JP7079297B2 - ディレードコーカーユニットにおける廃プラスチックの同時変換のためのプロセス及び装置 - Google Patents
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Description
1.1つの特徴では、本発明は、廃プラスチックをより軽質の留分生成物に変換するためのプロセスを提供し、このプロセスは、
i.フレッシュ炭化水素フィードストックを主分留装置カラムの底部セクションに送り込み、内部リサイクル留分と混合した後に、カラムから二次炭化水素フィードを引き出すことと、
ii.炉内で加熱した後の二次炭化水素フィードをディレードコーカードラムに給送することと、
iii.廃プラスチックを供給容器に装填することと、
iv.廃プラスチックを供給容器からディレードコーカードラムまで搬送し、その後、二次フィード及び廃プラスチックの混合物を熱分解し、コークスドラム内で複合生成物蒸気を取得することと、
v.複合生成物蒸気を主分留装置カラムに送り、蒸気留分とともに、軽質コーカーガス油、重質コーカーガス油及びコークス燃料油を取得することと、
vi.蒸気留分を、燃料ガス、LPG及びナフサに分離するためのガス濃縮(GASCONセクション)及び分離セクションに送ることとを含む。
(a)主分留装置カラムであって、
・フレッシュ炭化水素フィードを内部リサイクル留分とともに送り、二次フィードを取得する、主分留装置カラムと、
(b)主分留装置カラムに接続される炉であって、
・二次フィードを加熱し、高温フィードを取得する炉と、
(c)廃プラスチック供給容器であって、
・流動廃プラスチック材料をディレードコーカードラムに供給する廃プラスチック供給容器と、
(d)炉及び廃プラスチック供給容器に接続されるディレードコーカードラムであって、
・炉から高温フィードを受け取り、
・プラスチック供給容器から廃プラスチック材料を受け取り、
・高温フィード及び廃プラスチック材料の混合物を熱分解(thermal decomposition/cracking)し、複合生成物蒸気を取得し、
・複合生成物蒸気を主分留装置カラムに送り、蒸気留分とともに、軽質コーカーガス油、重質コーカーガス油及びコーカー燃料油を取得するディレードコーカードラムと、
(e)主分留装置カラムに接続されるガス濃縮及び分離セクションであって、
・蒸気留分を燃料ガス、LPG及びナフサに分離するガス濃縮及び分離セクションとを備える。
(a)主分留装置カラム(2、41、101、201)であって、
・フレッシュ炭化水素フィード(1、40、100、200)を内部リサイクル留分とともに送り、二次フィード(3、42、102、202)を取得する主分留装置カラムと、
(b)主分留装置カラムに接続される炉(4、43、103、203)であって、
・二次フィードを加熱し、高温フィード(5、44、104、204)を取得する炉と、
(c)廃プラスチック供給容器(13、22、52、81、108、207)であって、
・流動廃プラスチック材料をディレードコーカードラム(9、10、48、49、90、105、106、205、206)に供給する廃プラスチック供給容器と、
(d)炉(4、43、103、203)及び廃プラスチック供給容器(13、22、52、81、108、207)に接続されるディレードコーカードラム(9、10、48、49、90、105、106、205、206)であって、
・炉から高温フィードを受け取り、
・プラスチック供給容器から廃プラスチック材料を受け取り、
・高温フィード及び廃プラスチック材料の混合物を熱分解し、複合生成物蒸気(21、63、92、107、214)を取得し、
・複合生成物蒸気を主分留装置カラムに送り、蒸気留分(35、67、113、215)とともに、軽質コーカーガス油(31、66、110、216)、重質コーカーガス油(32、65、111、217)及びコーカー燃料油(33、64、112、218)を取得するディレードコーカードラムと、
(e)主分留装置カラムに接続されるガス濃縮及び分離セクションであって、
・蒸気留分を燃料ガス、LPG及びナフサに分離するガス濃縮及び分離セクションとを備える。
プロセスにおいて使用されることになる液体炭化水素フィードストックは、抜頭原油、減圧残油、常圧残油、脱歴ピッチ、シェール油、コールタール、クラリファイド重油、残油、重質含ろう油、ろう下油、スロップ油又はそのような炭化水素の混合物などの重質炭化水素フィードストックから選択される。フィードストックのコンラドソン残留炭素分は3wt%よりも高く、最小密度は0.95g/ccである。
プラスチックは重合によって形成され、適正量の熱及び圧力又は別の形の力を加えることによって形作ることができる高分子である。プラスチックは、原油の高度に精製された留分を用いて生成される広範な重合体、又は単量体として知られる、原油から取り出される化学物質に関する総称である。重合体は、これらの単量体の反応によって形成され、反応の結果として、数十、数百又は数千の炭素原子からなる鎖長が生成される。重合体の中には酸素を含むものもあり(例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET))、一方、塩素を含むものもある(ポリ塩化ビニル(PVC))。非生分解性に起因して、プラスチック廃棄物は、廃棄物管理の問題の大きな一因となる。
・熱可塑性材料(再生可能プラスチック):これらのプラスチックは熱及び圧力を加えながら所望の形状に形成することができ、加熱すると固体になる。その例が、ポリエチレン、ポリスチレン及びPVCである。
・サーモスタット(Thermostats)又は熱硬化性材料(非再生可能プラスチック):これらのプラスチックは、一度成形されると、熱を加えても軟化/再成形することはできない。その例が、フェノールホルムアルデヒド及び尿素ホルムアルデヒドである。
本発明のプロセスにおいて同時転換することができる廃プラスチックは、金属添加多層プラスチックを含む、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、PETを含む様々なプラスチックを含む。プロセスにおいて使用されることになるこれらの廃プラスチックは、プラスチックフィーダ容器からコークスドラムに移送できるようにするために、洗浄、乾燥、押し出し成形、ペレット化などからなるステップによって前処理することができる。廃プラスチックは、圧気輸送を可能にするために流動化可能な状態にできるように、選択された大きさ及び形状の仕様で準備することができる。
プロセスの熱分解セクションにおける反応器ドラムはより過酷な条件で動作することができ、所望の動作温度範囲は470℃~520℃、好ましくは480℃~500℃であり、所望の動作圧力範囲は0.5Kg/cm2(g)~5Kg/cm2(g)、好ましくは0.6Kg/cm2(g)~3Kg/cm2(g)である。コークスドラムのコーキング及びデコーキングサイクルのサイクル時間は、10時間より長く保持される。廃プラスチック材料は、供給される炭化水素フィードストックに対する廃プラスチックのパーセンテージが0.01wt%~50wt%の範囲、好ましくは0.5wt%~10wt%になるように、コークスドラムに送り込むことができる。
本発明のプロセスが、限定はしないが、図1によって例示される。図1に示されるプロセスでは、精製所からの炭化水素フィード(40)が、主分留装置カラム(41)の底部に入り、内部リサイクル留分と混合され、二次フィード(42)が生成される。二次フィードが、その後、炉(43)において所望の温度まで加熱される。高温フィード(44)が、その後、適切な弁(45、46、47)の動作を通して、いずれも炭化水素給送サイクル内にあるディレードコーカードラム(49、48)に送られる。一方、流動プラスチック供給容器(52)からの廃プラスチック材料が、給送サイクル下で空気圧によってコークスドラムに送られる。高温残留物フィードが、コークスドラム内に供給される廃プラスチック材料と混合され、残留物フィードストック及び廃プラスチック材料に関する熱変換が起こる。プラスチック材料が、より軽い分子に熱分解される。分散器(53)を通して送られる空気(54)などの流動化媒体を供給することによって、供給容器(52)内の廃プラスチックが流動状態に保持される。スタンドパイプ(69、59)を通してのプラスチック材料の流れが制御弁(68、56)によって制御され、制御弁は回転式エアロック弁とすることができる。プラスチック材料がどのドラムに送られることになるかによって、弁(68、69、62、59)が動作する。圧気搬送を支援するために、廃プラスチック用のリフト線(58、61)内に流体輸送媒体(60、57)が与えられる。軽質コーカーガス油(66)、重質コーカーガス油(65)及びコーカー燃料油(64)などの異なる生成物留分に分離するために、コークスドラムからの生成物蒸気(63)が主分留装置カラム(41)に送られる。蒸気留分(67)が、燃料ガス、LPG及びナフサを分離するためのガス濃縮及び分離セクションに送られる。
以下は上記で開示されたような、従来技術より優れた本発明の技術的利点である。
・廃プラスチックを有価な、より軽質の留分生成物に変換するために、既存のディレードコーカーユニットハードウェア内の追加ハードウェアセクションを用いて、廃プラスチックをコークスドラムの中に直接給送できること。
・コーカー炉を通しての炭化水素フィード処理量を削減することを必要とすることなく、精製業者が廃プラスチックを処理できること。
・精製業者が低コスト廃プラスチックから価値を生み出すことができ、加えて、廃プラスチック処分の環境的な懸念に対処できること。
・金属添加プラスチックを含む、廃プラスチックの処理に起因するディレードコーカー炉内部のコークス堆積物の増加がないのを確実にすること。
・金属添加プラスチックの残留金属留分が、ディレードコーキングプロセスにおいて生成される固体石油コークス内に堆積すること。
Claims (10)
- 廃プラスチックをより軽質の留分生成物に、炭化水素とともに同時変換するためのプロセスであって、
a.フレッシュ炭化水素フィードストックを主分留装置カラムの底部セクションに送り込み、内部リサイクル留分と混合した後に、前記主分留装置カラムから二次炭化水素フィードを引き出すステップであって、前記炭化水素フィードストックのコンラドソン残留炭素分が3wt%~30wt%の範囲にあり、密度が0.95g/cc~1.08g/ccの範囲内にあるステップと、
b.炉内で加熱した後の前記二次炭化水素フィードをディレードコーカードラムに給送するステップと、
c.前記廃プラスチックを供給容器に装填するステップであって、前記廃プラスチックが、重合体成分としてポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン及びPETを含む金属添加多層廃プラスチックであり、前記金属添加多層廃プラスチックの金属が、アルミニウム又はカルシウムから選択され、前記廃プラスチックが、前記フレッシュ炭化水素フィードストックの0.01wt%~50wt%の範囲にあるステップと、
d.前記廃プラスチックを前記供給容器から前記ディレードコーカードラムに搬送し、その後、前記二次炭化水素フィード及び前記廃プラスチックの混合物を熱分解し、前記ディレードコーカードラム内部で複合生成物蒸気を取得するステップと、
e.前記複合生成物蒸気を前記主分留装置カラムに送り、蒸気留分とともに、軽質コーカーガス油、重質コーカーガス油及びコークス燃料油を取得するステップと、
f.前記蒸気留分を、燃料ガス、LPG及びナフサに分離するためのガス濃縮(GASCONセクション)及び分離セクションに送るステップであって、前記廃プラスチックをより軽質の留分生成物にするための前記変換が、470℃~520℃の範囲内の温度、及び0.5Kg/cm2~5Kg/cm2の範囲内の圧力において行われるステップと、
を含み、
前記廃プラスチックの残留金属留分が、ディレードコーキングプロセス中に生成される、前記ディレードコーカードラムに堆積した固体石油コークス内に堆積するプロセス。 - 前記廃プラスチック供給容器から前記ディレードコーカードラムへの前記廃プラスチックの搬送が、圧気輸送、押し出し若しくは溶融注入又はその組み合わせから選択された手段によって実行される請求項1に記載のプロセス。
- 廃プラスチックの物理的形態が、顆粒、粉末、破砕塊、スラリー、溶解物及びその組み合わせからなる群から選択される請求項2に記載のプロセス。
- 前記炭化水素フィードストックが、原油、減圧残油、常圧残油、脱歴ピッチ、シェール油、コールタール、クラリファイド重油、残油、重質含ろう油、ろう下油、スロップ油及びその混合物から選択される請求項1に記載のプロセス。
- ステップ(ii)の前記二次フィードが、470℃~520℃の範囲内の温度に加熱される、請求項1に記載のプロセス。
- 廃プラスチックを軽質留分生成物に、炭化水素とともに同時変換するための装置であって、
(a)主分留装置カラムであって、フレッシュ炭化水素フィードを内部リサイクル留分とともに送り、二次フィードを取得する主分留装置カラムと、
(b)前記主分留装置カラムに接続される炉であって、前記二次フィードを加熱し、高温フィードを取得する炉と、
(c)廃プラスチック供給容器であって、流動廃プラスチック材料をディレードコーカードラムに供給する廃プラスチック供給容器と、
(d)前記炉及び前記廃プラスチック供給容器に接続される前記ディレードコーカードラムであって、
前記炉から前記高温フィードを受け取り、
前記プラスチック供給容器から前記廃プラスチック材料を受け取り、
前記高温フィード及び前記廃プラスチック材料の混合物を熱分解し、複合生成物蒸気を取得し、
前記廃プラスチックが、重合体成分としてポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン及びPETを含む金属添加多層廃プラスチックであり、前記金属添加多層廃プラスチックの金属が、アルミニウム又はカルシウムから選択され、前記廃プラスチックが、前記フレッシュ炭化水素フィードストックの0.01wt%~50wt%の範囲にあり、
前記複合生成物蒸気を前記主分留装置カラムに送り、蒸気留分とともに、軽質コーカーガス油、重質コーカーガス油及びコーカー燃料油を取得するディレードコーカードラムと、
(e)前記主分留装置カラムに接続されるガス濃縮及び分離セクションであって、前記蒸気留分を燃料ガス、LPG及びナフサに分離するガス濃縮及び分離セクションと、
を備え、
前記廃プラスチック供給容器が、前記廃プラスチックが前記ディレードコーカードラムまで澱みなく流動できるように、前記ディレードコーカードラムよりも高い高さに位置し、
前記廃プラスチックが、前記廃プラスチック供給容器に対して低い高さに位置する別のアンロード容器から前記廃プラスチック供給容器の中に圧気輸送を通して、又はコンベアベルトを通して搬送され、
前記廃プラスチック供給容器からの前記廃プラスチックが、圧気輸送、スクリューフィーダ、溶融注入又はその組み合わせによって前記ディレードコーカードラムに搬送される装置。 - 前記廃プラスチック供給容器が、攪拌用ガス注入及びパージングのための設備を有する請求項6に記載の装置。
- 前記廃プラスチック供給容器が、任意選択で、廃プラスチックの加熱及び溶融のための設備を有する請求項6に記載の装置。
- 前記廃プラスチック供給容器からの前記廃プラスチック供給速度が、回転式エアロック弁又はポンプによって制御される請求項6に記載の装置。
- 前記廃プラスチック供給容器が、前記コークスドラムよりも高く、圧力制御弁によって制御され、0.1Kg/cm2g~1Kg/cm2gの範囲内にある圧力に保持される請求項6に記載の装置。
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