의 화학적 재활용 설비에 도입될 수 있다. 적합한 액체의 예는 물, 알코올 및 이들의 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않다. 하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 고체의 적어도 일부를 가열하여 고체를 적어도 부분적으로 용융 또는 액화시킬 수 있고, 생성된 용융물이 상기 기재된 설비 중 하나 이상으로 도입될 수 있다. 임의적으로, 고체의 적어도 일부가 산업 매립지로 보내질 수 있다(도시되지 않음).
생성물 분리 설비
하나의 실시양태에서 또는 본원에 언급된 임의의 실시양태와의 조합에서, 도 1에 도시된 화학적 재활용 설비(10) 내의 스트림 중 하나의 적어도 일부는 추가적인 판매 및/또는 사용에 적합한 생성물 스트림을 형성하기 위해 생성물 분리 설비(도 1에서 숫자 90로 표시됨)에서 분리될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 가용매분해 부산물 스트림의 적어도 일부는 분리 구역에서 추가로 처리되어 하나 이상의 정제 또는 정련된 생성물 스트림을 형성할 수 있다. 분리 구역에서 사용되는 적합한 공정의 예는 증류, 추출, 경사분리, 스트립핑, 정류 및 이들의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 생성물 분리 구역을 형성하는 정련된 스트림은, 정련된 생성물 스트림의 총 중량을 기준으로 적어도 50 중량%, 적어도 55 중량%, 적어도 60 중량%, 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 85 중량%, 적어도 90 중량% 또는 적어도 95 중량%의 바람직한 성분 또는 성분들을 포함할 수 있다. 바람직한 성분의 예로는 특정 알코올 또는 글리콜(예를 들어, 에틸렌 글리콜, 메탄올), 알칸(예를 들어, 에탄, 프로판, 및 부탄 및 중질), 및 올레핀(예를 들어, 프로필렌, 에틸렌, 및 이들의 조합)을 포함할 수 있다.
MPW에 표시되는 중량 백분율은 염 또는 부식성 용액과 같은 희석제/용액을 추가하기 전에 첫 번째 단계 분리에 공급되는 MPW의 중량이다.
정의
하기 정의는 정의된 용어의 배타적인 목록이 아님을 이해해야 한다. 예를 들어, 문맥에서 정의된 용어의 사용을 수반하는 경우와 같이 다른 정의가 전술한 명세서에 제공될 수 있다.
본원에 사용된 단수형 용어는 하나 이상을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "및/또는"은 2개 이상의 항목의 목록에서 사용될 때 나열된 항목 중 임의의 하나가 단독으로 사용될 수 있거나 나열된 항목 중 2개 이상의 임의의 조합이 사용될 수 있음을 의미한다. 예를 들어, 조성물이 성분 A, B 및/또는 C를 포함하는 것으로 기재되는 경우, 조성물은 A 단독; B 단독; C 단독; A와 B의 조합; A와 C의 조합, B와 C의 조합; 또는 A, B 및 C의 조합을 포함할 수 있다.
본원에 사용된 "적어도 일부"라는 문구는 전체 양 또는 기간을 포함하여 적어도 일부를 포함한다.
본원에 사용된 용어 "부식성(caustic)"은 병원체를 죽이고/죽이거나 악취를 감소시키기 위한 세정제로서 기술에서 사용될 수 있는 임의의 염기성 용액(예를 들어, 강염기, 농축된 약염기 등)을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "원심 밀도 분리"는 믈질의 분리가 주로 원심력에 의해 발생하는 밀도 분리 공정을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "화학적 재활용"은 폐 플라스틱 중합체를, 그 자체로 유용한 및/또는 또 다른 화학적 제조 공정 또는 공정들에 대한 공급원료로서 유용한 저분자량 중합체, 올리고머, 단량체, 및/또는 비중합체 분자(예를 들어, 수소, 일산화탄소, 메탄, 에탄, 프로판, 에틸렌, 및 프로필렌)로 화학적으로 전환시키는 단계를 포함하는 폐 플라스틱 재활용 공정(들)을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "화학적 재활용 설비"는 폐 플라스틱의 화학적 재활용을 통한 재활용물 제품을 생산하는 설비를 지칭한다. 화학적 재활용 설비는 (i) 전처리, (ii) 가용매분해, (iii) 열분해, (iv) 분해, 및/또는 (v) POX 기화 단계 중 하나 이상을 사용할 수 있다.
본원에 사용된 용어 "공동 배치된(co-located)"는 공통의 물리적 장소 및/또는 서로 1마일 이내에 위치하는 적어도 2개의 물체의 특성을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "유색 플라스틱-함유 혼합물"은 하기를 지칭한다: (a) 회수기 또는 MRF에 의해 유색 플라스틱으로 식별되거나, 또는 회수기 또는 MRF에 의해 비-투명 rPET로서 식별되는 플라스틱-함유 물질; 또는 (b) 회수기 또는 MRF에 의해 분리된 건조 미분, 습윤 미분, 회수기 투명 rPET 제품, 암석, 바이오매스, 금속, 또는 섬유가 아닌 임의의 플라스틱-함유 물질.
본원에 사용된 용어 "포함하는" 및 "포함하다"는 용어 앞에 인용된 주제에서 용어 뒤에 인용된 하나 이상의 요소로 전환하는 데 사용되는 개방형 전환 용어이며, 전환 용어 뒤에 나열된 요소가 반드시 주제를 구성하는 유일한 요소는 아니다.
본원에 사용된 용어 "전도성(conducting)"은 배취식 및/또는 연속식 방식으로 물질을 수송하는 것을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "분해(cracking)"는 탄소-탄소 결합의 파괴에 의해 복잡한 유기 분자를 보다 단순한 분자로 분해하는 것을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "D90"은 입자 분포의 90%가 특정 직경보다 작은 직경을 갖고 10%가 특정 직경보다 큰 직경을 갖는 특정 직경을 지칭한다. 대표적인 D90 값을 수득하기 위해, 입자의 샘플 크기는 최소 1 파운드여야 한다. 연속 공정에서 입자에 대한 D90을 결정하기 위해, 최소 24시간 동안 동일한 시간 간격으로 채취한 최소 5개의 샘플에 대해 테스트를 수행해야 한다. D90에 대한 테스트는 입자 크기 분포를 생성하기 위해 고속 사진 및 컴퓨터 알고리즘을 사용하여 수행된다. D90 값을 결정하기 위한 하나의 적합한 입자 크기 분석기는 오하이오, 멘토의 W.S Tyler의 모델 CPA 4-1 Computerized Particle Analyzer이다.
본원에 사용된 용어 "직경"은 입자의 최대 현 길이(즉, 그의 최대 치수)를 의미한다.
본원에 사용된 "조밀화"는 0.32 cm(1/8 인치) 미만의 D90 입자 크기를 갖는 일정량의 플라스틱 입자를 응축 및 펠릿화, 집합체화, 또는 부분 용융하여, 0.32 cm(1/8 인치) 내지 2.54 cm(1 인치)의 D90 입자 크기를 가지는 고체 미립자(예를 들어, 펠릿)를 형성하는 공정을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "밀도 분리 공정"은 물질의 각각의 밀도에 적어도 부분적으로 기초하여, 물질을 적어도 고밀도 출력 및 저밀도 출력으로 분리하는 공정을 지칭한다. 또한, 용어 "저밀도 분리 단계" 및 "고밀도 분리 단계"는 상대 밀도 분리 공정을 지칭하며, 이 때 저밀도 분리는 고밀도 분리 단계의 목표 분리 밀도보다 낮은 목표 분리 밀도를 갖는다.
본원에 사용된 용어 "고갈"은 기준 물질 또는 스트림에서 특정 성분의 농도(건조 중량 기준) 미만의 특정 성분의 농도를 갖는 것을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "직접적으로 유도된"은 폐 플라스틱으로부터 유도한 적어도 하나의 물리적 성분을 갖는 것을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "건조 미분"은 PET 회수기 설비 및/또는 PET 물품의 제조기로부터, 0.32 cm(1/8 인치) 미만의 평균 입자 크기 및 2 중량% 미만의 수분 함량을 갖는 폐 플라스틱 입자를 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "풍부"는 기준 물질 또는 스트림에서 특정 성분의 농도(건조 중량 기준) 초과의 특정 성분의 농도를 갖는 것을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "여과" 및 "여과하는" 및 "여과(된)"은 고체/액체 분리를 수행하기 위한 공정 및/또는 장치를 지칭하며, 매체 사용, 원심 분리, 및/또는 침강의 사용을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
본원에 사용된 용어 "할로겐화물"은 음전하를 갖는 할로겐 원자(즉, 할라이드 이온)를 포함하는 조성물을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "할로겐"은 하나 이상의 할로겐 원자를 포함하는 유기 또는 무기 화합물, 이온성 또는 원소 종을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "갖는" 및 "갖다"는 상기 제공된 "포함하는" 및 "포함하다"와 동일한 개방형 의미를 갖는다.
본원에 사용된 용어 "중질 유기 가메탄올분해 부산물"은 DMT보다 높은 비등점을 갖는 가메탄올분해 부산물을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "중질 유기 가용매분해 부산물"은 가용매분해 설비의 주요 테레프탈릴 생성물보다 더 높은 비등점을 갖는 가용매분해 부산물을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "포함하는(including)", "포함하다(include)" 및 "포함된(included)"은 상기 제공된 "포함하는(comprising)" 및 "포함하다(comprises 및 comprise)"와 동일한 개방형 의미를 갖는다.
본원에 사용된 용어 "간접적으로 유도된"은 i) 폐 플라스틱에 기인하지만, ii) 폐 플라스틱에서 유도하는 물리적 성분을 갖는 것을 기반으로 하지 않는 할당된 재활용물을 갖는 것을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "단리된(isolated)"은 물체 또는 물체들이 그 자체로 또는 그 자체로 움직이거나 정지하여 다른 물질과 분리되어 있는 특성을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "경질 유기 가메탄올분해 부산물"은 DMT보다 낮은 비등점을 갖는 가메탄올분해 부산물을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "경질 유기 가용매분해 부산물"은 가용매분해 설비의 주요 테레프탈릴 생성물보다 더 낮은 비등점을 갖는 가용매분해 부산물을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "가메탄올분해 부산물"은 다이메틸 테레프탈레이트(DMT), 에틸렌 글리콜(EG), 또는 메탄올이 아닌, 가메탄올분해 설비로부터 취출된 임의의 화합물을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "혼합 플라스틱 폐기물" 및 "MPW"는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 하나 이상의 폴리올레핀(PO), 및 폴리염화비닐(PVC)을 포함하는 플라스틱 유형 중 적어도 두 가지 유형의 혼합물을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "부분 산화(POX)" 또는 "POX"는 고온에서 탄소-함유 공급물을 합성가스(일산화탄소, 수소, 및 이산화탄소)로 전환하는 것을 지칭하며, 여기서 전환은 화학양론적 양의 산소보다 적은 양의 산소의 존재하에 수행된다. POX 기화에 대한 공급물은 고체, 액체 및/또는 기체를 포함할 수 있다.
본원에 사용된 용어 "부분 산화(POX) 반응"은 탄소-함유 공급물을 합성가스로 전환할 때 부분 산화(POX) 기화기 내에서 발생하는 모든 반응을 지칭하며, 부분 산화, 수성 가스 이동, 수성 가스 - 1차 반응, 부다드(Boudouard) 반응, 산화, 메탄화, 수소 개질, 증기 개질 및 이산화탄소 개질을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
본원에 사용된 "PET"는 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 동종 중합체, 또는 개질제로 개질되거나 또는 에틸렌 글리콜 및 테레프탈산 이외의 잔기 또는 모이어티, 예컨대 아이소프탈산, 1,4-사이클로헥산다이카복실산, 다이에틸렌 글리콜, TMCD(2,2,4,4-테트라메틸-1,3-사이클로부탄다이올), CHDM(사이클로헥산다이메탄올), 프로필렌 글리콜, 아이소소바이드, 1,4-부탄다이올, 1,3-프로판 다이올, 및/또는 NPG(네오펜틸 글리콜)을 포함하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 또는 테레프탈레이트 반복 단위(에틸렌 글리콜계 반복 단위 포함 여부와 관계없이) 및 TMCD(2,2,4,4-테트라메틸-1,3-사이클로부탄다이올), CHDM(사이클로헥산다이메탄올), 프로필렌 글리콜, 또는 NPG(네오펜틸 글리콜), 아이소소바이드, 아이소프탈산, 1,4-사이클로헥산다이카복실산, 1,4-부탄다이올, 1,3-프로판 다이올, 및/또는 다이에틸렌 글리콜, 또는 이들의 조합의 하나 이상의 잔기 또는 모이어티를 갖는 폴리에스터를 의미한다.
본원에 사용된 용어 "오버헤드"는 밀폐된 구조 내의 일정량의 미립자 플라스틱 고체의 최대 높이보다 높은 구조의 물리적 위치를 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "PET 및 금속-함유 회수기 부산물"은 PET 회수기 설비에서 자기 분리기, 와전류 분리기, 또는 다른 금속 분리기로부터 rPET 제품으로서 회수되지 않는 물질을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "부분 산화(POX) 기화 설비" 또는 "POX 설비"는 폐 플라스틱 및 이로부터 유도된 공급원료의 POX 기화를 수행하는데 필요한 모든 장비, 라인, 및 제어를 포함하는 설비를 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "부분적으로 처리된 폐 플라스틱"은 적어도 자동화 또는 기계화된 분류, 세척 또는 세분 단계 또는 공정을 거친 폐 플라스틱을 의미한다. 부분적으로 처리된 폐 플라스틱은, 예를 들어, 도시 재활용 설비(MRF) 또는 회수기로부터 유래할 수 있다. 부분적으로 처리된 폐 플라스틱이 화학적 재활용 설비에 제공되는 경우, 하나 이상의 전처리 단계가 생략될 수 있다.
본원에 사용된 용어 "PET 가용매분해"는 폴리에스터 테레프탈레이트-함유 플라스틱 공급물이 용매의 존재하에 분해되어 주요 테레프탈릴 생성물 및/또는 주요 글리콜 생성물을 형성하는 반응을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "물리적 재활용"(또한 "기계적 재활용"으로도 공지됨)은 폐 플라스틱을 용융시키고, 용융된 플라스틱을 새로운 중간 제품(예를 들어, 펠릿 또는 시트) 및/또는 새로운 최종 제품(예를 들어, 병)으로 형성하는 단계를 포함하는 폐 플라스틱 재활용 공정을 지칭한다. 일반적으로 물리적 재활용은 플라스틱의 화학적 구조를 실질적으로 바꾸지 않지만 일부 분해는 가능하다.
본원에 사용된 용어 "플라스틱 물품"은 2.54 cm(1 인치) 초과의 D90 입자 크기를 갖는 베일링된 또는 베일링되지 않은 플라스틱 물질을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "플라스틱 미분"은 0.32 cm(1/8 인치) 미만의 D90 입자 크기를 갖는 플라스틱 미립자를 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "플라스틱 플레이크"는 0.32 cm(1/8 인치) 내지 2.54 cm(1 인치)의 D90 입자 크기를 갖는 플라스틱 입자를 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "주로"는 50 중량% 초과를 의미한다. 예를 들어, 주로 프로판 스트림, 조성물, 공급원료 또는 생성물은 50 중량% 초과의 프로판을 함유하는 스트림, 조성물, 공급원료 또는 생성물이다.
본원에 사용된 용어 "전처리"는 화학적 재활용을 위해 하기 단계 중 하나 이상을 사용하여 폐 플라스틱을 준비하는 것을 의미한다: (i) 세분, (ii) 미립자화, (iii) 세척, (iv) 건조 및/또는 (v) 분리.
본원에 사용된 용어 "열분해"는 불활성(즉, 실질적으로 무산소) 분위기에서 승온에서 하나 이상의 유기 물질의 열분해를 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "열분해 숯"은 200℃ 및 1 atm에서 고체인 열분해로부터 수득된 탄소-함유 조성물을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "열분해 기체"는 25℃에서 기체 상태인 열분해로부터 수득된 조성물을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "열분해 중질 왁스"는 열분해 숯, 열분해 가스 또는 열분해 오일이 아닌 열분해로부터 수득된 C20+ 탄화수소를 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "열분해 오일" 또는 "파이오일(pyoil)"은 25℃ 및 1 atm에서 액체인 열분해로부터 수득된 조성물을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "열분해 잔류물"은 열분해 가스 또는 열분해 오일이 아니며, 주로 열분해 숯 및 열분해 중질 왁스를 포함하는 열분해로부터 수득된 조성물을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "회수기 부산물"은 유색 rPET를 비롯한 투명 rPET 제품으로서 회수되지 않는 회수기 설비에 의해 분리 또는 회수되는 임의의 물질을 지칭한다.
본원에 사용된 "회수기 플레이크 거부물"은 회수기 설비로부터의 적어도 PET 및 건조 기준으로 적어도 0.1 중량%의 PVC를 포함하고, 0.32 cm(1/8 인치) 내지 2.54 cm(1 인치)의 D90 입자 크기를 갖는 플라스틱의 폐기물 혼합물을 지칭한다.
본원에 사용된 "회수기 습윤 미분"은 회수기 설비 내의 폐 플라스틱으로부터 분리되고, 회수기 설비 내의 폐 플라스틱으로부터 처음 단리될 때 회수기 습윤 미분의 총 중량을 기준으로 적어도 2 중량%의 물 함량을 갖는 PET-함유 플라스틱 입자의 스트림 또는 배취를 지칭하며, 이 때 플라스틱 입자는 0.32 cm(1/8 인치) 미만의 D90를 갖는다.
본원에 사용된 용어 "재활용물" 및 "r-함유물"은 폐 플라스틱으로부터 직접적으로 및/또는 간접적으로 유도된 조성물이거나, 또는 이를 포함하는 것을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "수지 ID 코드"는 제품을 제조하는 플라스틱 수지를 식별하는 플라스틱 제품에 나타나는 일련의 기호 및 관련 번호(1 내지 7)를 의미하며, 원래 미국에서 1988년에 개발되었지만 2008년 이후로 ASTM International에 의해 관리되고 있다.
본원에 사용된 용어 "수지 ID 코드 1"은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로부터 제조된 플라스틱 제품을 지칭한다. 이러한 플라스틱 제품은 청량 음료 병, 생수 병, 주스 용기 및 조리유 용기를 포함할 수 있다.
본원에 사용된 용어 "수지 ID 코드 2"는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)로부터 제조된 플라스틱 제품을 지칭한다. 이러한 플라스틱 제품은 우유용 주전자(milk jug), 세제 및 세탁용 세제 용기, 샴푸 병 및 비누 용기를 포함할 수 있다.
본원에 사용된 용어 "수지 ID 코드 3"은 폴리비닐 클로라이드(PVC)로부터 제조된 플라스틱 제품을 지칭한다. 이러한 플라스틱 제품은 과일 및 과자 트레이, 플라스틱 포장재(버블 호일) 및 식품 포장이 포함할 수 있다.
본원에 사용된 용어 "수지 ID 코드 4"는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)로부터 제조된 플라스틱 제품을 지칭한다. 이러한 플라스틱 제품은 쇼핑백, 경량 병 및 자루를 포함할 수 있다.
본원에 사용된 용어 "수지 ID 코드 5"는 폴리프로필렌(PP)로부터 제조된 플라스틱 제품을 지칭한다. 이러한 플라스틱 제품은 가구, 자동차 부품, 산업용 섬유, 수하물 및 장난감을 포함할 수 있다.
본원에 사용된 용어 "수지 ID 코드 6"은 폴리스티렌(PS)로부터 제조된 플라스틱 제품을 지칭한다. 이러한 플라스틱 제품은 장난감, 단단한 포장재, 냉장고 트레이, 화장품 가방, 모조 보석류(costume jewelry), CD 케이스, 자판기 컵 및 클램쉘(clamshell)형 용기를 포함할 수 있다.
본원에 사용된 용어 "수지 ID 코드 7"은 수지 ID 코드 1-6으로 정의된 플라스틱 이외의 플라스틱으로 제조된 플라스틱 제품을 지징하며, 아크릴, 폴리카보네이트, 폴리락트산 섬유, 나일론 및 유리섬유를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 이러한 플라스틱 제품은 병, 헤드라이트 렌즈 및 보안경을 포함할 수 있다.
본원에 사용된 용어 "분리 효율"은 도 10에 정의된 2개 이상의 상 또는 구성요소 사이의 분리 정도를 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "침강-부유 밀도 분리"는 물질의 분리가 선택된 액체 매질에서의 부유 또는 침강에 의해 주로 야기되는 밀도 분리 공정을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "고화된 퍼지 물질"은 압출기, 필터, 펠릿화기, 반응기, 도관, 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 용융 중합체 처리 장치 또는 이의 일부로부터, 상기 장치가 의도된 제품(예를 들어, 펠릿, 병, 및 기타 플라스틱 물품)을 생산하지 않는 동안 제거된 플라스틱 폐기물을 지칭하며, 이는 상기 용융 중합체 처리 장치 내에서는 용융되었지만, 상기 장치의 외부에서 고화되도록 허용되었다.
본원에 사용된 용어 "가용매분해" 또는 "에스터 가용매분해"는 에스터-함유 공급물이 용매의 존재하에 화학적으로 분해되어 주요 카복실 생성물 및/또는 주요 글리콜 생성물을 형성하는 반응을 지칭한다. 가용매분해의 예는 가수분해, 가알코올분해 및 가암모니아분해를 포함한다.
본원에 사용된 용어 "가용매분해 부산물"은 가용매분해 설비의 주요 카복실(테레프탈릴) 생성물, 가용매분해 설비의 주요 글리콜 생성물, 또는 가용매분해 설비에 공급된 주요 용매가 아닌, 가용매분해 설비로부터 취출된 임의의 화합물을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "분류된 플라스틱-함유 혼합물"은 도로변, 또는 중앙 편의 시설에 수거하도록 남겨져(이는 투명 및/또는 유색 플라스틱 물품을 포함할 수 있음) 소비자에 의해 분류되거나, 또는 쓰레기 수거업체 또는 지자체에 의해 분류되는, 일정량의 혼합 플라스틱 폐기물을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "테레프탈릴"은 다음의 기를 포함하는 분자를 지칭한다:
Figure pct00012
본원에 사용된 용어 "주요 테레프탈릴"은 가용매분해 설비로부터 회수된 주 또는 핵심 테레프탈릴을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "글리콜"은 분자당 둘 이상의 -OH 작용기를 포함하는 성분을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "주요 글리콜"은 가용매분해 설비로부터 회수된 주 글리콜을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "표적 분리 밀도"는 밀도 분리 공정을 거친 물질이 우선적으로 고밀도 출력으로 분리되고, 그 이하에서 물질이 저밀도 출력으로 분리되는 밀도를 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "폐 플라스틱" 및 "플라스틱 폐기물"은 사용된, 스크랩 및/또는 폐기된 플라스틱 물질을 지칭한다. 화학적 재활용 설비로 공급되는 폐 플라스틱은 처리되지 않거나 또는 부분적으로 처리될 수 있다.
본원에 사용된 용어 "미처리된 폐 플라스틱"은 임의의 자동화 또는 기계화된 분류, 세척 또는 세분(comminuting)을 거치지 않은 폐 플라스틱을 의미한다. 미처리된 폐 플라스틱의 예는 가정의 도로변 플라스틱 재활용 쓰레기통이나 공동 커뮤니티 플라스틱 재활용 용기에서 수거한 폐 플라스틱을 포함한다.
본원에 사용된 "적어도 일부"라는 문구는 전체 양 또는 기간을 포함하여 적어도 일부를 포함한다.
본원에 사용된 용어 "폐 플라스틱 미립자"는 1 인치 미만의 D90을 갖는 폐 플라스틱을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "주로"는 총 중량을 기준으로 어떤 것의 적어도 50 중량%를 의미한다. 예를 들어, "주로" 성분 A를 포함하는 조성물은 조성물의 총 중량을 기준으로 50 중량% 이상의 성분 A를 포함한다.
본원에 사용된 "하류"는
a. 임의적으로 하나 이상의 중간 유닛 작업, 용기 또는 장비를 통해, 분해로의 복사 섹션에서 나오는 출구 스트림과 유체(액체 또는 기체) 연통 또는 배관 연통 중인, 표적 유닛 작업, 선박 또는 장비, 또는
b. 임의적으로 하나 이상의 중간 유닛 작업, 용기 또는 장비를 통해, 분해로의 복사 섹션에서 나오는 출구 스트림과 유체(액체 또는 기체) 연통 또는 배관 연통 중이었던, 표적 유닛 작업, 선박 또는 장비이되, 단, 표적 유닛 작업, 용기 또는 장비가 분해기 설비(로 및 모든 관련 하류 분리 장비 포함)의 배터리 한계 내에서 유지하는, 표적 유닛 작업, 선박 또는 장비
를 의미한다.
개시된 실시양태에 대한 비제한적 청구
상기 기재된 본 발명의 바람직한 형태는 예시로서만 사용되어야 하며 본 발명의 범위를 해석하기 위한 제한적인 의미로 사용되어서는 안된다. 전술한 예시적인 실시양태에 대한 변형이 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 당업자에 의해 용이하게 고안될 수 있다.
본 발명자들은 본 발명이 하기 청구범위에 명시된 바와 같이 본 발명의 문자적 범위에서 실질적으로 벗어나지 않지만 문자적 범위를 벗어나는 모든 장치에 관한 것이기 때문에, 본 발명의 합리적으로 공정한 범위를 결정하고 평가하기 위해 등가 원칙에 의존하려는 의도를 진술한다.

Claims (14)

  1. 플라스틱 폐기물을 재활용하는 방법으로서,
    (a) 상기 플라스틱 폐기물로부터 분리된 일정량의 PET 및 PVC-함유 회수기 플레이크 거부물(reclaimer flake reject)을 화학적 재활용 설비에 공급하는 단계; 및
    (b) 상기 PET- 및 PVC-함유 회수기 플레이크 거부물의 적어도 일부를 상기 화학적 재활용 설비에서 해중합(depolymerization)하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플레이크 거부물이 건조 기준으로 적어도 1 중량%의 PVC를 포함하는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 플레이크 거부물이 건조 기준으로 적어도 0.1 중량%의 PET를 포함하는, 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 플레이크 거부물이 건조 기준으로 적어도 0.1 중량% 및/또는 20 중량%이하의 폴리올레핀을 포함하는, 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 플레이크 거부물의 적어도 일부를 상기 해중합 단계 (b) 전에 하나 이상의 밀도 분리 단계(separation stage)로 공급하는 단계로서, 이때 PET-풍부 스트림 및 폴리올레핀-풍부 스트림이 상기 플레이크 거부물을 포함하는 폐 플라스틱 스트림으로부터 생성되는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 PET-풍부 스트림의 적어도 일부를 가용매분해 설비에 공급하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 폴리올레핀-풍부 스트림의 적어도 일부를 부분 산화(POX) 기화기에 공급하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 폴리올레핀-풍부 스트림의 적어도 일부를 열분해 설비에 공급하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 폴리올레핀-풍부 스트림의 적어도 일부를 에너지 회수 설비에 공급하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 해중합 단계 (b) 전에 상기 플레이크 거부물의 적어도 일부를 기계적 탈수 장치에 공급하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 플레이크 거부물이 상기 기계적 탈수 장치 후에 열 건조기로 공급되는, 방법.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 플레이크 거부물이 상기 화학적 재활용 설비 내의 가용매분해 설비로 직접 공급되는, 방법.
  13. 제13항에 있어서,
    부식성 성분 또는 부식성 용액이 상기 플레이크 거부물과 함께 상기 가용매분해 설비 내의 용해기 및/또는 가용매분해 반응기에 도입되는, 방법.
  14. 화학적 재활용 시설의 공급원료로서의 PET 및 PVC-함유 회수기 플레이크 거부물의 용도.


KR1020227039430A 2020-04-13 2021-04-13 회수기 플레이크 거부물의 화학적 재활용 KR20220167325A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US3544291A (en) 1968-04-22 1970-12-01 Texaco Inc Coal gasification process
JP2002086448A (ja) * 2000-09-13 2002-03-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ポリエステルの再生方法
WO2008007384A1 (en) * 2006-07-10 2008-01-17 Sarjerao Nivrutti Sutar Depolymerization op waste rubber and thermoplastics including pvc or pet into hydrocarbon fuels
GB0909527D0 (en) * 2009-06-03 2009-07-15 Univ Manchester Modified zeolites and their use in the recycling of plastics waste
US9555419B2 (en) * 2012-05-07 2017-01-31 Eastman Chemical Company Films containing foamable inks or coatings and process for separating similar density materials
US9428695B2 (en) * 2013-02-12 2016-08-30 Saudi Basic Industries Corporation Conversion of plastics to olefin and aromatic products with product recycle
ES2745033T3 (es) * 2013-02-18 2020-02-27 Danimer Scient Llc Composición adhesiva y método
RU2700203C2 (ru) * 2014-10-06 2019-09-13 ДЖУНО ЭлЭлСи Интегрированные способ и система для переработки отходов
US10513661B2 (en) * 2016-09-22 2019-12-24 Sabic Global Technologies B.V. Integrated process configuration involving the steps of pyrolysis, hydrocracking, hydrodealkylation and steam cracking

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