KR20240021232A - 재활용물을 갖는 폴리비닐 알코올 및 폴리비닐 아세탈의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
재활용물 폴리비닐 알코올(r-PVOH)은, 하나 이상의 공급 원료로부터의 물리적 및/또는 크레딧-기반 재활용물을 상기 공급 원료로부터 생성된 PVOH에 적용하는 공정 및 시스템을 이용하여 제조된다.
Description
본 발명은 재활용물을 갖는 폴리비닐 알코올 및 폴리비닐 아세탈의 제조 방법에 관한 것이다.
폴리비닐 알코올은 다양한 응용 분야에 사용되는 중요한 화학 물질이다. 예를 들어, 폴리비닐 알코올은, 낮은 고체 함량이 요망되는 고점도 용액에서 증점제 또는 보호 콜로이드(protective colloid)로 사용된다. 폴리비닐 알코올은 종이 및 직물 사이징 응용 분야에도 사용되며, 접합 안전 유리(laminated safety glass)를 형성할 때 접착 중간층으로 사용되는 폴리비닐 티랄과 같은 중합체의 생산에 중간체로도 사용된다.
재활용 화학 제품에 대한 수요는 지속적으로 증가하고 있지만, 기계적 재활용을 통해 재활용 폴리비닐 알코올을 생산할 수 있는 명확한 경로는 없다. 따라서, 재활용물 폴리비닐 알코올을 생산하기 위한 상업적 공정이 필요하다.
한 측면에서, 본 발명은 재활용물(recycled content)을 갖는 폴리비닐 알코올(r-PVOH)의 제조 방법에 관한 것으로서, 본 방법은 (a) 제1 에틸렌 및 제1 아세트산/무수물을 산소와 반응시켜 비닐 아세테이트를 합성하는 단계; (b) 상기 비닐 아세테이트의 적어도 일부를 중합하여 폴리비닐 아세테이트를 생성하는 단계; (c) 상기 폴리비닐 아세테이트의 적어도 일부를 제1 알코올과 반응시켜 폴리비닐 알코올(PVOH)을 생성하는 단계를 포함하고, 이때 상기 PVOH는, (i) 폐 플라스틱, (ii) 재활용물 에틸렌 (r-에틸렌), (iii) 재활용물 알코올 (r-알코올), 및/또는 (iv) 재활용물 아세트산/무수물 (r-아세트산/무수물) 중 하나 이상의 원료 물질로로부터의 재활용물을 포함한다.
추가의 한 측면에서, 본 발명은 재활용물을 갖는 폴리비닐 아세탈의 제조 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 (a) 제1 에틸렌 및 제1 아세트산/무수물을 제1 산소와 반응시켜 비닐 아세테이트를 생성하는 단계; (b) 상기 비닐 아세테이트의 적어도 일부를 중합하여 폴리비닐 아세테이트를 생성하는 단계; (c) 상기 폴리비닐 아세테이트의 적어도 일부를 에탄올로 알코올 분해시켜 폴리비닐 알코올을 생성하는 단계; 및 (d) 상기 폴리비닐 알코올의 적어도 일부를 제1 알데히드로 아세탈화시켜 폴리비닐 아세탈을 생성하는 단계를 포함하고, 이때 상기 폴리비닐 아세탈은, (i) 폐플라스틱, (ii) 재활용물 합성가스 (r-syngas), (iii) 재활용물 에틸렌 (r-에틸렌), (iv) 재활용물 일산화탄소, 및 (v) 재활용물 아세트산/무수물 (r-아세트산/무수물) 중 하나 이상의 원료 물질로부터의 재활용물을 포함한다.
도 1은 재활용물 폴리비닐 알코올(r-PVOH) 및 선택적으로 재활용물 폴리비닐 아세탈(r-PVAc)을 제조하기 위한 공정 및 시설의 주요 단계를 도시하는 블록 흐름도(block flow diagram)로서, 이때 상기 r-PVOH (및 상기 r-PVAc)는 하나 이상의 원료 물질로부터의 물리적 재활용물을 갖고 있고;
도 2는 재활용물 폴리비닐 알코올(r-PVOH) 및 선택적으로 재활용물 폴리비닐 아세탈(r-PVAc)을 제조하기 위한 공정 및 시설의 주요 단계를 도시하는 블록 흐름도이로서, 이때 상기 r-PVOH (및 상기 r-PVAc)는 하나 이상의 원료 물질로부터의 크레딧(credit)-기반 재활용물을 갖고 있고;
도 3은 재활용물 폴리비닐 알코올(r-PVOH) 및 선택적으로 재활용물 폴리비닐 아세탈(r-PVAc)을 제조하기 위한 공정 및 시설의 주요 단계를 도시하는 블록 흐름도로서, 이때 상기 r-PVOH(및 상기 r-PVAc)는 하나 이상의 원료 물질로부터의 물리적 및 크레딧-기반 재활용물을 모두 갖고 있다.
도 2는 재활용물 폴리비닐 알코올(r-PVOH) 및 선택적으로 재활용물 폴리비닐 아세탈(r-PVAc)을 제조하기 위한 공정 및 시설의 주요 단계를 도시하는 블록 흐름도이로서, 이때 상기 r-PVOH (및 상기 r-PVAc)는 하나 이상의 원료 물질로부터의 크레딧(credit)-기반 재활용물을 갖고 있고;
도 3은 재활용물 폴리비닐 알코올(r-PVOH) 및 선택적으로 재활용물 폴리비닐 아세탈(r-PVAc)을 제조하기 위한 공정 및 시설의 주요 단계를 도시하는 블록 흐름도로서, 이때 상기 r-PVOH(및 상기 r-PVAc)는 하나 이상의 원료 물질로부터의 물리적 및 크레딧-기반 재활용물을 모두 갖고 있다.
본 발명자들은 재활용물을 갖는 폴리비닐 알코올(PVOH) 및 선택적으로 폴리비닐 아세탈을 제조하는 새로운 방법과 시스템을 발견했다. 보다 구체적으로, 본 발명자들은 폐플라스틱과 같은 폐기물로부터의 재활용물을 PVOH에 적용하여, 폐플라스틱의 재활용을 촉진하고 PVOH에 상당한 양의 재활용물을 제공하는 방식으로 PVOH를 제조하는 방법 및 시스템을 발견했다.
일반적으로, PVOH는 산화 부가(oxidative addition)를 통해 산소의 존재 하에서 에틸렌과 아세트산/무수물을 반응시켜 비닐 아세테이트를 형성시킴으로써 생성할 수 있다. 그런 다음 상기 비닐 아세테이트의 적어도 일부를 중합하여 폴리비닐 아세테이트를 생성할 수 있으며, 이는 이후 알코올(보통 메탄올 또는 에탄올)로 가수분해되어 폴리비닐 알코올을 생성할 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 폴리비닐 알코올은 알데히드와 축합되어 폴리비닐 아세탈을 형성할 수 있다. 상기 PVOH는, 예컨대 폐플라스틱, 재활용물 에틸렌 (r-에틸렌), 재활용물 일산화탄소 (r-CO), 재활용물 아세트산/무수물 (r-아세트산/무수물), 및 재활용 알코올 (r-알코올)을 포함하는 하나 이상의 원료 물질로부터의 재활용물을 포함할 수 있다. 상기 PVOH가 알데히드와 반응하여 폴리비닐 아세탈(PVAc)을 형성할 때, 상기 PVAc는 예컨대 폐플라스틱, r-에틸렌, r-아세트산/무수물, r-CO, r-알코올(r-메탄올 또는 r-에탄올) 및 r-합성가스를 포함하는 하나 이상의 원료 물질로부터의 재활용물을 포함할 수 있다. 상기 PVOH (및 생산된 경우 PVAc) 중의 재활용물은 물리적인 것일 수 있고 이러한 스트림 중 적어도 하나로부터 직접 유래될 수 있고/거나, 상기 재활용물은 크레딧-기반일 수 있으며 이러한 원료 스트림 중 하나 이상으로부터 상기 PVOH(또는 PVAc) 공정의 표적(target) 스트림에 적용될 수 있다.
도 1을 보면, 물리적 (직접) 재활용물로 PVOH를 생산하기 위한 공정 및 시설의 한 실시양태가 제공된다. 상기 PVOH 중의 재활용물은 폐플라스틱의 열분해(pyrolysis) 및 분해(cracking) 및/또는 재활용물 탄화수소-함유 공급물(r-HC)의 탄소 개질(carbon reforming)로부터 유래할 수 있다. 생산된 PVOH는 5% 이상, 10% 이상, 25% 이상, 50% 이상, 또는 65% 이상 및/또는 99% 미만, 95% 미만, 90% 미만, 또는 85% 미만의 총 재활용물을 가질 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 폐플라스틱은 열분해되어 재활용 열분해 가스(r-pygas)와 재활용 열분해 오일(r-pyoil)을 형성할 수 있다. r-pygas 및/또는 r-pyoil의 전부 또는 일부는 분해 시설에 도입될 수 있으며, 여기서 이것은 재활용물 에틸렌(r-에틸렌)과 같은 재활용물 올레핀을 생산하는 데 사용될 수 있다. 분해 시설로의 공급물에는 r-pyoil 및/또는 r-pygas만 포함될 수 있거나, 비-재활용물 탄화수소, 예컨대 나프타(예를 들어, C5 내지 C22) 또는 더 경질 탄화수소 성분(예를 들어, C2 내지 C5)도 포함될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 분해 및/또는 열분해로부터의 재활용물 에틸렌의 전부 또는 일부는 아세트산/무수물 및 산소와의 산화 부가 반응에 사용되어 재활용물 비닐 아세테이트(r-비닐 아세테이트)를 형성할 수 있다. 한 실시양태에서, 산화 첨가에 대한 공급물의 적어도 일부는 비-재활용물 에틸렌을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 첨가 반응에 사용되는 에틸렌은 50% 이상, 75% 이상, 90% 이상, 또는 100%의 재활용물을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 상기 PVOH 생산 시설은 또한, 재활용물 합성가스(r-syngas) 및 물리적 재활용물을 갖는 재활용물 일산화탄소(r-CO)를 형성하기 위한 재활용물 탄화수소-함유 공급 스트림(r-HC)의 탄소 개질을 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 상기 탄소 개질을 위한 공급물은 재활용물 공급 성분(예를 들어, 폐플라스틱) 및 비-재활용물 공급 성분(예를 들어, 석탄, 액체 탄화수소, 및/또는 기체 탄화수소)을 모두 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 상기 탄소 개질은, 석탄 및 폐플라스틱이 공급되는 부분 산화 가스화(partial oxidation gasification)이다. 다른 실시양태에서, 상기 탄소 개질은, 주로 폐플라스틱 공급물의 플라즈마 가스화(plasma gasification)이다. 또 다른 실시양태에서, 상기 탄소 개질은, 비-재활용물 액체 또는 기체 탄화수소 및 폐플라스틱의 열분해로부터 생성된 재활용물 열분해 오일이 공급되는 부분 산화 가스화이다. 일부 실시양태에서, 상기 탄소 개질은 접촉(catalytic) 개질을 포함할 수 있는 반면, 다른 실시양태에서 상기 탄소 개질은 증기(steam) 개질을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 상기 탄소 개질로부터의 r-합성가스의 적어도 일부는, 촉매의 존재 하에 반응하여 재활용물 메탄올(r-메탄올)을 형성할 수 있다. 이어서 상기 r-메탄올을 카르보닐화하여 재활용물 아세트산/무수물(r-아세트산/무수물)을 형성할 수 있다. r-비닐 아세테이트를 형성하는 데 사용되는 아세트산/무수물의 전부 또는 일부는 r-합성가스 (및/또는 r-메탄올)로부터 형성된 r-아세트산/무수물일 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 합성가스, 메탄올, 및/또는 아세트산/무수물의 적어도 일부는 비-재활용물 물질일 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 합성가스, 메탄올 및/또는 아세트산은 개별적으로 50% 이상, 75% 이상, 90% 이상, 또는 100%의 재활용물을 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 PVOH 생산 시설에서 생성된 상기 r-비닐 아세테이트는, 이후 중합되어 재활용물 폴리비닐 아세테이트(r-폴리비닐 아세테이트)를 형성할 수 있으며, 이는 알코올(예를 들어, 에탄올 또는 메탄올)과 추가로 반응하여 재활용물 폴리비닐 알코올(r-폴리비닐 알코올)을 생성할 수 있다. 한 실시양태에서, 상기 알코올의 적어도 일부는 재활용물 알코올을 포함할 수 있다. 예컨대, 알코올 분해 반응 동안 에탄올이 사용되는 경우, 상기 에탄올의 전부 또는 일부는 재활용물 에틸렌(r-에틸렌)의 가수분해에 의해 형성될 수 있으며, 이는 도 1에 도시된 분해 및/또는 열분해로부터 유래할 수 있다. r-에탄올을 생산하기 위해, 아세트알데히드의 수소화를 포함한 다른 적합한 공정도 사용할 수 있다. 어떤 경우에는 상기 PVOH 시설 내에서 나오는 아세트알데히드(비닐 아세테이트 생성 반응의 부산물)의 적어도 일부를 사용하여 r-에탄올을 형성할 수 있다. 유사하게, r-폴리비닐 아세테이트의 알코올 분해에 메탄올이 사용되는 경우, 상기 메탄올의 전부 또는 일부는 전술한 r-합성가스의 접촉 합성(catalytic synthesis)으로부터 유래할 수 있다.
알코올 분해 후에, 생성된 r-PVOH 스트림은, 5% 이상, 10% 이상, 15% 이상, 20% 이상, 25% 이상, 30% 이상, 35% 이상, 40% 이상, 45% 이상, 50% 이상, 55% 이상, 또는 65% 이상, 및/또는 100%, 또는 99% 미만, 95% 미만, 90% 미만, 85% 미만, 80% 미만, 75% 미만, 또는 70% 미만의 재활용물을 가질 수 있다.
상기 r-PVOH의 물리적 재활용물 함량은, 폐플라스틱에서 시작하여 상기 PVOH로 끝나는 화학적 경로에 따른 재활용물의 양을 추적(trace)함으로써 판단될 수 있다. 상기 화학적 경로에는 출발 물질(예를 들어, 폐플라스틱)과 상기 PVOH 사이의 모든 화학 반응 및 기타 처리 단계(예를 들어, 분리)가 포함된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 화학적 경로에는 열분해, 분해, 탄소 개질, 접촉 합성, 카르보닐화, 산화 첨가, 중합 및 알코올 분해가 포함된다.
하나 이상의 실시양태에서, 전환 인자(conversion factor)가 상기 화학적 경로에 따른 각 단계와 연관될 수 있다. 상기 전환 인자는 화학적 경로에 따른 각 단계에서 전환되거나 손실되는 재활용물의 양을 설명한다. 예를 들어, 상기 전환 인자는 화학적 경로에 따른 화학 반응의 전환, 수율 및/또는 선택성에 대해 설명한다.
상기 r-PVOH에 적용되는 재활용물의 양은 다양한 공정에서 다양한 물질 중 재활용물을 정량화, 추적 및 할당하는 다양한 방법 중 하나를 사용하여 판단될 수 있다. "물질 수지(mass balance)"로 알려진 한 가지 적합한 방법은, 상기 공정에서 재활용물의 질량을 기준으로 재활용물을 정량화, 추적, 및 할당하는 것이다. 특정 실시양태에서, 재활용물을 정량화, 추적 및 할당하는 방법은, 상기 방법의 정확성을 확인하고 상기 r-PVOH에 대해 재활용물 적용 인증을 제공하는 인증 기관에 의해 감독된다.
일부 실시양태에서는, 도 1 내지 3에서 선택적인 것으로 도시된 바와 같이, 상기 r-PVOH의 전부 또는 일부는 알데히드와 추가로 축합(예를 들어, 아세탈화)되어 재활용물 폴리비닐 아세탈(r-PVAc)을 형성할 수 있다. 상기 알데히드는 C2 내지 C24, C3 내지 C10, 또는 C4 내지 C6의 알데히드일 수 있거나, 예컨대 부티르알데히드를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 알데히드는 재활용물(예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 재활용물 합성가스를 이용한 올레핀의 하이드로포르밀화로부터 유래한 것)을 포함할 수 있거나, 비-재활용물 알데히드를 포함할 수 있다. 도 1에 도시되지는 않았지만, 상기 올레핀의 전부 또는 일부 또한 재활용물을 가질 수 있고, 이는 어떤 경우에는 합성가스의 열분해 및 분해로부터 유래할 수 있다(예를 들어, 재활용물 프로필렌). 사용된 상기 알데히드가 C4 알데히드인 경우, 생성된 폴리비닐 아세탈은 폴리비닐 부티랄을 포함할 수 있다.
도 2를 보면, r-PVOH가 물리적 재활용물을 갖지 않고 크레딧-기반 재활용물을 갖는 경우의 실시양태가 제공된다. 도 2에 도시된 공정 및 시스템에서, r-아세트산/무수물 및 r-에틸렌은 비닐 아세테이트 합성 반응에 직접 공급되지 않으며, 알코올 분해에 사용되는 r-메탄올도 직접 공급되지 않는다. 또한 상기 r-에틸렌은 알코올 분해를 위한 r-에탄올을 만드는 데 직접 사용되지 않으며, r-CO도 아세트산/무수물을 형성하는 데 직접 사용되지 않는다.
대신에, 도 2에 도시된 재활용물 스트림(예를 들어, r-에틸렌, r-메탄올, r-아세트산/무수물, r-CO, 및 사용 시 r-합성가스)으로부터의 재활용물 크레딧이, 생산 시설 내 하나 이상의 스트림에 귀속(attribute)될 수 있다. 예를 들어, 상기 스트림 중 하나 이상으로부터의 재활용물 크레딧은, 비닐 아세테이트 합성 단계에 공급되는 에틸렌 및/또는 아세트산/무수물, 알코올 분해 단계에 공급되는 에탄올 또는 메탄올, 및/또는 (수행 시) 하이드로포르밀화 단계에 공급되는 합성가스에 귀속될 수 있다. 따라서 상기 r-에틸렌, r-메탄올, r-아세트산/무수물, r-CO, 및 사용 시 r-합성가스는, 각각 재활용물 크레딧의 "원료 물질(source material)"로서의 역할을 하며, 비닐 아세테이트 합성 단계에 공급되는 상기 에틸렌 및/또는 아세트산/무수물, 알코올 분해 단계에 공급되는 상기 에탄올 또는 메탄올, 및/또는 (수행 시) 하이드로포르밀화 단계에 공급되는 상기 합성가스는, 각각 재활용물 크레딧이 귀속되는 "표적 물질(target material)"의 역할을 한다.
하나 이상의 실시양태에서, 상기 원료 물질은 물리적 재활용물을 갖고, 상기 표적 물질은 100% 미만의 물리적 재활용물을 갖는다. 예컨대, 상기 원료 물질은 10% 이상, 25% 이상, 50% 이상, 75% 이상, 90% 이상, 99% 이상 또는 100%의 물리적 재활용물을 가질 수 있고/거나, 상기 표적 물질은 100% 미만, 99% 미만, 90% 미만, 75% 미만, 50% 미만, 25% 미만, 10% 미만 또는 1% 미만의 물리적 재활용물을 가질 수 있다.
원료 물질로부터의 재활용물 크레딧을 표적 물질에 귀속시키는 것은, 원료 물질(물리적 재활용물 포함)을 만드는 시설과 PVOH(또는 폴리비닐 아세탈)를 만드는 시설에 대한 공동-배치(co-location) 요건을 배제한다. 이는 한 위치에 있는 화학 물질 재활용 시설/현장에서 폐기물을 하나 이상의 재활용물 원료 물질로 처리한 다음, 해당 원료 물질로부터의 재활용물 크레딧을, 상기 화학 물질 재활용 시설/현장에서 원격에 위치한 기존 상업 시설에서 처리 중인 하나 이상의 표적 물질에 적용할 수 있게 한다. 또한, 상기 재활용물 크레딧을 사용하면 다양한 주체가 상기 원료 물질과 상기 r-PVOH를 생산할 수 있다. 이는 기존 상업용 자산을 효율적으로 사용하여 r-PVOH를 생산할 수 있게 해준다. 하나 이상의 실시양태에서, 상기 원료 물질은, 상기 표적 물질이 PVOH를 만드는데 사용되는 시설/현장으로부터 0.1 마일 이상, 0.5 마일 이상, 1 마일 이상, 5 마일 이상, 10 마일 이상, 50 마일 이상, 100 마일 이상, 500 마일 이상, 또는 1000마일 이상 떨어진 시설/현장에서 생산된다.
상기 원료 물질(예를 들어, 폐플라스틱의 열분해/분해로 생성된 r-에틸렌)로부터의 재활용물을 표적 물질(예를 들어, 비닐 아세테이트 합성 단계에 공급되는 에틸렌)에 귀속시키는 것은, 재활용물을 상기 원료 물질에서 상기 표적 물질로 직접 전달함으로써 달성될 수 있다. 대안적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 재활용물 크레딧은 폐플라스틱, 탄소 개질 단계로부터의 재활용물 탄화수소 공급물(r-HC), r-합성가스, r-CO, r-메탄올, r-에틸렌 및/또는 r-아세트산/무수물로부터 재활용물 인벤토리를 통해 PVOH(또는 폴리비닐 아세탈)에 적용될 수 있다. 상기 재활용물 인벤토리는 다양한 기간에 걸쳐 다양한 현장에서 다양한 물질에 대한 재활용물을 기록하고 추적하는 데 사용되는 디지털 인벤토리 또는 데이터베이스일 수 있다.
재활용물 인벤토리를 사용하는 경우, 물리적 재활용물을 갖는 원료 물질(예를 들어, 도 2에서, 폐플라스틱, r-HC, r-에틸렌, r-합성가스, r-CO, r-메탄올 및/또는 r-아세트산/무수물)로부터의 재활용물 크레딧이 상기 재활용물 인벤토리에 부킹(booking)된다. 상기 재활용물 인벤토리에는 다른 원료와 기간으로부터의 재활용물 크레딧도 포함될 수 있다. 한 실시양태에서, 상기 재활용물 인벤토리의 재활용물 크레딧은, 상기 원료 물질과 동일하거나 유사한 조성을 갖는 표적 물질에만 할당될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 재활용물 인벤토리에 부킹되는 열분해/분해로 생성된 r-에틸렌으로부터의 재활용물 크레딧은, 두 에틸렌 스트림이 동일하거나 유사한 조성을 갖기 때문에, 합성 반응에 공급되는 에틸렌에 할당될 수 있다. 그러나 r-에틸렌의 재활용물 크레딧은, 원료 물질과 표적 물질이 동일하거나 유사하지 않기 때문에, 알코올 분해에 공급되는 메탄올에는 할당될 수 없다.
일부 실시양태에서, 상기 재활용물 크레딧의 전부 또는 일부가, 상기 시설에서 하나 이상의 폐 플라스틱 함유 물질을 수령할 때 하나 이상의 표적 물질(예를 들어, 합성가스)에 적용될 수 있다. 즉, 상기 크레딧-기반 재활용물을 상기 표적 물질에 적용하기 전에 상기 폐플라스틱(또는 재활용물 탄화수소 공급물)을 처리할 필요는 없다. 대신, 상기 시설에서 상기 폐플라스틱(또는 폐플라스틱 함유 물질)을 수령하는 것은, 하나 이상의 표적 물질에 재활용물 크레딧을 적용할 수 있게 한다. 그러나 대부분의 경우, 이러한 폐플라스틱은 30일, 60일 또는 90일 이내에 상기 시설에서 처리되어 하나 이상의 상기 표적 물질을 생산하게 된다. 재활용물 크레딧이 상기 표적 물질(예를 들어, 도 2에서, 접촉 합성에 공급된 에틸렌 및/또는 아세트산/무수물, 및/또는 알코올 분해 중에 공급된 메탄올 또는 에탄올)에 귀속되면, 상기 PVOH에 할당된 상기 크레딧-기반 재활용물의 양은 상기 표적 물질에서 상기 PVOH로의 화학적 경로를 따라 재활용물을 추적함으로써 계산된다. 상기 화학적 경로에는 상기 표적 물질과 상기 PVOH 사이의 모든 화학 반응 및 기타 처리 단계(예를 들어, 분리)가 포함되며, 전환 인자가 크레딧-기반 재활용물의 화학적 경로에 따른 각 단계와 연관될 수 있다. 상기 전환 인자는 상기 화학적 경로를 따라 각 단계에서 전환되거나 손실되는 재활용물의 양을 설명한다. 예를 들어, 상기 전환 인자는 상기 화학적 경로에 따른 화학 반응의 변환, 수율 및/또는 선택성을 설명한다.
물리적 재활용물과 마찬가지로, 상기 r-PVOH에 적용되는 크레딧-기반 재활용물의 양은, 다양한 공정에서 다양한 물질 중 재활용물을 정량화, 추적 및 할당하기 위해 물질 수지(mass balance)와 같은 다양한 방법 중 하나를 사용하여 판단될 수 있다. 특정 실시양태에서, 상기 재활용물을 정량화, 추적 및 할당하는 방법은, 상기 방법의 정확성을 확인하고 상기 r-PVOH에 재활용물 적용 인증을 제공하는 인증 기관에 의해 감독된다.
도 4의 공정에 의해 생산된 r-PVOH는 25% 내지 90%, 40% 내지 80% 또는 55% 내지 65%의 크레딧-기반 재활용물을 가질 수 있으며, 50% 미만, 25% 미만, 10% 미만, 5% 미만 또는 1% 미만의 물리적 재활용물을 가질 수 있다. 특정 실시양태에서, 상기 PVOH는 각각 10% 내지 80%, 20% 내지 75%, 또는 25% 내지 70%의 r-합성가스, r-CO, r-메탄올, r-에틸렌 및 r-아세트산/무수물 중 하나 이상으로부터의 크레딧-기반 재활용물을 가질 수 있다.
하나 이상의 실시양태에서, 상기 r-PVOH 생성물의 재활용물은, 물리적 재활용물 및 크레딧-기반 재활용물 모두를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 r-PVOH는 10% 이상, 20% 이상, 30% 이상, 40% 이상 또는 50% 이상의 물리적 재활용물 및 10% 이상, 20% 이상, 30% 이상, 40% 이상 또는 50% 이상의 크레딧-기반 재활용물을 가질 수 있다. 본원에서 사용되는 "총 재활용물"이라는 용어는, 모든 원료로부터의 물리적 재활용물 및 크레딧-기반 재활용물의 누적량을 의미한다.
도 3은, r-PVOH 제조 공정 및 시스템의 여러 실시양태를 도시하며, 여기서는 물리적 재활용물 및 크레딧-기반 재활용물이 r-PVOH에 귀속된다. 도 3에 도시된 물리적(실선) 및 크레딧-기반(점선) 재활용물의 임의 조합은 PVOH를 형성하고/하거나 PVOH에 귀속되어 r-PVOH를 생성하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 물리적 재활용물은, r-에틸렌, r-CO, r-아세트산/무수물, r-메탄올 및 사용 시 r-합성가스를 포함하는 도 3에 도시된 원료 중 1개 이상, 2개 이상, 3개 이상, 4개 이상, 5개 이상 또는 모두에 의해 공급될 수 있고, 크레딧-기반 재활용물은, 도 3에 도시된 다른 원료 중 하나 이상에 의해 공급될 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 r-PVOH는 10% 내지 60%, 20% 내지 50%, 또는 25% 내지 40%의 물리적 재활용물 및 10% 내지 60%, 20% 내지 50%, 또는 25% 내지 40%의 크레딧-기반 재활용물을 포함할 수 있다. 대안적으로, 상기 r-PVOH는 15% 미만, 10% 미만 또는 5% 미만의 물리적 재활용물(또는 크레딧-기반 재활용물) 및 85% 이상, 90% 이상 또는 95% 이상의 크레딧-기반 재활용물(또는 물리적 재활용물)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 일부 실시양태에서 물리적 재활용물은 접촉 합성에 공급되는 r-에틸렌에 의해 제공될 수 있는 반면, 크레딧-기반 재활용물은 동일한 공정에 공급되는 아세트산/무수물에 의해 제공될 수 있다. 다른 실시양태에서, 물리적 재활용물은 아세트산/무수물에 의해 제공될 수 있는 반면, 에틸렌은 크레딧-기반 재활용물을 제공할 수 있다. 대안적으로, 아세트산/무수물과 에틸렌은 모두 물리적 재활용물의 원료가 될 수 있거나 모두 크레딧-기반 재활용물을 제공할 수 있다.
유사하게, 알코올 분해에 에탄올을 사용하는 경우, 에틸렌으로부터 물리적 및/또는 크레딧-기반 재활용물을 제공할 수 있다. 어떤 경우에는, r-에탄올을 형성하는 데 사용되는 에틸렌이 폐플라스틱의 열분해를 통해 형성될 수 있다. 유사하게, 알코올 분해에 메탄올을 사용하는 경우, 일반적으로 합성가스로부터 물리적 및/또는 크레딧-기반 재활용물을 제공할 수 있다. 일부 경우에, r-메탄올을 형성하는 데 사용되는 합성가스는, 공급물을 함유하는 재활용물 탄화수소의 탄소 개질로부터 형성될 수 있다.
다시 도 1에 도시된 실시양태를 참조하면, 탄소 개질 시설 및/또는 열분해/분해 시설은 r-PVOH 생산 시설과 공동-배치될 수 있다. 도 2에 도시된 실시양태에서, 탄소 개질 시설 및/또는 열분해/분해 시설은 r-PVOH 생산 시설로부터 원격에 위치할 수 있다. 도 3에 도시된 실시양태에서, r-PVOH 시설에 물리적 재활용물을 제공하는 열분해/분해 시설 부분은 공동-배치되어 있을 수 있고, 반면 크레딧-기반 재활용물을 r-PVOH 시설에 제공하는 열분해/분해 시설 부분은 원격에 위치해 있을 수 있다. 원격에 위치해 있는 경우, 두 시설은 서로 0.5 마일 이상, 1 마일 이상, 5 마일 이상, 10 마일 이상, 100 마일 이상, 500 마일 이상, 1000 마일 이상 또는 10,000마일 이상 떨어져 있을 수 있다. 공동-배치되어 있는 경우, 두 시설은 서로 5 마일 이내, 1 마일 이내, 0.5 마일 이내 또는 0.25 마일 이내에 있을 수 있다. 아세탈화가 수행되는 경우, PVAc 시설에도 상기 열분해/분해 시설, 탄소 개질 시설 및 PVOH 시설과 관련된 사항 중 하나 이상이 적용된다. 전술한 바와 같이, 원격에 위치해 있는 경우, 두 개 이상의 시설은 동일하거나 다른 상업 주체가 소유 및/또는 운영할 수 있다.
상기 재활용물 PVOH는 다양한 최종 용도로 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 r-PVOH는 직물 또는 종이에 적용하기 위한 사이징제(sizing agent)로 사용될 수 있거나, 하나 이상의 중합체와 함께 접착제 제형에 포함될 수 있다. 이는 또한 유화제 및/또는 코팅제의 성분으로 사용될 수 있거나, 추가로 가공/반응되어 재활용물 중합체(예컨대, 본원에 논의된 폴리비닐 아세탈)를 형성할 수 있다.
청구범위 지지 설명 - 제1 실시양태
본 기술의 제1 실시양태에서는, 재활용물을 갖는 폴리비닐 알코올(r-PVOH)의 제조 방법이 제공된다. 상기 제조 방법은, (a) 제1 에틸렌과 제1 아세트산/무수물을 산소와 반응시켜 비닐 아세테이트를 합성하는 단계; (b) 상기 비닐 아세테이트의 적어도 일부를 중합하여 폴리비닐 아세테이트를 생성하는 단계; (c) 상기 폴리비닐 아세테이트의 적어도 일부를 제1 알코올과 반응시켜 폴리비닐 알코올(PVOH)을 생성하는 단계를 포함하고, 이때 상기 PVOH는 (i) 폐플라스틱, (ii) 재활용물 에틸렌 (r-에틸렌), (iii) 재활용물 알코올 (r-알코올) 및/또는 (iv) 재활용물 아세트산/무수물 (r-아세트산/무수물) 중 하나 이상의 원료 물질로부터의 재활용물을 포함한다.
이전 단락에 개시된 제1 실시양태는 또한 하기 나열된 추가 측면 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제1 실시양태의 하기 추가 측면 각각은, 단독의 특징일 수 있거나 일관된 범위 내에서 다른 추가 측면 중 하나 이상과 결합될 수 있다. 추가적으로, 하기 글머리 기호 단락은, 글머리 기호 목록의 들여쓰기 정도에 의해 표시되는 종속성 수준을 갖는 종속항의 특징으로 볼 수 있다(즉, 위에 나열된 특징(들)보다 더 많이 들여쓰기된 특징은 그 위에 나열된 특징(들)에 종속된 것으로 간주된다).
● 이때 상기 r-알코올은 메탄올을 포함한다.
○ 이때 상기 r-메탄올은 재활용물 합성가스(r-syngas)로부터 형성된다.
■ 이때 상기 r-합성가스의 적어도 일부는 재활용물 탄화수소 공급 스트림의 탄소 개질로부터 형성된다.
● 이때 상기 r-알코올은 에탄올을 포함한다.
○ 이때 상기 r-에탄올은 재활용물 에틸렌(r-에틸렌)으로부터 형성된다.
■ 이때 상기 r-에틸렌의 적어도 일부는 폐플라스틱의 열분해로부터 형성된다.
● 이때 상기 PVOH는 하나 이상의 상기 원료 물질로부터의 물리적 및 크레딧-기반 재활용물을 포함한다.
● 이때 상기 PVOH는 상기 r-에틸렌 및/또는 상기 r-아세트산/무수물로부터의 물리적 재활용물을 포함한다.
● 이때 상기 PVOH는 상기 r-알코올 및/또는 상기 r-CO로부터의 크레딧-기반 재활용물을 포함한다.
● 이때 상기 r-에틸렌의 적어도 일부는 폐플라스틱으로부터 제조되고, 상기 제1 에틸렌은 상기 r-에틸렌의 적어도 일부를 포함한다.
● 상기 r-에틸렌의 적어도 일부를 반응시켜 재활용물 에탄올(r-에탄올)을 형성하는 단계를 추가로 포함하고, 이때 상기 제1 알코올은 상기 r-에탄올의 적어도 일부를 포함한다.
● 재활용물 탄화수소-함유 공급원료를 탄소 개질하여 r-합성가스 스트림(r-syngas)을 생성하고, 상기 r-합성가스의 적어도 일부를 메탄올 합성 반응시켜 재활용물 메탄올(r-메탄올)을 형성하는 단계를 추가로 포함하고; 이때 상기 제1 알코올은 상기 r-메탄올의 적어도 일부를 포함한다.
● 이때 상기 탄소 개질 단계는 탄화수소-함유 공급원료의 부분 산화 가스화를 포함하고, 상기 제1 아세트산/무수물은 상기 r-합성가스의 적어도 일부로부터 형성된다.
● 이때 상기 제1 아세트산/무수물의 적어도 일부는, 제2 합성가스를 제1 메탄올로 전환시킨 다음, 상기 메탄올의 적어도 일부를 일산화탄소로 카르보닐화시켜 아세트산/무수물을 생성시킴으로써 형성되고; 이때 상기 제2 합성가스는 상기 탄소 개질로부터의 r-합성가스 중 적어도 일부를 포함하고/거나, 상기 일산화탄소는 상기 r-합성가스의 형성 중에 생성된 재활용물 일산화탄소(r-CO)를 포함한다.
● 이때 상기 합성, 중합 및 반응은 PVOH 생산 시설에서 수행되고, 상기 PVOH에 재활용물을 제공하는 하나 이상의 상기 원료 물질이 상기 PVOH 생산 시설로부터 100마일 이상 떨어진 원격 공급 시설에서 생성된 것이며, 상기 PVOH는 상기 원격 공급 시설에서 생성된 하나 이상의 상기 원료 물질로부터의 크레딧-기반 재활용물을 포함한다.
● 이때 합성, 중합 및 반응은 PVOH 생산 시설에서 수행되고, 하나 이상의 상기 원료 물질이 상기 PVOH 생산 시설로부터 5마일 이내에 위치한 공동-배치된 원료 시설에서 생성된 것이며, 상기 PVOH는 상기 공동-배치된 원료 시설에서 생성된 하나 이상의 상기 원료 물질로부터의 물리적 재활용물을 포함한다.
● 상기 재활용 PVOH의 적어도 일부를 하나 이상의 알데히드로 아세탈화하여 재활용물의 폴리비닐 아세탈을 형성하는 단계를 추가로 포함한다.
● 이때 상기 알데히드는 C3 내지 C6 알데히드이다.
● 하나 이상의 상기 원료 물질로부터 PVOH에 크레딧-기반 재활용물을 적용하는 단계를 추가로 포함한다.
● 이때 상기 적용 단계는 (i) 재활용물 크레딧을 통해, 물리적 재활용물을 갖는 하나 이상의 상기 원료 물질로부터의 재활용물을 하나 이상의 표적 물질에 귀속시키는 단계, (ii) 상기 하나 이상의 표적 물질로부터 상기 PVOH까지의 하나 이상의 화학적 경로를 따라 재활용물을 추적하는 단계, (iii) 상기 화학적 경로를 따라 재활용물을 추적하는 것에 적어도 부분적으로 기초하여, 재활용물을 상기 PVOH에 재활용물을 할당하는 단계를 포함한다.
● 이때 하기 기준 중 하나 이상이 충족된다: (i) 상기 원료 물질과 상기 표적 물질이 모두 에틸렌을 포함함, (ii) 상기 원료 물질과 상기 표적 물질이 모두 아세트산/무수물을 포함함, (iii) 상기 원료 물질과 상기 표적 물질이 모두 메탄올을 포함함, 및/또는 (iv) 상기 원료 물질과 상기 표적 물질이 모두 일산화탄소를 포함함.
● 이때 상기 귀속 단계는, (i) 상기 하나 이상의 원료 물질에 귀속될 수 있는 재활용물 크레딧을 디지털 인벤토리에 부킹하는 단계, (ii) 상기 디지털 인벤토리의 재활용물 크레딧을 상기 표적 물질에 할당하는 단계를 포함하고; 상기 추적 단계는, 상기 화학적 경로에 따른 하나 이상의 화학 반응에 대해 하나 이상의 전환 인자를 결정하는 단계를 포함하고; 상기 귀속 단계는, 디지털 인벤토리로부터의 크레딧-기반 재활용물을 상기 표적 물질에 할당하는 단계를 포함하고; 상기 전환 인자는, 상기 표적 물질에 적용되는 상기 크레딧-기반 재활용물 중 상기 PVOH에 할당되는 양을 결정한다.
● 재활용물 합성가스를 포함하는 합성가스 스트림(r-syngas)을 메탄올 합성 반응 시켜 재활용물 메탄올(r-메탄올)을 형성하고, 상기 r-메탄올의 적어도 일부를 카르보닐화시켜 재활용물 아세트산/무수물(r-아세트산/무수물)을 형성시키는 단계를 추가로 포함하고; 이때 상기 비닐 아세테이트 합성에 사용되는 상기 제1 아세트산/무수물은 r-아세트산/무수물을 포함한다.
● 제1 프로필렌을 제1 합성가스로 하이드로포르밀화하여 재활용물 n-부티르알데히드(r--n-부티르알데히드)를 형성하는 단계를 추가로 포함하고; 이때 상기 제1 프로필렌과 상기 제1 합성가스 중 하나 이상은 재활용물 프로필렌(r-프로필렌) 또는 재활용물 합성가스(r-syngas)를 포함하며, 상기 제1 n-부티르알데히드는 상기 n-부티르알데히드의 적어도 일부를 포함한다.
○ 이때 상기 제1 프로필렌은 r-프로필렌을 포함한다.
■ 이때 상기 r-프로필렌은 폐플라스틱의 열분해로부터 형성된다.
○ 이때 상기 제1 합성가스는 r-합성가스를 포함한다.
■ 이때 상기 r-합성가스는 폐플라스틱을 포함하는 재활용물 탄화수소 공급물의 탄소 개질로부터 형성된다.
● 이때 상기 PVOH는 하나 이상의 상기 원료 물질로부터의 물리적 재활용물을 포함한다.
● 이때 상기 PVOH는 하나 이상의 상기 원료 물질로부터의 크레딧-기반 재활용물을 포함한다.
● 이때 상기 PVOH는 하나 이상의 상기 원료 물질로부터의 물리적 및 크레딧-기반 재활용물을 포함한다.
● 이때 상기 PVOH는 상기 r-에틸렌으로부터의 재활용물을 포함한다.
○ 이때 상기 PVOH는 상기 r-에틸렌으로부터의 물리적 재활용물을 포함한다.
○ 이때 상기 PVOH는 상기 r-에틸렌으로부터의 크레딧-기반 재활용물을 포함한다.
● 이때 상기 PVOH는 상기 r-CO로부터 재활용물을 포함한다.
○ 이때 상기 PVOH는 상기 r-CO로부터의 물리적 재활용물을 포함한다.
○ 이때 상기 PVOH는 상기 r-CO로부터의 크레딧-기반 재활용물을 포함한다.
● 이때 상기 PVOH는 상기 r-메탄올로부터의 재활용물을 포함한다.
○ 이때 상기 PVOH는 상기 r-메탄올로부터의 물리적 재활용물을 포함한다.
○ 이때 상기 PVOH는 상기 r-메탄올로부터의 크레딧-기반 재활용물을 포함한다.
● 이때 상기 PVOH는 상기 r-아세트산/무수물로부터의 재활용물을 포함한다.
○ 이때 상기 PVOH는 상기 r-아세트산/무수물로부터의 물리적 재활용물을 포함한다.
○ 이때 상기 PVOH는 상기 r-아세트산/무수물로부터의 크레딧-기반 재활용물을 포함한다.
● 이때 상기 합성, 중합 및 반응은 PVOH 생산 시설에서 수행되고; 상기 PVOH에 재활용물을 제공하는 하나 이상의 상기 원료 물질이 상기 PVOH 생산 시설로부터 0.5 마일 이상, 1 마일 이상, 5 마일 이상, 10 마일 이상, 100 마일 이상, 500 마일 이상, 1000 마일 이상 또는 10,000마일 이상 떨어진 원격 공급 시설에서 생성된다.
○ 이때 상기 PVOH는 상기 원격 공급 시설에서 생성된 하나 이상의 상기 원료 물질로부터의 크레딧-기반 재활용물을 포함한다.
● 이때 상기 반응, 중합, 가수분해 및 아세탈화는 PVOH 생산 시설에서 수행되고; 하나 이상의 상기 원료 물질이 상기 PVOH 생산 시설로부터 5 마일 이내, 1 마일 이내, 0.5 마일 이내 또는 0.25마일 이내에 위치한 공동-배치된 원료 시설에서 생성된다.
○ 이때 상기 PVOH는 상기 원격 공급 시설에서 생성된 하나 이상의 상기 원료 물질로부터의 물리적 재활용물을 포함한다.
● 하나 이상의 재활용물 탄화수소-함유 공급원료로부터 r-합성가스를 생성하는 단계를 추가로 포함한다.
○ 이때 상기 생성 단계는 상기 탄화수소-함유 공급원료의 부분 산화 가스화 및/또는 증기 개질을 포함한다.
○ 이때 하기 기준 중 하나 이상이 충족된다:
(i) 상기 제1 알코올은, 상기 r-합성가스의 적어도 일부로부터 형성된 메탄올을 포함함, 및/또는
(ii) 상기 제1 아세트산/무수물은, 상기 r-합성가스의 적어도 일부로부터 형성됨.
○ 이때 상기 제1 아세트산/무수물의 적어도 일부는, 제2 합성가스를 메탄올로 전환시킨 다음, 상기 메탄올의 적어도 일부를 카르보닐화시켜 아세트산/무수물을 생성시킴으로써 형성된다.
■ 이때 상기 제2 합성가스는, 상기 재활용물 탄화수소-함유 공급원료로부터 형성된 상기 r-합성가스 중 적어도 일부를 포함한다.
● 이때 상기 r-에틸렌의 적어도 일부는 폐플라스틱으로부터 제조된다.
○ 이때 상기 r-에틸렌의 적어도 일부는 폐플라스틱을 열분해 및/또는 분해하여 제조된다.
○ 이때 상기 제1 에틸렌은 상기 r-에틸렌의 적어도 일부를 포함한다.
● 하나 이상의 상기 원료 물질로부터 상기 PVOH에 크레딧-기반 재활용물을 적용하는 단계를 추가로 포함한다.
○ 이때 상기 적용 단계는, (i) 재활용물 크레딧을 통해, 물리적 재활용물을 갖는 하나 이상의 상기 원료 물질로부터의 재활용물을 하나 이상의 표적 물질에 귀속시키는 단계; (ii) 상기 하나 이상의 표적 물질로부터 상기 PVOH까지의 하나 이상의 화학적 경로를 따라 재활용물을 추적하는 단계; 및 (iii) 상기 화학적 경로를 따라 재활용물의 추적하는 것에 적어도 부분적으로 기초하여, 재활용물을 상기 PVOH에 할당하는 단계를 포함한다.
■ 이때 하기 기준 중 하나 이상이 충족된다: (i) 상기 원료 물질과 상기 표적 물질이 모두 에틸렌을 포함함; (ii) 상기 원료 물질과 상기 표적 물질이 모두 아세트산/무수물을 포함함; (iii) 상기 원료 물질과 상기 표적 물질이 모두 일산화탄소를 포함함; 및/또는 (iv) 상기 원료 물질과 상기 표적 물질이 모두 메탄올을 포함함.
● 이때 하나 이상의 상기 표적 물질은, 제1 아세트산/무수물, 제1 에틸렌 및/또는 제1 알코올 중 하나 이상을 포함한다.
■ 이때 하기 기준 (i) 내지 (iv) 중 하나 이상이 충족된다:
(i) 상기 원료 물질은 물리적 재활용물을 갖는 상기 r-합성가스를 포함함;
(ii) 상기 원료 물질은 물리적 재활용물을 갖는 상기 r-아세트산/무수물을 포함하고, 상기 표적 물질은 상기 제1 아세트산/무수물을 포함함;
(iii) 상기 원료 물질은 물리적 재활용물을 갖는 상기 r-CO를 포함함; 및/또는
(iv) 상기 원료 물질은 물리적 재활용물을 갖는 상기 r-에틸렌을 포함하고, 상기 표적 물질은 상기 제1 에틸렌을 포함함.
■ 이때 귀속 단계는, (i) 상기 하나 이상의 원료 물질에 귀속될 수 있는 재활용물 크레딧을 디지털 인벤토리에 부킹하는 단계, 및 (ii) 상기 디지털 인벤토리의 재활용물 크레딧을 상기 표적 물질에 할당하는 단계를 포함한다.
● 이때 상기 추적 단계는, 상기 화학적 경로에 따른 하나 이상의 화학 반응에 대해 하나 이상의 전환 인자를 결정하는 단계를 포함하고; 상기 귀속 단계는, 디지털 인벤토리로부터의 크레딧-기반 재활용물을 상기 표적 물질에 할당하는 단계를 포함하고; 상기 전환 인자는, 상기 표적 물질에 적용되는 상기 크레딧-기반 재활용물 중 상기 PVOH에 할당되는 양을 결정한다.
● 이때 상기 방법은, 크레딧-기반 재활용물의 적용에 대해 인증 기관으로부터 인증을 획득하는 단계를 추가로 포함한다.
● 이때 상기 원료 물질의 재활용물은, 폐플라스틱으로부터 유래한 것이다.
● 이때 상기 원료 물질과 상기 표적 물질은, 실질적으로 동일한 물리적 조성을 갖는다.
● 이때 상기 원료 물질의 50 중량% 이상, 75 중량% 이상, 90 중량% 이상, 95 중량% 이상, 99 중량% 이상 또는 100 중량% 이상이, 상기 표적 물질과 동일하다.
● 이때 상기 r-PVOH는, 10% 이상, 20% 이상, 30% 이상, 40% 이상, 50% 이상, 75% 이상, 90% 이상, 95% 이상 또는 100% 이상의 총 재활용물을 갖는다.
● 이때 상기 r-PVOH는, 10% 이상, 20% 이상, 30% 이상, 40% 이상, 50% 이상의 물리적 재활용물 및 10% 이상, 20% 이상, 30% 이상, 40% 이상 또는 50% 이상의 크레딧-기반 재활용물을 갖는다.
● 이때 상기 원료 물질은 물리적 재활용물을 가지며, 상기 표적 물질은 100% 미만의 물리적 재활용물을 갖는다.
● 이때 상기 원료 물질은 10% 이상, 25% 이상, 50% 이상, 75% 이상, 90% 이상, 또는 99% 이상의 물리적 재활용물을 갖는다.
● 이때 상기 표적 물질은 99% 미만, 90% 미만, 75% 미만, 50% 미만, 25% 미만, 10% 미만, 또는 1% 미만의 물리적 재활용물을 갖는다.
● 이때 상기 원료 물질은 100%의 물리적 재활용물을 갖고, 상기 표적 물질은 물리적 재활용물을 갖지 않는다.
● 이때 상기 제1 에틸렌, 상기 제1 아세트산/무수물, 또는 상기 제1 알코올 중 어느 것도 물리적 재활용물을 갖지 않는다.
● 이때 상기 제1 에틸렌, 상기 제1 아세트산/무수물 및 상기 제1 알코올 중 1개 이상(2개 이상, 3개 이상, 모두)이 물리적 재활용물을 갖는다.
● 이때 상기 적용 단계는, 물리적 재활용물을 상기 PVOH의 적어도 일부에 적용하여, 상기 r-PVOH가 물리적 재활용물과 크레딧-기반 재활용물 모두를 갖도록 하는 단계를 추가로 포함한다.
● 이때 상기 PVOH에 적용되는 물리적 재활용물은 상기 r-에틸렌, 상기 r-아세트산/무수물, 상기 r-메탄올 또는 상기 r-에탄올 중 하나 이상으로부터 유래된다.
● 이때 상기 표적 물질은 상기 에틸렌을 포함하고, 상기 PVOH에 할당된 크레딧-기반 재활용물의 적어도 일부는 상기 에틸렌으로부터 상기 PVOH까지의 제1 화학적 경로를 통해 추적된다.
● 이때 상기 표적 물질은 상기 아세트산/무수물을 포함하고, 상기 PVOH에 할당된 크레딧-기반 재활용물의 적어도 일부는 상기 아세트산/무수물로부터 상기 PVOH까지의 제2화학적 경로를 통해 추적된다.
● 이때 상기 표적 물질은 상기 알코올을 포함하고, 상기 PVOH에 할당된 크레딧-기반 재활용물의 적어도 일부는 상기 알코올로부터 상기 PVOH까지의 제3 화학적 경로를 통해 추적된다.
청구범위 지지 설명 - 제2 실시양태
본 기술의 제2 실시양태에서는, 재활용물을 갖는 폴리비닐 아세탈의 제조 방법이 제공되며; 상기 방법은 (a) 제1 에틸렌 및 제1 아세트산/무수물을 산소와 반응시켜 비닐 아세테이트를 생성하는 단계, (b) 상기 비닐 아세테이트의 적어도 일부를 중합하여 폴리비닐 아세테이트를 생성하는 단계, (c) 상기 폴리비닐 아세테이트의 적어도 일부를 제1 에탄올로 알코올 분해시켜 폴리비닐 알코올을 생성하는 단계, 및 (d) 상기 폴리비닐 알코올의 적어도 일부를 제1 알데히드로 아세탈화시켜 폴리비닐 아세탈을 생성하는 단계를 포함하고; 이때 상기 폴리비닐 아세탈은, (i) 폐플라스틱, (ii) 재활용물 합성가스 (r-syngas), (iii) 재활용물 에틸렌 (r-에틸렌), (iv) 재활용물 일산화탄소, 및 (v) 재활용물 아세트산/무수물 (r-아세트산/무수물) 중 하나 이상의 원료 물질로부터의 재활용물을 포함한다.
이전 단락에 개시된 제2 실시양태는 또한 하기 나열된 추가 측면 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제2 실시양태의 하기 추가 측면 각각은, 단독의 특징일 수 있거나 일관된 범위 내에서 다른 추가 측면 중 하나 이상과 결합될 수 있다.
● 상기 PVOH의 적어도 일부를 n-부티르알데히드로 아세탈화하여 폴리비닐 부티랄(PVB)을 생성하는 단계를 추가로 포함하고, 이때 상기 PVB는 상기 원료 물질 (i) 내지 (iv) 중 하나 이상으로부터의 재활용물을 포함한다.
● 올레핀을 제1 합성가스로 하이드로포르밀화시켜 제1 알데히드를 제공하는 단계를 추가로 포함하고; 이때 상기 제1 합성가스는 상기 r-합성가스의 적어도 일부를 포함하여, 상기 알데히드가 재활용물 알데히드(r-알데히드)가 되도록 한다.
○ 이때 상기 올레핀은 프로필렌을 포함한다.
■ 이때 상기 프로필렌의 적어도 일부는 폐플라스틱의 열분해로부터 형성된 재활용물 프로필렌이다.
● 이때 상기 반응, 중합, 알코올 및 아세탈화는 폴리비닐 아세탈(PVAc) 생산 시설에서 수행되고; 상기 PVAc에 재활용물을 제공하는 하나 이상의 상기 원료 물질이 상기 PVAc 생산 시설로부터 5 마일 이상 떨어진 원격 공급 시설에서 생성된 것이며; 상기 PVAc는 상기 원격 공급 시설에서 생성된 하나 이상의 상기 원료 물질로부터의 크레딧-기반 재활용물을 포함한다.
● 상기 PVAc에 하나 이상의 상기 원료 물질로부터의 크레딧-기반 재활용물을 적용하는 단계를 추가로 포함하고; 상기 적용 단계는, (i) 재활용물 크레딧을 통해, 물리적 재활용물을 갖는 하나 이상의 상기 원료 물질로부터의 재활용물을 하나 이상의 표적 물질에 귀속시키는 단계, (ii) 상기 하나 이상의 표적 물질로부터 상기 PVAc까지의 하나 이상의 화학적 경로를 따라 재활용물을 추적하는 단계, 및 (iii) 상기 화학적 경로를 따라 재활용물을 추적하는 것에 적어도 부분적으로 기초하여, 재활용물을 상기 PVAc에 할당하는 단계를 포함하며; 이때 하기 기준 중 하나 이상이 충족된다: (i) 상기 원료 물질과 상기 표적 물질이 모두 합성가스를 포함함, (ii) 상기 원료 물질과 상기 표적 물질이 모두 아세트산/무수물을 포함함, (iii) 상기 원료 물질과 상기 표적 물질이 모두 메탄올을 포함함, (iv) 상기 원료 물질과 상기 표적 물질이 모두 일산화탄소를 포함함, 및/또는 (v) 상기 원료 물질과 상기 표적 물질이 모두 에틸렌을 포함함.
정의
후술되는 내용은 정의된 용어의 독점적 리스트인 것으로 의도되지는 않음을 이해해야 한다. 예컨대, 문맥에서 정의된 용어의 사용을 수반하는 경우와 같이, 다른 정의가 본원에서 제공될 수 있다.
본원에서, 단수형 표현은 복수형 표현을 포함한다.
본원에서 사용되는 용어 "및/또는"은 2개 이상의 항목의 리스트에 사용되는 경우, 열거된 항목 중 어느 하나가 그 자체로서 또는 열거된 항목 중 2개 이상과의 임의의 조합으로 사용될 수 있음을 의미한다. 예컨대, 조성물이 성분 A, B 및/또는 C를 함유하는 것으로 기재되는 경우, 상기 조성물은 A 단독; B 단독; C 단독; A 및 B의 조합; A 및 C의 조합; B 및 C의 조합; 또는 A, B, 및 C의 조합을 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 문구 "적어도 일부"는 적어도 일부 및 전체 양 또는 기간까지를 포함한다.
본원에서 사용되는 용어 "화학적 경로"는, 투입 물질과 생성 물질 사이의 화학적 처리 단계(들)를 의미하며(예를 들어, 화학 반응, 물리적 분리 등), 이때 상기 투입 물질은 상기 생성 물질을 만드는 데 사용된다.
본원에서 사용되는 용어 "화학적 재활용"은 폐플라스틱 중합체를, 그 자체로 유용하고/거나 다른 화학적 생산 공정(들)의 공급원료로써 유용한 저분자량 중합체, 올리고머, 단량체 및/또는 비-중합체 분자(예를 들어, 수소, 일산화탄소, 메탄, 에탄, 프로판, 에틸렌 및 CO)로 화학적 전환시키는 단계를 포함하는, 폐플라스틱 재활용 공정을 의미한다.
본원에서 사용되는 용어 "공동-배치된(co-located)"은 공통의 물리적 장소 및/또는 서로 5 마일 이내, 1 마일 이내, 0.5 마일 이내 또는 0.25마일 이내에 위치한 두 개 이상의 물체의 특성을 의미한다.
본원에서 사용되는 용어 "포함하는" 및 "포함하다"는, 상기 용어 이전에 기재된 대상으로부터 상기 용어 이후에 기재되는 하나 이상의 요소로의 전이를 위해 사용되는 개방-종결형 전이 용어이며, 이때 상기 전이 용어 이후에 열거된 요소(들)는 필수적으로 상기 대상을 구성하는 유일한 요소는 아니다.
본원에서 사용되는 용어 "크레딧-기반 재활용물", "비-물리적 재활용물" 및 "간접 재활용물"은, 모두 폐기물로 물리적 추적할 수 없지만, 재활용물이 이에 귀속되는 물질을 의미한다.
본원에서 사용되는 용어 "직접 유래된"은, 폐기물로부터 유래된 하나 이상의 물리적 성분을 갖는 것을 의미한다.
본원에서 사용되는 용어 "갖는" 및 "갖는다"는, 전술된 "포함하는" 및 "포함하다"와 같은 개방-종결형 의미를 갖는다.
본원에서 사용되는 용어 "간접적으로 유래된"은, (i) 폐기물에 귀속될 수 있지만, (ii) 폐기물로부터 유래된 물리적 성분을 갖는 것에 기초하지 않는, 적용된 재활용물을 가짐을 의미한다.
본원에서 사용되는 용어 "원격에 위치한"은, 두 시설, 현장 또는 반응기 사이의 0.1 마일 이상, 0.5 마일 이상, 1 마일 이상, 5 마일 이상, 10 마일 이상, 50 마일 이상, 100 마일 이상, 500 마일 이상 또는 1000 마일 이상의 거리를 의미한다.
본원에서 사용되는 용어 "물질 수지(mass balance)"는 다양한 소재에 포함된 재활용물의 질량을 기준으로 재활용물을 추적하는 방법을 의미한다.
본원에서 사용되는 용어 "물리적 재활용물" 및 "직접 재활용물"은, 모두 폐기물로 다시 물리적으로 추적할 수 있는 물질을 의미한다.
본원에서 사용되는 용어 "주로"는, 50 중량% 초과를 의미한다. 예컨대, 주로 프로판 스트림, 조성물, 공급원료 또는 생성물은 50 중량% 초과의 프로판을 함유하는 스트림, 조성물, 공급원료 또는 생성물이다.
본원에서 사용되는 용어 "재활용물"은, 재활용 물질로부터 직접 및/또는 간접적으로 유래된 조성물이거나 이를 포함하는 것을 의미한다. 재활용물은 일반적으로 물리적 재활용물과 크레딧-기반 재활용물을 모두 지칭하는 데 사용된다. 재활용물은 물리적 재활용물 및/또는 크레딧-기반 재활용물을 갖는 물질을 설명하는 형용사로도 사용된다.
본원에서 사용되는 용어 "재활용물 크레딧"은, 물리적 재활용물을 갖는 제1 재료로부터 100% 미만의 물리적 재활용물을 갖는 제2재료로 직접 또는 간접적으로(즉, 디지털 인벤토리를 통해) 귀속될 수 있는 물리적 재활용물의 비-물리적 척도를 의미한다.
본원에서 사용되는 용어 "총 재활용물"은, 모든 원료로부터의 물리적 재활용물 및 크레딧-기반 재활용물의 누적량을 의미한다.
본원에서 사용되는 용어 "폐기물"은, 사용된, 버려진 및/또는 폐기된 물질을 의미한다.
본원에서 사용되는 용어 "폐플라스틱" 및 "플라스틱 폐기물"은, 사용된, 버려진 및/또는 폐기된 플라스틱 물질을 의미한다.
개시된 실시양태에 국한되지 않는 청구범위
전술된 본 발명의 바람직한 형태는 단지 예시로서 사용되어야 하며, 본 발명의 범위를 해석하기 위한 제한적인 의미로 사용되어서는 안 된다. 전술된 예시적 실시양태에 대한 수정은, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 용이하게 이루어질 수 있다.
본 발명자들은 하기 청구범위에 설명된 바와 같이, 본 발명의 문자 그대로의 범위에서 실질적으로 벗어나지 않지만 그 외부에 있는 모든 장치에 관해, 본 발명의 합리적으로 공정한 범위를 결정하고 평가하기 위해 균등론(Doctrine of Equivalent)에 의존하려는 의도를 명시한다.
Claims (20)
- 재활용물(recycled content)을 갖는 폴리비닐 알코올(r-PVOH)의 제조 방법으로서,
상기 제조 방법은,
(a) 제1 에틸렌 및 제1 아세트산/무수물을 산소와 반응시켜 비닐 아세테이트를 합성하는 단계;
(b) 상기 비닐 아세테이트의 적어도 일부를 중합하여 폴리비닐 아세테이트를 생성하는 단계;
(c) 상기 폴리비닐 아세테이트의 적어도 일부를 제1(first) 알코올과 반응시켜 폴리비닐 알코올(PVOH)을 생성하는 단계를 포함하고,
이때 상기 PVOH는, (i) 폐플라스틱, (ii) 재활용물 에틸렌 (r-에틸렌), (iii) 재활용물 알코올 (r-알코올), 및/또는 (iv) 재활용물 아세트산/무수물 (r-아세트산/무수물) 중 하나 이상의 원료 물질(source materials)로부터의 재활용물을 포함하는, 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 PVOH가 하나 이상의 상기 원료 물질로부터의 물리적(physical) 및 크레딧(credit)-기반 재활용물을 포함하는, 제조 방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 PVOH가, 상기 r-에틸렌 및/또는 r-아세트산/무수물로부터의 물리적 재활용물을 포함하는, 제조 방법. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 PVOH가, 상기 r-알코올 및/또는 r-CO로부터의 크레딧-기반 재활용물을 포함하는, 제조 방법. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 r-에틸렌의 적어도 일부가 폐플라스틱으로부터 형성된 것이고, 상기 제1 에틸렌은 상기 r-에틸렌의 적어도 일부를 포함하는, 제조 방법. - 제5항에 있어서,
상기 r-에틸렌의 적어도 일부를 반응시켜 재활용물 에탄올(r-에탄올)을 형성하는 단계
를 추가로 포함하고, 이때 상기 제1 알코올은 상기 r-에탄올의 적어도 일부를 포함하는, 제조 방법. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
재활용물 탄화수소-함유 공급원료를 탄소 개질(carbon reforming)하여 r-합성가스 스트림(r-합성가스)을 형성하는 단계, 및
상기 r-합성가스의 적어도 일부를 메탄올 합성 반응시켜 재활용물 메탄올(r-메탄올)을 형성하는 단계
를 추가로 포함하고; 이때 상기 제1 알코올은 상기 r-메탄올의 적어도 일부를 포함하는, 제조 방법. - 제7항에 있어서,
상기 탄소 개질 단계는, 상기 탄화수소-함유 공급원료의 부분 산화 가스화(partial oxidation gasification)를 포함하고; 상기 제1 아세트산/무수물은 상기 r-합성가스의 적어도 일부로부터 형성되는, 제조 방법. - 제8항에 있어서,
상기 제1 아세트산/무수물의 적어도 일부는, 제2 합성가스를 제1 메탄올로 전환시킨 다음, 상기 메탄올의 적어도 일부를 일산화탄소로 카르보닐화시켜 아세트산/무수물을 생성시킴으로써 형성되고;
이때 상기 제2 합성가스는 상기 탄소 개질로부터의 r-합성가스 중 적어도 일부를 포함하고/하거나; 상기 일산화탄소는 상기 r-합성가스의 형성 중에 생성된 재활용물 일산화탄소(r-CO)를 포함하는,
제조 방법. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 합성, 중합 및 반응이 PVOH 생산 시설에서 수행되고; 상기 PVOH에 재활용물을 제공하는 하나 이상의 상기 원료 물질이 상기 PVOH 생산 시설로부터 100 마일 이상 떨어진 원격 공급 시설에서 생성된 것이며; 상기 PVOH는 상기 원격 공급 시설에서 생성된 하나 이상의 상기 원료 물질로부터의 크레딧-기반 재활용물을 포함하는, 제조 방법. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 합성, 중합 및 반응이 PVOH 생산 시설에서 수행되고; 하나 이상의 상기 원료 물질이 상기 PVOH 생산 시설로부터 5 마일 이내에 위치한 공동-배치된(co-located) 원료 시설에서 생성된 것이며; 상기 PVOH는 상기 공동-배치된 원료 시설에서 생성된 하나 이상의 상기 원료 물질로부터의 물리적 재활용물을 포함하는, 제조 방법. - 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 재활용 PVOH의 적어도 일부를 하나 이상의 알데히드로 아세탈화하여 재활용물 폴리비닐 아세탈을 형성하는 단계
를 추가로 포함하는 제조 방법. - 제12항에 있어서,
상기 알데히드가 C3 내지 C6 알데히드인, 제조 방법. - 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
하나 이상의 상기 원료 물질로부터의 PVOH에 크레딧-기반 재활용물을 적용하는 단계
를 추가로 포함하는 제조 방법. - 제14항에 있어서,
상기 적용 단계는
(i) 재활용물 크레딧을 통해, 물리적 재활용물을 갖는 하나 이상의 상기 원료 물질로부터의 재활용물을 하나 이상의 표적(target) 물질에 귀속시키는(attributing) 단계;
(ii) 상기 하나 이상의 표적 물질로부터 상기 PVOH까지의 하나 이상의 화학적 경로를 따라 재활용물을 추적하는(tracing) 단계; 및
(iii) 상기 화학적 경로를 따라 재활용물을 추적하는 것에 적어도 부분적으로 기초하여, 재활용물을 상기 PVOH에 할당하는 단계
를 포함하는, 제조 방법. - 제15항에 있어서,
하기 기준 중 하나 이상이 충족되는 제조 방법:
(i) 상기 원료 물질과 상기 표적 물질이 모두 에틸렌을 포함함;
(ii) 상기 원료 물질과 상기 표적 물질이 모두 아세트산/무수물을 포함함;
(iii) 상기 원료 물질과 상기 표적 물질이 모두 메탄올을 포함함; 및/또는
(iv) 상기 원료 물질과 상기 표적 물질이 모두 일산화탄소를 포함함. - 제15항에 있어서,
상기 귀속 단계는, (i) 상기 하나 이상의 원료 물질에 귀속될 수 있는 재활용물 크레딧을 디지털 인벤토리에 부킹(booking)하는 단계, 및 (ii) 상기 디지털 인벤토리의 재활용물 크레딧을 상기 표적 물질에 할당하는 단계를 포함하고;
상기 추적 단계는, 상기 화학적 경로에 따른 하나 이상의 화학 반응에 대해 하나 이상의 전환 인자(conversion factor)를 결정하는 단계를 포함하고;
상기 귀속 단계는, 디지털 인벤토리로부터의 크레딧-기반 재활용물을 상기 표적 물질에 할당하는 단계를 포함하고;
상기 전환 인자는, 상기 표적 물질에 적용되는 상기 크레딧-기반 재활용물 중 상기 PVOH에 할당되는 양을 결정하는 것인,
제조 방법. - 재활용물을 갖는 폴리비닐 아세탈(r-PVAc)의 제조 방법으로서,
상기 제조 방법은
(a) 제1 에틸렌 및 제1 아세트산/무수물을 산소와 반응시켜 비닐 아세테이트를 생성하는 단계;
(b) 상기 비닐 아세테이트의 적어도 일부를 중합하여 폴리비닐 아세테이트를 생성하는 단계;
(c) 상기 폴리비닐 아세테이트의 적어도 일부를 제1 에탄올로 알코올 분해시켜 폴리비닐 알코올을 생성하는 단계; 및
(d) 상기 폴리비닐 알코올의 적어도 일부를 제1 알데히드로 아세탈화시켜 폴리비닐 아세탈을 생성하는 단계
를 포함하고, 이때 상기 폴리비닐 아세탈은 (i) 폐플라스틱, (ii) 재활용물 합성가스 (r-syngas), (iii) 재활용물 에틸렌 (r-에틸렌), (iv) 재활용물 일산화탄소, 및 (v) 재활용물 아세트산/무수물 (r-아세트산/무수물) 중 하나 이상의 원료 물질로부터의 재활용물을 포함하는, 제조 방법. - 제18항에 있어서,
올레핀을 제1 합성가스로 하이드로포르밀화시켜 제1 알데히드를 제공하는 단계
를 추가로 포함하고; 이때 상기 제1 합성가스는 상기 r-합성가스의 적어도 일부를 포함하여, 상기 알데히드가 재활용물 알데히드(r-알데히드)가 되도록 하는, 제조 방법. - 제18항에 있어서,
상기 하나 이상의 상기 원료 물질로부터의 폴리비닐 아세탈에 크레딧-기반 재활용물을 적용하는 단계
를 추가로 포함하고; 이때 상기 적용 단계는,
(i) 재활용물 크레딧을 통해, 물리적 재활용물을 갖는 하나 이상의 상기 원료 물질으로부터의 재활용물을, 하나 이상의 표적 물질에 귀속시키는 단계,
(ii) 상기 하나 이상의 표적 물질로부터 상기 폴리비닐 아세탈까지의 하나 이상의 화학적 경로를 따라, 재활용물을 추적하는 단계, 및
(iii) 상기 화학적 경로를 따라 재활용물을 추적하는 것에 적어도 부분적으로 기초하여, 재활용물을 상기 PVOH에 할당하는 단계
를 포함하며; 이때 하기 기준 중 하나 이상이 충족되는, 제조 방법:
(i) 상기 원료 물질과 상기 표적 물질이 모두 에틸렌을 포함함;
(ii) 상기 원료 물질과 상기 표적 물질이 모두 아세트산/무수물을 포함함;
(iii) 상기 원료 물질과 상기 표적 물질이 모두 합성가스를 포함함; 및/또는
(iv) 상기 원료 물질과 상기 표적 물질이 모두 일산화탄소를 포함함.
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