使用回收成分或氢富集的燃料气体的化学设施和方法

申请号 CN202280063206.1 申请日 2022-09-16 公开(公告)号 CN117980447A 公开(公告)日 2024-05-03
申请人 伊士曼化工公司; 发明人 武显春; 达里尔·贝汀; 大卫·尤金·斯莱文斯基; 迈克尔·加里·波拉塞克; 艾弗里·L·安德森;
摘要 提供了用于提供来自废塑料 热解 的回收成分 烃 产物(r‑产物)的方法和设施。本文描述了提高 能量 效率并有助于降低总体环境影响,同时从化学回收的废塑料生产有价值的最终产品处理方案。在一个或多个工艺炉中使用回收成分和/或高氢含量 燃料 还通过减少 碳 排放而降低了设施的 全球变暖 潜在性,同时还改进了能量整合。
权利要求

1.一种化学回收方法,所述方法包括:
(a)在热解设施中热解废塑料进料以提供回收成分热解流出物(r‑热解流出物),其中所述热解包括在热解炉中燃烧第一燃料气体;
(b)在裂化设施的裂化器炉中裂化进料以提供裂化器炉流出物,其中所述裂化包括在所述裂化器炉中燃烧第二燃料气体;以及
(c)在所述裂化设施的分离区中分离回收成分裂化流(r‑裂化流)以提供至少一种回收成分产物(r‑产物),其中所述r‑裂化流包含至少一部分所述裂化器炉流出物,其中满足以下标准(i)至(vii)中的至少一个——
(i)所述第一燃料气体具有至少10mol%的氢含量;
(ii)所述第二燃料气体具有大于40mol%的氢含量;
(iii)所述第一燃料气体包含来源于所述裂化设施的氢;
(iv)所述第一燃料气体和所述第二燃料气体中的至少一种包含来源于所述热解设施的氢;
(v)所述第一燃料气体和所述第二燃料气体中的至少一种包含回收成分氢(r‑H2);
(vi)其中进入所述裂化器炉的所述烃进料包含至少一部分r‑热解流出物,并且所述第一燃料气体包含来源于所述裂化设施的分离区的氢和/或甲烷;以及
(vii)其中在步骤(c)中分离的所述r‑裂化流包含至少一部分所述r‑热解流出物,并且所述第一燃料气体包含来源于所述裂化设施的分离区的氢和/或甲烷。
2.根据权利要求1所述的方法,还包括从所述裂化设施回收塔顶流,并且其中所述第一燃料气体和所述第二燃料气体中的至少一种包含至少一部分所述塔顶流。
3.根据权利要求2所述的方法,其中所述塔顶流包含从脱甲烷塔取出的塔顶流或从冷藏盒取出的塔顶流。
4.根据权利要求2所述的方法,其中所述塔顶流从氢分离单元中取出,其中所述氢分离单元利用催化纯化、金属氢化物分离、变压吸附、低温分离或低温蒸馏和/或膜分离。
5.根据权利要求2所述的方法,其中所述塔顶流包含至少50mol%的氢和/或不超过
95mol%的甲烷。
6.根据权利要求2所述的方法,还包括使至少一部分所述塔顶流膨胀以形成膨胀流,以及回收至少一部分由所述膨胀产生的功并将其用于另一部分热解设施和/或裂化设施中,并且其中所述第一燃料气体和所述第二燃料气体中的至少一种包含膨胀流。
7.根据权利要求1‑6中任一项所述的方法,其中满足以下标准(i)至(xi)中的至少一个——
(i)其中所述第一燃料气体具有至少15mol%的氢含量;
(ii)其中所述第一燃料气体包含回收成分氢(r‑H2);
(iv)其中所述第一燃料气体包含来源于所述热解设施的氢;
(v)其中所述第一燃料气体包含来源于所述裂化设施的氢;
(vi)其中所述第一燃料气体包含小于15mol%的除氢以外的组分;
(vii)其中所述第一燃料气体包含至少20mol%的甲烷;
(viii)其中所述甲烷包含回收成分甲烷(r‑甲烷);
(ix)其中所述第一燃料气体包含小于15mol%的除r‑甲烷以外的组分;
(ix)其中所述第一燃料气体包含回收成分甲烷(r‑甲烷)和回收成分氢(r‑H2);
(x)其中所述第一燃料气体包含非回收成分;以及
(xi)其中所述第一燃料气体具有至少320BTU/SCF和/或不超过1000BTU/SCF的高热值(HHV)。
8.根据权利要求1‑6中任一项所述的方法,其中满足以下标准(i)至(xi)中的至少一个——
(i)其中所述第二燃料气体具有至少15mol%的氢含量;
(ii)其中所述第二燃料气体包含回收成分氢(r‑H2);
(iii)其中所述第二燃料气体包含来源于所述热解设施的氢;
(iv)其中所述第二燃料气体包含来源于所述裂化设施的氢;
(v)其中所述第二燃料气体包含小于15mol%的除氢以外的组分;
(vi)其中所述第二燃料气体包含至少20mol%的甲烷;
(vii)其中所述甲烷包含回收成分甲烷(r‑甲烷);
(viii)其中所述第二燃料气体包含小于15mol%的除r‑甲烷以外的组分;
(ix)其中所述第二燃料气体包含回收成分甲烷(r‑甲烷)和回收成分氢(r‑H2);
(x)其中所述第二燃料气体包含非回收成分;以及
(xi)其中所述第二燃料气体具有至少320BTU/SCF和/或不超过1000BTU/SCF的高热值(HHV)。
9.根据权利要求1所述的方法,还包括在分子重整设施中由烃进料形成合成气,以及分离所述合成气以除去纯化的氢流,其中所述第一燃料气体和/或所述第二燃料气体包含至少一部分所述纯化的氢流。
10.根据权利要求1所述的方法,其中所述裂化器炉身流出物和/或所述热解炉身流出物具有小于8mol%的CO和CO2的总量。
11.一种化学回收方法,所述方法包括:
(a)将裂化器流出物压缩至至少200磅/平方英寸表压(psig)的压,其中所述裂化器流出物包含回收成分裂化器流出物(r‑裂化器流出物);
(b)在分离区中分离至少一部分所述压缩的r‑裂化器流出物,从而产生回收成分甲烷(r‑甲烷)和/或回收成分氢(r‑H2);以及
(c)燃烧燃料以向热解设施和/或裂化设施中的至少一个工艺炉中的热解反应器和/或裂化炉供应热能以加热至少一种工艺流,其中所述燃料包含至少一部分r‑甲烷和/或r‑H2。
12.根据权利要求11所述的方法,其中所述燃料包含r‑甲烷和r‑H2两者的至少一部分。
13.根据权利要求11所述的方法,其中所述分离产生
主要为r‑甲烷的流,其中在步骤(c)中燃烧的燃料包含至少一部分所述r‑甲烷,并且其中至少一部分所述分离在所述裂化设施的分离区中的一个或多个脱甲烷塔中的脱甲烷塔中、在所述裂化设施的分离区中的冷藏盒中、以及在所述裂化设施的分离区中的氢纯化单元中进行,或
主要为r‑氢的流,其中在步骤(c)中燃烧的燃料包含至少一部分所述r‑氢流,并且其中至少一部分所述分离在所述裂化设施的分离区中的冷藏盒中和/或在所述裂化设施的分离区中的氢纯化单元中进行。
14.根据权利要求11所述的方法,其中所述分离产生减压的r‑裂化器流出物流,并且还包括分离至少一部分所述减压的r‑裂化器流出物流以提供另一回收成分甲烷(r‑甲烷)和/或另一回收成分氢(r‑H2),以及在另一工艺炉中燃烧至少一部分所述另一r‑甲烷和/或所述另一r‑H2。
15.根据权利要求11所述的方法,其还包括在所述热解设施的热解炉中热解废塑料以形成回收成分热解流出物(r‑热解流出物)以及将至少一部分所述r‑热解流出物引入所述裂化设施中以形成至少一种回收成分产物(r‑产物),还包括将所述r‑热解流出物分离成回收成分热解气(r‑热解气)和回收成分热解油(r‑热解油)以及将所述r‑热解气和所述r‑热解油的至少一种引入所述裂化设施中,其中所述引入包括将至少一部分所述r‑热解油引入所述裂化设施的裂化器炉中和/或在所述裂化器炉下游的一个或多个位置处引入至少一部分所述r‑热解气以及在所述裂化设施的分离区中分离至少一部分所述流。
16.一种化学回收方法,所述方法包括:
(a)在分离区中分离回收成分合成气(r‑合成气),从而产生回收成分氢(r‑H2);以及(b)燃烧燃料以向热解设施和/或裂化设施中的至少一个工艺炉中的热解反应器和/或裂化器炉供应热能以加热至少一种工艺流,其中所述燃料包含来自r‑H2的回收成分。
17.根据权利要求16所述的方法,还包括使回收成分含烃进料(r‑HC进料)经受分子重整以提供r‑合成气,其中所述r‑HC进料包含甲烷,其中所述甲烷包含回收成分甲烷。
18.一种化学回收方法,所述方法包括:
(a)热解包含废塑料的流以提供回收成分热解流出物(r‑热解流出物);
(b)将至少一部分所述r‑热解流出物引入裂化设施;
(c)从所述裂化设施回收塔顶流;
(d)可选地使烃进料经受分子重整器以提供合成气;以及
(e)使用至少一部分所述塔顶流和/或合成气作为燃料来为步骤(a)的所述热解提供热量。
19.根据权利要求18所述的方法,还包括在裂化器炉中裂化含烃进料流以提供裂化流出物,以及在所述裂化设施的分离区中将所述裂化流出物分离成一种或多种回收成分产物(r‑产物),其中从所述分离区回收在步骤(c)中回收的塔顶流。
20.根据权利要求18所述的方法,还包括使烃进料经受分子重整以提供合成气,并使用至少一部分所述合成气作为燃料以提供用于步骤(a)的所述热解的热量。

说明书全文

使用回收成分或氢富集的燃料气体的化学设施和方法

背景技术

[0001] 废塑料热解在多种化学回收技术中起作用。通常,废塑料热解设施产生回收成分热解油(r‑热解油)和回收成分热解气(r‑热解气),其可进一步处理以提供多种回收成分化学产品和中间体,例如回收成分乙烯(r‑乙烯)、回收成分乙烷(r‑乙烷)、回收成分丙烯(r‑丙烯)、回收成分丙烷(r‑丙烷)和其它。不幸的是,在常规操作下,互连的热解和产物分离设施可能缺乏能量效率,从经济和环境的观点来看这可能是昂贵的。
[0002] 然而,当热解设施被加入到现有的下游设施(例如裂化设施)时,所得组合设施的足迹通常不是最佳的,因为主要焦点在于特定回收成分产品的生产。因此,即使通过这些组合设施生产回收成分产品,组合设施的环境影响也可能不能被彻底分析以最大限度地减少释放到环境中的二化碳的量。因此,这些组合设施可能表现出一种或多种工艺缺陷,其不利地影响组合设施的全球变暖潜在性。因此,需要一种提供较低碳足迹的废塑料热解的处理方案。
[0003] 例如,天然气通常用作工艺炉(例如,热解炉和/或裂化器炉)的燃料。过去,已经使用了流例如热解气,但是这不是目前所希望的,因为热解气现在包括回收成分并且可以用于形成其它更高价值的化学产品和中间体。当使用外部(购买的)天然气时,这不包括回收成分,并且还提供了二氧化碳(CO2)和一氧化碳(CO)形式的较高平的碳排放,这增加了一个或多个设施的碳足迹和GWP。因此,需要一种处理方案,其最大化地使用来自废塑料的回收成分,同时还最小化碳排放,特别是在集成设施中。发明内容
[0004] 在一个方面,本技术涉及化学回收方法,所述方法包括:(a)在热解设施中热解废塑料进料以提供回收成分热解流出物(r‑热解流出物),其中该热解包括在热解炉中燃烧第一燃料气体;(b)在裂化设施的裂化器炉中裂化进料以提供裂化器炉流出物,其中该裂化包括在裂化器炉中燃烧第二燃料气体;和(c)在裂化设施的分离区中分离回收成分裂化流(r‑裂化流)以提供至少一种回收成分产物(r‑产物),其中r‑裂化流包含至少一部分裂化器炉流出物,其中满足以下标准(i)至(vii)中的至少一个——(i)第一燃料气体具有至少10mol%的氢含量;(ii)第二燃料气体具有大于40摩尔百分比的氢含量;(iii)第一燃料气体包含来源于裂化设施的氢;(iv)第一燃料气体和第二燃料气体中的至少一种包含来源于热解设施的氢;(v)第一燃料气体和第二燃料气体中的至少一种包含回收成分氢(r‑H2);
(vi)其中进入裂化器炉的烃进料包含至少一部分r‑热解流出物,并且第一燃料气体包含来源于裂化设施的分离区的氢和/或甲烷;和(vii)其中在步骤(c)中分离的r‑裂化流包含至少一部分r‑热解流出物,并且第一燃料气体包含来源于裂化设施的分离区的氢和/或甲烷。
[0005] 在一个方面,本技术涉及化学回收方法,所述方法包括:(a)将裂化器流出物压缩至至少200磅/平方英寸表压(psig)的压,其中裂化器流出物包含回收成分裂化器流出物(r‑裂化器流出物);(b)在分离区中分离至少一部分压缩的r‑裂化器流出物,从而产生回收成分甲烷(r‑甲烷)和/或回收成分氢(r‑H2);以及(c)燃烧燃料以向热解设施和/或裂化设施中的至少一个工艺炉中的热解反应器和/或裂化器炉供应热能以加热至少一种工艺流,其中该燃料包含至少一部分r‑甲烷和/或r‑H2
[0006] 在一个方面,本技术涉及化学回收方法,所述方法包括:(a)在分离区中分离回收成分合成气(r‑合成气),从而产生回收成分氢(r‑H2);以及(b)燃烧燃料以向热解设施和/或裂化设施中的至少一个工艺炉中的热解反应器和/或裂化器炉供应热能以加热至少一种工艺流,其中该燃料包含来自r‑H2的回收成分。
[0007] 在一个方面,本技术涉及化学回收方法,所述方法包括:(a)热解包含废塑料的流以提供回收成分热解流出物(r‑热解流出物);(b)将至少一部分r‑热解流出物引入裂化设施;(c)从裂化设施回收塔顶流;(d)可选地使烃进料经受分子重整器以提供合成气;以及(e)使用至少一部分塔顶流和/或合成气作为燃料来为步骤(a)的热解提供热量。附图说明
[0008] 图1是说明用于热解废塑料和将至少一部分r‑热解蒸气和/或r‑热解油引入到裂化设施的方法和设施的主要步骤的流程框图,特别地说明了来自裂化设施的可用作热解和/或裂化器炉中燃料的可能的流;
[0009] 图2A是说明裂化设施的一部分的主要步骤的流程框图,特别地说明了其中氢分离步骤首先在分离区中的实施例
[0010] 图2B是说明裂化设施的一部分的主要步骤的流程框图,特别地说明了冷藏盒首先在分离区中的实施例;
[0011] 图2C是说明裂化设施的一部分的主要步骤的流程框图,特别地说明了脱乙烷塔首先在分离区中的实施例;
[0012] 图2D是说明裂化设施的一部分的主要步骤的流程框图,特别地说明了脱丙烷塔首先在分离区中的实施例;以及
[0013] 图3是与图1所示类似的用于热解废塑料和裂化含烃进料的方法和设施的主要步骤的流程框图,但还包括分子重整步骤/设施。

具体实施方式

[0014] 为了优化本文描述的回收设施的碳足迹,我们发现从热解设施和/或裂化设施回收的一种或多种C1和更轻的流(例如甲烷和/或氢)可用作热解设施和/或裂化设施的燃料源。更特别地,我们已经发现通过利用这些流作为燃料来集成热解设施和裂化设施减少了组合设施的碳足迹和全球变暖潜在性,同时还提供了有价值的回收成分化学中间体和最终产物。
[0015] 首先转到图1,提供了用于废塑料的化学回收的方法和系统。图1所示的方法/设施包括热解设施20和裂化设施30。热解设施20热解废塑料流110以提供回收成分产物,回收成分产物的至少一部分可引入到裂化设施中以提供至少一种回收成分产物(r‑产物)122。如图1所示,来自裂化设施30的至少一种回收成分塔顶流(r‑塔顶流),如图1所示作为回收成分甲烷(r‑甲烷或r‑CH4)和/或回收成分氢(r‑H2)流,可以用作燃料气体以向裂化器炉32和/或热解单元22提供热能。而r‑甲烷和/或r‑H2先前已经用于其它工艺或形成其它产物,我们已经发现使用一种或两种的至少一部分作为燃料向一种或两种设施提供能量降低了组合设施的碳足迹和全球变暖潜在性(GWP)。
[0016] 在一些实施例中,热解设施20和裂化设施30可以同地协作。如本文所用,术语“同地协作”是指至少两个物体位于共同的物理地点,和/或彼此相距1英里内、0.75英里内、0.5英里内或0.25英里内的特征,是作为两个指定点之间的直线距离而测量的。在一些实施例中,热解设施20和裂化设施30可以彼此远离定位。如本文所用,术语“远离定位”是指两个设施、站点或反应器之间的距离大于1、大于5、大于10、大于50、大于100、大于500、大于1000或大于10,000英里。
[0017] 当两个或更多设施是同地协作的时,可以以一种或多种方式集成这些设施。集成的例子包括但不限于热集成,公用设施集成,废水集成,经由管道、办公室空间、自助餐厅的质量流集成,工厂管理、IT部、维护部门集成,以及共用公共设施和部件(例如密封件垫圈等)。
[0018] 在一些实施例中,热解设施/方法20是商业规模的设施/方法,其以在一年内平均的至少100、或至少500、或至少1,000、至少2,000、至少5,000、至少10,000、至少50,000、或至少100,000磅/小时的平均年进料速率接收废塑料原料110。此外,热解设施20可以以在一年内平均的至少100、或至少1,000、或至少5,000、至少10,000、至少50,000、或至少75,000磅/小时的平均年速率生产一种或多种回收成分产物流。当生产多于一个r‑产品流时,这些速率可以适用于全部r‑产品的组合速率。
[0019] 类似地,裂化设施/方法30可以是商业规模的设施/方法,其以在一年内平均的至少100、或至少500、或至少1,000、至少2,000、至少5,000、至少10,000、至少50,000、或至少75,000磅/小时的平均年进料速率接收烃进料120。此外,裂化设施30可以以在一年内平均的至少100、或至少1,000、或至少5,000、至少10,000、至少50,000、或至少75,000磅/小时的平均年速率生产至少一种回收成分产物流122。当生产多于一个r‑产品流时,这些速率可以适用于全部r‑产品的组合速率。
[0020] 如图1所示,该方法从热解步骤20开始,其中废塑料110在热解单元22的热解反应器中热解。热解单元22可包括热解反应器以及反应器处理废塑料所需的任何附加设备(例如工艺炉、换热器等)。在一些情况下,热解单元22可包括用作反应器的热解炉,而在其它情况下,热解单元22可包括用于加热传热介质的炉,该传热介质然后用于向热解反应器提供热能。热解反应包括引入反应器的经分选的废塑料的化学分解和热分解。尽管所有热解方法通常可以以基本上不含氧的反应环境为特征,但是热解方法可以进一步由其它参数限定,例如反应器内的热解反应温度、热解反应器中的停留时间、反应器类型、热解反应器内的压力和热解催化剂的存在或不存在。
[0021] 热解反应可以包括在基本不含氧的气氛中或在相对于环境空气包含较少氧的气氛中加热和转化废塑料原料。例如,热解反应器内的气氛可包含不超过5wt%、不超过4wt%、不超过3wt%、不超过2wt%、不超过1wt%或不超过0.5wt%的氧。
[0022] 可以调节热解反应器中的温度以促进某些最终产物的产生。在一些实施例中,热解反应器中的峰值热解温度可以是至少325℃、或至少350℃、或至少375℃、或至少400℃。附加地或可替代地,热解反应器中的峰值热解温度可以是不超过800℃,不超过700℃,或不超过650℃,或不超过600℃,或不超过550℃,或不超过525℃,或不超过500℃,或不超过475℃,或不超过450℃,或不超过425℃,或不超过400℃。更特别地,热解反应器中的峰值热解温度可以在325℃至800℃,或350℃至600℃,或375℃至500℃,或390℃至450℃,或400℃至
500℃的范围内。
[0023] 原料在热解反应器内的停留时间可以是至少1、或至少5、或至少10、或至少20、或至少30、或至少60、或至少180秒。附加地或可替代地,原料在热解反应器内的停留时间可以小于2、或小于1、或小于0.5、或小于0.25、或小于0.1小时。更特别地,原料在热解反应器内的停留时间可以在1秒至1小时、或10秒至30分钟、或30秒至10分钟的范围内。
[0024] 热解反应器可以保持在至少0.1、或至少0.2、或至少0.3巴和/或不超过60、或不超过50、或不超过40、或不超过30、或不超过20、或不超过10、或不超过8、或不超过5、或不超过2、或不超过1.5、或不超过1.1巴的压力下。热解反应器内的压力可以保持在大气压下或在
0.1至60、或0.2至10、或0.3至1.5巴的范围内。
[0025] 反应器中的热解反应可以是在没有催化剂存在下进行的热解,或者是在催化剂存在下进行的催化热解。当使用催化剂时,催化剂可以是均相的或多相的,并且可以包括例如某些类型的沸石和其它介观结构催化剂。
[0026] 如图1所示,从热解单元22中移出的热解流出物流112可以在至少一个分离器(在图1中显示为分离器24)中分离,以产生回收成分热解气(r‑热解气)114、回收成分热解油(r‑热解油)116和回收成分热解残余物(r‑热解残余物)118。如本文所用,术语“r‑热解流出物”是指从热解反应器取出的出口流。r‑热解流出物包括r‑热解气、r‑热解油和r‑热解残余物。
[0027] 如本文所用,术语“r‑热解残渣”是指从废塑料热解获得的主要包含热解炭和热解重质蜡的组合物。如本文所用,术语“热解炭”是指由热解获得的含碳组合物,其在200℃和1atm下为固体。如本文所用,术语“热解重质蜡”是指由热解获得的C20+烃,其不是热解炭、热解气或热解油。如本文所用,术语“r‑热解气”是指从废塑料热解获得的在25℃下1atm下为气态的组合物。如本文所用,术语“r‑热解油”是指由废塑料热解获得的在25℃和1atm下为液体的组合物
[0028] 在一些实施例中,r‑热解气114可包括各自的量为5wt%‑60wt%、10wt%‑50wt%或15wt%‑45wt%的C2和/或C3组分,量为1wt%‑60wt%、5wt%‑50wt%或10wt%‑45wt%的C4组分,和量为1wt%‑25wt%、3wt%‑20wt%或5wt%‑15wt%的C5组分。
[0029] 在一些实施例中,r‑热解油流116可包括至少50wt%、至少75wt%、至少90wt%或至少95wt%的C4至C30、C5至C25、C5至C22或C5至C20烃组分。r‑热解油116的90%沸点可在150至350℃、200至295℃、225至290℃或230至275℃的范围内。如本文所用,“沸点”是指如通过ASTM D2887‑13所测定的组合物的沸点。附加地,如本文所用,“90%沸点”是指根据ASTM D2887‑13的90wt%的组合物沸腾时的沸点。
[0030] 在一些实施例中,r‑热解油116可包含小于20wt%、小于10wt%、小于5wt%、小于2wt%、小于1wt%或小于0.5wt%的含杂原子的化合物。如本文所用,术语“含杂原子的”化合物包括任何含氮、硫或磷的化合物或聚合物。任何其它原子不被认为是“杂原子”,目的是确定热解油中存在的杂原子、杂原子化合物或杂原子聚合物的量。含杂原子的化合物包括氧化的化合物。通常,当热解废塑料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和/或聚氯乙烯(PVC)时,这类化合物存在于r‑热解油116中。因此,废塑料110中很少至没有PET和/或PVC导致热解油116中很少至没有含杂原子的化合物。
[0031] 如图1所示,至少一部分r‑热解气114可以被引入到裂化设施30中。在一些实施例中,来自热解设施20的r‑热解气114的至少50%、至少75%、至少90%或至少95%可以被引入到裂化设施30中。在一些情况下,r‑热解气114的全部或一部分可以被引入到裂化器炉32上游的至少一个位置。附加地或可替代地,r‑热解气114的全部或一部分可以被引入到裂化器炉32下游的至少一个位置。
[0032] 当引入裂化器炉32下游的位置时r‑热解气114可引入至一个或多个下列位置:(i)骤冷区34,其冷却并部分冷凝炉流出物;(ii)压缩区36,其在两个或更多个压缩级中压缩炉流出物的蒸气部分;和(iii)分离区38,其将压缩流分离成两种或更多种回收成分产物122(r‑产物)。在一些情况下,r‑热解气114可以被引入这些位置中的仅一个中,而在其它情况下,r‑热解气114可以被分成另外的级分并且每个级分被引入不同的位置中。在此情况下,r‑热解气114的级分可以被引入至图1所示的至少两个、三个或所有位置。
[0033] 如图1所示,在一些实施例中,可将r‑热解油116的至少一部分引入裂化器炉32的入口。当引入至裂化器炉32时,r‑热解油116可与引入至裂化器炉32入口的烃进料120混合。烃进料120可主要包含C3至C5烃组分、C5至C22烃组分、或C3至C22烃组分、或甚至主要包含C2组分。如本文所用,术语“主要”是指至少50wt%。烃进料120可以包括来自一个或多个来源的回收成分,或者它可以包括非回收成分。附加地,在一些情况下,烃进料120可以不包括任何回收成分。烃进料120还可包括来自另一热解设施(图1中未显示)的r‑热解油。
[0034] 如图1所示,可将烃进料120(可选与热解油116组合)引入裂化器炉32中,其中可将其热裂化以形成较轻的含烃炉流出物。然后,来自裂化器炉32的炉流出物流可以在骤冷区34中冷却,并在压缩区36中压缩。来自压缩区36的压缩流可以在分离区38中进一步分离,以产生至少一种回收成分产物(r‑产物)122。回收成分产品的例子包括但不限于回收成分乙烷(r‑乙烷)、回收成分乙烯(r‑乙烯)、回收成分丙烷(r‑丙烷)、回收成分丙烯(r‑丙烯)、回收成分丁烷(r‑丁烷)、回收成分丁烯(r‑丁烯)、回收成分丁二烯(r‑丁二烯)和回收成分戊烷和较重质(r‑C5+)。在一些实施例中,至少一部分回收成分流(例如,r‑乙烷或r‑丙烷)可以作为反应回收流(图1中未示出)返回到裂化器炉32的入口。
[0035] 在一些实施例中,来自裂化设施30的至少一部分回收成分流和/或来自热解设施20的至少一部分回收成分流可以用作燃料,以向热解反应器和/或裂化器炉32提供热能。这样的流可以是较轻的或气相的流(例如,主要为甲烷和/或氢),并且可以作为塔顶流从一个或多个工艺单元中取出。当在工艺炉中使用这种回收成分塔顶流(r‑塔顶流)时,由于操作该设施需要较少的非回收成分天然气,因此可以改善该设施的碳足迹。附加地,使用高氢含量燃料气体降低了二氧化碳(CO2)和一氧化碳(CO)形式的碳基排放。这改善了设施的GWP。
[0036] 在一些情况下,用于向热解反应器和/或裂化器炉32供应热能r‑塔顶流可以来源于裂化设施的分离区38。热能可以直接或间接地供应。例如,在一些实施例中,热解反应器可以是炉,并且全部或部r‑塔顶流可以在炉中直接燃烧。在其它实施例中,可以在用于加热传热介质流的另一工艺炉中燃烧全部或部r‑塔顶流,然后可以将该传热介质流用于向热解反应器提供热能(例如在反应器夹套或换热器中)。
[0037] 在一些实施例中,至少一r‑塔顶流可从分离区38回收并与用于向热解反应器提供热能的燃料气体124a和/或用于向裂化器炉32提供热能的燃料气体124b组合。r‑塔顶流可以包含主要为甲烷、主要为氢,或可以包括甲烷和氢的组合。至少一部分甲烷可以是回收成分甲烷(r‑甲烷)和/或至少一部分氢可以是回收成分氢(r‑H2)。在图1所示的实施例中,r‑塔顶流可包括r‑H2流126和/或r‑甲烷(r‑CH4)流128。
[0038] 在一些实施例中,r‑塔顶流可以包含至少5mol%、至少10mol%、至少15mol%、至少20mol%、至少25mol%、至少30mol%、至少35mol%、至少40mol%、至少45mol%、至少50mol%、至少55mol%、至少60mol%、至少65mol%、至少70mol%、至少75mol%、至少
80mol%、至少85mol%、至少90mol%或至少95mol%氢和/或不超过95mol%、不超过
90mol%、不超过85mol%、不超过80mol%、不超过75mol%、不超过70mol%、不超过
65mol%、不超过60mol%、不超过55mol%、不超过50mol%、不超过45mol%、不超过
40mol%、不超过35mol%、不超过30mol%、不超过25mol%、不超过20mol%、不超过15mol%或不超过10mol%氢。r‑塔顶流可以包含不超过20mol%、不超过15mol%、不超过10mol%、不超过5mol%、不超过2mol%、不超过1mol%或不超过0.5mol%的除氢之外的化合物。
[0039] 在一些实施例中r‑塔顶流可以包含至少5mol%、至少10mol%、至少15mol%、至少20mol%、至少25mol%、至少30mol%、至少35mol%、至少40mol%、至少45mol%、至少
50mol%、至少55mol%、至少60mol%、至少65mol%、至少70mol%、至少75mol%、至少
80mol%、至少85mol%、至少90mol%或至少95mol%甲烷和/或不超过95mol%、不超过
90mol%、不超过85mol%、不超过80mol%、不超过75mol%、不超过70mol%、不超过
65mol%、不超过60mol%、不超过55mol%、不超过50mol%、不超过45mol%、不超过
40mol%、不超过35mol%、不超过30mol%、不超过25mol%、不超过20mol%、不超过15mol%或不超过10mol%甲烷。r‑塔顶流可以包含不超过20mol%、不超过15mol%、不超过
10mol%、不超过5mol%、不超过2mol%、不超过1mol%或不超过0.5mol%的除甲烷以外的化合物。
[0040] 从裂化设施30取出的r‑塔顶流可以包含从脱甲烷塔取出的塔顶流、从冷藏盒回收的流和从氢分离单元取出的流中的一种或多种。可以从单个分离区38中取出一种或多r‑塔顶流,或者可以通过组合来自这些位置的两种或更多种流形成单r‑塔顶流。尽管在图1中一般性地显示为包括回收成分氢(r‑H2)流126和回收成分甲烷流(r‑甲烷或r‑CH4),但应理解,从裂化设施的分离区38回收的r‑塔顶流可仅包括这些流126、128中的一种,或者其可包括作为单一流(如图1所示)或作为包含r‑甲烷和r‑H2两者的组合流(未显示)两者。图2A‑D中说明了用于回收各种类型的r‑塔顶流的具体配置的几个实施例。
[0041] 首先转向图2A,显示了一个实施例,其中r‑塔顶流包含从氢分离单元取出的塔顶流。如图2A所示,离开裂化设施(未示出)的骤冷区的炉流出物流200可以在压缩机136中压缩,并且可以将所得的压缩流208引入到氢分离区144中。压缩流208的压力可以是至少200、至少250、至少300、至少350、至少400或至少450磅/平方英寸表压(psig)和/或不超过1000、不超过900、不超过800、不超过700或不超过600psig。
[0042] 压缩流208可包括至少50mol%、至少75mol%、至少90mol%、至少95mol%、至少97mol%或至少99mol%的甲烷和/或至少50mol%、至少75mol%、至少90mol%或至少
95mol%的氢。在压缩流208中组合的甲烷和氢的总量可以是至少75mol%、至少80mol%、至少85mol%、至少90mol%、至少95mol%、至少97mol%或至少99mol%。甲烷可以包含回收成分甲烷(r‑甲烷)和/或氢可以包含回收成分氢(r‑氢)。
[0043] 氢分离区144可以包括任何合适的用于从进料流中除去氢的方法和设备。合适的方法/设备的例子包括但不限于催化纯化、金属氢化物分离、变压吸附、低温蒸馏和/或膜分离,包括贵金属膜分离、聚合物膜分离或电化学膜分离。
[0044] 如图2A所示,可以从氢分离区144取出主要包含回收成分甲烷(r‑甲烷或r‑CH4)220的塔顶流和主要包含回收成分氢(r‑H2)218的塔顶流。来自氢分离区144的较重流212可引入脱甲烷塔150中,在那里它可分离成脱甲烷塔塔顶流214和脱甲烷塔塔底流216。可以将可以主要包含甲烷和较轻组分的脱甲烷塔塔顶流214的至少一部分再引入氢分离区144,而可以将主要包含乙烯和较重组分的脱甲烷塔塔底流216可以送至脱乙烷塔(未示出)。在一些情况下,脱甲烷塔塔顶流214的至少一部分可以作为回收甲烷流(r‑CH4)从分离区取出,如图2A所示。
[0045] 现在参考图2B,显示了另一个实施例,其中r‑塔顶流来源于氢分离区144。在该实施例中,来自压缩机136的压缩流出物流208首先被引入冷藏盒142,在其中该流在一个或多个换热器(未示出)中被冷却和至少部分冷凝。在冷藏盒中,热交换器(以及任何中间的蒸气‑液体分离容器)包含在封闭的绝热区域中,以便使到环境的热损失最小化。来自冷藏盒142的所得塔顶流210(例如,主要为气相的流)包r‑塔顶流‑甲烷和r‑氢,其组合量为至少
25mol%、至少35mol%、至少50mol%、至少55mol%、至少65mol%、至少75mol%、至少
85mol%或至少90mol%和/或不超过99mol%、不超过95mol%、不超过90mol%、不超过
85mol%或不超过80mol%。如图2B所示,从分离区取出的r‑塔顶流(和随后用作本文描述的燃料)可以包括冷藏盒塔顶流210的全部或一部分。
[0046] 可替代地,或另外地,至少一部分冷藏盒塔顶流210可以引入氢分离单元144,如关于图2A详细描述的。从氢分离单元144取出的所得r‑甲烷流220和/或r‑H2流218可用作从分离区38取出的r‑塔顶流或作为其一部分。
[0047] 现在转向图2C,提供了另一个实施例,其中r‑塔顶流来自冷藏盒142。如图2C所示,将来自压缩机136的压缩流出物208引入到脱乙烷塔152中,在这里流被分离成较轻的脱乙烷塔塔顶流222和较重的脱乙烷塔塔底流224。可以主要包含丙烯和较轻组分的脱乙烷塔塔底流224可以被输送到脱丙烷塔(未示出),而脱乙烷塔塔顶流222可以被引入冷藏盒142。图2C所示的系统的其余部分可以以与先前参照图2B所描述的类似方式操作。
[0048] 现在转向图2D,提供了其中r‑塔顶流来源于冷藏盒142的又一个实施例。在图2D所示的实施例中,从骤冷区(未示出)取出的炉流出物200在压缩机136的一个或多个级中压缩,并且至少一部分级间液体202可以被去除并引入到脱丙烷塔154中。脱丙烷塔塔底流206可以被送至脱丁烷塔(未示出),而脱丙烷塔塔顶流204可以被再引入压缩机136的后一级。来自压缩机136的最后一级的压缩流出物流208然后可被引入冷藏盒142中,并且可继续通过如先前关于图2B和2C描述的系统。
[0049] 再次参考图1,从裂化设施30的分离区38中取出的至少一部分r‑塔顶流(通常显示为r‑H2流126和/或r‑甲烷流128)可以与热解燃料124a和/或裂化器燃料124b组合,并在热解设施20(在热解炉中,当存在时,或在另一个工艺炉中)和/或裂化器炉32中燃烧。在一些实施例中,r‑H2流126的至少一部分可以与裂化器燃料124b、与热解燃料124a、或与裂化器燃料124b和热解燃料124a两者组合。类似地,至少一部分r‑甲烷流128可以与裂化器燃料124b、热解燃料124a或裂化器燃料124b和热解燃料124a两者组合。
[0050] 在一些实施例中,如图1所示,在膨胀流在一个或多个工艺炉中用作燃料之前,至少一部分r‑塔顶流(例如,r‑H2流126和/或r‑甲烷流128)可在膨胀区(在图1中显示为区26a和26b)中膨胀。当全部或部分r‑塔顶流(或r‑H2流126和/或r‑甲烷流128)膨胀时,至少一部分功可以被回收并用于热解设施20和/或裂化设施30的另一部分中。任何合适的装置或装置组合可以用于进行膨胀步骤,包括但不限于膨胀涡轮膨胀器及其组合。
[0051] 用作燃料以向热解反应器和/或裂化器炉32提供热能的r‑塔顶流(或r‑H2流126和/或r‑甲烷流128)可以与外部燃料源组合,而没有回收成分。在此情况下,组合燃料流124a、b可具有至少10%、至少20%、至少30%、至少40%、至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%或至少95%的总回收成分。热解燃料124a和裂化器燃料124b中的一者或两者可以包含非回收成分,例如非回收成分天然气。然而,与常规设施相比,如果存在的话,这些组分以低得多的量存在。如前所讨论的,这有助于减少一个或两个设施的碳足迹。
[0052] 在一些实施例中,热解燃料124a和/或裂化器燃料124b可以具有至少10mol%、至少15mol%、至少20mol%、至少25mol%、至少30mol%、至少35mol%、至少40mol%、至少45mol%、至少50mol%、至少55mol%、至少60mol%、至少65mol%、至少70mol%、至少
75mol%、至少80mol%、至少85mol%、至少90mol%或至少95mol%的氢含量。氢可包括回收成分氢(r‑H2)和/或非回收成分氢。热解燃料124a和/或裂化器燃料124b中的全部或部分氢可以来源于热解设施20和/或裂化设施30。热解燃料124a和/或裂化器燃料124b可以包含小于15mol%、小于10mol%、小于5mol%、小于2mol%、小于1mol%、小于0.5mol%、小于
0.25mol%或小于0.1mol%的除氢(或r‑H2)以外的组分。
[0053] 在一些实施例中,热解燃料124a和/或裂化器燃料124b可以具有至少20mol%、至少25mol%、至少30mol%、至少35mol%、至少40mol%、至少45mol%、至少50mol%、至少55mol%、至少60mol%、至少65mol%、至少70mol%、至少75mol%、至少80mol%、至少
85mol%、至少90mol%、至少95mol%、至少97mol%、至少99mol%或至少99.5mol%的甲烷含量。甲烷可以包括回收成分甲烷(r‑甲烷)和/或非回收成分甲烷。热解燃料124a和/或裂化器燃料124b中的全部或部分甲烷可以来源于热解设施20和/或裂化设施30。热解燃料
124a和/或裂化器燃料124b可以包含小于15mol%、小于10mol%、小于5mol%、小于2mol%、小于1mol%、小于0.5mol%、小于0.25mol%或小于0.1mol%的除甲烷(或r‑甲烷)以外的组分。
[0054] 热解燃料124a和/或裂化器燃料124b的高热值(HHV)可以是至少320、至少350、至少400、至少450、至少500BTU/标准立方英尺BTU/SCF和/或不超过1000、不超过900、不超过800、或不超过750BTU/SCF。
[0055] 在一些实施例中,热解燃料124a和/或裂化器燃料124b可以包括甲烷和氢两者,其可以包括r‑甲烷和/或r‑氢。在此情况下,热解燃料124a和/或裂化器燃料124b可以具有至少20mol%、至少30mol%、至少40mol%、至少50mol%、至少60mol%、至少70mol%、至少80mol%、至少90mol%或至少95mol%的组合甲烷和氢含量。燃料流124a、b之一或二者中的r‑甲烷和r‑H2中的至少一种或二者可来源于裂化设施30和/或热解设施20。
[0056] 一旦热解燃料124a燃烧以向热解反应器22提供热能,则从炉(例如热解炉或热解设施中的另一工艺炉)中去除烟道气138a。类似地,一旦裂化燃料124b在裂化器炉32中燃烧,从炉32中去除裂化器烟道气138b。当热解燃料气124a和/或裂化器燃料气124b具有较高的氢含量(例如,在热解燃料气124a中大于10mol%和在裂化器燃料气124b中大于40mol%)时,来自炉的烟道气138a、b具有较低的碳含量。例如,在一些实施例中,热解燃料气124a和裂化器燃料气124b可以具有小于40mol%、小于35mol%、小于30mol%、小于25mol%、小于20mol%、小于15mol%、小于10mol%或小于5mol%的总碳含量,基于分子碳计算。结果,热解烟道气138a和/或裂化器烟道气138b可包含小于8mol%、小于7mol%、小于6mol%、小于
5mol%、小于4mol%、小于3mol%、小于2mol%、小于1mol%、小于0.5mol%或小于0.1mol%的二氧化碳(CO2)和一氧化碳(CO)的总量。
[0057] 现在转向图3,示出了与图1所示的方法/设施类似的化学回收方法/设施。除了图1描述的步骤/设施之外,图3所示的方法/系统还包括分子重整设施/步骤40。如本文所用,术语“分子重整”是指含碳进料向合成气(CO、CO2和H2)的转化。分子重整包括蒸汽重整和部分氧化(POX)气化。如本文所用,术语“蒸汽重整”是指含碳进料通过与水反应转化为合成气。蒸汽重整可以是蒸汽甲烷重整,含碳原料可以是含甲烷的流,例如天然气。如本文所用,术语“部分氧化(POX)气化”或“POX气化”是指含碳进料高温转化为合成气(一氧化碳、氢和二氧化碳),其中该转化在小于化学计量量的氧气存在下进行。POX气化的含碳进料可以包括固体、液体和/或气体。
[0058] 如图3所示,可将回收成分烃进料(r‑HC进料)168引入分子重整步骤/设施。r‑HC进料168可包含固相、液相和/或气相进料。合适类型的进料的例子包括甲烷、天然气、石脑油和(或煤浆)。r‑HC进料168可包括废塑料或包括衍生自废塑料的回收成分的流(例如石脑油或甲烷)。在一些情况下,r‑HC进料168还可包括非回收成分。当r‑HC进料168包括回收成分时,在分子重整设施40中形成的合成气160包含回收成分合成气(r‑合成气)。
[0059] 根据一些实施例,至少一部分r‑HC进料168可来源于裂化设施30。更具体地,如图3所示,可将从裂化设施30的分离区38取出的r‑塔顶流134引入分离器44,分离器44可将该流分离成主要为回收成分氢(r‑H2)的流128和主要为回收甲烷(r‑甲烷或r‑CH4)的流126。分离器44a可以是本文所讨论的任何合适类型的分离装置,并且可以以类似于图2A‑D中所示的任何步骤/区的方式配置。如图3所示,至少一部分r‑甲烷流128可以单独或与具有或不具有回收成分的另一含烃进料组合引入分子重整设施40。所得合成气160可包括至少50mol%、至少75mol%、至少90mol%或至少95mol%的氢,包括回收成分氢(r‑H2)。
[0060] 在一些实施例中,至少一部分合成气160可以通过分离器44b,其可以从合成气162中分离出纯化的回收成分氢(r‑H2)164的流。合适的方法/设备的例子包括但不限于催化纯化、金属氢化物分离、变压吸附、低温蒸馏和/或膜分离,包括贵金属膜分离、聚合物膜分离或电化学膜分离。
[0061] 尽管图3中未示出,但在一些实施例中,可将至少一部分r‑合成气160引入变换反应器中,以将r‑合成气160中的至少一部分一氧化碳和水转化为二氧化碳和氢,从而提供氢富集合成气(r‑H2合成气)。在一些情况下,r‑H2合成气可具有大于1.7:1、大于1.75:1、大于1.8:1、大于1.85:1、大于1.9:1或大于1.95:1的氢气与一氧化碳的比率。此后,r‑H2合成气可引入分离器44b以形成纯化氢164和合成气162的流。可替代地,或另外地,至少一部分纯化的r‑H2可用于一种或多种其它化学工艺中以提供另一回收成分产物。
[0062] 如图3所示,纯化的r‑H2的流164可以用作燃料,以向热解反应器和裂化器炉32中的一个或两个提供热能。在一些实施例中,流164可以在与热解燃料124a和裂化器燃料124b中的一个或两个组合之前在膨胀器46中膨胀。纯化的膨胀氢流166可包含至少50mol%、至少55mol%、至少60mol%、至少65mol%、至少70mol%、至少75mol%、至少80mol%、至少85mol%、至少90mol%、至少95mol%、至少97mol%或至少99mol%的氢,包括回收成分氢(r‑H2)。可替代地,或另外地,至少一部分纯化的r‑H2可用于一种或多种其它化学工艺中以提供另一回收成分产物。
[0063] 附加地,如图3所示,来自热解设施20中的分离器24的至少一部分回收成分热解气(r‑热解气)114可经过至少一个氢分离器44c以形成纯化的氢流132和r‑热解气流130。氢分离器44c可以是如本文先前描述述的任何合适类型的分离器,并且可以提供包含至少75%、至少90%、至少95%或至少99%氢的流132,包括回收成分氢(r‑H2)。在一些实施例中,至少一部分来自氢分离器44c的氢(r‑H2)可与热解燃料124a和裂化器燃料124b中的至少一种组合,如图3所示。可替代地,或另外地,至少一部分纯化的r‑H2可用于一种或多种其它化学工艺中以提供另一回收成分产物。
[0064] 在一个实施例中或与本文公开的一个或多个实施例组合,在热解反应器中进行的热解反应可以在低于700℃、低于650℃或低于600℃和至少300℃、至少350℃或至少400℃的温度下进行。至热解反应器的进料可以包含废塑料、基本上由废塑料组成或由废塑料组成。进料流和/或进料流的废塑料组分的数均分子量(Mn)可以为至少3000、至少4000、至少5000或至少6000g/mol。如果至热解反应器的进料含有组分的混合物,则热解进料的Mn是所有进料组分的加权平均Mn,基于单个进料组分的质量。在热解反应器的进料中的废塑料可包括消费后废塑料、工业后废塑料或其组合。在某些实施例中,基于热解进料中固体的重量或基于整个热解进料的重量,至热解反应器的进料包含小于5wt%、小于2wt%、小于1wt%、小于0.5wt%或约0.0wt%的煤和/或生物质(例如木质纤维素废物、柳枝稷、衍生自动物的脂肪和油、衍生自植物的脂肪和油等)。至热解反应的进料还可以包含小于5wt%、小于
2wt%、小于1wt%或小于0.5wt%或约0.0wt%的共进料流,包括蒸汽、含硫共进料流和/或非塑料烃(例如具有小于50、小于30或小于20个碳原子的非塑料烃),基于除水之外的整个热解进料的重量或基于整个热解进料的重量。
[0065] 附加地或可替代地,热解反应器可以包括膜式反应器、螺杆挤出机、管式反应器、搅拌罐反应器、提升管反应器、固定床反应器、流化床反应器、回转窑真空反应器、微波反应器或高压釜。反应器也可以利用进料气和/或提升气以促进将进料引入热解反应器。进料气和/或提升气可以包含氮气,并且可以包含小于5wt%、小于2wt%、小于1wt%或小于0.5wt%或约0.0wt%的蒸汽和/或含硫化合物。
[0066] 在一个实施例中或与本文公开的一个或多个实施例组合,裂化器炉可以在至少700℃、至少750℃、至少800℃或至少850℃的产物出口温度(例如,盘管出口温度)下操作。
至裂化器炉的进料的数均分子量(Mn)可以为小于3000、小于2000、小于1000或小于500g/mol。如果至裂化器的进料含有组分的混合物,则裂化器进料的Mn是所有进料组分的加权平均Mn,基于单个进料组分的质量。至裂化器炉的进料可以包含小于5wt%、小于2wt%、小于
1wt%、小于0.5wt%或0.0wt%的煤、生物质和/或固体。在某些实施例中,可以将共进料流(例如蒸汽或含硫流(用于金属钝化))引入裂化器炉中。裂化器炉可以包括对流段和辐射段两者并且可以具有管状反应区(例如,在对流段和辐射段中的一个或两者中的盘管)。通常,通过反应区的流(从对流段入口到辐射段出口)的停留时间可以小于20秒、小于10秒、小于5秒或小于2秒。
[0067] 当指示数字序列时,应理解,每个数字被修改成与数字序列或句子中的第一个数字或最后一个数字相同,例如,每个数字视情况而定是“至少”或“至多”或“不超过”;并且每个数字处于“或”的关系中。例如,“至少10wt%、20wt%、30wt%、40wt%、50wt%、75wt%……”是指与“至少10wt%、或至少20wt%、或至少30wt%、或至少40wt%、或至少
50wt%、或至少75wt%”等相同;并且“不超过90wt%wt%、85wt%、70wt%、60wt%……”是指与“不超过90wt%、或不超过85wt%、或不超过70wt%......”等相同;以及“按重量计至少1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%或10%……”是指与“至少1wt%、或至少2wt%、或至少3wt%……”等相同;以及“至少5wt%、10wt%、15wt%、20wt%和/或不超过99wt%、
95wt%、90wt%”是指与“至少5wt%、或至少10wt%、或至少15wt%、或至少20wt%、和/或不超过99wt%、或不超过95wt%、或不超过90wt%……”等相同。
[0068] 定义
[0069] 应当理解,以下内容并非旨在成为所定义术语的排他性列表。在前面的描述中可以提供其它定义,例如,当在上下文中伴随所定义术语的使用时。
[0070] 如本文所用,术语“一个/种(a/an)”和“该/所述”是指一种或多种。
[0071] 如本文所用,术语“和/或”当用于两个或更多个项目的列表中时,是指所列项目中的任一个可单独使用,或可使用所列项目中的两个或更多个的任何组合。例如,如果组合物被描述为含有组分A、B和/或C,则该组合物可以含有单独的A;单独的B;单独的C;A和B的组合;A和C组合,B和C组合;或A、B和C的组合。
[0072] 如本文所用,短语“至少一部分”包括至少一部分,并至多并包括整个量或时间段。
[0073] 如本文所用,术语“化学回收”是指废塑料回收方法,其包括将废塑料聚合物化学转化成本身有用和/或可用作另一种化学生产方法的原料的较低分子量聚合物、低聚物、单体和/或非聚合物分子(例如氢、一氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯和丙烯)的步骤。
[0074] 如本文所使用的,术语“同地协作(co‑located)”是指至少两个物体位于共同的物理站点上和/或彼此在一英里内的特性。
[0075] 如本文所用,术语“商业规模设施”是指具有在一年内平均的至少500磅/小时的平均年进料速率的设施。
[0076] 如本文所用,术语“包含(comprising/comprises/comprise)”是开放式的过渡术语,用于从该术语之前所叙述的主题过渡到该术语之后所叙述的一个或多个要素,其中在过渡术语之后列出的要素或多个要素不一定是构成该主题的唯一要素。
[0077] 如本文所用,术语“裂化”是指通过碳‑碳键的断裂将复杂的有机分子分解成更简单的分子。
[0078] 如本文所用,术语“包括(including/includes/include)”具有与上文提供的“包含”相同的开放式含义。
[0079] 如本文所用,术语“远离定位”是指两个设施、站点或反应器之间的距离大于1、大于5、大于10、大于50、大于100、大于500、大于1000或大于10,000英里。
[0080] 如本文所用,术语“分子重整”是指含碳进料向合成气(CO、CO2和H2)的转化。分子重整包括蒸汽重整和部分氧化(POX)气化。
[0081] 如本文所用,术语“部分氧化(POX)气化”或“POX气化”是指含碳进料高温转化为合成气(一氧化碳、氢气和二氧化碳),其中转化在小于化学计量量的氧气存在下进行。
[0082] 如本文所用,术语“主要”是指超过50wt%。例如,主要为丙烷的流、组合物、原料或产品是含有超过50wt%丙烷的流、组合物、原料或产品。
[0083] 如本文所用,术语“热解”是指在惰性(即基本无氧)气氛中在升高的温度下一种或多种有机材料的热分解。
[0084] 如本文所用,术语“热解流出物”是指从热解设施中的热解反应器取出的出口流。
[0085] 如本文所用,术语“热解气”(pyrolysis gas和pygas)是指从热解获得的在25℃下为气态的组合物。
[0086] 如本文所用,术语“热解油(pyrolysis oil或pyoil)”是指由热解获得的在25℃和1atm下为液体的组合物。
[0087] 如本文所用,术语“热解残余物”是指由热解获得的组合物,其不是热解气或热解油,并且主要包含热解炭和热解重质蜡。
[0088] 如本文所用,术语“热解蒸气”是指从热解设施中的分离器取出的塔顶流或蒸气相流,其用于从r‑热解流出物中去除r‑热解残余物。
[0089] 如本文所用,术语“回收成分”是指直接和/或间接衍生自回收材料的组合物或包含该组合物。
[0090] 如本文所用,术语“蒸汽重整”是指含碳进料通过与水反应转化为合成气。蒸汽重整可以是蒸汽甲烷重整,含碳原料可以是含甲烷的流,例如天然气。
[0091] 如本文所用,术语“废料”是指用过的、废弃的和/或丢弃的材料。
[0092] 如本文所用,术语“废塑料”和“塑料废物”是指用过的、废弃的和/或丢弃的塑料材料。
[0093] 附加的权利要求支持说明——第一实施例
[0094] 在本技术的第一实施例中,提供了一种化学回收方法,所述方法包括:(a)在热解设施中热解废塑料进料以提供回收成分热解流出物(r‑热解流出物),其中该热解包括在热解炉中燃烧第一燃料气体;(b)在裂化设施的裂化器炉中裂化烃进料以提供裂化器炉流出物,其中该裂化包括在裂化器炉中燃烧第二燃料气体;和(c)在裂化设施的分离区中分离回收成分裂化流(r‑裂化流)以提供至少一种回收成分产物(r‑产物),其中r‑裂化流包含至少一部分裂化器炉流出物,其中满足以下标准(i)至(vii)中的至少一个——(i)第一燃料气体具有至少10mol%的氢含量;(ii)第二燃料气体具有大于40mol%的氢含量;(iii)第一燃料气体包含来源于裂化设施的氢;(iv)第一燃料气体和第二燃料气体中的至少一种包含来源于热解设施的氢;(v)第一燃料气体和第二燃料气体中的至少一种包含回收成分氢(r‑H2);(vi)其中进入裂化器炉的烃进料包含至少一部分r‑热解流出物,并且第一燃料气体包含来源于裂化设施的分离区的氢和/或甲烷;和(vii)其中在步骤(c)中分离的r‑裂化流包含至少一部分r‑热解流出物,并且第一燃料气体包含来源于裂化设施的分离区的氢和/或甲烷。
[0095] 在前一段中描述的第一实施例还可以包括以下要点段落中列出的一个或多个附加方面/特征中。第一实施例的以下附加特征中的每一个可以是独立特征,或者可以在一致的程度上与其它附加特征中的一个或多个组合。另外,以下指定项目符号的段落可被视为具有由项目符号列表中的缩进程度指示的依赖性级别的从属权利要求特征(即,比上面列出的特征缩进得更远的特征被认为依赖于上面列出的特征)。
[0096] ●其中热解炉是热解反应器。
[0097] ●其中热解炉是用于加热传热介质流的炉,并且其中加热的传热介质流用于向热解反应器提供热能。
[0098] ●还包括从裂化设施回收回收成分塔顶流(r‑塔顶流),并且其中第一燃料气体和第二燃料气体中的至少一种包含至少一部分r‑塔顶流。
[0099] ○其中第一燃料气体包含至少一部分r‑塔顶流。
[0100] ○其中第二燃料气体包含至少一部分r‑塔顶流。
[0101] ○其中第一燃料气体和第二燃料气体二者都包含至少一部分r‑塔顶流。
[0102] ○其中r‑塔顶流包含从脱甲烷塔中取出的塔顶流。
[0103] ■其中至脱甲烷塔的进料包含来自冷藏盒的流。
[0104] ■还包括将来自脱甲烷塔的至少一部分r‑塔顶流引入冷藏盒,并且其中从裂化设施取出的r‑塔顶流包含从冷藏盒取出的至少一部分流。
[0105] ○其中r‑塔顶流包含从冷藏盒取出的塔顶流。
[0106] ■其中冷藏盒在脱甲烷塔的上游。
[0107] ●其中至冷藏盒的进料包括从上游压缩机的最后一级取出的压缩流。
[0108] ○还包括位于压缩机的最后一级上游的脱丙烷塔,其中从上游压缩机的最后一级取出的压缩流的至少一部分包含脱丙烷塔顶塔顶流的至少一部分。
[0109] ■其中冷藏盒在脱乙烷塔的下游。
[0110] ●其中至冷藏盒的进料包含脱乙烷塔塔顶流的至少一部分。
[0111] ■其中r‑塔顶流包含回收成分甲烷(r‑甲烷)和回收成分氢(r‑H2)。
[0112] ○其中从氢分离单元中取出r‑塔顶流。
[0113] ■其中r‑塔顶流主要包含回收成分氢(r‑H2)。
[0114] ■其中r‑塔顶流主要包含回收成分甲烷(r‑甲烷)。
[0115] ■其中至氢分离单元的进料包含从冷藏盒移出的流。
[0116] ■其中至氢分离单元的进料包含从裂化设施的上游压缩区移出的压缩流。
[0117] ■其中氢分离单元利用催化纯化、金属氢化物分离、变压吸附、低温蒸馏和/或膜分离。
[0118] ●其中,膜分离包括贵金属膜分离、聚合物膜分离或电化学膜分离。
[0119] ○其中r‑塔顶流包含至少5mol%、10mol%、15mol%、20mol%、25mol%、30mol%、35mol%、40mol%、45mol%、50mol%、55mol%、60mol%、65mol%、70mol%、75mol%、
80mol%、85mol%、90mol%或95mol%的氢和/或不超过95mol%、90mol%、85mol%、
80mol%、75mol%、70mol%、65mol%、60mol%、55mol%、50mol%、45mol%、40mol%、
35mol%、30mol%、25mol%、20mol%或15mol%的氢。
[0120] ○其中r‑塔顶流包含至少5mol%、10mol%、15mol%、20mol%、25mol%、30mol%、35mol%、40mol%、45mol%、50mol%、55mol%、60mol%、65mol%、70mol%、75mol%、
80mol%、85mol%、90mol%或95mol%的甲烷和/或不超过95mol%、90mol%、85mol%、
80mol%、75mol%、70mol%、65mol%、60mol%、55mol%、50mol%、45mol%、40mol%、
35mol%、30mol%、25mol%、20mol%或15mol%的甲烷。
[0121] ○其中r‑塔顶流中氢和甲烷的组合量为至少25wt%、35wt%、50wt%、55wt%、65wt%、75wt%、85wt%或90wt%和/或不超过99wt%、95wt%、90wt%、85wt%。
[0122] ○还包括使至少一部分r‑塔顶流膨胀以形成膨胀的流,以及回收至少一部分由膨胀产生的功并将其用于热解设施和/或裂化设施的另一部分中,并且其中第一燃料气体和第二燃料气体的至少一个包含膨胀的流。
[0123] ■其中,膨胀是用膨胀阀进行的。
[0124] ■其中膨胀是用涡轮膨胀器进行的。
[0125] ●其中满足(i)至(vi)中的至少两个(三个、四个、五个、全部)。
[0126] ●其中裂化设施和热解设施同地协作。
[0127] ●其中裂化设施和热解设施远离定位。
[0128] ●其中第一燃料气体和第二燃料气体的至少一部分来源于裂化设施。
[0129] ●其中第一燃料气体和第二燃料气体的至少一部分来源于分子重整设施。
[0130] ●还包括将r‑热解流出物分离成回收成分热解气(r‑热解气)和回收成分热解油(r‑热解油),并将至少一部分r‑热解气和/或r‑热解油引入裂化设施中。
[0131] ○还包括将至少一部分r‑热解油引入裂化器炉中。
[0132] ○还包括将至少一部分r‑热解气引入裂化设施的骤冷区、压缩区和分离区中的至少一个中。
[0133] ○还包括从r‑裂化气分离氢,其中第一和/或第二燃料气体包含至少一部分分离的氢。
[0134] ●其中第一燃料气体具有至少15mol%、20mol%、25mol%、30mol%、35mol%、40mol%、45mol%、50mol%、55mol%、60mol%、65mol%、70mol%、75mol%、80mol%、
85mol%、90mol%或95mol%的氢含量。
[0135] ●其中第一燃料气体包含回收成分氢(r‑H2)。
[0136] ●其中第一燃料气体包含来源于热解设施的氢。
[0137] ●其中第一燃料气体包含来源于裂化设施的氢。
[0138] ●其中第一燃料气体包含小于15mol%、10mol%、5mol%、2mol%、1mol%、0.5mol%、0.25mol%或0.1mol%的除氢以外的组分。
[0139] ●其中第一燃料气体包含至少20mol%、25mol%、30mol%、35mol%、40mol%、45mol%、50mol%、55mol%、60mol%、65mol%、70mol%、75mol%、80mol%、85mol%、
90mol%、95mol%、97mol%、99mol%或99.5mol%的甲烷。
[0140] ●其中甲烷包含回收成分甲烷(r‑甲烷)。
[0141] ●其中第一燃料气体包括小于15mol%、10mol%、5mol%、2mol%、1mol%、0.5mol%、0.25mol%或0.1mol%的除r‑甲烷以外的组分。
[0142] ●其中第一燃料气体包含回收成分甲烷(r‑甲烷)和回收成分氢(r‑H2)。
[0143] ○其中r‑甲烷和r‑H2中的至少一种(两者)来源于裂化设施。
[0144] ●其中第一燃料气体包含非回收成分。
[0145] ●其中第一燃料气体具有至少320、350、400、450、500BTU/SCF和/或不超过1000、900、800、750BTU/SCF的高热值(HHV)。
[0146] ●还包括在分子重整设施中由烃进料形成合成气,并分离合成气以除去纯化的氢流,其中第一燃料气体包含至少一部分纯化的氢流。
[0147] ○其中分子重整包括部分氧化。
[0148] ○其中分子重整包括蒸汽重整。
[0149] ○其中烃进料包含回收成分烃进料(r‑HC进料)且纯化的氢流包含回收成分氢(r‑H2)。
[0150] ■其中r‑HC进料衍生自废塑料。
[0151] ■其中r‑HC进料包含来自裂化设施的分离区的回收成分甲烷(r‑甲烷)。
[0152] ○其中纯化的氢流包含至少50mol%、55mol%、60mol%、65mol%、70mol%、75mol%、80mol%、85mol%、90mol%、95mol%、97mol%或99mol%的氢。
[0153] ●其中第二燃料气体包含至少15mol%、20mol%、25mol%、30mol%、35mol%、40mol%、45mol%、50mol%、55mol%、60mol%、65mol%、70mol%、75mol%、80mol%、
85mol%、90mol%或95mol%的氢。
[0154] ●其中第二燃料气体包含回收成分氢。
[0155] ●其中第二燃料气体包含来源于热解设施的氢。
[0156] ●其中第二燃料气体包含来源于裂化设施的氢。
[0157] ●其中第二燃料气体包含小于15mol%、10mol%、5mol%、2mol%、1mol%、0.5mol%、0.25mol%或0.1mol%的除氢以外的组分。
[0158] ●其中第二燃料气体包含至少20mol%、25mol%、30mol%、35mol%、40mol%、45mol%、50mol%、55mol%、60mol%、65mol%、70mol%、75mol%、80mol%、85mol%、
90mol%或95mol%的甲烷。
[0159] ●其中甲烷包含回收成分甲烷(r‑甲烷)。
[0160] ●其中第二燃料气体包含小于15mol%、10mol%、5mol%、2mol%、1mol%、0.5mol%、0.25mol%或0.1mol%的除r‑甲烷以外的组分。
[0161] ●其中第二燃料气体包含回收成分甲烷(r‑甲烷)和回收成分氢(r‑H2)。
[0162] ○其中r‑甲烷和r‑H2中的至少一种来源于裂化设施。
[0163] ○其中r‑甲烷和r‑H2都来自裂化设施。
[0164] ○其中r‑甲烷和r‑H2中的至少一种来源于热解设施。
[0165] ●其中第二燃料气体包含非回收成分。
[0166] ●其中第二燃料气体具有至少320、350、400、450、500BTU/SCF和/或不超过1000、900、800、750BTU/SCF的HHV。
[0167] ●还包括在分子重整器中由含烃进料形成合成气,以及分离合成气以除去纯化的氢流,其中第二燃料气体包含至少一部分纯化的氢流。
[0168] ○其中含烃进料包含回收成分烃进料(r‑HC进料),并且纯化的氢流包含回收成分氢(r‑H2)。
[0169] ■其中r‑HC进料衍生自废塑料。
[0170] ■其中r‑HC进料包含来自裂化设施的分离区的回收成分甲烷。
[0171] ○其中分子重整器为部分氧化重整器。
[0172] ○其中分子重整器为蒸汽重整器。
[0173] ○其中纯化的氢流包含至少50mol%、55mol%、60mol%、65mol%、70mol%、75mol%、80mol%、85mol%、90mol%、95mol%、97mol%或99mol%的氢。
[0174] ●其中裂化器炉身流出物具有小于8mol%、7mol%、6mol%、5mol%、4mol%、3mol%、2mol%、1mol%、0.5mol%、0.1mol%的CO和CO2的总量。
[0175] ●其中热解炉身流出物具有小于8mol%、7mol%、6mol%、5mol%、4mol%、3mol%、2mol%、1mol%、0.5mol%、0.1mol%的CO和CO2的总量。
[0176] ●其中第一燃料气体具有小于40mol%、35mol%、30mol%、25mol%、20mol%、15mol%、10mol%、5mol%的总碳含量。
[0177] ●其中第二燃料气体具有小于40mol%、35mol%、30mol%、25mol%、20mol%、15mol%、10mol%、5mol%的总碳含量。
[0178] ●还包括分离至少一部分r‑热解流出物以形成回收成分热解残余物(r‑热解残余物)、回收成分热解气(r‑热解气)和回收成分r‑热解油(r‑热解油)。
[0179] ○还包括将r‑热解油的至少一部分引入裂化设施的裂化器炉。
[0180] ■其中r‑热解油与引入裂化器炉入口的烃进料混合。
[0181] ○还包括将r‑热解气的至少一部分引入裂化器炉下游的裂化设施的至少一个区中。
[0182] ■其中该区是裂化设施的骤冷区、分离区或压缩区。
[0183] ●还包括在引入之前,使至少一部分r‑热解气通过氢分离器,并从分离器中移出回收成分纯化的氢(r‑纯化的H2)的流,并且其中第一燃料气体流和第二燃料气体流中的至少一个包含r‑纯化H2。
[0184] 附加的权利要求支持说明——第二实施例
[0185] 在本技术的第二实施例中,提供了一种化学回收方法,所述方法包括:(a)将裂化器流出物压缩至至少200磅/平方英寸表压(psig)的压力,其中裂化器流出物包含回收成分裂化器流出物(r‑裂化器流出物);(b)在分离区中分离至少一部分压缩的r‑裂化器流出物,从而产生回收成分甲烷(r‑甲烷)和/或回收成分氢(r‑H2);以及(c)燃烧燃料以向热解设施和/或裂化设施中的至少一个工艺炉中的热解反应器和/或裂化器炉供应热能以加热至少一种工艺流,其中该燃料包含至少一部分r‑甲烷和/或r‑H2。
[0186] 在前一段中描述的第二实施例还可以包括以下要点段落中列出的一个或多个附加方面/特征中。第二实施例的以下附加特征中的每一个可以是独立特征,或者可以在一致的程度上与其它附加特征中的一个或多个组合。另外,以下指定项目符号的段落可被视为具有由项目符号列表中的缩进程度指示的依赖性级别的从属权利要求特征(即,比上面列出的特征缩进得更远的特征被认为依赖于上面列出的特征)。
[0187] ●其中工艺炉是热解反应器。
[0188] ●其中工艺炉是用于加热传热介质流的炉,并且其中加热的传热介质流用于向热解反应器提供热能。
[0189] ●其中燃料包含至少一部分r‑甲烷。
[0190] ●其中燃料包含至少一部分r‑H2。
[0191] ●其中燃料包含r‑甲烷和r‑H2两者的至少一部分。
[0192] ●其中分离产生主要为r‑甲烷的流。
[0193] ○其中至少一部分分离在裂化设施分离区的脱甲烷塔中进行。
[0194] ○其中至少一部分分离在裂化设施的分离区中的冷藏盒中进行。
[0195] ○其中至少一部分分离在裂化设施的分离区中的氢纯化单元中进行。
[0196] ■其中氢纯化单元选自变压吸附塔、低温蒸馏单元或膜分离器构成的组。
[0197] ○还包括将至少一部分r‑甲烷引入分子重整单元以提供回收成分合成气(r‑合成气)。
[0198] ■还包括从r‑合成气分离回收成分的主要为氢的流(r‑H2),其中在工艺炉中燃烧的燃料包含至少一部分主要为r‑H2的流。
[0199] ●其中分离产生主要为r‑氢的流。
[0200] ○其中至少一部分分离在裂化设施的分离区中的冷藏盒中进行。
[0201] ○其中至少一部分分离在氢分离单元中进行。
[0202] ■其中氢纯化单元选自变压吸附塔、低温蒸馏单元或膜分离器构成的组。
[0203] ■其中氢分离单元在裂化设施的分离区中。
[0204] ●其中分离产生主要为r‑氢的流和主要为r‑甲烷的流。
[0205] ○其中至少一部分分离在裂化设施的分离区中的氢分离单元中进行。
[0206] ■其中氢分离单元的进料是来自冷藏盒的流。
[0207] ■其中氢分离单元的进料是压缩裂化器流出物的一部分。
[0208] ■还包括将至少一部分r‑甲烷引入分子重整器中以提供回收成分合成气(r‑合成气)。
[0209] ■其中氢纯化单元选自变压吸附塔、低温蒸馏单元或膜分离器构成的组。
[0210] ●其中分离产生减压的r‑裂化器流出物流,并且还包括分离至少一部分减压的r‑裂化器流出物流以提供另一回收成分甲烷(r‑甲烷)和/或另一回收成分氢(r‑H2),以及在另一工艺炉中燃烧至少一部分另一r‑甲烷和/或另一r‑H2。
[0211] ○其中另一个工艺炉是裂化设施中的裂化器炉。
[0212] ○其中另一工艺炉是热解设施中的热解炉。
[0213] ○其中另一工艺炉与步骤(c)的燃烧中的工艺炉相同。
[0214] ○其中另一工艺炉与步骤(c)的燃烧中的工艺炉不同。
[0215] ○其中第一分离在冷藏盒中进行,进一步分离在蒸馏塔中进行。
[0216] ■其中蒸馏塔是脱甲烷塔。
[0217] ■还包括在冷藏盒之前,在另一个塔中分离压缩的裂化器流出物以提供塔顶轻质流和塔底重质流,以及将至少一部分塔顶轻质流进料至冷藏盒。
[0218] ●其中另一塔是脱乙烷塔。
[0219] ●其中另一塔是脱丙烷塔。
[0220] ●还包括,在引入冷藏盒之前压缩塔顶轻质流。
[0221] ○其中进一步分离在氢分离单元中进行。
[0222] ●其中燃烧包括在裂化设施中的裂化器炉中燃烧燃料。
[0223] ●其中燃烧包括在热解设施中的热解炉中燃烧燃料。
[0224] ●还包括使至少一部分r‑甲烷和/或r‑H2膨胀以产生功,并在热解设施和/或裂化设施中使用至少一部分功,其中膨胀的r‑甲烷和/或r‑H2用于步骤(c)的燃烧。
[0225] ●还包括在热解设施的热解炉中热解废塑料以形成回收成分热解流出物(r‑热解流出物)和将至少一部分r‑热解流出物引入到裂化设施中以形成至少一种回收成分产物(r‑产物)。
[0226] ○还包括将所述r‑热解流出物分离成回收成分热解气(r‑热解气)和回收成分热解油(r‑热解油),并将r‑热解气和r‑热解油中的至少一种引入裂化设施中。
[0227] ■还包括在裂化设施的裂化器炉中裂化至少一部分r‑热解油。
[0228] ■还包括在裂化器炉下游的一个或多个位置处引入至少一部分r‑热解气,并在裂化设施的分离区中分离至少一部分流。
[0229] ■还包括在第二分离区中分离至少一部分r‑热解气以形成回收成分氢(r‑H2),其中步骤(c)中燃烧的燃料包含至少一部分r‑H2。
[0230] ●其中燃烧包括在热解炉中燃烧燃料,并且其中燃料包含至少一部分来自裂化设施的r‑甲烷。
[0231] ●其中燃烧包括在热解炉中燃烧燃料,并且其中燃料包含至少一部分来自裂化设施的r‑氢。
[0232] ●其中燃烧包括在裂化设施中的裂化器炉中燃烧燃料,并且其中燃料包含至少一部分来自裂化设施的r‑甲烷。
[0233] ●其中燃烧包括在裂化设施中的裂化器炉中燃烧燃料,并且其中燃料包含至少一部分来自裂化设施的r‑氢。
[0234] ●其中燃烧包括在裂化设施中的裂化器炉中燃烧燃料和/或在热解设施中的热解炉中燃烧燃料,并且其中燃料包含至少一部分来自分子重整设施的r‑氢。
[0235] ●其中燃烧包括在裂化设施中的裂化器炉中燃烧燃料和/或在热解设施中的热解炉中燃烧燃料,并且其中燃料包含至少一部分来自热解设施的r‑氢。
[0236] ●其中裂化器流出物具有至少250、300、350、400或450psig和/或不超过1000、900、800、700或600psig的压力。
[0237] ●其中裂化器流出物包含回收成分甲烷(r‑甲烷)。
[0238] ●其中裂化器流出物包含回收成分氢(r‑H2)。
[0239] ●其中裂化器流出物中甲烷的量为至少50mol%、75mol%、90mol%或95mol%。
[0240] ●其中裂化器流出物中的氢的量为至少50mol%、75mol%、90mol%或95mol%。
[0241] ●其中裂化器流出物中甲烷和氢的总量为至少75mol%、80mol%、85mol%、90mol%、95mol%、97mol%或99mol%的甲烷和氢。
[0242] ●其中裂化器炉身流出物具有小于8mol%、7mol%、6mol%、5mol%、4mol%、3mol%、2mol%、1mol%、0.5mol%、0.1mol%的总碳含量(测量为炉身流出物中的总CO+CO2含量)。
[0243] ●其中热解炉身流出物具有小于8mol%、7mol%、6mol%、5mol%、4mol%、3mol%、2mol%、1mol%、0.5mol%、0.1mol%的总碳含量(测量为炉身流出物中的总CO+CO2含量)。
[0244] ●其中第一燃料气体具有小于40mol%、35mol%、30mol%、25mol%、20mol%、15mol%、10mol%、5mol%的总碳含量。
[0245] ●其中第二燃料气体具有小于40mol%、35mol%、30mol%、25mol%、20mol%、15mol%、10mol%、5mol%的总碳含量。
[0246] 附加的权利要求支持说明——第三实施例
[0247] 在本技术的第三实施例中,提供了一种化学回收方法,所述方法包括:(a)在分离区中分离回收成分合成气(r‑合成气),从而产生回收成分氢(r‑H2);以及(b)燃烧燃料以向热解设施和/或裂化设施中的至少一个工艺炉中的热解反应器和/或裂化器炉供应热能以加热至少一种工艺流,其中该燃料包含来自r‑H2的回收成分。
[0248] 在前一段中描述的第三实施例还可以包括以下要点段落中列出的一个或多个附加方面/特征中。第三实施例的以下附加特征中的每一个可以是独立特征,或者可以在一致的程度上与其它附加特征中的一个或多个组合。另外,以下指定项目符号的段落可被视为具有由项目符号列表中的缩进程度指示的依赖性级别的从属权利要求特征(即,比上面列出的特征缩进得更远的特征被认为依赖于上面列出的特征)。
[0249] ●其中工艺炉是热解反应器。
[0250] ●其中工艺炉是用于加热传热介质流的炉,并且其中加热的传热介质流用于向热解反应器提供热能。
[0251] ●还包括使回收成分含烃进料(r‑HC进料)经受分子重整以提供r‑合成气。
[0252] ○其中r‑HC进料包含甲烷。
[0253] ■其中甲烷包含回收成分。
[0254] ■其中r‑HC进料包含从分离区中的脱甲烷塔取出的塔顶流。
[0255] ■其中r‑HC进料包含从分离区中的氢分离器取出的主要为甲烷的流。
[0256] ○其中分子重整包括部分氧化。
[0257] ■其中r‑HC进料为固相、液相、浆态相或气相进料。
[0258] ■其中r‑HC进料包含非回收成分。
[0259] ■其中r‑HC进料包含煤。
[0260] ■其中r‑HC进料包含废塑料。
[0261] ○其中分子重整包括蒸汽重整。
[0262] ■其中r‑HC进料包含液相或气相进料。
[0263] ■其中r‑HC进料包含回收成分石脑油(r‑石脑油)。
[0264] ●其中至少一部分r‑石脑油获自废塑料的热解。
[0265] ■其中r‑HC进料包含回收成分甲烷(r‑甲烷)。
[0266] ●其中至少一部分r‑甲烷获自废塑料的热解。
[0267] ●其中至少一部分r‑甲烷来源于裂化设施的分离区。
[0268] ○还包括使至少一部分r‑合成气在变换反应器中反应以将至少一部分一氧化碳和水转化为二氧化碳和氢,以产生具有回收成分的氢富集合成气(r‑H2合成气),其中在步骤(a)的分离中分离r‑H2合成气。
[0269] ■其中r‑H2合成气中氢气与一氧化碳的比率大于1.7:1、1.75:1、1.8:1、1.85:1、1.9:1或1.95:1。
[0270] ●其中至少一部分分离在膜分离器中进行。
[0271] ●其中燃烧包括在裂化设施中的裂化器炉中燃烧燃料。
[0272] ●还包括使至少一部分r‑H2膨胀以产生功,以及在热解设施和/或裂化设施中使用至少一部分功,其中膨胀的r‑H2用于步骤(c)的燃烧。
[0273] ●还包括在热解设施的热解炉中热解废塑料以形成回收成分热解流出物(r‑热解流出物)和将至少一部分r‑热解流出物引入到裂化设施中以形成至少一种回收成分产物(r‑产物)。
[0274] ○还包括将所述r‑热解流出物的至少一部分分离成回收成分热解气(r‑热解气)和回收成分热解油(r‑热解油),并将r‑热解气和r‑热解油中的至少一种引入裂化设施中。
[0275] ■还包括在裂化设施的裂化器炉中裂化至少一部分r‑热解油。
[0276] ■还包括在裂化器炉下游的一个或多个位置处引入至少一部分r‑热解气,并在裂化设施的分离区中分离至少一部分流。
[0277] ●其中R合成气气体中的氢的量为至少50mol%、75mol%、90mol%或95mol%。
[0278] 附加的权利要求支持说明——第四实施例
[0279] 在本技术的第四实施例中,提供了一种化学回收方法,所述方法包括:(a)热解包含废塑料的流以提供回收成分热解流出物(r‑热解流出物);(b)将至少一部分r‑热解流出物引入裂化设施;(c)从裂化设施回收回收成分塔顶流(r‑塔顶流);(d)可选地使烃进料经受分子重整器以提供合成气;以及(e)使用至少一部分r‑塔顶流和/或合成气作为燃料来为步骤(a)的热解提供热能。
[0280] 在前一段中描述的第四实施例还可以包括以下要点段落中列出的一个或多个附加方面/特征中。第四实施例的以下附加特征中的每一个可以是独立特征,或者可以在一致的程度上与其它附加特征中的一个或多个组合。另外,以下指定项目符号的段落可被视为具有由项目符号列表中的缩进程度指示的依赖性级别的从属权利要求特征(即,比上面列出的特征缩进得更远的特征被认为依赖于上面列出的特征)。
[0281] ●还包括在裂化器炉中裂化含烃进料流以提供裂化流出物,以及在裂化设施的分离区中将裂化流出物分离成一种或多种回收成分产物(r‑产物),其中从分离区回收在步骤(c)中回收的r‑塔顶流。
[0282] ○还包括使用至少一部分r‑塔顶流和/或合成气作为燃料以提供用于裂化的热量。
[0283] ●还包括使烃进料进行分子重整以提供合成气,并使用至少一部分合成气作为燃料以提供用于步骤(a)的热解的热量。
[0284] ○其中分子重整包括部分氧化重整。
[0285] ○其中分子重整包括蒸汽重整。
[0286] ○其中烃进料包含回收成分,合成气是回收成分合成气(r‑合成气)。
[0287] ○其中烃进料包含回收成分甲烷(r‑甲烷)。
[0288] ○还包括从合成气中分离出纯化的氢流,并使用至少一部分纯化的氢作为燃料以提供热量至步骤(a)的热解。
[0289] ■其中纯化的氢包含至少75mol%、90mol%、95mol%或99mol%的氢。
[0290] ■其中氢包含回收成分氢(r‑H2)。
[0291] ■还包括在步骤(a)之后,将至少一部分r‑热解流出物分离成至少一种回收成分热解气(r‑热解气)和回收成分热解油(r‑热解油),并将至少一部分r‑热解气和/或r‑热解油引入裂化设施中。○其中r‑热解气的至少一部分在裂化器炉下游的至少一个位置处被引入裂化设施中。
[0292] ○其中将至少一部分r‑热解油引入裂化设施的裂化器炉中。
[0293] ●其中来自裂化设施的r‑塔顶流包含至少50mol%、75mol%、90mol%或95mol%的氢。
[0294] ●其中来自裂化设施的r‑塔顶流包含至少60mol%、57mol%、90mol%或95mol%的甲烷。
[0295] ●其中来自裂化设施的r‑塔顶流包含小于10mol%、5mol%、2mol%、1mol%、0.5mol%的除氢和/或甲烷以外的组分。
[0296] ●其中来自裂化设施的r‑塔顶流包含回收成分氢(r‑H2)。
[0297] ●其中来自裂化设施的r‑塔顶流包含回收成分甲烷(r‑甲烷)。
[0298] ●其中来自裂化设施的r‑塔顶流是脱甲烷塔塔顶流。
[0299] ●其中来自裂化设施的r‑塔顶流是脱甲烷塔冷藏盒废气流。
[0300] ●其中来自裂化设施的r‑塔顶流主要是来自氢纯化单元的氢流。
[0301] ●其中来自裂化设施的r‑塔顶流主要是来自氢纯化单元的甲烷流。
[0302] ●其中裂化设施和热解设施同地协作。
[0303] ●其中裂化设施和热解设施远离定位。
[0304] 权利要求书不限于所公开的实施例
[0305] 上述本发明的优选形式仅用作说明,而不应以限制意义用于解释本发明的范围。本领域技术人员可以容易地对上述示例性实施例进行修改,而不脱离本发明的精神。
[0306] 发明人因此声明他们的意图是依靠等同原则来确定和评估本发明的合理公平的范围,因为它涉及本质上不偏离但在如所附权利要求中阐述的本发明的字面范围之外的任何装置。
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