KR20230146210A - Method of treating pyrolysis oil from waste plastics - Google Patents

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본 개시는 폐플라스틱 열분해유를 수세한 후 수분을 제거하는 제1단계; 상기 물이 제거된 폐플라스틱 열분해유와 황 공급원을 혼합하여 혼합유분을 제조하는 제2단계; 상기 혼합유분을 수소화 처리 촉매 하에 수소 기체로 수소화 처리하는 제3단계; 수소화 처리된 혼합유분을 액상 스트림 및 가스 스트림으로 분리하여 액상 열분해유를 수득하는 제4단계; 분리된 가스 스트림으로부터 수소 기체를 회수하여 상기 제3단계로 재공급하는 제5단계; 를 포함하는, 폐플라스틱 열분해유의 처리 방법을 제공한다.The present disclosure includes a first step of removing moisture after washing waste plastic pyrolysis oil; A second step of producing a mixed oil by mixing the waste plastic pyrolysis oil from which the water has been removed and a sulfur source; A third step of hydrogenating the mixed fraction with hydrogen gas under a hydrogenation catalyst; A fourth step of separating the hydrogenated mixed fraction into a liquid stream and a gas stream to obtain liquid pyrolysis oil; a fifth step of recovering hydrogen gas from the separated gas stream and resupplying it to the third step; It provides a method of processing waste plastic pyrolysis oil, including.

Description

폐플라스틱 열분해유의 처리 방법{Method of treating pyrolysis oil from waste plastics}{Method of treating pyrolysis oil from waste plastics}

본 개시는 폐플라스틱 열분해유의 처리 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a method for processing waste plastic pyrolysis oil.

폐플라스틱은 석유를 원료로 하여 제조된 것으로서 재활용도가 낮고 대부분 쓰레기로 폐기 처분되고 있다. 이러한 폐기물들은 자연 상태에서 분해되는데 긴 시간이 소요되므로 토양을 오염시키고 심각한 환경오염을 유발하고 있는 실정이다. 폐플라스틱을 재활용하기 위한 방법으로, 폐플라스틱을 열분해하여 사용 가능한 유분으로 전환시킬 수 있으며, 이를 폐플라스틱 열분해유라 한다.Waste plastic is manufactured using petroleum as a raw material, has a low recyclability rate, and is mostly disposed of as waste. Since these wastes take a long time to decompose in nature, they contaminate the soil and cause serious environmental pollution. As a method for recycling waste plastic, waste plastic can be pyrolyzed and converted into usable oil, which is called waste plastic pyrolysis oil.

그러나 폐플라스틱을 열분해하여 얻은 열분해유는 일반적인 방법으로 원유로부터 제조되는 유분과 비교하여 염소, 질소, 금속 등 불순물 함량이 높기 때문에 휘발유, 디젤유 등의 고부가 가치 연료로 바로 사용될 수 없다.However, pyrolysis oil obtained by pyrolyzing waste plastic has a higher content of impurities such as chlorine, nitrogen, and metals compared to oil produced from crude oil by general methods, so it cannot be directly used as high-value fuel such as gasoline and diesel oil.

불순물을 제거하기 위해 수소화 처리 같은 정제 공정이 수행되고 있으나, 폐플라스틱 열분해유는 물, 염소, 질소를 포함하고 있어 수소화 처리 시 장비 부식, 촉매 활성 저하 및 제품 성상 악화 등의 문제가 발생한다. 또한 수소화 처리 시 발생하는 암모니아와 염화수소가 반응하여 염화암모늄 염(NH4Cl)이 생성되고, 이는 반응기 후단의 부식을 유발하여 내구성을 감소시킬 뿐만 아니라, 차압 발생에 따른 공정 효율 저하 등 많은 공정적 문제를 야기한다. 이외에도 폐플라스틱 열분해유는 금속 등의 불순물 함량이 높아 수소화 처리 공정에서 촉매에 영향을 주게 되고, 이에 따라 촉매의 활성이 급속도로 저하되어 장기간 안정적으로 공정을 수행할 수 없는 문제가 있다.Purification processes such as hydrogenation are being carried out to remove impurities, but waste plastic pyrolysis oil contains water, chlorine, and nitrogen, so problems such as equipment corrosion, reduced catalyst activity, and deterioration of product properties occur during hydrogenation. In addition, ammonia and hydrogen chloride generated during hydrogenation react to produce ammonium chloride salt (NH 4 Cl), which not only reduces durability by causing corrosion at the rear end of the reactor, but also causes many process problems such as lowering process efficiency due to differential pressure. It causes problems. In addition, waste plastic pyrolysis oil has a high content of impurities such as metals, which affects the catalyst in the hydrogenation process. As a result, the activity of the catalyst rapidly decreases, making it impossible to carry out the process stably for a long period of time.

따라서, 수분 등 불순물을 함유한 폐플라스틱 열분해유 원료로부터 공정 트러블 이슈 없이 장기간 안정적으로 불순물이 최소화된 고품질의 고부가 가치 연료를 수득할 수 있는 폐플라스틱 열분해유의 처리 공정이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need for a processing process for waste plastic pyrolysis oil that can obtain high-quality, high-value fuel with minimized impurities stably over a long period of time without process trouble issues from waste plastic pyrolysis oil raw materials containing impurities such as moisture.

본 개시의 목적은 수소화 촉매의 활성의 저하 없이 장기간 안정적인 운전이 가능한 폐플라스틱 열분해유의 처리 방법을 제공하는 것이다.The purpose of the present disclosure is to provide a method for treating waste plastic pyrolysis oil that can be operated stably for a long period of time without reducing the activity of the hydrogenation catalyst.

본 개시의 다른 목적은 폐플라스틱 열분해유의 처리 공정 전반에서 염화암모늄 염(NH4Cl) 생성을 억제 또는 최소화하여 장기간 안정적인 운전이 가능한 폐플라스틱 열분해유의 처리 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present disclosure is to provide a method of treating waste plastic pyrolysis oil that can be operated stably for a long period of time by suppressing or minimizing the production of ammonium chloride salt (NH 4 Cl) throughout the treatment process of waste plastic pyrolysis oil.

본 개시의 다른 목적은 염소, 질소, 산소, 금속 등의 불순물 함유량이 현저히 저감된 고품질의 고부가 가치 연료를 수득할 수 있는 폐플라스틱 열분해유의 처리 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present disclosure is to provide a method for processing waste plastic pyrolysis oil that can yield high-quality, high-value fuel with significantly reduced impurity content such as chlorine, nitrogen, oxygen, and metal.

본 개시는 폐플라스틱 열분해유를 수세한 후 수분을 제거하는 제1단계; 상기 물이 제거된 폐플라스틱 열분해유와 황 공급원을 혼합하여 혼합유분을 제조하는 제2단계; 상기 혼합유분을 수소화 처리 촉매 하에 수소 기체로 수소화 처리하는 제3단계; 수소화 처리된 혼합유분을 액상 스트림 및 가스 스트림으로 분리하여 액상 열분해유를 수득하는 제4단계; 분리된 가스 스트림으로부터 수소 기체를 회수하여 상기 제3단계로 재공급하는 제5단계; 를 포함하는, 폐플라스틱 열분해유의 처리 방법을 제공한다. The present disclosure includes a first step of removing moisture after washing waste plastic pyrolysis oil; A second step of producing a mixed oil by mixing the waste plastic pyrolysis oil from which the water has been removed and a sulfur source; A third step of hydrogenating the mixed fraction with hydrogen gas under a hydrogenation catalyst; A fourth step of separating the hydrogenated mixed fraction into a liquid stream and a gas stream to obtain liquid pyrolysis oil; a fifth step of recovering hydrogen gas from the separated gas stream and resupplying it to the third step; It provides a method of processing waste plastic pyrolysis oil, including.

일 구현예에서, 상기 제1단계를 거친 폐플라스틱 열분해유는 수분을 300 내지 2,000ppm으로 포함할 수 있다. In one embodiment, the waste plastic pyrolysis oil that has undergone the first step may contain 300 to 2,000 ppm of moisture.

일 구현예에서, 상기 제2단계에서 황 공급원은 황 함유 유분을 포함할 수 있다.In one embodiment, the sulfur source in the second step may include sulfur-containing oil.

일 구현예에서, 상기 제2단계에서 상기 황 공급원은 폐플라스틱 열분해유 100중량부 기준으로 50중량부 미만으로 포함될 수 있다.In one embodiment, in the second step, the sulfur source may be included in less than 50 parts by weight based on 100 parts by weight of waste plastic pyrolysis oil.

일 구현예에서, 상기 제2단계에서 상기 혼합유분은 황을 100ppm 이상으로 포함할 수 있다. In one embodiment, in the second step, the mixed oil may contain 100 ppm or more of sulfur.

일 구현예에서, 상기 제3단계는 혼합유분을 수소화 처리 촉매 하에 제1온도에서 수소화 처리하여 염소가 제거된 유체를 생성하는 제3-1단계; 상기 유체를 수소화 처리 촉매 하에 제1온도보다 높은 제2온도에서 수소화 처리하여 불순물이 제거된 정제유를 생성하는 제3-2단계; 를 포함할 수 있다. In one embodiment, the third step includes a 3-1 step of hydrogenating the mixed fraction at a first temperature under a hydrogenation catalyst to produce a fluid from which chlorine has been removed; Step 3-2 of producing refined oil from which impurities have been removed by hydrogenating the fluid at a second temperature higher than the first temperature under a hydrogenation catalyst; may include.

일 구현예에서, 상기 제1온도는 100℃ 초과 400℃ 미만이며, 상기 제2온도는 300℃ 초과 450℃ 미만일 수 있다. In one embodiment, the first temperature may be greater than 100°C and less than 400°C, and the second temperature may be greater than 300°C and less than 450°C.

일 구현예에서, 상기 제3-1단계 및 제3-2단계의 수소화 처리 시 반응 압력은 10bar 초과 200bar 미만일 수 있다.In one embodiment, the reaction pressure during the hydrogenation treatment in steps 3-1 and 3-2 may be greater than 10 bar and less than 200 bar.

일 구현예에서, 상기 제3-1단계 및 제3-2단계의 수소화 처리 시 액체 시간당 공간 속도(LHSV)의 비가 1:0.1 내지 1:2.0일 수 있다.In one embodiment, the ratio of liquid hourly space velocity (LHSV) during the hydrogenation treatment in steps 3-1 and 3-2 may be 1:0.1 to 1:2.0.

일 구현예에서, 상기 제4단계는 수소화 처리된 혼합유분을 고온 고압 분리기로 유입시켜 액상 스트림 및 가스 스트림으로 분리하는 것일 수 있다. In one embodiment, the fourth step may be to introduce the hydrogenated mixed oil into a high-temperature and high-pressure separator to separate it into a liquid stream and a gas stream.

일 구현예에서, 상기 고온 고압 분리기에서 분리된 가스 스트림은 저온 고압 분리기 및 저온 저압 분리기로 순차적으로 유입시키고, 상기 고온 고압 분리기에서 분리된 액상 스트림은 고온 저압 분리기로 유입시키는 것일 수 있다. In one embodiment, the gas stream separated in the high-temperature, high-pressure separator may be sequentially introduced into the low-temperature, high-pressure separator and the low-temperature, low-pressure separator, and the liquid stream separated in the high-temperature, high-pressure separator may be introduced into the high-temperature, low-pressure separator.

일 구현예에서, 상기 고온 고압 분리기에서 분리된 가스 스트림을 수세하여 염 생성을 억제할 수 있다. In one embodiment, salt production can be suppressed by washing the gas stream separated in the high temperature and high pressure separator with water.

일 구현예에서, 상기 제4단계에서 분리된 액상 열분해유를 분별증류하는 단계를 더 포함하고, 상기 분별증류하는 단계에서 염 제거제를 이용하여 염 생성을 억제하는 것일 수 있다.In one embodiment, the method may further include fractional distillation of the liquid pyrolysis oil separated in the fourth step, and salt formation may be suppressed using a salt remover in the fractional distillation step.

일 구현예에서, 상기 제5단계는 회수된 수소 기체를 정제하여 불순물을 제거한 후 제3단계로 재공급하는 것일 수 있다.In one embodiment, the fifth step may be to purify the recovered hydrogen gas to remove impurities and then re-supply it to the third step.

본 개시에 따른 폐플라스틱 열분해유의 처리 방법은 수소화 촉매의 활성의 저하 없이 장기간 안정적인 운전이 가능한 효과가 있다.The method for treating waste plastic pyrolysis oil according to the present disclosure has the effect of enabling stable operation for a long period of time without reducing the activity of the hydrogenation catalyst.

본 개시에 따른 폐플라스틱 열분해유의 처리 방법은 공정 전반에서 염화암모늄 염(NH4Cl) 생성을 억제 또는 최소화하여 장기간 안정적인 운전이 가능한 효과가 있다.The method for treating waste plastic pyrolysis oil according to the present disclosure is effective in enabling long-term stable operation by suppressing or minimizing the production of ammonium chloride salt (NH 4 Cl) throughout the process.

본 개시에 따른 폐플라스틱 열분해유의 처리 방법은 염소, 질소, 산소, 금속 등의 불순물 함유량이 현저히 저감된 고품질의 고부가 가치 연료를 수득할 수 있다.The method of treating waste plastic pyrolysis oil according to the present disclosure can obtain high-quality, high-value fuel with significantly reduced impurity content such as chlorine, nitrogen, oxygen, and metal.

본 개시에 따른 폐플라스틱 열분해유의 처리 방법은 분리된 폐가스로부터 수소 기체를 회수하여 재사용하여 경제성을 향상시킬 수 있다. The method for treating waste plastic pyrolysis oil according to the present disclosure can improve economic efficiency by recovering and reusing hydrogen gas from separated waste gas.

본 명세서에서 사용되는 용어의 단수 형태는 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 해석될 수 있다.The singular form of the terms used in this specification may be interpreted to also include the plural form unless otherwise specified.

본 명세서에서 사용되는 수치 범위는 하한치와 상한치와 그 범위 내에서의 모든 값, 이중 한정된 모든 값 및 서로 다른 형태로 한정된 수치 범위의 상한 및 하한의 모든 가능한 조합을 포함한다. 본 명세서에서 특별한 정의가 없는 한 실험 오차 또는 값의 반올림으로 인해 발생할 가능성이 있는 수치범위 외의 값 역시 정의된 수치범위에 포함된다.As used herein, numerical ranges include lower and upper limits and all values within that range, all doubly defined values, and all possible combinations of upper and lower limits of numerical ranges defined in different forms. Unless otherwise specified herein, values outside the numerical range that may occur due to experimental error or rounding of values are also included in the defined numerical range.

본 명세서에서 언급되는 '포함한다'는 '구비한다', '함유한다', '가진다', '특징으로 한다' 등의 표현과 등가의 의미를 가지는 개방형 기재이며, 추가로 열거되어 있지 않은 요소, 재료 또는 공정을 배제하지 않는다.'Include' mentioned in this specification is an open description that has the same meaning as expressions such as 'comprises', 'contains', 'has', 'characterized by', etc., and includes elements that are not additionally listed, Does not exclude materials or processes.

본 명세서에서 특별한 언급 없이 사용된 %의 단위는 별다른 정의가 없는 한 중량%를 의미한다. The unit of % used without special mention in this specification means weight% unless otherwise defined.

본 명세서에서 특별한 언급 없이 사용된ppm 단위는 별다른 정의가 없는 한 질량ppm을 의미한다.The ppm unit used without special mention in this specification means ppm by mass unless otherwise defined.

본 개시는 폐플라스틱 열분해유를 수세한 후 수분을 제거하는 제1단계; 상기 물이 제거된 폐플라스틱 열분해유와 황 공급원을 혼합하여 혼합유분을 제조하는 제2단계; 상기 혼합유분을 수소화 처리 촉매 하에 수소 기체로 수소화 처리하는 제3단계; 수소화 처리된 혼합유분을 액상 스트림 및 가스 스트림으로 분리하여 액상 열분해유를 수득하는 제4단계; 분리된 가스 스트림으로부터 수소 기체를 회수하여 상기 제3단계로 재공급하는 제5단계; 를 포함하는, 폐플라스틱 열분해유의 처리 방법을 제공한다. 이를 통해 폐플라스틱 열분해유 원료로부터 공정 트러블 이슈 없이 장기간 안정적으로 불순물이 최소화된 고품질의 고부가 가치 연료를 수득할 수 있다.The present disclosure includes a first step of removing moisture after washing waste plastic pyrolysis oil; A second step of producing a mixed oil by mixing the waste plastic pyrolysis oil from which the water has been removed and a sulfur source; A third step of hydrogenating the mixed fraction with hydrogen gas under a hydrogenation catalyst; A fourth step of separating the hydrogenated mixed fraction into a liquid stream and a gas stream to obtain liquid pyrolysis oil; a fifth step of recovering hydrogen gas from the separated gas stream and resupplying it to the third step; It provides a method of processing waste plastic pyrolysis oil, including. Through this, high-quality, high-value fuel with minimal impurities can be obtained from waste plastic pyrolysis oil raw materials stably for a long period of time without process trouble issues.

상기 폐플라스틱 열분해유는 폐플라스틱을 고온 열분해하여 생성된 탄화수소 유분 혼합물일 수 있다. 이때 폐플라스틱은 폐합성수지, 폐합성섬유, 폐합성고무, 폐비닐 등 합성 고분자 화합물과 관련한 고상 또는 액상의 쓰레기를 포함할 수 있다. 상기 폐플라스틱은 생활계 폐플라스틱, 산업계 또는 영농계 폐플라스틱일 수 있다.The waste plastic pyrolysis oil may be a hydrocarbon oil mixture produced by high temperature pyrolysis of waste plastic. At this time, waste plastic may include solid or liquid waste related to synthetic polymer compounds such as waste synthetic resin, waste synthetic fiber, waste synthetic rubber, and waste vinyl. The waste plastic may be household waste plastic, industrial waste plastic, or agricultural waste plastic.

상기 폐플라스틱 열분해유는 탄화수소 유분 외에 염소 화합물, 질소 화합물, 금속 화합물 등의 불순물을 포함할 수 있고, 과량의 수분을 포함할 수 있다. 상기 염소 화합물에는 유기 염소 및 무기 염소 모두 존재할 수 있다. The waste plastic pyrolysis oil may contain impurities such as chlorine compounds, nitrogen compounds, and metal compounds in addition to hydrocarbon oil, and may contain excessive moisture. The chlorine compound may include both organic chlorine and inorganic chlorine.

상기 폐플라스틱 열분해유에 포함된 염소 화합물의 함량은 50 ppm 이상, 구체적으로 300 ppm 이상일 수 있다. 상기 염소 화합물 함량의 상한은 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 3,000 ppm 이하, 구체적으로 1,500 ppm 이하일 수 있다. The content of chlorine compounds contained in the waste plastic pyrolysis oil may be 50 ppm or more, specifically 300 ppm or more. The upper limit of the chlorine compound content is not particularly limited, but may be, for example, 3,000 ppm or less, specifically 1,500 ppm or less.

상기 폐플라스틱 열분해유는 과량의 수분을 포함할 수 있다. 폐플라스틱은 통상적으로 수분을 함유한 상태에서 수집 또는 폐기되므로, 상기 폐플라스틱으로부터 생성된 열분해유는 과량의 수분을 함유하고 있다. 폐플라스틱 열분해유에 포함된 수분의 함량은 300ppm 이상, 구체적으로 500ppm 이상일 수 있다. 상기 수분 함량의 상한은 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 3000ppm이하일 수 있다. The waste plastic pyrolysis oil may contain excessive moisture. Since waste plastics are usually collected or disposed of while still containing moisture, pyrolysis oil generated from the waste plastics contains excessive moisture. The moisture content contained in waste plastic pyrolysis oil may be 300 ppm or more, specifically 500 ppm or more. The upper limit of the moisture content is not particularly limited, but may be, for example, 3000 ppm or less.

구체적인 일 예로, 상기 폐플라스틱 열분해유는 질소 500 ppm 이상, 염소 100 ppm, 수분 2,000ppm 이상을 함유할 수 있으며, 올레핀(Olefin) 20 부피%(1 atm, 25℃ 기준) 이상, 공액 디올레핀(Conjugated diolefin) 1 부피%(1 atm, 25℃ 기준) 이상을 함유할 수 있으나, 상기 불순물의 함량은 폐플라스틱 열분해유에 포함될 수 있는 구체적인 예시일 뿐 폐플라스틱 열분해유의 조성은 이에 한정되지 않는다.As a specific example, the waste plastic pyrolysis oil may contain more than 500 ppm of nitrogen, 100 ppm of chlorine, and more than 2,000 ppm of moisture, more than 20% by volume of olefin (based on 1 atm, 25°C), and conjugated diolefin ( Conjugated diolefin) may contain more than 1% by volume (based on 1 atm, 25°C), but the content of the above impurities is only a specific example of what may be included in waste plastic pyrolysis oil and the composition of waste plastic pyrolysis oil is not limited to this.

상기 폐플라스틱 열분해유에 포함된 과량의 수분과 염소 및 질소 등의 불순물은 수첨반응 공정에서 촉매의 비활성화를 야기하거나, 장비 부식 등의 문제를 초래할 수 있다. 이에, 폐플라스틱 열분해유를 수세한 후 수분을 제거하는 제1단계를 수행하여 열분해유에 포함된 불순물과 수분을 동시에 제거함으로써 공정 안정성 및 정제유의 품질 향상을 도모할 수 있다. Excessive moisture and impurities such as chlorine and nitrogen contained in the waste plastic pyrolysis oil may cause deactivation of catalysts in the hydrogenation reaction process or cause problems such as equipment corrosion. Accordingly, the first step of removing moisture after washing the waste plastic pyrolysis oil with water is performed to simultaneously remove impurities and moisture contained in the pyrolysis oil, thereby improving process stability and the quality of refined oil.

상세하게, 상기 제1단계는 폐플라스틱 열분해유에 세척수를 공급하고 수세하여 염소 및 질소가 함유된 수용액을 배출하여 폐플라스틱 열분해유 내 염소를 포함한 불순물을 제거할 수 있다. 폐플라스틱 열분해유 내 잔류하는 수분은 열풍 건조 등의 건조 탈수 공정을 수행하거나, 유수 분리, 원심 분리 또는 증류 방법을 통해 제거할 수 있다. In detail, the first step is to supply washing water to the waste plastic pyrolysis oil, wash it with water, and discharge an aqueous solution containing chlorine and nitrogen to remove impurities including chlorine in the waste plastic pyrolysis oil. Residual moisture in waste plastic pyrolysis oil can be removed by performing a dry dehydration process such as hot air drying, or by oil-water separation, centrifugation, or distillation methods.

상기 제1단계는 30 내지 250℃ 및 2 내지 50bar에서 수행될 수 있다. 불활성 분위기, 예를 들어 질소 분위기에서 수행할 수 있으며, 상기 조건에서 수처리 공정을 수행하는 경우 불순물 제거 효율이 향상될 수 있다. The first step may be performed at 30 to 250°C and 2 to 50 bar. It can be performed in an inert atmosphere, for example, a nitrogen atmosphere, and when the water treatment process is performed under these conditions, the impurity removal efficiency can be improved.

일 구현예에서, 상기 제1단계를 거친 폐플라스틱 열분해유는 수분을 300 내지 2,000ppm으로 포함할 수 있다. 상기 제1단계를 통해 폐플라스틱 열분해유 내 존재하는 수분을 효과적으로 저감할 수 있다.In one embodiment, the waste plastic pyrolysis oil that has undergone the first step may contain 300 to 2,000 ppm of moisture. Through the first step, the moisture present in waste plastic pyrolysis oil can be effectively reduced.

상기 제2단계에서 상기 폐플라스틱 열분해유와 황 공급원을 혼합하여 혼합유분을 제조함으로써, 반응 및 분리 정제 공정 중 황 공급원 부족 및 고온 운전으로 인한 수소화 촉매의 비활성화를 억제하고 촉매 활성을 유지시킬 수 있다. 상기 황 공급원은 정제 공정 중 황 성분을 지속적으로 공급할 수 있는 sulfur source를 의미한다. In the second step, by mixing the waste plastic pyrolysis oil and the sulfur source to produce a mixed fraction, deactivation of the hydrogenation catalyst due to lack of sulfur source and high temperature operation during the reaction and separation purification process can be suppressed and catalyst activity maintained. . The sulfur source refers to a sulfur source that can continuously supply sulfur components during the refining process.

여기에서 수소화 촉매는 통상적으로 사용되는 수소화 촉매를 의미할 수 있으나, 후술하는 바와 같이 황 공급원에 의한 촉매 활성 향상 측면에서 몰리브덴계 수소화 촉매, 구체적으로 몰리브덴계 황화물 수소화 촉매를 의미할 수 있다.Here, the hydrogenation catalyst may refer to a commonly used hydrogenation catalyst, but may refer to a molybdenum-based hydrogenation catalyst, specifically a molybdenum-based sulfide hydrogenation catalyst, in terms of improving catalytic activity by a sulfur source, as will be described later.

일 구현예에서, 상기 황 공급원은 황 함유 유분을 포함할 수 있다. 상기 황 함유 유분은 원유를 원료로서 얻어진 황을 함유하는 탄화수소로 구성된 유분을 의미한다. 황을 함유하는 유분이면 특별히 제한은 없으며 예를 들어 경질가스오일, 직류 나프타, 감압 나프타, 열분해 나프타, 직류 등유, 감압 등유, 열분해 등유, 직류 경유, 감압 경유, 열분해 경유, 황 함유 폐타이어 유분 등이나 이들의 임의의 혼합물일 수 있다. In one embodiment, the sulfur source may include a sulfur-containing fraction. The sulfur-containing fraction refers to a fraction composed of hydrocarbons containing sulfur obtained from crude oil as a raw material. There are no particular restrictions as long as it is an oil containing sulfur. For example, light gas oil, direct current naphtha, vacuum naphtha, pyrolysis naphtha, direct current kerosene, vacuum kerosene, pyrolysis kerosene, direct current diesel oil, vacuum diesel oil, thermal cracking diesel oil, sulfur-containing waste tire oil, etc. or any mixture thereof.

일 구현예에서, 상기 황 함유 유분은 폐플라스틱 열분해유 100중량부 기준으로 50중량부 미만으로 포함될 수 있다. 구체적으로 황 함유 유분은 40중량부 미만으로 포함될 수 있다. In one embodiment, the sulfur-containing oil may be included in less than 50 parts by weight based on 100 parts by weight of waste plastic pyrolysis oil. Specifically, sulfur-containing oil may be included in less than 40 parts by weight.

상기 황 공급원은 황 함유 유분 대신 또는 이와 함께 황 함유 유기 화합물을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 황 함유 유기 화합물은 디설파이드계 화합물, 설파이드계 화합물, 설포네이트계 화합물 및 설페이트계 화합물에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 화합물일 수 있다. 구체적으로, 디설파이드(disulfide), 디메틸 디설파이드 (Dimethyldisulfide), 디메틸 설파이드 (dimethylsulfide), 폴리설파이드(polysulfide), 디메틸 설폭사이드 (DMSO), 메틸 메탄설포네이트(methyl methanesulfonate), 에틸 메탄설포네이트(ehthyl methanesulfonate), 프로필 메탄설포네이트(propylsulfonate), 프로페닐 프로펜설포네이트(propenyl propenesulfonate), 프로페닐 시아노에탄설포네이트(Propenyl cyanoethansulfonate), 에틸렌 설페이트(ethylene sulfate), 바이사이클로 글리옥살 설페이트(bicyclo glyoxal sulfate) 및 메틸 설페이트(methyl sulfate)에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 포함할 수 있으나, 이는 일 예로 제시된 것일 뿐 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 황 함유 유기 화합물은 폐플라스틱 열분해유 100중량부 기준으로 0.001 내지 50중량부로 포함될 수 있다. 0.01중량부 미만으로 포함되면, 공급되는 황 성분의 함량이 적어 수소화 촉매의 비활성화를 방지하는 효과가 미미할 수 있다. The sulfur source may include sulfur-containing organic compounds instead of or in addition to sulfur-containing distillates. Specifically, the sulfur-containing organic compound may be one or two or more compounds selected from disulfide-based compounds, sulfide-based compounds, sulfonate-based compounds, and sulfate-based compounds. Specifically, disulfide, dimethyldisulfide, dimethylsulfide, polysulfide, dimethyl sulfoxide (DMSO), methyl methanesulfonate, and ethyl methanesulfonate. , propyl methanesulfonate, propenyl propenesulfonate, propenyl cyanoethanesulfonate, ethylene sulfate, bicyclo glyoxal sulfate, and It may include one or a mixture of two or more selected from methyl sulfate, but this is only provided as an example and the present disclosure is not limited thereto. The sulfur-containing organic compound may be included in an amount of 0.001 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of waste plastic pyrolysis oil. If it is included in less than 0.01 parts by weight, the effect of preventing deactivation of the hydrogenation catalyst may be minimal due to the low content of the sulfur component supplied.

상기 혼합유분을 수소화 촉매 하에 수소 기체로 수소화 처리하는 제3단계는 혼합유분에 포함된 탄화수소 유분에 수소 기체가 첨가되는 수첨반응을 의미한다. 구체적으로, 수소화 처리는 수소화 탈황 반응, 수소화 분해 반응, 수소화 탈염소 반응, 수소화 탈질소 반응 및 수소화 탈금속 반응을 포함하는 종래 공지된 수소화 처리를 의미할 수 있다. 상기 수소화 처리를 통해 염소(Cl) 및 질소(N)를 포함하는 불순물과 올레핀과 기타 금속 불순물들도 제거될 수 있다. The third step of hydrogenating the mixed fraction with hydrogen gas under a hydrogenation catalyst refers to a hydrogenation reaction in which hydrogen gas is added to the hydrocarbon fraction contained in the mixed fraction. Specifically, hydrotreatment may refer to conventionally known hydrogenation treatments including hydrodesulfurization reaction, hydrocracking reaction, hydrodechlorination reaction, hydrodenitrification reaction, and hydrodemetallization reaction. Through the hydrogenation treatment, impurities including chlorine (Cl) and nitrogen (N), olefins, and other metal impurities can also be removed.

일 구현예에서, 상기 제3단계는 혼합유분을 수소화 처리 촉매 하에 제1온도에서 수소화 처리하여 올레핀이 제거된 유체를 생성하는 제3-1단계; 상기 유체를 수소화 처리 촉매 하에 제1온도보다 높은 제2온도에서 수소화 처리하여 불순물이 제거된 정제유를 생성하는 제3-2단계; 를 포함할 수 있다.In one embodiment, the third step includes a 3-1 step of hydrogenating the mixed fraction at a first temperature under a hydrogenation catalyst to produce a fluid from which olefins have been removed; Step 3-2 of producing refined oil from which impurities have been removed by hydrogenating the fluid at a second temperature higher than the first temperature under a hydrogenation catalyst; may include.

수소화 처리 시 제거되는 각 성분의 종류는 반응 온도에 의해 결정될 수 있다. 상기 제3-1단계의 수소화 처리는 제1온도에서 수행되어 주로 올레핀이 제거될 수 있고, 상기 제3-2단계의 수소화 처리는 제1온도보다 높은 제2온도에서 수행되어 주로 염소, 질소를 포함하는 불순물이 제거될 수 있다.The type of each component removed during hydrogenation can be determined by the reaction temperature. The hydrogenation treatment in step 3-1 is performed at a first temperature to mainly remove olefins, and the hydrogenation treatment in step 3-2 is performed at a second temperature higher than the first temperature to mainly remove chlorine and nitrogen. Impurities contained therein can be removed.

상기 제3-1단계 및 제3-2단계의 수소화 처리는 연속하여 수행되되, 제3-1단계에서 올레핀이 먼저 제거된 이후에 제3-2단계에서 염소, 질소를 포함한 불순물이 제거되도록 함으로써 반응기 내 올리고머(oligomer) 등 차압 발생 원인 물질의 생성 및 축적을 최소화할 수 있다.The hydrogenation treatment of step 3-1 and step 3-2 is performed sequentially, so that olefins are first removed in step 3-1, and then impurities including chlorine and nitrogen are removed in step 3-2. The production and accumulation of substances that cause differential pressure, such as oligomers, in the reactor can be minimized.

일 구현예에서, 상기 제1온도는 100℃ 초과 400℃ 미만이며, 상기 제2 온도는 300℃ 초과 450℃ 미만일 수 있다. 상기 제1 온도와 제2 온도의 차이는 50 내지 350℃, 구체적으로 50 내지 280℃일 수 있으나, 이는 예시일 뿐 제1온도와 제2온도의 차이가 이에 한정되는 것은 아니다. In one embodiment, the first temperature may be greater than 100°C and less than 400°C, and the second temperature may be greater than 300°C and less than 450°C. The difference between the first temperature and the second temperature may be 50 to 350°C, specifically 50 to 280°C, but this is only an example and the difference between the first temperature and the second temperature is not limited to this.

상기 제1온도의 범위에서 수소화 처리될 경우 올레핀이 집중적으로 제거될 수 있다. 구체적으로, 수소화 처리 촉매 하에 폐플라스틱 열분해유의 수소 첨가 반응이 일어나고 폐플라스틱 열분해유로부터 올레핀 대부분이 포화되어 파라핀이 생성된다. 뿐만 아니라 폐플라스틱 열분해유로부터 염소 등 불순물의 일부가 제거되며, 기타 금속 불순물들이 제거된다. 상기 제1온도는 100 내지 400℃일 수 있다. When hydrogenation is performed in the first temperature range, olefins can be intensively removed. Specifically, a hydrogenation reaction of waste plastic pyrolysis oil occurs under a hydrogenation catalyst, and most of the olefins from the waste plastic pyrolysis oil are saturated to produce paraffin. In addition, some impurities such as chlorine are removed from waste plastic pyrolysis oil, and other metal impurities are removed. The first temperature may be 100 to 400°C.

상기 제2온도 범위에서 수소화 처리할 경우 염소, 질소를 포함한 불순물을 제거할 수 있다. 300℃ 이하일 경우 폐플라스틱 열분해유 내 불순물을 효과적으로 제거할 수 없게 되어 제품 품질을 저하시키는 문제가 있다. 450℃ 이상일 경우 Thermal cracking 부반응이 과하게 발생하여 coking 등의 촉매 비활성화를 유발할 수 있는 문제가 발생할 수 있다. 상기 제2온도는 구체적으로 320 내지 420℃인 경우 촉매 활성을 유지시킬 수 있는 점에서 바람직하다.When hydrogenation is performed in the second temperature range, impurities including chlorine and nitrogen can be removed. If the temperature is below 300℃, impurities in waste plastic pyrolysis oil cannot be effectively removed, which reduces product quality. If the temperature is above 450℃, thermal cracking side reactions may occur excessively, causing problems such as coking and other catalyst deactivation. The second temperature is preferably 320 to 420°C in that catalytic activity can be maintained.

일 구현예에서, 상기 3-1단계 및 제3-2단계의 수소화 처리 시 반응 압력은 10bar 초과 200bar 미만일 수 있다. 10bar 이하인 낮은 압력 조건에서는 염소 및 질소를 포함하는 불순물을 효과적으로 제거할 수 없는 문제가 있고, 200bar 이상인 높은 압력 조건에서는 염화암모늄 염(NH4Cl) 생성이 촉진되는 문제가 있다. 구체적으로 30bar 내지 180bar일 수 있다.In one embodiment, the reaction pressure during the hydrogenation treatment in steps 3-1 and 3-2 may be greater than 10 bar and less than 200 bar. There is a problem that impurities including chlorine and nitrogen cannot be effectively removed under low pressure conditions of 10 bar or less, and there is a problem that the production of ammonium chloride salt (NH 4 Cl) is promoted under high pressure conditions of 200 bar or more. Specifically, it may be 30 bar to 180 bar.

일 구현예에서, 상기 제3-1단계 및 제3-2단계의 수소화 처리 시 액체 시간당 공간 속도(LHSV)의 비가 1:0.1 내지 1:2.0일 수 있다. 이를 만족할 경우, 제3-1단계 및 제3-2단계의 수소화 처리를 통해 효과적으로 불순물을 제거할 수 있고, 수소화 촉매의 활성을 고활성으로 장기간 유지할 수 있으며, 공정 효율이 향상되는 효과가 있다.In one embodiment, the ratio of liquid hourly space velocity (LHSV) during the hydrogenation treatment in steps 3-1 and 3-2 may be 1:0.1 to 1:2.0. If this is satisfied, impurities can be effectively removed through the hydrogenation treatment in steps 3-1 and 3-2, the activity of the hydrogenation catalyst can be maintained at high activity for a long period of time, and process efficiency is improved.

상기 수소화 처리 촉매는 폐플라스틱 열분해유의 탄화수소 유분에 수소가 첨가되는 수첨반응이 수행되도록 하는 촉매라면 공지된 다양한 종류의 것이 사용될 수 있다. 구체적인 일 예로, 수소화 처리 촉매는 수소화 탈황화 촉매, 수소화 탈질소화 촉매, 수소화 탈염소화 촉매 및 수소화 탈금속화 촉매 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 이러한 촉매는 탈금속화 반응이 수행되면서 동시에 전술한 온도 등의 조건에 따라 탈질소화 반응 또는 탈염소화 반응이 수행되도록 한다. 구체적으로, 상기 수소화 처리 촉매능을 가지는 활성금속을 포함하는 것일 수 있으며, 좋게는 지지체에 활성금속이 담지된 것일 수 있다. 상기 활성금속은 요구 촉매능을 갖는 것이라면 무방하며, 예컨대 몰리브데늄, 니켈 등에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 지지체는 활성금속을 담지할 수 있는 내구성을 갖는 것이라면 무방하다. As the hydrogenation catalyst, various known types can be used as long as it is a catalyst that allows a hydrogenation reaction in which hydrogen is added to the hydrocarbon fraction of waste plastic pyrolysis oil. As a specific example, the hydroprocessing catalyst may include one or two or more selected from hydrodesulfurization catalysts, hydrodenitrification catalysts, hydrodechlorination catalysts, and hydrodemetallization catalysts. This catalyst allows the demetalization reaction to be carried out and simultaneously the denitrification reaction or dechlorination reaction to be carried out according to the above-mentioned conditions such as temperature. Specifically, it may contain an active metal having the catalytic ability for hydrogenation treatment, and preferably, the active metal may be supported on a support. The active metal may be any one having the required catalytic activity, and may include, for example, one or more selected from molybdenum, nickel, etc. The support may be any material that is durable enough to support the active metal.

상기 수소화 촉매는 황 공급원에 의한 촉매 활성 향상 측면에서 몰리브덴계 수소화 촉매, 구체적으로 몰리브덴계 황화물 수소화 촉매인 것이 유리할 수 있다. 상기 몰리브덴계 수소화 촉매는 몰리브덴계 금속, 또는 니켈, 코발트 및 텅스텐 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘이상을 포함하는 금속과 몰리브덴계 금속이 지지체에 담지된 촉매일 수 있다. 상기 몰리브덴계 수소화 촉매는 수소화 처리 시 높은 촉매활성을 지니고 있으며, 단독으로 이용하거나, 필요에 따라 니켈, 코발트, 텅스텐 등의 금속과 결합된 2원 계통 촉매 형태로도 이용할 수 있다. 상기 지지체로 알루미나, 실리카, 실리카-알루미나, 산화티타늄, 분자체, 지르코니아, 알루미늄포스페이트, 카본, 니오비아 또는 이들의 혼합물을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 몰리브덴계 황화물 수소화 촉매는 예를들어, 황화몰리브덴(MoS) 또는 이황화몰리브덴(MoS2)을 포함할 수 있고, 이에 제한되는 것은 아니며 공지된 몰리브덴계 황화물 수소화 촉매를 포함할 수 있다. It may be advantageous for the hydrogenation catalyst to be a molybdenum-based hydrogenation catalyst, specifically a molybdenum-based sulfide hydrogenation catalyst, in terms of improving catalytic activity by the sulfur source. The molybdenum-based hydrogenation catalyst may be a catalyst in which the molybdenum-based metal, or a metal containing one or two or more selected from nickel, cobalt, and tungsten, and the molybdenum-based metal are supported on a support. The molybdenum-based hydrogenation catalyst has high catalytic activity during hydrogenation treatment, and can be used alone or, if necessary, in the form of a binary catalyst combined with metals such as nickel, cobalt, and tungsten. Alumina, silica, silica-alumina, titanium oxide, molecular sieve, zirconia, aluminum phosphate, carbon, niobia, or mixtures thereof may be used as the support, but is not limited thereto. The molybdenum-based sulfide hydrogenation catalyst may include, for example, molybdenum sulfide (MoS) or molybdenum disulfide (MoS 2 ), but is not limited thereto and may include known molybdenum-based sulfide hydrogenation catalysts.

상기 제4단계를 통해 제3단계에서 수소화 처리된 혼합유분을 액상 스트림 및 가스 스트림으로 분리하여 액상 열분해유를 수득할 수 있다. Through the fourth step, the mixed oil hydrotreated in the third step can be separated into a liquid stream and a gas stream to obtain liquid pyrolysis oil.

일 구현예에서, 상기 수소화 처리된 혼합유분을 고온 고압 분리기로 유입시켜 액상 스트림 및 가스 스트림으로 분리할 수 있다. 고온 고압 분리기를 통해 혼합유분으로부터 가스 스트림 및 불순물과 분리된 액상 스트림을 수득할 수 있다. 수소화 처리된 혼합유분을 고온 고압 분리기에 유입시키기 전에 냉각하는 과정을 수행할 수 있다. In one embodiment, the hydrogenated mixed fraction may be introduced into a high-temperature, high-pressure separator and separated into a liquid stream and a gas stream. A liquid stream separated from the gas stream and impurities can be obtained from the mixed stream through a high-temperature and high-pressure separator. A cooling process may be performed before introducing the hydrogenated mixed oil into the high-temperature and high-pressure separator.

일 구현예에서, 상기 고온 고압 분리기에서 분리된 가스 스트림은 저온 고압 분리기 및 저온 저압 분리기로 순차적으로 유입시키고, 상기 고온 고압 분리기에서 분리된 액상 스트림은 고온 저압 분리기로 유입시킬 수 있다. In one embodiment, the gas stream separated in the high-temperature, high-pressure separator may be sequentially introduced into the low-temperature, high-pressure separator and the low-temperature, low-pressure separator, and the liquid stream separated in the high-temperature, high-pressure separator may be introduced into the high-temperature, low-pressure separator.

고온 고압 분리기에서 분리된 가스 스트림을 저온 고압 분리기 및 저온 저압 분리기로 순차적으로 유입시켜 최종적으로 가스를 배출하여 제거할 수 있고, 이 과정에서 일부는 다시 액화하여 액체 스트림으로 회수할 수 있다. 고온 고압 분리기에서 분리된 액상 스트림은 고온 저압 분리기로 유입시켜 최종적으로 고품질의 액상 스트림을 회수할 수 있다. The gas stream separated in the high-temperature, high-pressure separator can be sequentially introduced into the low-temperature, high-pressure separator and the low-temperature, low-pressure separator to finally exhaust and remove the gas. In this process, some of it can be liquefied again and recovered as a liquid stream. The liquid stream separated from the high-temperature and high-pressure separator can be introduced into the high-temperature and low-pressure separator to finally recover a high-quality liquid stream.

일 구현예에서, 상기 고온 고압 분리기에서 분리된 가스 스트림을 수세하여 염 생성을 억제할 수 있다. 가스 스트림을 수세함으로써 암모니아, 염화수소에 의해 염화암모늄 염(NH4Cl)을 생성되는 것을 방지할 수 있다. 상기 수세 과정은 최소 2회 이상 수행할 수 있다. In one embodiment, salt production can be suppressed by washing the gas stream separated in the high temperature and high pressure separator with water. By washing the gas stream, the formation of ammonium chloride salt (NH 4 Cl) by ammonia and hydrogen chloride can be prevented. The washing process can be performed at least twice.

상기 제5단계는 분리된 가스 스트림으로부터 수소 기체를 회수하여 상기 제3단계로 재공급하는 단계로, 상기 가스 스트림은 미반응의 수소 기체, 극소량의 메탄 (CH4) 또는 에탄(C2H6) 등을 포함할 수 있고, 이외에도 염소(Cl), 질소(N), 황(S) 또는 산소(O) 와 수소 기체가 반응하여 생성된 황화 수소 기체(H2S), 염화 수소(HCl), 암모니아(NH3) 또는 수증기(H2O) 등을 포함할 수 있다. 상기 가스 스트림으로부터 수소 기체를 회수하여 상기 제3단계로 재공급함으로써 경제성을 제고하고 반응 효율을 향상시킬 수 있다. The fifth step is a step of recovering hydrogen gas from the separated gas stream and resupplying it to the third step, wherein the gas stream contains unreacted hydrogen gas, a very small amount of methane (CH 4 ) or ethane (C 2 H 6 ), etc., and in addition, hydrogen sulfide gas (H 2 S) and hydrogen chloride (HCl) produced by the reaction of chlorine (Cl), nitrogen (N), sulfur (S) or oxygen (O) with hydrogen gas. , ammonia (NH 3 ), or water vapor (H 2 O). By recovering hydrogen gas from the gas stream and resupplying it to the third step, economic efficiency can be improved and reaction efficiency can be improved.

일 구현예에서, 상기 제5단계는 회수된 수소 기체를 정제하여 불순물을 제거한 후 제3단계로 재공급할 수 있다. 상기 회수된 수소 기체에는 염소(Cl), 질소(N) 및 염화 수소(HCl), 암모니아(NH3) 등의 기타 불순물이 포함되어 있을 수 있다. 이에, 정제하는 단계를 수행하여 수소 기체의 순도를 90% 이상 향상시켜 제3단계로 재공급할 수 있다. 정제는 상기 수소 기체를 수세하여 수행할 수 있으며, 상기 수세 과정은 최소 1회 이상 수행할 수 있다.In one embodiment, the fifth step may purify the recovered hydrogen gas to remove impurities and then re-supply it to the third step. The recovered hydrogen gas may contain other impurities such as chlorine (Cl), nitrogen (N), hydrogen chloride (HCl), and ammonia (NH 3 ). Accordingly, by performing a purification step, the purity of hydrogen gas can be improved to more than 90% and re-supplied in the third step. Purification can be performed by washing the hydrogen gas with water, and the washing process can be performed at least once.

일 구현예에서, 상기 제4단계에서 분리된 액상 열분해유를 분별증류하는 단계를 더 포함하고, 상기 분별증류하는 단계에서 염 제거제를 이용하여 염 생성을 억제할 수 있다. 구체적으로, 상기 제4단계에서 분리된 액상 열분해유는 불순물이 최소화된 상태이며, 염소(Cl) 10ppm 미만, 질소(N) 10ppm 미만 및 수분 2,000ppm 미만으로 포함할 수 있다. 올레핀류를 3중량% 미만으로 포함하는 것일 수 있고, 컨쥬게이션 다이올레핀류를 0.5중량% 이하로 포함하는 것일 수 있다. 상기 열분해유를 Fractionator에 유입시켜 분별증류를 수행하여 최종적으로 불순물이 최소화된 석유 제품을 회수할 수 있다. 석유 제품은 비점별로 회수할 수 있으며 예를 들어, Naphtha(bp ~150℃) 5~35 중량%, Kero(bp 150~265℃) 10~60 중량%, LGO(bp 265~380℃) 20~40 중량% 및 AR(bp 380℃~) 5~40 중량%로 회수할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 분별증류하는 단계에서 염 제거제를 이용함으로써 가스 스트림을 수세함으로써 암모니아, 염화수소에 의해 염화암모늄 염(NH4Cl)을 생성되는 것을 방지할 수 있다. 상기 염 제거제는 염화암모늄 염(NH4Cl)을 생성되는 것을 억제할 수 있는 공지의 염 제거제를 이용할 수 있다. In one embodiment, the method further includes fractional distillation of the liquid pyrolysis oil separated in the fourth step, and salt formation can be suppressed by using a salt remover in the fractional distillation step. Specifically, the liquid pyrolysis oil separated in the fourth step has minimal impurities and may contain less than 10 ppm of chlorine (Cl), less than 10 ppm of nitrogen (N), and less than 2,000 ppm of moisture. It may contain less than 3% by weight of olefins, and may contain less than 0.5% by weight of conjugated diolefins. The pyrolysis oil is introduced into the fractionator and fractional distillation is performed to ultimately recover a petroleum product with minimal impurities. Petroleum products can be recovered by boiling point, for example, Naphtha (bp ~150℃) 5~35% by weight, Kero (bp 150~265℃) 10~60% by weight, LGO (bp 265~380℃) 20~ It can be recovered at 40% by weight and AR (bp 380℃~) 5~40% by weight, but is not necessarily limited thereto. By using a salt remover in the fractional distillation step, the gas stream can be washed with water to prevent the formation of ammonium chloride salt (NH 4 Cl) by ammonia and hydrogen chloride. The salt remover may be a known salt remover capable of suppressing the formation of ammonium chloride salt (NH 4 Cl).

이하 본 발명을 실시예를 통해 상세히 설명하나, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 권리범위가 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples. However, these are intended to illustrate the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.

실시예 1Example 1

폐플라스틱을 열분해하여 폐플라스틱 열분해유 원료 1000g을 준비하였다. 상기 페플라스틱 열분해유 원료는 염소 560ppm 질소 1080ppm, 수분 2200ppm이 함유되어 있다. Waste plastic was pyrolyzed to prepare 1000g of waste plastic pyrolysis oil raw material. The waste plastic pyrolysis oil raw material contains 560ppm chlorine, 1080ppm nitrogen, and 2200ppm moisture.

상기 폐플라스틱 열분해유를 세척수 200g으로 수세하였다. 이후 130℃, 5bar 조건에서 열풍 건조하여 수분을 제거한 후 유분만을 회수하였다.The waste plastic pyrolysis oil was washed with 200 g of washing water. Afterwards, moisture was removed by hot air drying at 130°C and 5 bar, and only the oil was recovered.

회수한 열분해유 유분 100 중량부와 황을 20,000ppm 함유한 탄화수소 유분 0.1 중량부를 혼합하여 혼합 유분을 제조하였다. A mixed fraction was prepared by mixing 100 parts by weight of the recovered pyrolysis oil fraction with 0.1 part by weight of the hydrocarbon fraction containing 20,000 ppm sulfur.

상기 제조된 혼합유분과 수소 기체를 반응기에 투입하고 운전하여 수소화 처리하였다. NiMo 수소화 처리 촉매 하에 350℃, 60bar 조건에서 상기 혼합유분을 수소 기체(H2)를 포함하는 반응 가스로 수소화 처리하였다.The prepared mixed fraction and hydrogen gas were put into the reactor and operated for hydrogenation treatment. The mixed fraction was hydrogenated with a reaction gas containing hydrogen gas (H 2 ) at 350°C and 60 bar under a NiMo hydrogenation catalyst.

수소화 처리된 혼합유분을 액상 스트림 및 가스 스트림으로 분리하였다. 구체적으로, 수소화 처리된 혼합 유분을 고온 고압 분리기에 투입하여 액상 스트림 및 가스 스트림으로 분리하여 액상 스트림을 회수함으로써 불순물이 최소화된 정제유를 수득하였다. 또한, 분리된 가스 스트림에서 수소 기체를 회수하여 상기 수소화 반응기로 재공급하여 이용하였다.The hydrotreated mixed fraction was separated into a liquid stream and a gas stream. Specifically, the hydrogenated mixed fraction was put into a high-temperature, high-pressure separator, separated into a liquid stream and a gas stream, and the liquid stream was recovered to obtain refined oil with minimized impurities. In addition, hydrogen gas was recovered from the separated gas stream and re-supplied to the hydrogenation reactor for use.

비교예 1Comparative Example 1

실시예 1에서, 상기 폐플라스틱 열분해유 원료를 바로 반응기에 투입하여 수소화 처리를 수행하였다. 즉, 수세 및 수분 제거 과정과 황 함유 탄화수소 유분과 혼합하는 과정을 생략한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 반응을 수행하였다. In Example 1, the waste plastic pyrolysis oil raw material was directly put into the reactor and hydrogenation treatment was performed. That is, the reaction was performed under the same conditions as in Example 1, except that the water washing and moisture removal processes and the mixing process with the sulfur-containing hydrocarbon fraction were omitted.

평가예 Evaluation example

최종적으로 수득된 정제유 내 염소(Cl) 함량(ppm)을 IC 분석법을 통해 측정하여 나타내었다.The chlorine (Cl) content (ppm) in the finally obtained refined oil was measured and expressed using IC analysis.

촉매활성 유지시간은 정제유를 대상으로 Total Nitrogen & Sulfur (TNS 원소) 분석을 진행하여 정제유 내 질소의 함량이 10ppm을 초과하는 시점을 기준으로 일 단위로 측정하여 나타내었다.The catalytic activity maintenance time was measured and expressed in days based on the time when the nitrogen content in the refined oil exceeded 10ppm by conducting Total Nitrogen & Sulfur (TNS element) analysis on the refined oil.

실시예 1은 본 개시의 폐플라스틱 열분해유 처리 방법을 수행함에 따라 최종적으로 수득된 폐플라스틱 열분해유 내 염소 함량이 수ppm 이하로 제거된 것과 불순물이 최소화된 고품질의 정제유를 수득할 수 있음을 확인할 수 있다. 또한, 촉매 활성이 18일 이상 지속적으로 유지됨을 확인할 수 있다.Example 1 confirmed that by performing the waste plastic pyrolysis oil treatment method of the present disclosure, the chlorine content in the finally obtained waste plastic pyrolysis oil was removed to several ppm or less and that high-quality refined oil with minimized impurities could be obtained. You can. In addition, it can be confirmed that the catalyst activity is maintained continuously for more than 18 days.

반면 비교예 1의 경우에는 수세 및 수분 제거 과정과 및 황 함유 탄화수소 유분과 혼합하는 과정을 생략함에 따라, 열분해유 내 염소 함량이 320ppm, 촉매 활성 유지시간 이 4일 이하로 매우 저하된 것을 확인할 수 있다.On the other hand, in the case of Comparative Example 1, as the water washing and moisture removal process and the mixing process with sulfur-containing hydrocarbon oil were omitted, it was confirmed that the chlorine content in the pyrolysis oil was greatly reduced to 320 ppm and the catalyst activity retention time was reduced to 4 days or less. there is.

이상 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments and can be implemented in various different forms, and those skilled in the art will understand the technical idea of the present invention. It will be understood that it can be implemented in other specific forms without changing the essential features. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive.

Claims (14)

폐플라스틱 열분해유를 수세한 후 수분을 제거하는 제1단계;
상기 물이 제거된 폐플라스틱 열분해유와 황 공급원을 혼합하여 혼합유분을 제조하는 제2단계;
상기 혼합유분을 수소화 처리 촉매 하에 수소 기체로 수소화 처리하는 제3단계;
수소화 처리된 혼합유분을 액상 스트림 및 가스 스트림으로 분리하여 액상 열분해유를 수득하는 제4단계;
분리된 가스 스트림으로부터 수소 기체를 회수하여 상기 제3단계로 재공급하는 제5단계; 를 포함하는,
폐플라스틱 열분해유의 처리 방법.
A first step of removing moisture after washing the waste plastic pyrolysis oil with water;
A second step of producing a mixed oil by mixing the waste plastic pyrolysis oil from which the water has been removed and a sulfur source;
A third step of hydrogenating the mixed fraction with hydrogen gas under a hydrogenation catalyst;
A fourth step of separating the hydrogenated mixed fraction into a liquid stream and a gas stream to obtain liquid pyrolysis oil;
a fifth step of recovering hydrogen gas from the separated gas stream and resupplying it to the third step; Including,
Method for processing waste plastic pyrolysis oil.
제1항에 있어서,
상기 제1단계를 거친 폐플라스틱 열분해유는 수분을 300 내지 2,000ppm으로 포함하는, 폐플라스틱 열분해유의 처리 방법.
According to paragraph 1,
A method of treating waste plastic pyrolysis oil, wherein the waste plastic pyrolysis oil that has passed the first step contains 300 to 2,000 ppm of moisture.
제1항에 있어서,
상기 제2단계에서 황 공급원은 황 함유 유분을 포함하는, 폐플라스틱 열분해유의 처리 방법.
According to paragraph 1,
A method of treating waste plastic pyrolysis oil, wherein the sulfur source in the second step includes sulfur-containing oil.
제1항에 있어서,
상기 제2단계에서 상기 황 공급원은 폐플라스틱 열분해유 100중량부 기준으로 50중량부 미만으로 포함되는, 폐플라스틱 열분해유의 처리 방법.
According to paragraph 1,
In the second step, the sulfur source is included in less than 50 parts by weight based on 100 parts by weight of waste plastic pyrolysis oil.
제1항에 있어서
상기 제2단계에서 상기 혼합유분은 황을 100ppm 이상으로 포함하는, 폐플라스틱 열분해유의 처리 방법.
In paragraph 1
In the second step, the mixed oil contains 100 ppm or more of sulfur.
제1항에 있어서,
상기 제3단계는 혼합유분을 수소화 처리 촉매 하에 제1온도에서 수소화 처리하여 염소가 제거된 유체를 생성하는 제3-1단계; 상기 유체를 수소화 처리 촉매 하에 제1온도보다 높은 제2온도에서 수소화 처리하여 불순물이 제거된 정제유를 생성하는 제3-2단계; 를 포함하는, 폐플라스틱 열분해유의 처리 방법.
According to paragraph 1,
The third step includes a 3-1 step of hydrogenating the mixed fraction at a first temperature under a hydrogenation catalyst to produce a fluid from which chlorine has been removed; Step 3-2 of producing refined oil from which impurities have been removed by hydrogenating the fluid at a second temperature higher than the first temperature under a hydrogenation catalyst; Including, a method of processing waste plastic pyrolysis oil.
제6항에 있어서,
상기 제1온도는 100℃ 초과 400℃ 미만이며, 상기 제2온도는 300℃ 초과 450℃ 미만인, 폐플라스틱 열분해유의 처리 방법.
According to clause 6,
The first temperature is greater than 100°C and less than 400°C, and the second temperature is greater than 300°C and less than 450°C.
제6항에 있어서,
상기 제3-1단계 및 제3-2단계의 수소화 처리 시 반응 압력은 10bar 초과 200bar 미만인, 폐플라스틱 열분해유의 처리 방법.
According to clause 6,
A method of treating waste plastic pyrolysis oil, wherein the reaction pressure during hydrogenation in steps 3-1 and 3-2 is more than 10 bar and less than 200 bar.
제6항에 있어서,
상기 제3-1단계 및 제3-2단계의 수소화 처리 시 액체 시간당 공간 속도(LHSV)의 비가 1:0.1 내지 1:2.0인, 폐플라스틱 열분해유의 처리 방법.
According to clause 6,
A method of treating waste plastic pyrolysis oil, wherein the ratio of liquid hourly space velocity (LHSV) during the hydrogenation treatment in steps 3-1 and 3-2 is 1:0.1 to 1:2.0.
제1항에 있어서,
상기 제4단계는 수소화 처리된 혼합유분을 고온 고압 분리기로 유입시켜 액상 스트림 및 가스 스트림으로 분리하는 것인, 폐플라스틱 열분해유의 처리 방법.
According to paragraph 1,
The fourth step is to introduce the hydrogenated mixed oil into a high-temperature and high-pressure separator to separate it into a liquid stream and a gas stream.
제10항에 있어서,
상기 고온 고압 분리기에서 분리된 가스 스트림은 저온 고압 분리기 및 저온 저압 분리기로 순차적으로 유입시키고, 상기 고온 고압 분리기에서 분리된 액상 스트림은 고온 저압 분리기로 유입시키는 것인, 폐플라스틱 열분해유의 처리 방법.
According to clause 10,
The gas stream separated in the high-temperature and high-pressure separator is sequentially introduced into the low-temperature and high-pressure separator and the low-temperature and low-pressure separator, and the liquid stream separated in the high-temperature and high-pressure separator is introduced into the high-temperature and low-pressure separator.
제10항에 있어서,
상기 고온 고압 분리기에서 분리된 가스 스트림을 수세하여 염 생성을 억제하는, 폐플라스틱 열분해유의 처리 방법.
According to clause 10,
A method of treating waste plastic pyrolysis oil, wherein salt production is suppressed by washing the gas stream separated in the high-temperature and high-pressure separator with water.
제1항에 있어서,
상기 제4단계에서 분리된 액상 열분해유를 분별증류하는 단계를 더 포함하고, 상기 분별증류하는 단계에서 염 제거제를 이용하여 염 생성을 억제하는 것인, 폐플라스틱 열분해유의 처리 방법.
According to paragraph 1,
A method of treating waste plastic pyrolysis oil, further comprising fractional distillation of the liquid pyrolysis oil separated in the fourth step, and suppressing salt production in the fractional distillation step using a salt remover.
제1항에 있어서,
상기 제5단계는 회수된 수소 기체를 정제하여 불순물을 제거한 후 제3단계로 재공급하는, 폐플라스틱 열분해유의 처리 방법.
According to paragraph 1,
The fifth step is a method of treating waste plastic pyrolysis oil in which the recovered hydrogen gas is purified to remove impurities and then re-supplied to the third step.
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