特表 2024-541709 廃プラスチックを処理するための方法

(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】2024-11-11

(54)【発明の名称】廃プラスチックを処理するための方法

(51)【国際特許分類】

   C10G 45/06 20060101AFI20241101BHJP

   C10G 45/08 20060101ALI20241101BHJP

   B01J 23/882 20060101ALI20241101BHJP

   B01J 23/883 20060101ALI20241101BHJP

   C08J 11/12 20060101ALN20241101BHJP

   C08J 11/14 20060101ALN20241101BHJP

【ＦＩ】

C10G45/06

C10G45/08

B01J23/882 Z

B01J23/883 Z

C08J11/12 ZAB

C08J11/14

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024525487

(86)(22)【出願日】2022-10-28

(85)【翻訳文提出日】2024-06-26

(86)【国際出願番号】 EP2022080245

(87)【国際公開番号】W WO2023073194

(87)【国際公開日】2023-05-04

(31)【優先権主張番号】21205587.5

(32)【優先日】2021-10-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(31)【優先権主張番号】20216124

(32)【優先日】2021-10-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FI

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】505081261

【氏名又は名称】ネステ オサケ ユキチュア ユルキネン

(74)【代理人】

【識別番号】110001896

【氏名又は名称】弁理士法人朝日奈特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】クルキイェルビ、アンチ

(72)【発明者】

【氏名】アホ、マルユト

(72)【発明者】

【氏名】ケラ、ヤルモ

(72)【発明者】

【氏名】パーシカッリオ、ビッレ

(72)【発明者】

【氏名】サイラネン、エンマ

(72)【発明者】

【氏名】ペレス ネブレダ、アンドレア

(72)【発明者】

【氏名】ケイリレイネン、ユッカ

(72)【発明者】

【氏名】ウオチラ、ペルッツ

(72)【発明者】

【氏名】ケッツネン、ミカ

(72)【発明者】

【氏名】ヤミエソン、ヨン

【テーマコード（参考）】

4F401

4G169

4H129

【Ｆターム（参考）】

4F401AA09

4F401AA10

4F401AA11

4F401AA13

4F401AA22

4F401AA24

4F401AA27

4F401BA01

4F401CA22

4F401CA25

4F401CA29

4F401CA70

4F401CA72

4F401EA44

4F401EA46

4F401EA77

4F401FA01Z

4F401FA07Z

4G169AA03

4G169BA01

4G169BA01A

4G169BB02

4G169BB02A

4G169BC59

4G169BC59A

4G169BC67

4G169BC67A

4G169BC68

4G169BC68A

4G169CB02

4G169DA05

4H129AA02

4H129CA08

4H129CA20

4H129CA22

4H129CA25

4H129CA29

4H129DA15

4H129KA06

4H129KB03

4H129KC03X

4H129KC04X

4H129KD15X

4H129KD16X

4H129KD22X

4H129NA01

4H129NA37

(57)【要約】

液化廃プラスチック（ＬＷＰ）を処理するための方法が提供すされる。該方法は、工程ａ）水素化処理されたＬＷＰのストリームを形成するために、温和な水素化処理条件での第１の水素化処理工程において、水素および触媒の存在下、液化廃プラスチック（ＬＷＰ）のストリームを、少なくとも１つの触媒床をそれぞれ備える少なくとも１つのリアクターを含むリアクターシステム中で、水素化処理する工程、ならびに、工程ｂ）水素化処理されたＬＷＰおよび炭化水素の混合されたストリームを形成するために、該水素化処理されたＬＷＰのストリームを、炭化水素を含むストリームとブレンドする工程、を含む。精製された炭化水素生成物もまた提供される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液化廃プラスチック（ＬＷＰ）を処理するための方法であって、
工程ａ）水素化処理されたＬＷＰのストリームを形成するために、温和な水素化処理条件での第１の水素化処理工程において、水素および触媒の存在下、液化廃プラスチック（ＬＷＰ）のストリームを、少なくとも１つの触媒床をそれぞれ備える少なくとも１つのリアクターを含むリアクターシステム中で、水素化処理する工程、
工程ｂ）水素化処理されたＬＷＰおよび炭化水素の混合されたストリームを形成するために、前記水素化処理されたＬＷＰのストリームを、炭化水素を含むストリームとブレンドする工程
を含む方法。

【請求項2】

前記方法がさらに
工程ｃ）精製されたストリームを提供するために、厳しい水素化処理条件で、水素および触媒の存在下、前記水素化処理されたＬＷＰおよび炭化水素の混合されたストリームを水素化処理する工程
を含む請求項１記載の方法。

【請求項3】

前記水素化処理工程ａ）における前記温和な水素化処理条件が、１００℃～３５０℃の温度を含む請求項１または２記載の方法。

【請求項4】

前記水素化処理工程ｃ）における前記厳しい水素化処理条件が、３５５℃～４００℃の温度を含む請求項２または３記載の方法。

【請求項5】

前記ＬＷＰのストリームが、前記水素化処理工程ａ）の前に前処理工程に付され、および、前記前処理工程が、反応性抽出、溶媒抽出、吸着、ろ過、遠心分離、酸化、還元、またはそれらの任意の組み合わせを含む請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項6】

前記炭化水素を含むストリームが、少なくとも１つの原油留分を含む原油由来のフィードストック、またはバイオベースの脂肪もしくはオイルもしくは脂肪酸、またはリグノセルロースベースの炭化水素、またはフィッシャー・トロプシュ炭化水素であり、前記原油留分が、真空ガス油（ＶＧＯ）留分、ガス油（ＧＯ）留分、重質ガス油（ＨＧＯ）留分、灯油留分、軽質ガス油留分、大気残留物（ＡＲ）留分、真空残留物（ＶＲ）留分および脱アスファルト油（ＤＡＯ）留分から選択される請求項１～５のいずれか１項に記載の方法。

【請求項7】

前記水素化処理されたＬＷＰおよび炭化水素の混合されたストリームが、前記水素化処理工程ｃ）に付される前に、１４０℃～３７０℃の温度に保たれる、好ましくは、前記水素化処理されたＬＷＰおよび炭化水素の混合されたストリームが、２００℃～３５０℃の温度に保たれる請求項２～６のいずれか１項に記載の方法。

【請求項8】

前記水素化処理されたＬＷＰおよび炭化水素の混合されたストリームが、ストリームの総計の重量をベースとして、７０ｗｔ．％までのＬＷＰを含み、好ましくは、前記ストリーム中のＬＷＰ含有量が、５ｗｔ．％～７０ｗｔ．％、より好ましくは１０ｗｔ．％～５０ｗｔ．％、およびさらにより好ましくは１５ｗｔ．％～３０ｗｔ．％である請求項１～７のいずれか１項に記載の方法。

【請求項9】

前記水素化処理工程ａ）における触媒が、担持された触媒であり、および、前記触媒は、好ましくは、元素周期表のＩＵＰＡＣ第６族、第８族または第１０族から選択される少なくとも１つの成分を含む請求項１～８のいずれか１項に記載の方法。

【請求項10】

前記担持された触媒が、例えば担持ＮｉＭｏ触媒または担持ＣｏＭｏ触媒などの、担体上にＭｏおよび少なくとも１つのさらなる遷移金属を含み、前記担体が、好ましくは、アルミナおよび／またはシリカを含む請求項９記載の方法。

【請求項11】

前記触媒が担持ＣｏＭｏ触媒であり、および前記担体がアルミナを含み（ＣｏＭｏ／Ａｌ₂Ｏ₃）、および／または、前記触媒が担持ＮｉＭｏ触媒であり、および前記担体がアルミナを含む（ＮｉＭｏ／Ａｌ₂Ｏ₃）請求項１０記載の方法。

【請求項12】

前記方法が、前記水素化処理工程ａ）の後および／または前記水素化処理工程ｃ）の後に、前記プロセスに水を添加する工程および／または前記プロセスからの水相の除去の工程をさらに含む請求項１～１１のいずれか１項に記載の方法。

【請求項13】

前記水素化処理工程ａ）が、水素化処理されたＬＷＰおよび炭化水素の混合されたストリームを形成するために前記水素化処理されたＬＷＰのストリームを、炭化水素を含むストリームとブレンドする工程の前に、繰り返される請求項１～１２のいずれか１項に記載の方法。

【請求項14】

前記ＬＷＰのストリームがＬＷＰのみからなり、および、前記水素化処理工程ａ）がＬＷＰに対してのみ行われる請求項１～１３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項15】

前記水素化処理工程ａ）が、以下の条件
Ｈ₂／オイル比は２００～４５０Ｎｍ³／ｓｔｄｍ³、好ましくは２２０～４００Ｎｍ³／ｓｔｄｍ³である、
０．１～２．０ｈ^-1、好ましくは０．２～０．５ｈ^-1であるＬＨＳＶ、
１００～３５０℃、好ましくは１７０～３４０℃である温度
にて行われる請求項１～１４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項16】

前記水素化処理工程ｃ）が、以下の条件
オイルに対するＨ₂の比は１５０～４００Ｎｍ³／ｓｔｄｍ³、好ましくは１８０～２５０Ｎｍ³／ｓｔｄｍ³である、
０．５～２．０ｈ^-1、好ましくは１．０～１．５ｈ^-1であるＬＨＳＶ、
３５５～４００℃、好ましくは３６０～３９０℃である温度
にて行われる請求項２～１５のいずれか１項に記載の方法。

【請求項17】

前記方法がさらに、２つまたはそれ以上の生成物ストリームを形成するために、前記精製ストリームを１つまたはそれ以上の分留工程に付す工程を含み、好ましくは、前記生成物ストリームは、３０～２００℃、好ましくは約３０℃～約１８０℃、より好ましくは約３０℃～約１１０℃の５～９５重量％沸点範囲を有するナフサ留分と、約１５０℃～約４００℃、好ましくは約１６０℃～約３６０℃、およびより好ましくは約１６０℃～約３３０℃の沸点範囲を有する５～９５重量％の中間留分とを含む請求項２～１６のいずれか１項に記載の方法。

【請求項18】

前記ナフサ留分がさらに水蒸気分解に付され、および／または、中間留分がさらに水蒸気分解に付され、および／または、ＬＰＧ留分がさらに水蒸気分解に付される請求項１７記載の方法。

【請求項19】

前記水素化処理工程ａ）およびｃ）が、少なくとも１つの触媒床を含む単一のリアクターユニット中で、それぞれ行われる、または、前記水素化処理工程ａ）およびｃ）が、リアクターユニットのそれぞれが少なくとも１つの触媒床を備える少なくとも２つのリアクターユニットまたはそれらの組み合わせを含むリアクターシステム中で、それぞれ行われる請求項２～１８のいずれか１項に記載の方法。

【請求項20】

前記少なくとも１つのリアクターがリアクターへの直接的な水素クエンチを備える請求項１～１９のいずれか１項に記載の方法。

【請求項21】

水素が、前記水素化処理工程ａ）および／または工程ｃ）を行う前に、前記ＬＷＰのストリームと混合されている請求項２～２０のいずれか１項に記載の方法。

【請求項22】

前記水素化処理工程ａ）にしたがってＬＷＰを水素化処理し、および前記工程ｂ）にしたがってブレンドすることによって得られ得る、精製された炭化水素生成物であって、
ＩＣＰ－ＭＳ／ＭＳにより測定されて、６ｍｇ／ｋｇ未満、より好ましくは１ｍｇ／ｋｇ未満であるように減少された量のケイ素、および／または、５ｍｇ／ｋｇ未満、より好ましくは１ｍｇ／ｋｇ未満であるように減少された量のリン、
ＡＳＴＭＤ８０７１により測定されて、０．０１未満、より好ましくは０．００１未満である総計のオレフィン含有量に対するジオレフィンの低い比、
ＡＳＴＭＤ８０７１により測定されて、２未満、より好ましくは１未満である非共役ジオレフィンに対する共役ジオレフィンの低い比、
５ｍｇ／ｋｇ未満、好ましくは１ｍｇ／ｋｇ未満であるハロゲン含有量
を含む精製された炭化水素生成物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、廃プラスチックを処理するための方法、特には水素化処理による液化廃プラスチック処理に関する。該方法は、不純物の除去およびＬＷＰの水素化を含む。詳細には、該方法は、ＬＷＰの２つの別個の水素化処理を含み、ここで、２つ目の水素化処理は、炭化水素および既に水素化処理されたＬＷＰのブレンドに対して行われる。

【背景技術】

【0002】

環境への懸念および化石ベースのフィードストックの使用を制限したいという願いから、廃プラスチックの利用可能性を開発する必要性が生じている。プラスチックを構成するポリマーの多くは非常に安定であり、および自然には分解しないため、廃プラスチックは環境への増大する懸念である。廃プラスチックの焼却は温室効果ガスを増加し、および、大気および土地の汚染という形での他の環境問題も引き起こす。廃プラスチックの焼却は主に、たとえ熱という形でエネルギーが回収される場合であっても、価値のある原料の浪費であると考えられている。

【0003】

プラスチックまたはポリマーは主に炭素、水素、および例えば酸素および／または窒素などのヘテロ原子で構成される。しかしながら、廃プラスチックはまた、例えば金属および塩素不純物などの多くの不純物を含む。様々な炭化水素成分を製造するために廃プラスチックを利用することへの関心が高まっている。燃料は炭化水素の混合物であるが、廃プラスチックからの液体燃料の製造は、一般的に有用であるとは考えられていない。廃プラスチックの直接焼却はまた、エネルギーを生成し、これは回収され、および暖房および／または発電などに利用され得る。したがって、新しいプラスチック、化学品、またはその他の材料の製造に利用され得るハイエンドの炭化水素成分に廃プラスチックをアップグレードする必要性がある。

【0004】

廃プラスチックは、液化廃プラスチック（ＬＷＰ）を製造するために、熱分解により処理されているが、ＬＷＰフィードは、依然として、多量の様々な不純物および汚染物質を含んでいる。そのため、ＬＷＰフィードは、する様々なアップグレードプロセスのためのフィードストックとして使用され得る前に、様々な精製および前処理工程を経る必要がある。

【0005】

特許文献１は、廃プラスチック熱分解油を含むフィードを処理するためのプロセスを記載し、該プロセスは、１００℃～２５０℃の温度での水素化工程と、それに続く２５０℃～４３０℃の温度での水素化処理工程とを含んでいる。結果として得られた生成物は、さらに、ガス状流出物、水性流出物および炭化水素流出物に分離される。

【0006】

本発明は、例えば廃プラスチックの熱分解などによって得られるＬＷＰを処理し、および精製するための改良されたプロセスを提供する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】国際公開第２０２１／１１０３９５号

【発明の概要】

【0008】

本発明は、廃プラスチックの化学的リサイクルのための最適化された解決策を提供することを目的とする。本発明は、化学的リサイクルを、実行可能かつ経済的に、そしてそれによって、機械的なリサイクルに適していないリサイクルされた廃プラスチックストリームのための補完的な解決策にしようとするものである。必要とされる化学的プロセスは、廃棄物製品中の化学成分の複雑さに対処できるように考えられている。廃プラスチックは、一般的なレベルにおいて、非常に不均一な材料である。ポリマーのタイプおよびそれがどのような用途で使用されたかによって、種々のプラスチック製品は、例えば顔料、充填剤、難燃剤などの種々のタイプの添加剤を含むであろう。廃プラスチックが例えば熱分解などを経てＬＷＰへと変換されると、ポリマーおよび様々な添加剤などが特定の方法で反応／分解し、およびその結果、複数の種々の化合物が製品ＬＷＰに移行されるであろう。ＬＷＰのより高品質の付加価値製品への変換は、触媒プロセスの使用を伴い、および、このようなプロセスで一般的に使用される触媒は、種々の不純物に対して感受性であり、すなわち、触媒の活性が、様々な触媒毒の体積に起因して不活性化され得る。ＬＷＰが触媒にとって有害である様々な不純物を含んでいることが観察されており、およびその結果、そのさらなる触媒的処理は、例えば従来の原油と比較された場合、技術的により困難である。これが、これらの問題が特許請求の範囲に記載されたプロセス工程によって解決された本発明につながった。特許請求の範囲に記載のプロセスは、廃プラスチックの処理を、それらの処理を行うアセットに生じる損傷および有害な影響を心配することなく、連続的かつ経済的なものとすることを可能にする。

【0009】

本発明の目的は、独立請求項に記載されていることによって特徴づけられる方法によって達成される。本発明の好ましい実施形態は、従属請求項に開示されている。

【0010】

したがって、本発明の目的は、液化廃プラスチック（ＬＷＰ）を処理するための方法を提供することであり、該方法は、工程ａ）水素化処理されたＬＷＰのストリームを形成するために、温和な水素化処理条件での第１の水素化処理工程において、水素および触媒の存在下、液化廃プラスチック（ＬＷＰ）のストリームを、少なくとも１つの触媒床をそれぞれ備える少なくとも１つのリアクターを含むリアクターシステム中で、水素化処理する工程、工程ｂ）水素化処理されたＬＷＰおよび炭化水素の混合されたストリームを形成するために、前記水素化処理されたＬＷＰのストリームを、炭化水素を含むストリームとブレンドする工程、を含む。

【0011】

以下、本発明が、添付の図面を参照して、好ましい実施形態によってより詳細に説明されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、本発明の特定の実施形態を示す概略図である。図１において、点線枠＝任意の工程；Ｐ１＝生成物１；Ｐ２＝生成物２；Ａ１／Ａ２＝水素化処理工程ａ）；Ｂ＝ブレンド工程ｂ）；Ｃ＝水素化処理工程ｃ）；ＣＦ＝炭化水素ストリーム。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明は、液化廃プラスチックを処理するための方法に関し、ここで、該方法は、温和な条件下でのＬＷＰの第１の水素化処理、その後該水素化処理されたＬＷＰを、炭化水素を含むストリームとブレンドすることを含む。

【0014】

用語「液化廃プラスチック（liquefied waste plastic）」とは、本明細書において、任意の廃プラスチックから非酸化的熱分解プロセスを通じて製造される液体生成物を意味する。典型的には、液化廃プラスチックは、廃プラスチックの熱分解によって製造される。ＬＷＰを製造する他のプロセスとしては、例えば水熱液化プロセスが挙げられるが、これらに限定されるものではない。ＬＷＰは、幅広い炭素鎖長をもつ炭化水素系有機成分の混合物である。ただし、炭素鎖長および化学構造およびＬＷＰの特性における大きなバリエーションは、ＬＷＰの製造において使用されるプラスチック（ポリマー）のタイプ、液化プロセスの種類、液化プロセスの条件によって異なる。液化法で使用される典型的な廃プラスチックのフィードストックは、各種量のポリプロピレン、ポリスチレンならびに例えばポリアミド、ポリエチレンテレフタレートおよびポリ塩化ビニルなどの他のマイナーな成分と共に、主にポリエチレンを含む。

【0015】

液化廃プラスチックは、廃プラスチックを熱分解し、その後、熱分解された廃プラスチックから液体留分を回収することによって得られ得る。典型的な熱分解プロセスでは、固形の廃プラスチックが、非酸化条件下で、４００～６００℃の温度に加熱される。ポリマーは熱分解し、およびその結果、リアクターから抜ける蒸気およびガスを気相に放出する。この蒸気／ガスのストリームは、次いで、ＬＷＰ生成物を凝縮させ、およびガスを分離するために冷却される。ＬＷＰは典型的には、約４０℃～５５０℃である沸点範囲を有し、これはＣ５～Ｃ５５の炭素鎖長におおよそ相当する。変換技術に依存して、ＬＷＰの最終沸点は７５０℃まで上がり得る。

【0016】

ＬＷＰは様々なポリマーの熱分解生成物であり、ならびに、主にパラフィン、オレフィン、ナフテンおよび芳香族炭化水素の複雑な混合物である。オレフィンの総計の量は、典型的には多く、４０ｗｔ．％～６０ｗｔ．％であるが、芳香族炭化水素の量は、典型的には２０ｗｔ．％より少ない。ＬＷＰはまた、例えば酸素、窒素、塩素および硫黄などのヘテロ原子を、ヘテロ原子置換基をもつ有機化合物の形で含む。ヘテロ原子の量は、ＬＷＰの製造に使用されるポリマーによって異なる。通常、水はＬＷＰ生成物から除去されるが、いくらかの溶存水は依然としてＬＷＰ中に存在し得る。

【0017】

液化廃プラスチックはまた、本発明による水素化処理の前に、前処理プロセスを経ていてもよい。ＬＷＰは、水素化処理工程ａ）の前に前処理工程に付され、および、前処理工程は、反応性抽出、溶媒抽出、吸着、ろ過、遠心分離、酸化、還元、またはそれらの任意の組み合わせを含む。

【0018】

本発明によれば、水素化処理工程ａ）は、温和な条件下でＬＷＰに対して行われる第１の水素化処理工程として定義される。液化廃プラスチック（ＬＷＰ）のストリームは、水素化処理されたＬＷＰのストリームを形成するために、温和な条件下で、水素および触媒の存在下、水素化処理工程ａ）に付される。水素化処理工程ａ）における温和な条件は、１００℃～３５０℃、好ましくは１７０℃～３４０℃の温度であり得る。ここで、任意の水素化処理工程の全ての温度は、特に言及がない場合、水素化処理が行われるリアクターの加重平均温度として定義される。

【0019】

本明細書に記載の全ての水素化処理は、少なくとも１つの触媒の存在下で行われる。触媒は、例えば、元素周期表のＩＵＰＡＣ第６族、第８族または第１０族から選択される少なくとも１つの成分を含み得る。担持触媒を用いる場合、触媒は、好ましくは、担体上のＭｏおよび少なくとも１つのさらなる遷移金属を含む。このような担持触媒の例としては、例えば、担持ＮｉＭｏ触媒または担持ＣｏＭｏ触媒または両者の混合物が挙げられる。担持触媒中、担体は、好ましくは、アルミナおよび／またはシリカを含む。これらの触媒は通常、触媒が活性（硫化）形態であることを確実なものとするために、硫化触媒として使用される。触媒をそれらの活性な（硫化）形態に変えることは、それらを予め（すなわち、水素化処理反応を開始する前）硫化することによって、および／または、硫黄含有フィード（例えば有機または無機硫化物などとして硫黄を含有する）を添加することによって、達成され得る。フィードは最初から硫黄を含んでいてもよく、または、硫黄添加剤がフィードに混合されてもよい。好ましい実施形態において、水素化処理は触媒を使用し、および、触媒は担持されたＮｉＭｏ触媒であり、および、担体はアルミナを含み（ＮｉＭｏ／Ａｌ₂Ｏ₃）、および／または、触媒は担持されたＣｏＭｏ触媒であり、および、担体はアルミナを含む（ＣｏＭｏ／Ａｌ₂Ｏ₃）。

【0020】

水素化処理工程ａ）の触媒は、好ましくは担持ＮｉＭｏであり、ここで担体は、好ましくはアルミナおよび／またはシリカを含む。

【0021】

水素化処理工程ａ）の条件は、好ましくは以下から選択される：
Ｈ₂／オイル比は２００～４５０Ｎｍ³／ｓｔｄｍ³、好ましくは２２０～４００Ｎｍ³／ｓｔｄｍ³である、
０．１～２．０ｈ^-1、好ましくは０．２～０．５ｈ^-1であるＬＨＳＶ、
１００～３５０℃、好ましくは１７０～３４０℃である温度、
４０００～６０００ｋＰａ（ａ）、好ましくは４８００～５５００ｋＰａ（ａ）である圧力。

【0022】

本発明の一実施形態において、水素化処理工程ａ）は、その次のブレンド工程の前に繰り返される。水素化処理工程ａ）は、ストリーム中のＬＷＰの十分な水素化処理を確実にするために繰り返され得る。水素化処理工程ａ）を繰り返すためのあり得べき必要性は、とりわけ、水素化処理条件、水素化処理触媒、ならびに、例えばリアクターの数、触媒床のタイプおよびリアクター内の触媒床の数などのリアクターのデザインに依存する。

【0023】

本発明の一実施形態において、ＬＷＰのストリームは、ＬＷＰのみからなり、および、工程ａ）における水素化処理は、ＬＷＰに対してのみ行われる。この特定の実施形態において、温和な水素化処理条件での水素化処理ａ）は、ＬＷＰのみを含むストリームに対してだけに行われ、および、他のいかなるストリームも、第１の水素化処理工程（特許請求の範囲に記載の工程ａ））に導かれない。この実施形態における水素化処理工程ａ）は、廃プラスチックに由来するＬＷＰのストリームの成分のみが温和な水素化処理条件で水素化処理される工程である。

【0024】

本発明の一実施形態において、水素化処理工程ａ）は、水素化処理工程ａ）からの水素化処理されたＬＷＰの形成されたストリームの一部が、水素化処理工程ａ）を実施するリアクターに戻されてリサイクルされる工程を含む。リサイクルが存在する場合、リサイクル量は、とりわけ、水素化処理条件、水素化処理触媒、ならびに、例えばリアクターの数、触媒床のタイプおよびリアクター内の触媒床の数などのリアクターのデザインに依存する。

【0025】

水素化処理工程ａ）の結果、第１の水素化処理されたＬＷＰのストリームが形成される。形成された水素化処理されたＬＷＰのストリームは、水素化処理される前のＬＷＰフィードと比較して、より少ない量の不純物、汚染物質および有害成分を含む。不純物、汚染物質および有害成分とは、本明細書中において、水素化処理の下流の任意の成分、装置または触媒に対して有害な特性を有する任意の物質、化合物または組成物を意味している。特に有害な成分は、ヘテロ原子、金属および金属化合物を含む化合物である。特に有害なヘテロ原子としては、例えば塩素などのハロゲンが挙げられる。特に有害な金属としては、例えば水銀、鉛、ナトリウム、ヒ素、バナジウム、鉄、亜鉛およびアルミニウムなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。ケイ素、リン、酸素、窒素および硫黄を含む化合物もまた、除去されなければ、水素化処理の下流で問題となる可能性がある。さらに、共役ジオレフィンおよびオレフィンは、例えば処理されたＬＷＰが水蒸気分解のためのフィードストックとして下流で使用されるためにはＬＷＰからは最小現にしておかなければならないコーキングまたは目詰まりを引き起こす作用剤と考えられている。

【0026】

本発明による液化廃プラスチック（ＬＷＰ）のストリームを水素化処理する目的は、ＬＷＰ中に存在するかもしれない任意の不純物、汚染物質および有害成分の悪影響なおよび／または有害な特性のリスクを低減することである。水素化処理工程は、これらの成分の量を減少させ、およびそれゆえ、そうでなければそれらが水素化処理の下流にある任意の成分、装置または触媒に与えたであろうリスクおよび害を減少させる。規定された温和な水素化処理条件での水素化処理工程ａ）の後、ＬＷＰ中の共役ジオレフィン含有量は、０．２ｗｔ．％未満まで減少される。

【0027】

本発明の方法は、水素化処理されたＬＷＰと炭化水素とを含む混合されたストリームを形成するために、温和な水素化処理工程ａ）から得られる水素化処理されたＬＷＰのストリームを、炭化水素を含むストリームとブレンドすることをさらに含む。該炭化水素はＬＷＰ以外の任意の起源であり、したがって、「炭化水素（hydrocarbons）」および「他の起源の炭化水素（hydrocarbons of other origins）」は同義語として意味されるため、炭化水素を含むストリームは、水素化処理工程ａ）に付されるＬＷＰフィードとは異なる不純物プロファイルを有するであろう。

【0028】

本発明の一実施形態において、ストリームの形態にある他の起源の炭化水素は、真空ガス油（ＶＧＯ）留分、ガス油（ＧＯ）留分、重質ガス油（ＨＧＯ）留分、灯油留分、軽質ガス油留分、大気残留物（ＡＲ）留分、真空残留物（ＶＲ）留分および脱アスファルト油（ＤＡＯ）留分から選択される。ブレンドのために使用される他の適切な炭化水素ストリームとしては、例えば、少なくとも１つの原油留分を含む原油由来のフィードストック、またはバイオベースの脂肪もしくはオイルもしくは脂肪酸、またはリグノセルロースベースの炭化水素、またはフィッシャー・トロプシュもしくは他の合成系炭化水素が挙げられる。

【0029】

一実施形態において、炭化水素を含むストリームは、以下の特性のうちの１つまたはそれ以上を有する：
６０℃～７００℃、最も好ましくは１００℃～６００℃である沸点範囲であって、沸点は沸点範囲に応じて、ＡＳＴＭＤ２８８７またはＥＮ１５１９９－２にしたがって測定され得る；
ＡＳＴＭＤ２８８７にしたがって測定されて、２５０～４００ｇ／ｍｏｌ、最も好ましくは２８０～３５０ｇ／ｍｏｌである分子量；
ＡＳＴＭＤ２５４９にしたがって測定されて、１０ｗｔ．％より多い、最も好ましくは３５ｗｔ．％より多い芳香族含有量；
ＥＮＩＳＯ１２１８５にしたがって測定されて、８７０～９４０ｋｇ／ｍ³、最も好ましくは８９０～９２０ｋｇ／ｍ³である密度；
５ｗｔ．％未満、好ましくは１．８ｗｔ．％未満である硫黄含有量；
ＩＳＯ３８３９Ｍによる、１０ｇＢｒ／１００ｇより小さい、好ましくは４ｇＢｒ／１００ｇより小さい臭素数；
ＴＯＴＡＬ６４２による、３００ｍｇ／ｋｇ未満、好ましくは２５０ｍｇ／ｋｇ未満であるアスファルテン含有量；および
ＡＳＴＭＤ５１８５による、２．５ｍｇ／ｋｇ未満、好ましくは１ｍｇ／ｋｇ未満であるケイ素含有量。

【0030】

本発明の一実施形態において、水素化処理されたＬＷＰおよび炭化水素の混合されたストリームは、混合されたストリームをその次の水素化処理工程ｃ）に付す前、少なくとも１４０℃の温度に保たれ、好ましくは、水素化処理されたＬＷＰおよび炭化水素を含む該混合されたストリームは、１４０℃～３７０℃、より好ましくは２００℃～３５０℃の温度に保たれる。混合されたストリームを昇温された温度に保つことにより、２つのストリームの十分な混合が確実となる。昇温された温度での混合はまた、不純物の沈殿がないこと、または最小限しかないことも確実とされる。水素化処理されたＬＷＰとブレンドされる炭化水素のストリームは、典型的には、水素化処理されたＬＷＰのストリームと比較して、より高い温度を有する。

【0031】

本発明の一実施形態において、水素化処理されたＬＷＰおよび炭化水素の混合されたストリームは、ストリームの総計の重量をベースとして、７０ｗｔ．％までのＬＷＰを含み、好ましくは、該ストリーム中のＬＷＰ含有量は、５ｗｔ．％～７０ｗｔ．％、より好ましくは１０ｗｔ．％～５０ｗｔ．％、およびさらにより好ましくは１５ｗｔ．％～３０ｗｔ．％である。

【0032】

本発明の一実施形態において、本方法はさらに以下の工程
ｃ）精製されたストリームを提供するために、厳しい水素化処理条件で、水素および触媒の存在下、水素化処理されたＬＷＰおよび炭化水素の該混合されたストリームを水素化処理する工程
を含む。

【0033】

水素化処理工程ｃ）は、３５５℃～４００℃、好ましくは３６０℃～３９０℃の温度で実施され得るその厳しい条件によって規定される。さらに、水素化処理工程ｃ）は、工程ａ）の水素化処理されたストリームが他の起源の炭化水素のストリームとブレンドされた後の、水素化処理工程ａ）に続く水素化処理工程と称される。

【0034】

本発明の一実施形態において、水素化処理工程ａ）およびｃ）の触媒は担持された触媒であり、および、触媒は、好ましくは、元素周期表のＩＵＰＡＣ第６族、第８族または第１０族から選択される少なくとも１つの成分を含む。さらに、担持された触媒は、例えば担持ＮｉＭｏ触媒または担持ＣｏＭｏ触媒などの、担体上にＭｏおよび少なくとも１つのさらなる遷移金属を含み得、ここで担体は、好ましくは、アルミナおよび／またはシリカを含む。特には、触媒は、担持ＣｏＭｏ触媒であり、および、担体はアルミナを含み（ＣｏＭｏ／Ａｌ₂Ｏ₃）、および／または、触媒は、担持ＮｉＭｏ触媒であり、および、担体はアルミナを含む（ＮｉＭｏ／Ａｌ₂Ｏ₃）。

【0035】

水素化処理工程ｃ）の条件は、好ましくは以下から選択される：
オイルに対するＨ₂の比は１５０～４００Ｎｍ³／ｓｔｄｍ³、好ましくは１８０～２５０Ｎｍ³／ｓｔｄｍ³である、
０．５～２．０ｈ^-1、好ましくは１．１～１．５ｈ^-1であるＬＨＳＶ、
３５５～４００℃、好ましくは３６０～３９０℃である温度、
４０００～６０００ｋＰａ（ａ）、好ましくは４８００～５５００ｋＰａ（ａ）である圧力。

【0036】

一実施形態において、水素化処理工程ａ）およびｃ）は、少なくとも１つの触媒床を含む単一のリアクターユニット中で、それぞれ行われ得る。別の実施形態において、水素化処理工程ａ）およびｃ）は、少なくとも２つのリアクターユニットを含むリアクターシステム中で、それぞれ行われ得、ここで、リアクターユニットのそれぞれが少なくとも１つの触媒床を備える。

【0037】

本発明の一実施形態において、水素化処理工程ａ）および／または工程ｃ）を行う前に、水素がＬＷＰと混合されている。

【0038】

本発明の一実施形態において、ＬＷＰは、水素化処理工程ａ）の前に前処理工程を経ており、および、前処理工程は、反応性抽出、溶媒抽出、吸着、ろ過、遠心分離、酸化、還元、またはそれらの任意の組み合わせを含む。

【0039】

一実施形態において、本方法は、該水素化処理工程ａ）の後および／または該水素化処理工程ｃ）の後に、該プロセスに水を添加する工程および／または該プロセスからの水相の除去の工程をさらに含む。本発明の一実施形態において、水は、不純物を除去するために、いずれかの水素化処理工程の後にプロセスに添加される。不純物は、水素化処理において水溶性であるか、または水溶性となり、これゆえ、水素化処理されたＬＷＰストリームを水で洗浄することによって除去され得る。水溶性不純物は、水ストリーム中に溶解され、および、不純物を含む水相は、水素化処理されたＬＷＰストリームからデカンテーションされる。

【0040】

本発明の一実施形態において、本方法はさらに、２つまたはそれ以上の生成物ストリームを形成するために、水素化処理工程ｃ）後の精製されたストリームを１つまたはそれ以上の分留工程に付す工程を含む。好ましくは、分留された生成物ストリームは、３０～２００℃、好ましくは約３０℃～約１８０℃、より好ましくは約３０℃～約１１０℃の５～９５重量％沸点範囲を有するナフサ留分と、約１５０℃～約４００℃、好ましくは約１６０℃～約３６０℃、およびより好ましくは約１６０℃～約３３０℃の沸点範囲を有する５～９５重量％の中間留分と、エタン、プロパンまたはブタンのうちの１つまたはそれ以上を含む液化石油ガス（ＬＰＧ）留分を含む。ナフサ留分はさらに水蒸気分解に付され得、および／または、中間留分はさらに水蒸気分解に付され得、および／または、ＬＰＧ留分はさらに水蒸気分解に付され得る。

【0041】

本発明のさらなる一実施形態において、水素化処理工程ａ）および水素化処理工程ｃ）は、１つまたはそれ以上のリアクターを含むリアクターシステム中で行われ、各リアクターは１つまたはそれ以上の触媒床を有し、および、少なくとも１つのリアクターはリアクターへの直接の水素フィードを備える。水素化処理工程ａ）およびｃ）用に指定されたリアクターはまた、別個のリアクター中でそれぞれ行われ得、それぞれは独立した複数の触媒層および独立した反応温度、またはそれらの任意の組み合わせを有する。

【0042】

本発明の一実施態様において、それはさらに、ＬＷＰを水素化処理工程ａ）にしたがって水素化処理し、および工程ｂ）にしたがってブレンドすることによって得られ得るＬＷＰ生成物Ｐ１に関し、ここで該生成物は以下
ＩＣＰ－ＭＳ／ＭＳにより測定されて、６ｍｇ／ｋｇ未満、より好ましくは１ｍｇ／ｋｇ未満であるように減少された量のケイ素、および／または、５ｍｇ／ｋｇ未満、より好ましくは１ｍｇ／ｋｇ未満であるように減少された量のリン、
ＡＳＴＭＤ８０７１により測定されて、０．０１未満、より好ましくは０．００１未満である総計のオレフィン含有量に対するジオレフィンの低い比、
ＡＳＴＭＤ８０７１により測定されて、２未満、より好ましくは１未満である非共役ジオレフィンに対する共役ジオレフィンの低い比、
５ｍｇ／ｋｇ未満、好ましくは１ｍｇ／ｋｇ未満であるハロゲン含有量
を含む。

【0043】

ＩＣＰ－ＭＳ／ＭＳによる金属測定は、秤量前に必要に応じて液体までに温められたサンプルに対して行われる。それはマイクロ波オーブン中で酸を用いて透明な水／酸マトリックスとなるまで分解され、規定量まで希釈され、および、ＩＣＰ－ＭＳ／ＭＳを用いて酸ベースの較正に対して分析される。低量の元素測定の結果はｐｐｂ（μｇ／ｋｇ）として測定される。

【0044】

本発明の一実施形態において、本方法は、２つまたはそれ以上の生成物ストリームを形成するために、水素化処理工程ａ）およびブレンド工程ｂ）の後の精製されたストリームすなわち生成物Ｐ１を１つまたはそれ以上の分留工程に付す工程をさらに含む。好ましくは、分留された生成物ストリームは、３０～２００℃、好ましくは約３０℃～約１８０℃、より好ましくは約３０℃～約１１０℃の５～９５重量％沸点範囲を有するナフサ留分と、約１５０℃～約４００℃、好ましくは約１６０℃～約３６０℃、およびより好ましくは約１６０℃～約３３０℃の沸点範囲を有する５～９５重量％の中間留分と、エタン、プロパンまたはブタンのうちの１つまたはそれ以上を含む液化石油ガス（ＬＰＧ）留分を含む。ナフサ留分はさらに水蒸気分解に付され得、および／または、中間留分はさらに水蒸気分解に付され得、および／または、ＬＰＧ留分はさらに水蒸気分解に付され得る。

【0045】

技術の進歩に伴い、本発明の概念が様々な方法で実施され得ることは当業者には明らかであろう。本発明およびその実施形態は、上述した例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内で変更可能である。

【図1】

【手続補正書】

【提出日】2024-08-29

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液化廃プラスチック（ＬＷＰ）を処理するための方法であって、
工程ａ）水素化処理されたＬＷＰのストリームを形成するために、温和な水素化処理条件での第１の水素化処理工程において、水素および触媒の存在下、液化廃プラスチック（ＬＷＰ）のストリームを、少なくとも１つの触媒床をそれぞれ備える少なくとも１つのリアクターを含むリアクターシステム中で、水素化処理する工程、
工程ｂ）水素化処理されたＬＷＰおよび炭化水素の混合されたストリームを形成するために、前記水素化処理されたＬＷＰのストリームを、炭化水素を含むストリームとブレンドする工程
を含む方法。

【請求項2】

前記方法がさらに
工程ｃ）精製されたストリームを提供するために、厳しい水素化処理条件で、水素および触媒の存在下、前記水素化処理されたＬＷＰおよび炭化水素の混合されたストリームを水素化処理する工程
を含む請求項１記載の方法。

【請求項3】

前記水素化処理工程ａ）における前記温和な水素化処理条件が、１００℃～３５０℃の温度を含む請求項１記載の方法。

【請求項4】

前記水素化処理工程ｃ）における前記厳しい水素化処理条件が、３５５℃～４００℃の温度を含む請求項２記載の方法。

【請求項5】

前記ＬＷＰのストリームが、前記水素化処理工程ａ）の前に前処理工程に付され、および、前記前処理工程が、反応性抽出、溶媒抽出、吸着、ろ過、遠心分離、酸化、還元、またはそれらの任意の組み合わせを含む請求項１記載の方法。

【請求項6】

前記炭化水素を含むストリームが、少なくとも１つの原油留分を含む原油由来のフィードストック、またはバイオベースの脂肪もしくはオイルもしくは脂肪酸、またはリグノセルロースベースの炭化水素、またはフィッシャー・トロプシュ炭化水素であり、前記原油留分が、真空ガス油（ＶＧＯ）留分、ガス油（ＧＯ）留分、重質ガス油（ＨＧＯ）留分、灯油留分、軽質ガス油留分、大気残留物（ＡＲ）留分、真空残留物（ＶＲ）留分および脱アスファルト油（ＤＡＯ）留分から選択される請求項１記載の方法。

【請求項7】

前記水素化処理されたＬＷＰおよび炭化水素の混合されたストリームが、前記水素化処理工程ｃ）に付される前に、１４０℃～３７０℃の温度に保たれる、好ましくは、前記水素化処理されたＬＷＰおよび炭化水素の混合されたストリームが、２００℃～３５０℃の温度に保たれる請求項２記載の方法。

【請求項8】

前記水素化処理されたＬＷＰおよび炭化水素の混合されたストリームが、ストリームの総計の重量をベースとして、７０ｗｔ．％までのＬＷＰを含み、好ましくは、前記ストリーム中のＬＷＰ含有量が、５ｗｔ．％～７０ｗｔ．％、より好ましくは１０ｗｔ．％～５０ｗｔ．％、およびさらにより好ましくは１５ｗｔ．％～３０ｗｔ．％である請求項１記載の方法。

【請求項9】

前記水素化処理工程ａ）における触媒が、担持された触媒であり、および、前記触媒は、好ましくは、元素周期表のＩＵＰＡＣ第６族、第８族または第１０族から選択される少なくとも１つの成分を含む請求項１記載の方法。

【請求項10】

前記担持された触媒が、例えば担持ＮｉＭｏ触媒または担持ＣｏＭｏ触媒などの、担体上にＭｏおよび少なくとも１つのさらなる遷移金属を含み、前記担体が、好ましくは、アルミナおよび／またはシリカを含む請求項９記載の方法。

【請求項11】

前記触媒が担持ＣｏＭｏ触媒であり、および前記担体がアルミナを含み（ＣｏＭｏ／Ａｌ₂Ｏ₃）、および／または、前記触媒が担持ＮｉＭｏ触媒であり、および前記担体がアルミナを含む（ＮｉＭｏ／Ａｌ₂Ｏ₃）請求項１０記載の方法。

【請求項12】

前記方法が、前記水素化処理工程ａ）の後および／または前記水素化処理工程ｃ）の後に、前記プロセスに水を添加する工程および／または前記プロセスからの水相の除去の工程をさらに含む請求項１記載の方法。

【請求項13】

前記水素化処理工程ａ）が、水素化処理されたＬＷＰおよび炭化水素の混合されたストリームを形成するために前記水素化処理されたＬＷＰのストリームを、炭化水素を含むストリームとブレンドする工程の前に、繰り返される請求項１記載の方法。

【請求項14】

前記ＬＷＰのストリームがＬＷＰのみからなり、および、前記水素化処理工程ａ）がＬＷＰに対してのみ行われる請求項１記載の方法。

【請求項15】

前記水素化処理工程ａ）が、以下の条件
Ｈ₂／オイル比は２００～４５０Ｎｍ³／ｓｔｄｍ³、好ましくは２２０～４００Ｎｍ³／ｓｔｄｍ³である、
０．１～２．０ｈ^-1、好ましくは０．２～０．５ｈ^-1であるＬＨＳＶ、
１００～３５０℃、好ましくは１７０～３４０℃である温度
にて行われる請求項１記載の方法。

【請求項16】

前記水素化処理工程ｃ）が、以下の条件
オイルに対するＨ₂の比は１５０～４００Ｎｍ³／ｓｔｄｍ³、好ましくは１８０～２５０Ｎｍ³／ｓｔｄｍ³である、
０．５～２．０ｈ^-1、好ましくは１．０～１．５ｈ^-1であるＬＨＳＶ、
３５５～４００℃、好ましくは３６０～３９０℃である温度
にて行われる請求項２記載の方法。

【請求項17】

前記方法がさらに、２つまたはそれ以上の生成物ストリームを形成するために、前記精製ストリームを１つまたはそれ以上の分留工程に付す工程を含み、好ましくは、前記生成物ストリームは、３０～２００℃、好ましくは約３０℃～約１８０℃、より好ましくは約３０℃～約１１０℃の５～９５重量％沸点範囲を有するナフサ留分と、約１５０℃～約４００℃、好ましくは約１６０℃～約３６０℃、およびより好ましくは約１６０℃～約３３０℃の沸点範囲を有する５～９５重量％の中間留分とを含む請求項２記載の方法。

【請求項18】

前記ナフサ留分がさらに水蒸気分解に付され、および／または、中間留分がさらに水蒸気分解に付され、および／または、ＬＰＧ留分がさらに水蒸気分解に付される請求項１７記載の方法。

【請求項19】

前記水素化処理工程ａ）およびｃ）が、少なくとも１つの触媒床を含む単一のリアクターユニット中で、それぞれ行われる、または、前記水素化処理工程ａ）およびｃ）が、リアクターユニットのそれぞれが少なくとも１つの触媒床を備える少なくとも２つのリアクターユニットまたはそれらの組み合わせを含むリアクターシステム中で、それぞれ行われる請求項２記載の方法。

【請求項20】

前記少なくとも１つのリアクターがリアクターへの直接的な水素クエンチを備える請求項１記載の方法。

【請求項21】

水素が、前記水素化処理工程ａ）および／または工程ｃ）を行う前に、前記ＬＷＰのストリームと混合されている請求項２記載の方法。

【請求項22】

前記水素化処理工程ａ）にしたがってＬＷＰを水素化処理し、および前記工程ｂ）にしたがってブレンドすることによって得られ得る、精製された炭化水素生成物であって、
ＩＣＰ－ＭＳ／ＭＳにより測定されて、６ｍｇ／ｋｇ未満、より好ましくは１ｍｇ／ｋｇ未満であるように減少された量のケイ素、および／または、５ｍｇ／ｋｇ未満、より好ましくは１ｍｇ／ｋｇ未満であるように減少された量のリン、
ＡＳＴＭＤ８０７１により測定されて、０．０１未満、より好ましくは０．００１未満である総計のオレフィン含有量に対するジオレフィンの低い比、
ＡＳＴＭＤ８０７１により測定されて、２未満、より好ましくは１未満である非共役ジオレフィンに対する共役ジオレフィンの低い比、
５ｍｇ／ｋｇ未満、好ましくは１ｍｇ／ｋｇ未満であるハロゲン含有量
を含む精製された炭化水素生成物。

【国際調査報告】