特表 2024-533703 ＨＤＰＥとＰＰの高圧解重合

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-09-12

(54)【発明の名称】ＨＤＰＥとＰＰの高圧解重合

(51)【国際特許分類】

   C10G 1/10 20060101AFI20240905BHJP

   C10G 9/36 20060101ALI20240905BHJP

   C08J 11/12 20060101ALI20240905BHJP

【ＦＩ】

C10G1/10

C10G9/36

C08J11/12 ZAB

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024518634

(86)(22)【出願日】2022-09-28

(85)【翻訳文提出日】2024-03-25

(86)【国際出願番号】 EP2022077026

(87)【国際公開番号】W WO2023052454

(87)【国際公開日】2023-04-06

(31)【優先権主張番号】63/250,997

(32)【優先日】2021-09-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】513076604

【氏名又は名称】バーゼル・ポリオレフィン・イタリア・ソチエタ・ア・レスポンサビリタ・リミタータ

(74)【代理人】

【識別番号】100100354

【弁理士】

【氏名又は名称】江藤 聡明

(74)【代理人】

【識別番号】100167106

【弁理士】

【氏名又は名称】倉脇 明子

(74)【代理人】

【識別番号】100194135

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 修

(74)【代理人】

【識別番号】100206069

【弁理士】

【氏名又は名称】稲垣 謙司

(74)【代理人】

【識別番号】100185915

【弁理士】

【氏名又は名称】長山 弘典

(72)【発明者】

【氏名】ラマージュ，デイビッド エル．

(72)【発明者】

【氏名】スミス，クリストファー ディー．

(72)【発明者】

【氏名】ヤン，シュエヨン

(72)【発明者】

【氏名】ホワイト，ダニエル エフ．

(72)【発明者】

【氏名】ナジ，サンドル

【テーマコード（参考）】

4F401

4H129

【Ｆターム（参考）】

4F401AA09

4F401AA10

4F401AA27

4F401BA02

4F401CA02

4F401CA67

4F401CA90

4F401CB14

4F401DA12

4F401FA01Z

4F401FA02Z

4F401FA07Z

4H129AA03

4H129BA04

4H129BB03

4H129BC12

4H129CA22

4H129DA03

4H129FA02

4H129NA20

4H129NA21

4H129NA22

4H129NA26

(57)【要約】

【解決手段】
（ａ）４００℃～６００℃の範囲の温度に維持され、かつ４～１５ｂａｒｇの範囲の圧力下で運転される解重合反応器に、ポリマー材料を供給するステップと、（ｂ）ポリマー材料の少なくとも一部を解重合することにより、第１のガス状生成物および第１の液体生成物を形成するステップと、を含む、ポリマー材料を解重合する方法。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ポリマー材料を解重合する方法であって、
（ａ）４００℃～６００℃の範囲の温度に維持され、かつ４～１５ｂａｒｇ（５８～２１８ｐｓｉｇ）の範囲の圧力下で運転される解重合反応器に、ポリマー材料を供給するステップと、
（ｂ）前記ポリマー材料の少なくとも一部を解重合することにより、第１のガス状生成物および第１の液体生成物を形成するステップであって、前記第１の液体生成物が、
（ｉ）約３．５重量％～約６．０重量％のＣ２～Ｃ４、
（ｉｉ）約６．５重量％～約１０．０重量％のＣ５、
（ｉｉｉ）約１１．７重量％～約１５．０重量％のＣ６、
（ｉｖ）約５．０重量％～約１６．０重量％のＣ７、
（ｖ）約９．０重量％～約１６．０重量％のＣ８、および
（ｖｉ）約５９．５重量％未満のＣ９＋、を含む組成を有する、ステップと、を含む、方法。

【請求項2】

（ｃ）前記第１の液体生成物をスチームクラッカーまたは流動接触分解ユニットに送るステップであって、前記液体生成物の少なくとも一部が、１つ以上のオレフィンに変換される、ステップ、をさらに含む、請求項１に記載のポリマー材料を解重合する方法。

【請求項3】

前記ポリマー材料がポリプロピレンを含む場合、前記第１の液体生成物は、
（ｉ）約３．０重量％～約４．５重量％のＣ２～Ｃ４、
（ｉｉ）約７．５重量％～約１１．５重量％のＣ５、
（ｉｉｉ）約１２．５重量％～約１６．５重量％のＣ６、
（ｉｖ）約４．２重量％～約６．４重量％のＣ７、
（ｖ）約９．０重量％～約１３．０重量％のＣ８、および
（ｖｉ）約５７．５重量％未満のＣ９＋、を含む組成を有する、請求項１に記載のポリマー材料を解重合する方法。

【請求項4】

前記ポリマー材料は、少なくとも８５重量％のポリプロピレンを含む、請求項３に記載のポリマー材料を解重合する方法。

【請求項5】

前記ポリマー材料が高密度ポリエチレンを含む場合、前記第１の液体生成物は、
（ｉ）約４．５重量％～約６．５重量％のＣ２～Ｃ４、
（ｉｉ）約５．５重量％～約９．５重量％のＣ５、
（ｉｉｉ）約１１．５重量％～約１５．５重量％のＣ６、
（ｉｖ）約１２．０重量％～約１７．５重量％のＣ７、
（ｖ）約１２．０重量％～約１７．５重量％のＣ８、および
（ｖｉ）約５０．０重量％未満のＣ９＋、を含む組成を有する、請求項１に記載のポリマー材料を解重合する方法。

【請求項6】

前記ポリマー材料は、少なくとも８５重量％の高密度ポリエチレンを含む、請求項５に記載のポリマー材料を解重合する方法。

【請求項7】

解重合は、触媒の非存在下で行われる、請求項１に記載のポリマー材料を解重合する方法。

【請求項8】

解重合は、分子状酸素の非存在下で行われる、請求項１に記載のポリマー材料を解重合する方法。

【請求項9】

解重合は、不活性雰囲気中で行われる、請求項１に記載のポリマー材料を解重合する方法。

【請求項10】

前記反応器は、４００℃～５００℃の範囲の温度で運転される、請求項１に記載のポリマー材料を解重合する方法。

【請求項11】

前記反応器は、４５０℃～５５０℃の範囲の温度で運転される、請求項１に記載のポリマー材料を解重合する方法。

【請求項12】

前記反応器は、５００℃～６００℃の範囲の温度で運転される、請求項１に記載のポリマー材料を解重合する方法。

【請求項13】

前記反応器は、１０～１５ｂａｒｇの範囲の圧力下で運転される、請求項１に記載のポリマー材料を解重合する方法。

【請求項14】

前記反応器は、６～１２ｂａｒｇの範囲の圧力下で運転される、請求項１に記載のポリマー材料を解重合する方法。

【請求項15】

前記反応器は、４～８ｂａｒｇの範囲の圧力下で運転される、請求項１に記載のポリマー材料を解重合する方法。

【請求項16】

前記ポリマー材料は、産業廃棄物からのポリマー材料である、請求項１に記載のポリマー材料を解重合する方法。

【請求項17】

前記ポリマー材料は、消費財廃棄物からのポリマー材料である、請求項１に記載のポリマー材料を解重合する方法。

【請求項18】

前記ポリマー材料は、前記解重合反応器に供給される前に洗浄される、請求項１に記載のポリマー材料を解重合する方法。

【請求項19】

前記ポリマー材料は、２つ以上のポリマー材料の混合物である、請求項１に記載のポリマー材料を解重合する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は特許協力条約に基づき出願され、２０２１年９月３０日に出願された米国仮特許出願第６３／２５０，９９７号への優先権の利益を主張するものであり、当該出願のすべての内容は引用により本明細書に組み込まれている。
連邦政府の後援による研究に関する声明

【0002】

該当なし。

【0003】

本開示は、概して、圧力下でポリマー材料を効果的に解重合するためのプロセスに関する。より具体的には、本開示は、高圧下で触媒を使用せずにポリマー材料を解重合するプロセスに関する。解重合されるポリマー材料としては、高密度ポリエチレンおよびポリプロピレンが挙げられ得る。

【背景技術】

【0004】

解重合とそれに続く水素化や分解などの追加処理は、ポリマー材料をそのポリマー材料の原材料に戻すための魅力的な方法を提供する。熱解重合に伴う問題の１つは、ポリエチレンとポリプロピレンの双方とも大量の高分子量炭化水素を含む解重合液を生成し、そのためさらなる処理が複雑になることである。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0005】

解重合液の分子量分布を小さくする１つの方法は、触媒を利用することである。しかしながら、プラスチックの解重合に適した触媒は高価であることが多く、そのためリサイクルプロセスは経済的に達成が困難である。さらに、多くの触媒は、ほとんどの対象となる廃棄物ポリマー材料の流れに見出される添加剤、顔料、および汚染物質によって汚染される可能性がある。したがって、ポリマー材料から得られる解重合液中の高分子量炭化水素の量を減らす必要がある。

【0006】

概して、本開示は、ポリマー材料を解重合する方法であって、（ａ）４００℃～６００℃の範囲の温度に維持され、かつ４～１５ｂａｒｇ（５８～２１８ｐｓｉｇ）の範囲の圧力下で運転される解重合反応器に、ポリマー材料を供給するステップと、（ｂ）ポリマー材料の少なくとも一部を解重合することにより、第１のガス状生成物および第１の液体生成物を形成するステップと、を含む、方法を提供する。

【0007】

本明細書で使用される場合、「Ｃｘ」という用語は、特定の数の炭素原子を有する炭化水素を指す。たとえば、Ｃ２は、２個の炭素原子を有する炭化水素を指し、Ｃ８は、８個の炭素原子を有する炭化水素を指し、Ｃ９＋は、９個以上（９＋）の炭素原子を有する炭化水素を指すなどである。

【0008】

本明細書で使用される場合、「解重合」という用語は、ポリマーをより小さな単位またはそのモノマーに分解することを指す。

【0009】

本明細書で使用される場合、「模擬蒸留」とは、ガスクロマトグラフィによって原油および石油精製留分の真の沸点分布を決定するために使用される方法である。時間と労力がかかる物理的な蒸留の代替として使用される。

【0010】

本明細書では、以下の略語が使用される。

【表1】

【0011】

この概要は、以下の詳細な説明でさらに説明される概念の選択を紹介するために提供されている。しかしながら、本開示の教示から実質的に逸脱することなく、多くの変更が可能である。したがって、そのような変更は、特許請求の範囲で定義される本開示の範囲内に含まれることが意図される。

【0012】

以下、本開示の特定の実施形態について、添付の図面を参照して説明するが、同様の参照番号は、同様の要素を示す。しかしながら、添付の図は、本明細書に記載される様々な実装を例示するものであり、本明細書に記載される様々な技術の範囲を限定することを意図するものではないことを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本開示の一実施形態による例示的なシステムを示す図である。

【図2】図２は、実施例１と実施例２による沸点データの比較を提供する。

【図3】図３は、実施例３と実施４ｌによる沸点データの比較を提供する。

【図4】図４は、本開示の一実施形態による、ポリプロピレンと高密度ポリエチレンから得られた解重合液を比較した炭化水素分析を提示する。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下の説明では、本開示のいくつかの実施形態の理解を提供するために、多くの詳細が記載される。しかしながら、当業者であれば、これらの詳細がなくてもシステムおよび／または方法を実施することができ、記載された実施形態からの多くの変形または変更が可能であることを理解するであろう。本説明は、限定的な意味で解釈されるべきではなく、単に実装の一般原理を説明する目的で行われる。記載された実装の範囲については、発行された特許請求の範囲を参照して確認されたい。

【0015】

本明細書の開示は、概して、高圧下でポリマー材料を解重合するためのシステムおよび方法を含む。高圧での解重合は、より低い（例えば周囲）圧力で生成される解重合液と比較して、減少した量のＣ９＋炭化水素を含有する解重合液を生成し得る。解重合液中のＣ９＋炭化水素含有量は、本開示のシステムおよび方法を使用すると、より低い圧力で動作する同様のシステムまたは方法と比較して、５％、８％、１０％、１２％、１５％、またはそれ以上減少し得る。驚くべきことに、このような減少は、触媒を使用せずに達成され得る。

【0016】

結果として、本開示に従って生成される解重合液の模擬蒸留沸点曲線は、圧力の増加とともに降下し得る。ポリプロピレンの場合、曲線全体にわたる平均沸点降下は、－３３℃であり、最も高い四分位の沸点は、平均－６９℃の降下を示す。ポリエチレンの場合、曲線全体にわたる平均沸点降下は、－３５℃であり、最も高い四分位の沸点は、平均－５３℃の降下を示した。圧力増加の影響は、比重データとＧＣによる詳細な炭化水素分析との両方においてさらに確認することができる。

【0017】

概して、本開示は、ポリマー材料を解重合する方法であって、（ａ）４００℃～６００℃の範囲の温度に維持され、かつ４～１５ｂａｒｇ（５８～２１８ｐｓｉｇ）の範囲の圧力下で運転される解重合反応器に、ポリマー材料を供給するステップと、（ｂ）ポリマー材料の少なくとも一部を解重合することにより、第１のガス状生成物および第１の液体生成物を形成するステップと、を含む、方法を提供する。

【0018】

いくつかの実施形態では、第１の液体生成物は、（ｉ）約３．５重量％～約６．０重量％のＣ２～Ｃ４、（ｉｉ）約６．５重量％～約１０．０重量％のＣ５、（ｉｉｉ）約１１．７重量％～約１５．０重量％のＣ６、（ｉｖ）約５．０重量％～約１６．０重量％のＣ７、（ｖ）約９．０重量％～約１６．０重量％のＣ８、および（ｖｉ）約５９．５重量％未満のＣ９＋、を含む組成を有する。

【0019】

本開示のいくつかの実施形態では、ポリマー材料を解重合する方法は、（ｃ）第１の液体生成物を分解ユニットに送るステップであって、液体生成物の少なくとも一部が１つ以上のオレフィンに変換される、ステップ、をさらに含む。本開示のいくつかの実施形態では、分解ユニットは、スチームクラッカーである。本開示のいくつかの実施形態では、分解ユニットは、流動接触分解ユニットである。本開示のいくつかの実施形態では、分解ユニットは、オレフィン炉（ｏｌｅｆｉｎｓ ｆｕｒｎａｃｅ）である。

【0020】

本開示のいくつかの実施形態では、ポリマー材料がポリプロピレンを含む場合、第１の液体生成物は、（ｉ）約３．０重量％～約４．５重量％のＣ２～Ｃ４、（ｉｉ）約７．５重量％～約１１．５重量％のＣ５、（ｉｉｉ）約１２．５重量％～約１６．５重量％のＣ６、（ｉｖ）約４．２重量％～約６．４重量％のＣ７、（ｖ）約９．０重量％～約１３．０重量％のＣ８、および（ｖｉ）約５７．５重量％未満のＣ９＋、を含む組成を有する。

【0021】

本開示のいくつかの実施形態では、ポリマー材料は、少なくとも６０重量％のポリプロピレンを含む。本開示のいくつかの実施形態では、ポリマー材料は、少なくとも６５重量％のポリプロピレンを含む。本開示のいくつかの実施形態では、ポリマー材料は、少なくとも７０重量％のポリプロピレンを含む。本開示のいくつかの実施形態では、ポリマー材料は、少なくとも７５重量％のポリプロピレンを含む。本開示のいくつかの実施形態では、ポリマー材料は、少なくとも８０重量％のポリプロピレンを含む。本開示のいくつかの実施形態では、ポリマー材料は、少なくとも８５重量％のポリプロピレンを含む。本開示のいくつかの実施形態では、ポリマー材料は、少なくとも９０重量％のポリプロピレンを含む。本開示のいくつかの実施形態では、ポリマー材料は、少なくとも９５重量％のポリプロピレンを含む。本開示のいくつかの実施形態では、ポリマー材料は、少なくとも９８重量％のポリプロピレンを含む。

【0022】

本開示のいくつかの実施形態では、ポリマー材料が高密度ポリエチレンを含む場合、第１の液体生成物は、（ｉ）約４．５重量％～約６．５重量％のＣ２～Ｃ４、（ｉｉ）約５．５重量％～約９．５重量％のＣ５、（ｉｉｉ）約１１．５重量％～約１５．５重量％のＣ６、（ｉｖ）約１２．０重量％～約１７．５重量％のＣ７、（ｖ）約１２．０重量％～約１７．５重量％のＣ８、および（ｖｉ）約５０．０重量％未満のＣ９＋、を含む組成を有する。

【0023】

本開示のいくつかの実施形態では、ポリマー材料は、少なくとも６０重量％の高密度ポリエチレンを含む。本開示のいくつかの実施形態では、ポリマー材料は、少なくとも６５重量％の高密度ポリエチレンを含む。本開示のいくつかの実施形態では、ポリマー材料は、少なくとも７０重量％の高密度ポリエチレンを含む。本開示のいくつかの実施形態では、ポリマー材料は、少なくとも７５重量％の高密度ポリエチレンを含む。本開示のいくつかの実施形態では、ポリマー材料は、少なくとも８０重量％の高密度ポリエチレンを含む。本開示のいくつかの実施形態では、ポリマー材料は、少なくとも８５重量％の高密度ポリエチレンを含む。本開示のいくつかの実施形態では、ポリマー材料は、少なくとも９０重量％の高密度ポリエチレンを含む。本開示のいくつかの実施形態では、ポリマー材料は、少なくとも９５重量％の高密度ポリエチレンを含む。本開示のいくつかの実施形態では、ポリマー材料は、少なくとも９８重量％の高密度ポリエチレンを含む。

【0024】

本開示のいくつかの実施形態では、解重合は、触媒の非存在下で行われる。本開示のいくつかの実施形態では、解重合は、分子状酸素の非存在下で行われる。本開示のいくつかの実施形態では、解重合は、触媒および分子状酸素の両方の非存在下で行われる。本開示のいくつかの実施形態では、解重合は、不活性雰囲気中で行われる。

【0025】

本開示のいくつかの実施形態では、反応器は、４００℃～５００℃の範囲の温度で運転される。本開示のいくつかの実施形態では、反応器は、４００℃～４５０℃の範囲の温度で運転される。本開示のいくつかの実施形態では、反応器は、４２５℃～４７５℃の範囲の温度で運転される。本開示のいくつかの実施形態では、反応器は、４２５℃～５２５℃の範囲の温度で運転される。本開示のいくつかの実施形態では、反応器は、４５０℃～５００℃の範囲の温度で運転される。本開示のいくつかの実施形態では、反応器は、４５０℃～５５０℃の範囲の温度で運転される。本開示のいくつかの実施形態では、反応器は、４７５℃～５２５℃の範囲の温度で運転される。本開示のいくつかの実施形態では、反応器は、４７５℃～５７５℃の範囲の温度で運転される。本開示のいくつかの実施形態では、反応器は、５００℃～６００℃の範囲の温度で運転される。本開示のいくつかの実施形態では、反応器は、５００℃～５５０℃の範囲の温度で運転される。本開示のいくつかの実施形態では、反応器は、５２５℃～５７５℃の範囲の温度で運転される。本開示のいくつかの実施形態では、反応器は、５５０℃～６００℃の範囲の温度で運転される。

【0026】

本開示のいくつかの実施形態では、反応器は、４～８ｂａｒｇの範囲の圧力下で運転される。本開示のいくつかの実施形態では、反応器は、４～１２ｂａｒｇの範囲の圧力下で運転される。本開示のいくつかの実施形態では、反応器は、４～１４ｂａｒｇの範囲の圧力下で運転される。本開示のいくつかの実施形態では、反応器は、６～１０ｂａｒｇの範囲の圧力下で運転される。本開示のいくつかの実施形態では、反応器は、６～１２ｂａｒｇの範囲の圧力下で運転される。本開示のいくつかの実施形態では、反応器は、６～１５ｂａｒｇの範囲の圧力下で運転される。本開示のいくつかの実施形態では、反応器は、８～１５ｂａｒｇの範囲の圧力下で運転される。本開示のいくつかの実施形態では、反応器は、８～１２ｂａｒｇの範囲の圧力下で運転される。本開示のいくつかの実施形態では、反応器は、８～１０ｂａｒｇの範囲の圧力下で運転される。本開示のいくつかの実施形態では、反応器は１０～１５ｂａｒｇの範囲の圧力下で運転される。本開示のいくつかの実施形態では、反応器は１０～１５ｂａｒｇの範囲の圧力下で運転される。本開示のいくつかの実施形態では、反応器は、１２～１５ｂａｒｇの範囲の圧力下で運転される。本開示のいくつかの実施形態では、反応器は、１２～１４ｂａｒｇの範囲の圧力下で運転される。

【0027】

本開示のいくつかの実施形態では、ポリマー材料の少なくとも一部は、産業廃棄物（ｐｏｓｔ－ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｗａｓｔｅ）からのポリマー材料である。本開示のいくつかの実施形態では、ポリマー材料は、産業廃棄物からのポリマー材料である。本開示のいくつかの実施形態では、ポリマー材料の少なくとも一部は、消費財廃棄物（ｐｏｓｔ－ｃｏｎｓｕｍｅｒ ｗａｓｔｅ）からのポリマー材料である。本開示のいくつかの実施形態では、ポリマー材料は、消費財廃棄物からのポリマー材料である。

【0028】

本開示のいくつかの実施形態では、ポリマー材料は、解重合反応器に供給される前に洗浄される。本開示のいくつかの実施形態では、ポリマー材料は、解重合反応器に供給される前に水で洗浄される。

【0029】

本開示のいくつかの実施形態では、ポリマー材料は、２つ以上のポリマー材料の混合物である。本開示のいくつかの実施形態では、ポリマー材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、および超高密度ポリエチレン（ｕｌｔｒａ－ｈｉｇｈ ｄｅｎｓｉｔｙ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）を含んでもよい。

【0030】

図１は、本開示の一実施形態によるシステム１００を示す図を提供する。ポリマー材料１１０の供給物が解重合反応器１２０に供給される。ポリマー材料１１０は、高圧下で触媒を使用せずに解重合反応器１２０内で解重合されて、ガス状生成物１３０および液体生成物１４０を形成する。ガス状生成物１３０は、解重合反応器１２０から排出され、収集ユニット（図示せず）に送られるか、または別の化学プロセス（図示せず）に組み込まれてもよい。液体生成物１４０は、解重合反応器１３０から収集され、任意選択で１つ以上の処理ユニット１５０に送られてもよい。処理ユニット１５０は、液体生成物１４０に作用して処理済み液体１６０を生成する１つ以上のプロセス（例えば、精製、濾過、化学反応、物理的分離など）を含んでもよい。液体生成物１４０、または任意の処理ユニットが使用される場合には処理済み液体１６０は、分解ユニット１７０に導かれてもよく、液体生成物１４０（または場合によっては処理済み液体１６０）が少なくとも部分的に１つ以上のオレフィン１８０に変換される。

【0031】

以下の実施例は、本開示のシステムおよび方法を単に例示するものである。当業者は、本開示の趣旨および特許請求の範囲内にある多くの変形を認識するであろう。

【実施例】

【0032】

実施例１～４
撹拌機を備え、かつ炉で加熱された１．８ＬハステロイＣ２７６反応器内でポリマー材料の解重合を実行した。ポリマー材料を反応器に加え、内部を密封した。窒素ガス（Ｎ_２）パージを、反応器と、加熱されたオーバーヘッドラインおよび周囲温度に維持された２つの生成物収集容器を含む下流装置と、を通して確立した。オーバーヘッドラインは、１５０℃に維持された垂直セクションと、１００℃に維持された下向きの傾斜ラインで構成し、生成物収集容器に供給した。反応器の圧力は、背圧レギュレータによって制御した。

【0033】

炉を５００℃に設定し、次いで反応器の加熱を開始した。炉の温度が２００℃に達したら、Ｎ_２パージを５０標準立方センチメートル／分（ｓｃｃｍ）に減らした。内部温度が２００℃に達したら、撹拌機を６０ｒｐｍで開始した。解重合の開始を示す時間依存温度曲線の変曲点が確認されるまで、内部温度を監視した。変曲点が確認されたらすぐに、反応をさらに３時間継続させた。次いで、反応器を冷却し、液体生成物を集めて秤量した。反応器を開け、固体を取り出して秤量した。ガス収量を、差分によって計算した。

【0034】

解重合されるポリマー材料は、ＬｙｏｎｄｅｌｌＢａｓｅｌｌの製品ＨＰ５２２（ＰＰ）およびＨｏｓｔａｌｅｎ ＡＣＰ ９２５５ Ｐｌｕｓ（ＨＤＰＥ）とした。
計算

【0035】

液体生成物サンプルを、無極性カラムおよびＦＩＤを備えたＡｇｉｌｅｎｔ７８９０を使用したガスクロマトグラフィによって特性評価した。通常、液体の特性評価に使用するＧＣデータは、炭素原子数によって分類することができる。

【0036】

さらに、模擬蒸留を使用して液体生成物を特性評価した。液体サンプルの模擬蒸留データは、Ａｇｉｌｅｎｔ６９８０でＡＳＴＭ Ｄ７２１３を使用して収集した。液体の特性評価に使用する模擬蒸留データは、軽質および中質石油留分の沸点範囲分布を提供し、これにより、原料と生成物の組成についての洞察を提供することができる。

【0037】

実施例１では、３０ｐｓｉｇの圧力でＨＰ５２２のＰＰを解重合したが、実施例２では、９０ｐｓｉｇの圧力でＨＰ５２２のＰＰを解重合した。実施例３では、３０ｐｓｉｇの圧力でＨｏｓｔａｌｅｎ ＡＣＰ ９２５５ Ｐｌｕｓを解重合したが、実施例４では、９０ｐｓｉｇで同じプラスチックを解重合した。結果を表１および図１～３に示す。

【表2】

【0038】

表１を見てわかるように、実施例１～２（ＰＰ）および３～４（ＨＤＰＥ）の解重合開始温度は同等である。高圧での実施例２の液体収率（８６％）は、実施例１の液体収率（８９％）よりわずかに低い。より高圧の実施例４（７６％）と実施例３（８０％）との間でも同様の結果が見出される。これは、実施例１および３（１０％、１９％）と比較して実施例２および４（１４％、２１％）におけるガス収率の増加によって裏付けられるように、高圧下での解重合がより低い分子量の生成物の生成に有利であることを示している。

【0039】

表２は、実施例１～４の比重および模擬蒸留データを示す。見てわかるように、表２のすべての沸点は、ＩＢＰ（初留点）を除いて、３０ｐｓｉｇと比較して９０ｐｓｉｇで低い。９０ｐｓｉｇでの両方のポリマーの比重も、３０ｐｓｉｇと比較して低い。比重は、ポリマーの鎖長の尺度であり、比重が低いほど平均鎖長が短いことを示す。したがって、解重合反応器の圧力を上げると、鎖長が効果的に減少することが示される。

【表3】

【0040】

図２は、実施例１および２におけるポリプロピレンの模擬蒸留データを示し、図３は、実施例３および４におけるＨＤＰＥの模擬蒸留データを示す。数値結果を表３に提供する。

【0041】

図２を見てわかるように、実施例２（点線）の沸点は、プロセス全体を通じて実施例１（実線）の沸点よりも低い。同様に、図３において、実施例４（点線）の沸点は、プロセス全体を通じて実施例３（実線）の沸点よりも低い。沸点が低いということは、解重合反応を効果的に実行するために反応器を加熱するのに必要なエネルギーが少なくて済むことを意味し、同じ温度に維持すると、解重合がより完全になり、さらなる処理により適したより短鎖の生成物を得ることができる。

【表4】

【0042】

さらに、ポリプロピレンの平均沸点降下を、実施例１および２の模擬蒸留曲線に沿った各点で９０ｐｓｉｇでの沸点から３０ｐｓｉｇでの沸点を差し引き、それらを曲線全体ならびに４つの四分位で平均することによって計算した（表４）。同じプロセスを高密度ポリエチレンに対して実行した。その平均沸点降下も表４に示す。

【表5】

【0043】

ポリプロピレンの場合、曲線全体にわたる平均沸点降下は、－３３℃であり、最も高い四分位の沸点は、平均－６９℃の降下を示した。高密度ポリエチレンの場合、曲線全体にわたる平均沸点降下は、－３５℃であり、最も高い四分位の沸点は、平均－５３℃の降下を示した。

【0044】

解重合液に対して詳細な炭化水素分析を実施して、その概要データを表５に示す。図４は、さまざまな炭化水素の分布を視覚化して示す。

【表6】

【0045】

見てわかるように、好ましい短鎖炭化水素（Ｃ２～Ｃ８）の収率は、全体的に増加している。具体的には、高密度ポリエチレンの場合、Ｃ７で最大の増加が発生し（約４．５ｗｔ％の増加）、一方、ＰＰの場合、Ｃ６およびＣ８で最大の増加が発生し、それぞれ約３ｗｔ％増加した。

【0046】

不要なＣ９＋も大幅に減少した。ポリエチレンの場合、Ｃ９＋炭化水素の収率は、約１２ｗｔ％減少している。高密度ポリエチレンの場合、Ｃ９＋炭化水素の収率は、ほぼ１８ｗｔ％減少している。これは再び、解重合時の９０ｐｓｉｇの高圧が、炭化水素分布を改善しつつ沸点を下げるのに重要な役割を果たすことを示している。

【0047】

したがって、本開示は、特にポリプロピレンおよびポリエチレンに関するプラスチック廃棄物を分子的にリサイクルする新規なプロセスを提供する。解重合反応器内の圧力を高めることにより、ポリプロピレンおよび高密度ポリエチレンから生成された解重合液の沸点がそれぞれ大幅に低下した。沸点が低下すると、反応温度が低下するため、解重合のコストも削減することができる。さらに、沸点の低下は、より完全な解重合を意味し、長鎖Ｃ９＋炭化水素の生成が少なくなる。
追加的な開示

【0048】

本明細書に開示される実施形態には、以下が含まれる。

【0049】

Ａ：ポリマー材料を解重合する方法であって、（ａ）４００℃～６００℃の範囲の温度に維持され、かつ４～１５ｂａｒｇ（５８～２１８ｐｓｉｇ）の範囲の圧力下で運転される解重合反応器に、ポリマー材料を供給するステップと、（ｂ）ポリマー材料の少なくとも一部を解重合することにより、第１のガス状生成物および第１の液体生成物を形成するステップと、を含む、方法。

【0050】

実施形態Ａは、以下の追加要素のうちの１つ以上を含んでもよい。

【0051】

要素１：第１の液体生成物は、（ｉ）約３．５重量％～約６．０重量％のＣ２～Ｃ４、（ｉｉ）約６．５重量％～約１０．０重量％のＣ５、（ｉｉｉ）約１１．７重量％～約１５．０重量％のＣ６、（ｉｖ）約５．０重量％～約１６．０重量％のＣ７、（ｖ）約９．０重量％～約１６．０重量％のＣ８、および（ｖｉ）約５９．５重量％未満のＣ９＋、を含む組成を有する。

【0052】

要素２：（ｃ）第１の液体生成物を分解ユニットに送るステップであって、液体生成物の少なくとも一部が１つ以上のオレフィンに変換される、ステップ、をさらに含む。

【0053】

要素３：ポリマー材料がポリプロピレンを含む場合、第１の液体生成物は、（ｉ）約３．０重量％～約４．５重量％のＣ２～Ｃ４、（ｉｉ）約７．５重量％～約１１．５重量％のＣ５、（ｉｉｉ）約１２．５重量％～約１６．５重量％のＣ６、（ｉｖ）約４．２重量％～約６．４重量％のＣ７、（ｖ）約９．０重量％～約１３．０重量％のＣ８、および（ｖｉ）約５７．５重量％未満のＣ９＋、を含む組成を有する。

【0054】

要素４：ポリマー材料は、少なくとも６０重量％のポリプロピレンを含む。本開示のいくつかの実施形態では、ポリマー材料は、少なくとも６５重量％のポリプロピレンを含む。要素５：ポリマー材料は、少なくとも７０重量％のポリプロピレンを含む。要素６：ポリマー材料は、少なくとも７５重量％のポリプロピレンを含む。要素７：ポリマー材料は、少なくとも８０重量％のポリプロピレンを含む。要素８：ポリマー材料は、少なくとも８５重量％のポリプロピレンを含む。要素９：ポリマー材料は、少なくとも９０重量％のポリプロピレンを含む。要素１０：ポリマー材料は、少なくとも９５重量％のポリプロピレンを含む。要素１１：ポリマー材料は、少なくとも９８重量％のポリプロピレンを含む。

【0055】

要素１２：ポリマー材料が高密度ポリエチレンを含む場合、第１の液体生成物は、（ｉ）約４．５重量％～約６．５重量％のＣ２～Ｃ４、（ｉｉ）約５．５重量％～約９．５重量％のＣ５、（ｉｉｉ）約１１．５重量％～約１５．５重量％のＣ６、（ｉｖ）約１２．０重量％～約１７．５重量％のＣ７、（ｖ）約１２．０重量％～約１７．５重量％のＣ８、および（ｖｉ）約５０．０重量％未満のＣ９＋、を含む組成を有する。

【0056】

要素１３：ポリマー材料は、少なくとも６０重量％の高密度ポリエチレンを含む。要素１４：ポリマー材料は、少なくとも６５重量％の高密度ポリエチレンを含む。要素１５：ポリマー材料は、少なくとも７０重量％の高密度ポリエチレンを含む。要素１６：ポリマー材料は、少なくとも７５重量％の高密度ポリエチレンを含む。要素１７：ポリマー材料は、少なくとも８０重量％の高密度ポリエチレンを含む。要素１８：ポリマー材料は、少なくとも８５重量％の高密度ポリエチレンを含む。要素１９：ポリマー材料は、少なくとも９０重量％の高密度ポリエチレンを含む。要素２０：ポリマー材料は、少なくとも９５重量％の高密度ポリエチレンを含む。要素２１：ポリマー材料は、少なくとも９８重量％の高密度ポリエチレンを含む。

【0057】

要素２２：解重合は、触媒の非存在下で行われる。要素２３：解重合は、分子状酸素の非存在下で行われる。要素２４：解重合は、触媒および分子状酸素の両方の非存在下で行われる。要素２５：解重合は、不活性雰囲気中で行われる。

【0058】

要素２６：反応器は、４００℃～５００℃の範囲の温度で運転される。要素２７：反応器は、４００℃～４５０℃の範囲の温度で運転される。要素２８：反応器は、４２５℃～４７５℃の範囲の温度で運転される。要素２９：反応器は、４２５℃～５２５℃の範囲の温度で運転される。要素３０：反応器は、４５０℃～５００℃の範囲の温度で運転される。要素３１：反応器は、４５０℃～５５０℃の範囲の温度で運転される。要素３２：反応器は、４７５℃～５２５℃の範囲の温度で運転される。要素３３：反応器は、４７５℃～５７５℃の範囲の温度で運転される。要素３４：反応器は、５００℃～６００℃の範囲の温度で運転される。要素３５：反応器は、５００℃～５５０℃の範囲の温度で運転される。要素３６：反応器は、５２５℃～５７５℃の範囲の温度で運転される。要素３７：反応器は、５５０℃～６００℃の範囲の温度で運転される。

【0059】

要素３８：反応器は、４～８ｂａｒｇの範囲の圧力下で運転される。要素３９：反応器は、４～１２ｂａｒｇの範囲の圧力下で運転される。要素４０：反応器は、４～１４ｂａｒｇの範囲の圧力下で運転される。要素４１：反応器は、６～１０ｂａｒｇの範囲の圧力下で運転される。要素４２：反応器は、６～１２ｂａｒｇの範囲の圧力下で運転される。要素４３：反応器は、６～１５ｂａｒｇの範囲の圧力下で運転される。要素４４：反応器は、８～１５ｂａｒｇの範囲の圧力下で運転される。要素４５：反応器は、８～１２ｂａｒｇの範囲の圧力下で運転される。要素４６：反応器は、８～１０ｂａｒｇの範囲の圧力下で運転される。要素４７：反応器は、１０～１５ｂａｒｇの範囲の圧力下で運転される。要素４８：反応器は、１０～１５ｂａｒｇの範囲の圧力下で運転される。要素４９：反応器は、１２～１５ｂａｒｇの範囲の圧力下で運転される。要素５０：反応器は、１２～１４ｂａｒｇの範囲の圧力下で運転される。

【0060】

要素５１：ポリマー材料の少なくとも一部は、産業廃棄物からのポリマー材料である。要素５２：ポリマー材料は、産業廃棄物からのポリマー材料である。要素５３：ポリマー材料の少なくとも一部は、消費財廃棄物からのポリマー材料である。要素５４：ポリマー材料は、消費財廃棄物からのポリマー材料である。

【0061】

要素５５：ポリマー材料は、解重合反応器に供給される前に洗浄される。要素５６：ポリマー材料は、解重合反応器に供給される前に水で洗浄される。

【0062】

要素５７：ポリマー材料は、２つ以上のポリマー材料の混合物である。要素５８：ポリマー材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、および超高密度ポリエチレンを含んでもよい。

【0063】

要素５９：分解ユニットは、スチームクラッカーである。要素６０：分解ユニットは、流動接触分解ユニットである。要素６１：分解ユニットは、オレフィン炉である。

【0064】

本開示は、本明細書における教示の恩恵を受ける当業者にとって明白な、異なるが等価な方法で変更および実施され得るため、以上に開示した特定の実施形態は例示にすぎない。さらに、以下の特許請求の範囲に記載のこと以外、本明細書に示した構成または設計の詳細に対する制限は意図しない。したがって、上記に開示した具体的な例示的実施形態は改変または修正され得、かかる変形例はすべて、本開示の範囲および精神に含まれるとみなされることは明白であろう。実施形態（複数可）の特徴を組み合わせる、統合する、および／または省略することによって得られる代替的な実施形態も本開示の範囲内である。組成物および方法は、様々なコンポーネントまたはステップを「有する」、「備える」、「含有する」、または「含む」というより広い用語で記載されているが、組成物および方法はまた、様々なコンポーネントまたはステップ「から本質的になる」、または「からなる」ことができる。請求項のいずれかの要素に関する「任意選択で」という用語の使用は、その要素が存在すること、あるいはその要素が存在しないことを意味し、両方の選択肢がその請求項の範囲内にある。特許請求の範囲において、ミーンズプラスファンクションクレームは、列挙された機能を実行する本明細書に記載される構造、および構造的均等物のみならず均等な構造にも及ぶことが意図される。出願人の明示的な意図は、請求項で「のための手段」という用語が関連する機能とともに明示的に使用されない限り、本明細書の請求項のいずれかの制限について３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．第１１２条第６段落を援用しないことである。

【0065】

上記に開示された数および範囲は、ある量だけ変化する場合がある。下限および上限を有する数値範囲が開示されている場合はいつでも、その範囲内に入るいずれかの数およびいずれかの含まれる範囲が具体的に開示されている。特に、本明細書に開示される（「約ａ～約ｂ」、または同等に「約ａからｂ」、または同等に「約ａ～ｂ」の形態の）全ての値の範囲は、値のより広い範囲に包含される全ての数および範囲を示すものと理解されるべきである。また、特許請求の範囲中の用語は、特許権者によって明示的かつ明確に定義されていない限り、その平易で通常の意味を有する。さらに、特許請求の範囲で使用される不定冠詞「ａ」または「ａｎ」は、それが導入する１つまたは２つ以上の要素を意味するように本明細書で定義される。本明細書および１つ以上の特許または他の文献における単語または用語の使用に矛盾がある場合、本明細書と一致する定義を採用すべきである。

【0066】

「約」という用語は、記載された値に測定誤差の範囲をプラスまたはマイナスしたもの、または測定方法が示されていない場合はプラスまたはマイナス１０％を指す。

【0067】

特許請求の範囲における「または」という用語の使用は、「および／または」を意味する。ただし、代替案のみを意味することが明示的に示されている場合、または代替案が相互に排他的である場合は、この限りでない。

【0068】

「備える」、「有する」、「含む」および「含有する」という用語（ならびにそれらの変形）は、オープンエンドの連結動詞であり、請求項で使用される場合、他の要素の追加を可能にする。

【0069】

「からなる」というフレーズはクローズド型であり、追加要素はすべて除外される。

【0070】

「本質的に～からなる」というフレーズは、追加の重要な要素を除外するが、本発明の本質を実質的に変更しない、重要でない要素を含むことを許容にする。

【0071】

従って、保護の範囲は、上記に示した説明によっては限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定され、その範囲には特許請求の範囲の主題の均等物が含まれる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【国際調査報告】