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KR20230122675A - 재활용 폐 플라스틱으로부터 제조된 열분해 오일을버진 올레핀 및 석유화학 중간체로 전환시키는 진정한 순환 해결책을 위한 촉매 분해 시스템 및 방법 - Google Patents

재활용 폐 플라스틱으로부터 제조된 열분해 오일을버진 올레핀 및 석유화학 중간체로 전환시키는 진정한 순환 해결책을 위한 촉매 분해 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20230122675A
KR20230122675A KR1020237025672A KR20237025672A KR20230122675A KR 20230122675 A KR20230122675 A KR 20230122675A KR 1020237025672 A KR1020237025672 A KR 1020237025672A KR 20237025672 A KR20237025672 A KR 20237025672A KR 20230122675 A KR20230122675 A KR 20230122675A
Authority
KR
South Korea
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catalyst
reactor
waste
mixture
reactor system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
KR1020237025672A
Other languages
English (en)
Inventor
조아큄 안토니오 데 올리베이라 포텔라
라마 라오 마리
윌리브로드 에이. 그로튼
Original Assignee
루머스 테크놀로지 엘엘씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 루머스 테크놀로지 엘엘씨 filed Critical 루머스 테크놀로지 엘엘씨
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

원료 제조 및 진정한 순환 중합체 제조를 위한 방법 및 시스템. 상기 시스템 및 방법은 제1 반응기 시스템에서 폐 플라스틱 열분해 오일과 같은 폐기물-유래 탄화수소 스트림을 촉매 혼합물로 처리하는 단계, 및 제2 반응기 시스템에서 화석-계(fossil-based) 공급원료(feedstock)를 상기 촉매 혼합물로 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 촉매 혼합물은 공통 촉매 재생기로부터 상기 제1 및 제2 반응기 시스템 각각에 공급될 수 있다. 화석-계 탄화수소 생성물을 포함하는 유출물은 상기 제2 반응기 시스템으로부터 회수될 수 있고, 폐기물-유래 탄화수소 생성물을 포함하는 유출물은 상기 제1 반응기 시스템으로부터 회수될 수 있다. 분리 후에, 상기 제1 및 제2 반응기 시스템 각각으로부터의 소비된 촉매는 상기 공통 촉매 재생기로 복귀될 수 있다.

Description

재활용 폐 플라스틱으로부터 제조된 열분해 오일을 버진 올레핀 및 석유화학 중간체로 전환시키는 진정한 순환 해결책을 위한 촉매 분해 시스템 및 방법
본 개시내용의 구현예들은 일반적으로 플라스틱 폐기물과 같은 폐기물(waste materials)을 재활용하는 것에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본원의 구현예들은 수명이 다한 플라스틱 물질(plastic materials)을 새로운 플라스틱 물질 및 조성물을 제조하는 데 유용할 수 있는 올레핀 및 화학적 중간체로 복귀시키는 진정한 순환 해결책(truly circular solution)을 제공하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
폐 플라스틱의 열분해(thermal pyrolysis)는 이들을 새로운 화학적 중간체로 업그레이드될 수 있는 가치 있는 분자로 전환시키고 이로부터 새로운 소비 물질(consumer materials)로 전환시킴으로써 사용된 플라스틱으로부터 가치 있는 탄소 및 수소 원소를 회수한다. 이 공정은 사용-후 플라스틱을 새로운 물질로 반복적으로 재활용할 수 있는 잠재력이 있기 때문에, 이 공정을 통해 제조된 중합체는 순환 중합체 (circular polymers)로 지칭된다. 이는 매립지 및 환경에서 더 적은 플라스틱 폐기물을 초래하고 동등한 양의 화석 생성 공급원료의 소비를 대체한다. 그러나, 이러한 재활용 경로의 경제적 실행가능성에 영향을 미치는 몇몇 요인이 있다.
플라스틱 폐기물 열분해로부터 유래된 액체 오일 생성물은 액체 증기 분해기에 공급될 수 없거나 이에 공급되기 전에 처리 또는 컨디셔닝을 필요로 할 수 있다. 높은 수준의 질소, 염소, 및 모노- 및 디-올레핀, 뿐만 아니라 철 및 칼슘과 같은 오염물은 증기 분해기에 공급물(feed)로서 직접 첨가되기 전에 추가적인 검토 또는 조정을 필요로 할 수 있다. 이 공급원료 증기 분해를 준비하기 위해, 이는 하나의 잠재적 해결책으로서 수소화처리 단계, 예컨대 수소화처리 전에 먼저 디올레핀을 포화시킨 후 모노 올레핀을 포화시키는 것을 필요로 할 수 있다. 그러나, 이러한 단계는 수소 공급, 다수의 고압 반응기의 첨가, 관련 투자(용기가 이용 가능하지 않은 경우) 및 운영 비용을 필요로 한다.
이러한 접근법에 대한 또 다른 옵션은 분해기에 통상적인 나프타 공급원료와 혼합함으로써 열분해 오일의 성질의 부정적 영향을 희석시키는 것이다. 그러나, 열분해 오일의 분해로부터 생성된 올레핀 및 석유화학 중간체는 통상적인 나프타로부터의 것과 혼합되어 최종 올레핀 생성물의 극히 일부에 기여할 것이므로, 물질 균형 방법론(material balance methodology)에 기초하여 특정 순환 함량을 갖는다는 인증을 필요로 한다. 그러나, 새로운 탄화수소 공급물과의 희석/혼합(co-mingling)은 단지 과도기적 해결책이고, 순환 플라스틱 경제를 위한 실행가능한 장기적인 해결책은 아니다.
플라스틱 재활용의 실행가능성에 영향을 미치는 또 다른 요인은 비용 효과적인 채널을 통해 이용가능한 플라스틱 폐 공급원료의 부피가 제한된다는 것이다. 기반시설 및 물류 제한으로 인해, 재활용을 위해 접근가능한 플라스틱의 양은 각각의 지리적 위치에서 제한된다. 이용가능한 현재의 플라스틱 열분해 공정 기술의 대부분은 트레인(train)당 50 T/일 이하의 플라스틱을 처리하도록 설계되었다. 이는 규모 확대에 대한 제한 뿐만 아니라 폐 플라스틱 이용가능성에 의해서도 좌우되었다. 이 규모에서, 이들 단위 중 하나로부터 제조된 열분해 오일(연간 13,000메트릭톤(Metric Tons)에 해당)을 세계 규모의 나프타 분해기에 공급할 경우, 이는 단일 증기 분해 히터에 대한 총 공급물의 단지 2 중량%를 포함할 것이다. 폐 플라스틱 열분해 단위 용량은 향후 1,000 내지 2,000 톤/일의 플라스틱 공급물의 범위로 훨씬 더 큰 크기로 성장할 것으로 예상된다. 그러나, 이들 더 높은 용량에서도, 나프타 분해기에 대한 생성된 공급원료의 기여는 증기 분해기에 대한 총 공급물의 일부에 불과할 것이다. 따라서, 생성된 생성물은 100% 순환이 아닐 것이지만, 생성된 생성물은 매우 작은 백분율의 순환 성분을 가질 것이다.
플라스틱 폐기물을 획득하는 비용 및 열분해에 적합한 공급원료로의 분류 및 세정과 관련된 비용이 또한 높다. 많은 제안된 공정은 공급물 변동 및 오염물 함량에 유연하지 않으며, 이는 사용가능한 공급원료를 제조하기 위해 많은 양의 분류 및 세정을 필요로 한다. 액체 나프타 분해기로의 열분해 오일 공급원료의 품질 및 오염과 관련된 문제를 해결하기 위해, 많은 기업들은 열분해 장치에 고가의 깨끗하고 순수한 재활용 플라스틱 공급원료, 예컨대 순수 PE 또는 PP를 사용하거나, 이를 수소처리 및 수소화처리(hydroprocessing and hydrotreating)하거나, 열분해 오일을 훨씬 더 큰 부피의 화석 유래 나프타와 블렌딩함으로써 희석 효과를 사용한다. 그러나, 더 높은 용량, 예컨대 하루에 약 3,800 배럴에서도, 전형적인 증기 분해 유닛에 적합한 공급물을 제조하기 위해 열분해 오일을 수소처리 및 수소화처리하는 것은 여전히 비경제적일 수 있다.
플라스틱 재활용에 영향을 미치는 또 다른 요인은 플라스틱 열분해 장치의 설계 처리량 용량이 전형적으로 작고, 규모의 경제성을 활용하지 않으며, 필요한 생성물 처리 수준은 높은 관련 운영 및 자본 비용을 초래한다는 것이다. 보내진 열분해 오일 생성물의 부피 및 품질, 추가 처리를 위한 필요한 제조, 및 기존 작업에 대한 영향은 기존 하류 시설과 통합하기 어렵게 만든다. 또한, 열분해 생성물의 판매 수익은 화석-계 생성물과 혼합될 때 종종 처리 비용에 비해 불리하고, 또한 상이한 플라스틱 열분해 유래 생성물에 대한 이용가능한 시장 및 가격에 따라 변동할 수 있다.
본원의 구현예는 폐기물(waste materials), 예컨대 플라스틱의 열분해(thermal pyrolysis)로부터 생성된 열분해 오일을 유용한 버진 올레핀 및 석유화학 중간체로 다시 전환시키는 하나 이상의 과제를 해결하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 하나 이상의 구현예에서, 본 시스템 및 방법은 플라스틱 폐기물 재활용을 위한 진정한 순환 해결책을 제공할 수 있다.
일 측면에서, 본원에 개시된 구현예는 진정한 순환 중합체를 제조하기 위한 원료를 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 제1 반응기 시스템에서 폐 플라스틱 열분해 오일과 같은 폐기물-유래 탄화수소 스트림을 촉매 혼합물로 처리하는 것 및 제2 반응기 시스템에서 화석-계 공급원료를 촉매 혼합물로 처리하는 것을 포함할 수 있다. 촉매 혼합물은 공통 촉매 재생기로부터 제1 및 제2 반응기 시스템 각각에 공급될 수 있다. 상기 방법은 또한 제2 반응기 시스템으로부터 화석-계 탄화수소 생성물을 포함하는 유출물을 회수하는 것, 및 제1 반응기 시스템으로부터 폐기물-유래 탄화수소 생성물을 포함하는 유출물을 회수하는 것을 포함할 수 있다. 유출물에서 촉매로부터 탄화수소의 분리 후에, 방법은 제1 및 제2 반응기 시스템 각각으로부터 소비된 촉매를 공통 촉매 재생기로 복귀시키는 것을 포함할 수 있다.
다양한 구현예에서, 상기 방법은 제1 반응기 시스템으로부터 회수된 화석-계 탄화수소 생성물을 제2 반응기 시스템으로부터 회수된 폐기물-유래 탄화수소 생성물과 분리하여 유지하는 것을 포함할 수 있다. 추가의 구현예는 폐기물-유래 탄화수소 생성물로부터 회수된 올레핀 분획을 중합 시스템에 공급하여 순환 중합체를 제조하는 것을 포함할 수 있다. 추가로, 방법은 플라스틱, 타이어 또는 다른 중합체 물질을 포함하는 폐 스트림을 열분해하여 폐 플라스틱 열분해 오일을 제조하는 것을 포함할 수 있다. 또 다른 구현예에서, 방법은 폐기물-유래 탄화수소 생성물 중 하나 이상, 또는 폐기물-유래 탄화수소 생성물의 처리로부터 생성된 폐기물-유래 단량체를 중합 공정에 직접 또는 간접적으로 공급하여 순환 중합체를 제조하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본원의 구현예는 폐 플라스틱을 공급원료로 전환시켜 플라스틱을 제조하는 방법에 관한 것이다. 방법은 폐 중합체 공급원료를 열분해하여 폐 플라스틱 열분해 오일을 제조하는 것을 포함할 수 있다. 촉매 혼합물은 촉매 재생기에서 재생될 수 있고, 촉매 혼합물은 제1 촉매 및 제2 촉매를 포함한다. 촉매 혼합물의 일부는 제1 반응기 시스템에 공급될 수 있고, 촉매 혼합물의 다른 일부는 제2 반응기 시스템에 공급될 수 있다. 제1 반응기 시스템에서, 화석-계 공급원료는 촉매 혼합물과 접촉하여 화석-계 공급원료의 일부를 분해하여 화석-유래 올레핀, 제1 촉매 및 제2 촉매를 포함하는 제1 유출물을 제조할 수 있다. 제2 반응기 시스템에서, 폐 플라스틱 열분해 오일은 반응기에서 농축된 촉매 혼합물과 접촉하여 폐 플라스틱 열분해 오일의 일부를 분해할 수 있고, 여기서 농축된 촉매 혼합물은 제2 반응기 시스템에 공급된 촉매 혼합물의 일부 및 추가의 제2 촉매를 포함하고, 따라서 제2 반응기 시스템에서의 촉매 혼합물은 촉매 재생기 또는 제1 반응기 시스템에서보다 더 높은 농도의 제2 촉매를 갖는다. 제2 반응기 시스템에서의 접촉은 폐기물-유래 올레핀 및 다른 탄화수소, 제1 촉매, 및 제2 촉매를 포함하는 제2 반응기 유출물을 제조한다. 이어서, 제2 반응기 유출물은 제1 촉매 및 폐기물-유래 올레핀 및 다른 탄화수소를 포함하는 제1 스트림, 및 제2 촉매를 포함하는 제2 스트림을 제조하도록 분리될 수 있다. 제2 스트림은 추가의 제2 촉매로서 제2 반응기에 공급될 수 있고, 이에 의해 제2 반응기 시스템 내에서 제2 촉매를 농축시킨다. 제1 유출물은 (i) 소비된 제1 촉매 및 소비된 제2 촉매의 혼합물 및 (ii) 화석-유래 올레핀을 포함하는 제1 반응기 시스템 생성물 스트림을 회수하도록 분리될 수 있다. 제1 스트림(제2 반응기로부터의 유출물 및 소비된 제1 촉매)은 (i) 소비된 제1 촉매 및 (ii) 폐기물-유래 올레핀 및 다른 폐기물-유래 탄화수소를 포함하는 제2 반응기 시스템 생성물 스트림을 회수하도록 분리될 수 있다. 본 방법은 또한 (i) 소비된 제1 촉매 및 소비된 제2 촉매의 혼합물 및 (ii) 소비된 제1 촉매 각각을 촉매 재생기에 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 제1 촉매는 비정질 실리카 알루미나, Y형 제올라이트, X형 제올라이트, 제올라이트 베타, 제올라이트 MOR, 모데나이트 (mordenite), 파우자사이트 (faujasite), 나노-결정질 제올라이트, 및 MCM 메조다공성(mesoporous) 물질로 구성된 군에서 선택된 하나 이상을 포함한다.
다양한 구현예에서, 제2 촉매는 중기공 제올라이트(Medium Pore Zeolites) 및 펜타실 패밀리 제올라이트(pentasil family zeolites)로 구성된 군에서 선택되는 첨가제 유형 분해 촉매(additive type cracking catalyst) 또는 첨가제 유형 분해 촉매의 혼합물; 또는 MgO, CaO, CeO2, MgTiO3, CaTiO3, Li2Ti2O7 및 ZnTiO3, Ca/Mg, 붕소, 희토류계 포획 첨가제 또는 저 염소 FCC 촉매로 구성된 군에서 선택되는 오염물 포획 첨가제(contaminant trapping additive) 또는 오염물 포획 첨가제의 혼합물;중 하나 또는 둘 모두를 포함한다.
일부 구현예에 따른 방법은 또한 제1 반응기 시스템 생성물 스트림을 제1 분별 시스템에 공급하여 제1 반응기 시스템 생성물 스트림을 분리하여 둘 이상의 화석-유래 탄화수소 분획을 회수하는 단계를 포함할 수 있다. 본원의 구현예에 따른 방법은 제2 반응기 시스템 생성물 스트림을 제2 분별 시스템에 공급하여 제2 반응기 시스템 생성물 스트림을 분리하여 둘 이상의 폐기물-유래 탄화수소 분획을 회수하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 방법은 또한 둘 이상의 폐기물-유래 탄화수소 분획 중 하나 이상을 중합 공정에 공급하여 순환 중합체를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본원의 구현예는 플라스틱을 제조하기 위해 폐 플라스틱을 공급원료로 전환시키는 방법에 관한 것이다. 본 방법은 폐 중합체 공급원료를 열분해하여 하나 이상의 오염물(concentration)을 갖는 폐 플라스틱 열분해 오일을 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 오염물은 예를 들어 철, 칼슘, 구리, 칼륨, 마그네슘, 나트륨, 규소, 티타늄, 아연 및 염소 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 본 방법은 또한 촉매 재생기에서 촉매 혼합물을 재생시키는 단계를 포함하고, 촉매 혼합물은 제1 촉매 및 제2 촉매를 포함하고, 제2 촉매는 하나 이상의 오염물을 포획하도록 구성된다. 촉매 혼합물의 일부는 제1 반응기 시스템에 공급될 수 있고, 촉매 혼합물의 또 다른 일부는 제2 반응기 시스템에 공급될 수 있다. 제1 반응기 시스템에서, 화석-계 공급원료는 촉매 혼합물과 접촉되어 화석-계 공급원료의 일부를 분해하여 화석-유래 올레핀, 제1 촉매, 및 제2 촉매를 포함하는 제1 유출물을 제조할 수 있다. 제2 반응기 시스템에서, 폐 플라스틱 열분해 오일은 제1 스테이지 반응기에서 농축된 촉매 혼합물과 접촉되어 폐 플라스틱 열분해 오일로부터 오염물을 제거하고 폐 플라스틱 열분해 오일의 일부를 분해할 수 있고, 여기서 농축된 촉매 혼합물은 제2 반응기 시스템에 공급된 촉매 혼합물의 일부 및 추가의 제2 촉매를 포함하고, 따라서 제1 스테이지 반응기에서 촉매 혼합물은 촉매 재생기에서보다 더 높은 농도의 제2 촉매를 갖고, 접촉은 감소된 오염물 농도를 갖는 처리된 폐 플라스틱 열분해 오일, 제1 촉매, 및 포획된 오염물을 함유하는 제2 촉매를 포함하는 제1 스테이지 반응기 유출물을 제조한다. 제1 스테이지 반응기 유출물은 분리되어 제1 촉매 및 감소된 오염물 농도를 갖는 처리된 폐 플라스틱 열분해 오일을 포함하는 제1 스트림, 및 제2 촉매를 포함하는 제2 스트림을 제조할 수 있다. 제2 스트림은 추가의 제2 촉매로서 제1 스테이지 반응기에 공급될 수 있고, 이에 의해 제1 스테이지 반응기 내에서 제2 촉매를 농축시킨다. 제1 스트림은 제2 스테이지 반응기에 공급되어 처리된 폐 플라스틱 열분해 오일을 분해하여 소비된 촉매 및 폐기물-유래 올레핀 및 다른 폐기물-유래 탄화수소를 포함하는 제2 스테이지 반응기 유출물을 회수할 수 있다. 제1 유출물은 분리되어 (i) 소비된 제1 촉매 및 소비된 제2 촉매의 혼합물 및 (ii) 화석-유래 올레핀을 포함하는 제1 반응기 시스템 생성물 스트림을 회수할 수 있다. 그리고, 제2 스테이지 반응기 유출물은 분리되어 (i) 소비된 촉매 및 (ii) 폐기물-유래 올레핀 및 다른 폐기물-유래 탄화수소를 포함하는 제2 스테이지 반응기 시스템 생성물 스트림을 회수할 수 있다. 방법은 또한 (i) 소비된 제1 촉매 및 소비된 제2 촉매의 혼합물 및 (ii) 소비된 촉매 각각을 촉매 재생기에 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 상기 방법은 제1 반응기 시스템 생성물 스트림을 제1 분별 시스템에 공급하여 제1 반응기 시스템 생성물 스트림을 분리하여 둘 이상의 화석-유래 탄화수소 분획을 회수하는 단계; 및 제2 스테이지 반응기 시스템 생성물 스트림을 제2 분별 시스템에 공급하여 제2 스테이지 반응기 시스템 생성물 스트림을 분리하고 둘 이상의 폐기물-유래 탄화수소 분획을 회수하는 단계를 더 포함할 수 있다.
다양한 구현예에서, 방법은 제1 반응기 시스템으로부터 회수된 화석-계 탄화수소 분획을 제2 반응기 시스템으로부터 회수된 폐기물-유래 탄화수소 생성물과 분리하여 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
순환 중합체를 제조하기 위해, 본원의 구현예는 폐기물-유래 탄화수소 생성물로부터 회수된 올레핀 분획을 중합 시스템에 공급하여 순환 중합체를 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다.
폐기물-유래 탄화수소 생성물의 분리 후에, 본원의 방법은 폐기물-유래 탄화수소 생성물로부터 회수된 하나 이상의 탄화수소 분획을 제2 반응기 시스템의 제1 반응기에 공급하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 추가의 폐기물-유래 올레핀이 폐기물-기반 공급원료로부터 제조될 수 있다. 다른 구현예에서, 방법은 폐기물-유래 탄화수소 생성물로부터 회수된 하나 이상의 탄화수소 분획을 제2 반응기 시스템의 제2 반응기에 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본원의 구현예는 폐 플라스틱 물질을 순환 중합체로 전환시키는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 철, 칼슘, 구리, 칼륨, 마그네슘, 나트륨, 규소, 티타늄, 아연 및 염소로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 오염물을 갖는 폐 플라스틱 열분해 오일을 제조하기 위해 폐 중합체 공급원료를 열분해하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 촉매 재생기에서 촉매 혼합물을 재생시키는 단계를 포함할 수 있고, 상기 촉매 혼합물은 제1 촉매 및 제2 촉매를 포함하고, 상기 제2 촉매는 상기 하나 이상의 오염물을 포획하도록 구성된다. 촉매 혼합물의 일부는 제1 반응기 시스템에 공급될 수 있고, 촉매 혼합물의 일부는 제2 반응기 시스템에 공급될 수 있다. 제1 반응기 시스템에서, 폐 플라스틱 열분해 오일은 폐 플라스틱 열분해 오일로부터 오염물을 제거하고 폐 플라스틱 열분해 오일의 일부를 분해하기 위해 제1 반응기에서 농축된 촉매 혼합물과 접촉될 수 있고, 상기 농축된 촉매 혼합물은 제1 반응기 시스템에 공급된 촉매 혼합물의 일부 및 추가의 제2 촉매를 포함하고, 따라서 제1 반응기 시스템에서 촉매 혼합물은 촉매 재생기에서보다 더 높은 농도의 제2 촉매를 갖는다. 제1 반응기 시스템에서의 접촉은 감소된 오염물 농도를 갖는 처리된 폐 플라스틱 열분해 오일, 제1 촉매, 및 포획된 오염물을 함유하는 제2 촉매를 포함하는 제1 반응기 유출물을 제조할 수 있다. 이어서, 제1 반응기 유출물은 제1 촉매 및 감소된 오염물 농도를 갖는 처리된 폐 플라스틱 열분해 오일을 포함하는 제1 스트림, 및 제2 촉매를 포함하는 제2 스트림을 제조하도록 분리될 수 있다. 제2 스트림은 추가의 제2 촉매로서 제1 반응기에 공급될 수 있고, 이에 의해 제2 촉매를 제1 반응기 시스템 내에서 농축시킨다. 제1 스트림은 소비된 제1 촉매를 포함하는 제1 분리 유출물 및 처리된 폐 플라스틱 열분해 오일을 포함하는 제2 분리 유출물을 회수하기 위해 분리 시스템에 공급될 수 있다. 제2 분리 유출물은 처리된 폐 열분해 오일을 경질 올레핀 분획, 나프타 분획, 및 처리된 열분해 오일 분획을 포함하는 3개 이상의 탄화수소 분획으로 분별하기 위해 분별 시스템에 공급될 수 있다. 나프타 분획 및 처리된 열분해 오일 분획 중 적어도 하나는 제2 반응기 시스템에 공급될 수 있고, 나프타 분획 및 중질 오일 분획 중 적어도 하나는 촉매 혼합물과 접촉하여 그 안의 탄화수소의 일부를 분해하여 폐기물-유래 올레핀, 제1 촉매, 및 제2 촉매를 포함하는 제2 반응기 시스템 유출물을 제조한다. 이어서, 제2 반응기 시스템 유출물은 (i) 소비된 제1 촉매 및 소비된 제2 촉매의 혼합물 및 (ii) 폐기물-유래 올레핀을 포함하는 제2 반응기 시스템 생성물 스트림을 회수하기 위해 분리될 수 있다. 상기 방법은 (i) 소비된 제1 촉매 및 소비된 제2 촉매의 혼합물 및 (ii) 소비된 제1 촉매를 포함하는 제1 분리 유출물 각각을 촉매 재생기에 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 추가의 측면에서, 본원의 구현예는 진정한 순환 중합체를 제조하기 위한 원료를 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 제1 스테이지 반응기 및 제2 스테이지 반응기를 포함하는 제1 반응기 시스템에서 폐 중합체 혼합물을 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 폐 중합체 혼합물의 처리는 폐 중합체 혼합물을 제1 스테이지 반응기에 공급하여 그 안의 중합체를 열분해하고 열분해된 유출물을 회수하는 것을 포함할 수 있다. 폐 중합체 혼합물의 처리는 폐기물-유래 플라스틱 열분해 오일 및 촉매 혼합물을 제2 스테이지 반응기에 공급하여 그 안의 탄화수소를 분해하고 분해된 탄화수소를 포함하는 유출물을 회수하는 것을 포함할 수 있다. 제1 스테이지 반응기로부터의 열분해된 유출물 및 제2 스테이지 반응기로부터의 유출물은 제1 분별 시스템에 공급되어 유출물을 폐기물-유래 플라스틱 열분해 오일 및 하나 이상의 폐기물-유래 올레핀 분획을 포함하는 둘 이상의 폐기물-유래 탄화수소 스트림으로 분리할 수 있다. 화석-계 공급원료는 촉매 혼합물과 함께 제2 반응기 시스템에서 처리될 수 있다. 또한, 방법은 촉매 혼합물을 공통 촉매 재생기로부터 제1 및 제2 반응기 시스템 각각에 공급하는 것을 포함할 수 있다. 화석-계 탄화수소 생성물을 포함하는 유출물은 제2 반응기 시스템으로부터 회수될 수 있고, 화석-계 탄화수소 생성물을 포함하는 유출물은 제2 분별 시스템에 공급될 수 있다. 방법은 또한 제1 및 제2 반응기 시스템 각각으로부터 소비된 촉매를 공통 촉매 재생기로 복귀시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 방법의 일부 구현예에서, 촉매 혼합물은 제1 촉매 및 제2 촉매를 포함하고, 제2 스테이지 반응기는 촉매-농축 반응기 시스템이다. 방법은 촉매 혼합물 및 분해된 탄화수소를 포함하는 제2 스테이지 반응기 유출물을 회수하는 것을 포함할 수 있다. 제2 스테이지 반응기 유출물은 제1 촉매 및 분해된 탄화수소를 포함하는 제1 스트림, 및 제2 촉매를 포함하는 제2 스트림을 제조하도록 분리될 수 있다. 제1 스트림은 (i) 소비된 촉매 및 (ii) 제1 분별 시스템에 공급된 제2 스테이지 반응기 유출물을 회수하도록 분리될 수 있다. 상기 방법은 또한 제2 스트림을 제2 스테이지 반응기에 공급하여, 이에 의해 제2 반응기 내에서 순환하는 제2 촉매를 재생기로부터 수용된 촉매 혼합물보다 큰 농도로 농축시키는 것을 포함할 수 있다.
임의의 상기 기재된 방법에서, 폐 중합체 열분해 오일은 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리에틸렌, 폴리에테르이미드, 폴리에테르 에테르 케톤, 폴리옥시메틸렌, 폴리에테르 설폰, 폴리카보네이트, 폴리벤즈이미다졸, 폴리락트산, 나일론, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 중합체, 폴리메틸 메타크릴산(PMMA)으로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상의 열가소성 수지(thermoplastics); 아크릴, 폴리에스테르, 비닐 에스테르, 에폭시, 우레탄, 우레아, 및 이소시아네이트 중 하나 이상을 포함하는 단량체로부터 형성된 하나 이상의 열경화성 수지(thermosets); 및 폴리부타디엔, 이소프렌, 클로로프렌, 스티렌-부타디엔, 니트릴, 및 에틸렌 비닐 아세테이트로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상의 불포화 또는 포화 엘라스토머로부터 유래하거나, 또는 폐 중합체 공급물(waste polymeric feed) 또는 폐 중합체 혼합물(waste polymer mixture)은 이를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본원에 개시된 구현예는 재순환된 버진 경질 올레핀 및 석유화학 중간체를 제조하는 장치 및 방법 도식에 관한 것이다. 또 다른 측면에서, 본원에 개시된 구현예는 열분해 오일 오염물을 처리하고 재순환된 버진 경질 올레핀 및 석유화학 중간체를 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 또 다른 측면에서, 본원에 개시된 구현예는 상기 개략된 바와 같은 방법을 수행하기 위한 시스템에 관한 것이다.
일부 측면에서, 본원의 구현예는 진정한 순환 중합체를 제조하기 위한 원료를 제조하기 위한 시스템에 관한 것이다. 시스템은 촉매 혼합물을 함유하고 폐 플라스틱 열분해 오일을 처리하도록 구성된 제1 반응기 시스템뿐만 아니라, 화석-계 공급원료를 촉매 혼합물로 처리하도록 구성된 제2 반응기 시스템을 포함할 수 있다. 공급 라인은 공통 촉매 재생기로부터 제1 및 제2 반응기 시스템 각각에 촉매 혼합물을 공급하도록 구성될 수 있다. 유동 라인은 제2 반응기 시스템으로부터 화석-계 탄화수소 생성물을 포함하는 유출물을 회수하도록 구성될 수 있다. 다른 유동 라인은 제1 반응기 시스템으로부터 폐기물-유래 탄화수소 생성물을 포함하는 유출물을 회수하도록 구성될 수 있다. 추가의 유동 라인은 제1 및 제2 반응기 시스템 각각으로부터 소비된 촉매를 공통 촉매 재생기로 복귀시키도록 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 시스템은 플라스틱, 타이어 또는 다른 중합체 물질을 포함하는 폐 스트림을 열분해하여 폐 플라스틱 열분해 오일을 제조하도록 구성된 폐 플라스틱 열분해 시스템을 더 포함한다.
다른 측면에서, 본원의 구현예는 순환 플라스틱을 제조하기 위해 폐 플라스틱을 공급원료로 전환시키기 위한 시스템에 관한 것이다. 시스템은 폐 중합체 공급원료를 열분해하여 폐 플라스틱 열분해 오일을 제조하도록 구성된 폐 플라스틱 열분해 반응기 시스템을 포함한다. 촉매 혼합물을 재생하기 위한 촉매 재생기가 제공되며, 촉매 혼합물은 제1 촉매 및 제2 촉매를 포함한다. 제1 유동 라인은 촉매 혼합물의 일부를 촉매 재생기로부터 제1 반응기 시스템으로 공급하기 위해 제공된다. 유사하게, 제2 유동 라인은 촉매 혼합물의 일부를 촉매 재생기로부터 제2 반응기 시스템으로 공급하기 위해 제공된다. 제1 반응기 시스템은 화석-계 공급원료를 촉매 혼합물과 접촉시켜 화석-계 공급원료의 일부를 분해하여 화석-유래 올레핀, 제1 촉매 및 제2 촉매를 포함하는 제1 유출물을 제조하도록 구성된다. 제2 반응기 시스템은: 폐 플라스틱 열분해 오일을 반응기에서 농축된 촉매 혼합물과 접촉시켜 폐 플라스틱 열분해 오일의 일부를 분해하도록, 여기서 상기 농축된 촉매 혼합물은 상기 제2 반응기 시스템에 공급된 촉매 혼합물의 일부 및 추가의 제2 촉매를 포함하며, 따라서 상기 제2 반응기 시스템에서의 상기 촉매 혼합물은 촉매 재생기 또는 제1 반응기에서보다 더 높은 농도의 제2 촉매를 갖고, 상기 접촉은 폐기물-유래 올레핀 및 다른 탄화수소, 제1 촉매, 및 제2 촉매를 포함하는 제2 반응기 유출물을 제조함; 상기 제2 반응기 유출물을 분리하여 제1 촉매 및 폐기물-유래 올레핀 및 다른 탄화수소를 포함하는 제1 스트림, 및 제2 촉매를 포함하는 제2 스트림을 제조하도록; 및 상기 제2 스트림을 추가의 제2 촉매로서 상기 제2 반응기에 공급하고, 이에 의해 상기 제2 반응기 시스템 내에서 상기 제2 촉매를 농축시키도록 구성된다. 시스템은 제1 유출물을 분리하여 (i) 소비된 제1 촉매 및 소비된 제2 촉매의 혼합물 및 (ii) 화석-유래 올레핀을 포함하는 제1 반응기 시스템 생성물 스트림을 회수하기 위한 제1 분리 시스템을 더 포함한다. 제1 스트림을 분리하여 (i) 소비된 제1 촉매 및 (ii) 폐기물-유래 올레핀 및 다른 탄화수소를 포함하는 제2 반응기 시스템 생성물 스트림을 회수하기 위한 다른 분리 시스템이 제공된다. (i) 소비된 제1 촉매 및 소비된 제2 촉매의 혼합물 및 (ii) 소비된 제1 촉매 각각을 촉매 재생기에 공급하기 위한 유동 라인이 또한 제공된다. 일부 구현예에서, 시스템은 제1 분별 시스템 및 제2 분별 시스템을 포함한다. 제1 분리 시스템은 제1 반응기 시스템 생성물 스트림을 분리하여 둘 이상의 화석-유래 탄화수소 분획을 회수하도록 구성된다. 제2 분별 시스템은 제2 반응기 시스템 생성물 스트림을 분리하여 둘 이상의 폐기물-유래 탄화수소 분획을 회수하도록 구성된다. 시스템의 다른 구현예는 둘 이상의 폐기물-유래 탄화수소 분획 중 하나 이상, 또는 둘 이상의 폐기물-유래 탄화수소 분획 중 하나 이상의 처리로부터 생성된 단량체를 직접 또는 간접적으로 수용하여 순환 중합체를 제조하도록 구성된 중합 시스템을 포함할 수 있다.
일부 측면에서, 본원의 구현예는 플라스틱을 제조하기 위해 폐 플라스틱을 공급원료로 전환시키기 위한 시스템에 관한 것이다. 시스템은 철, 칼슘, 구리, 칼륨, 마그네슘, 나트륨, 규소, 티타늄, 아연 및 염소로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 오염물을 갖는 폐 플라스틱 열분해 오일을 제조하기 위해 폐 중합체 공급원료를 열분해하기 위한 열분해 반응기 시스템을 포함할 수 있다. 촉매 재생기는 촉매 혼합물을 재생하고, 촉매 혼합물은 제1 촉매 및 제2 촉매를 포함하고, 제2 촉매는 하나 이상의 오염물을 포획하도록 구성된다. 유동 라인은 촉매 혼합물의 일부를 촉매 재생기로부터 제1 반응기 시스템으로 공급한다. 또 다른 유동 라인은 촉매 혼합물의 일부를 촉매 재생기로부터 제2 반응기 시스템으로 공급한다. 제1 반응기 시스템은 화석-계 공급원료를 촉매 혼합물과 접촉시켜 화석-계 공급원료의 일부를 분해하여 화석-유래 올레핀, 제1 촉매 및 제2 촉매를 포함하는 제1 유출물을 제조하도록 구성된다. 제2 반응기 시스템은 폐 플라스틱 열분해 오일을 제1 스테이지 반응기에서 농축된 촉매 혼합물과 접촉시켜 폐 플라스틱 열분해 오일로부터 오염물을 제거하고 폐 플라스틱 열분해 오일의 일부를 분해하도록 구성된다. 농축된 촉매 혼합물은 제2 반응기 시스템에 공급된 촉매 혼합물의 일부 및 추가의 제2 촉매를 포함한다. 따라서, 제1 스테이지 반응기에서의 촉매 혼합물은 촉매 재생기에서보다 더 높은 농도의 제2 촉매를 갖는다. 또한, 접촉은 감소된 오염물 농도를 갖는 처리된 폐 플라스틱 열분해 오일, 제1 촉매 및 포획된 오염물을 함유하는 제2 촉매를 포함하는 제1 스테이지 반응기 유출물을 제조한다. 제1 반응기 시스템은 제1 스테이지 반응기 유출물을 분리하여 제1 촉매 및 감소된 오염물 농도를 갖는 처리된 폐 플라스틱 열분해 오일을 포함하는 제1 스트림, 및 제2 촉매를 포함하는 제2 스트림을 제조하기 위한 분리기를 포함할 수 있다. 추가의 제2 촉매로서 제2 스트림을 제1 스테이지 반응기에 공급하여 제2 촉매를 제1 스테이지 반응기 내에 농축시키기 위한 유동 라인이 제공될 수 있다. 반응기 시스템은 제1 스트림을 제2 스테이지 반응기에 공급하여 처리된 폐 플라스틱 열분해 오일을 분해하여 소비된 촉매 및 폐기물-유래 올레핀 및 다른 폐기물-유래 탄화수소를 포함하는 제2 스테이지 반응기 유출물을 회수하기 위한 유동 라인을 더 포함할 수 있다. 제1 분리 시스템은 (i) 소비된 제1 촉매 및 소비된 제2 촉매의 혼합물 및 (ii) 화석-유래 올레핀을 포함하는 제1 반응기 시스템 생성물 스트림을 회수하기 위해 제1 유출물을 분리하도록 구성된다. 제2 분리 시스템은 (i) 소비된 촉매 및 (ii) 폐기물-유래 올레핀 및 다른 폐기물-유래 탄화수소를 포함하는 제2 스테이지 반응기 시스템 생성물 스트림을 회수하기 위해 제2 스테이지 반응기 유출물을 분리하도록 구성되며, (i) 소비된 제1 촉매와 소비된 제2 촉매의 혼합물 및 (ii) 소비된 촉매 각각을 촉매 재생기에 공급하기 위한 유동 라인이 제공된다. 일부 구현예에서, 시스템은 제1 분별 시스템 및 제2 분별 시스템을 더 포함한다. 제1 분별 시스템은 둘 이상의 화석-유래 탄화수소 분획을 회수하기 위해 제1 반응기 시스템 생성물 스트림을 분리하도록 구성된다. 제2 분별 시스템은 제2 스테이지 반응기 시스템 생성물 스트림을 분리하고 둘 이상의 폐기물-유래 탄화수소 분획을 회수하도록 구성된다. 일부 구현예에서, 시스템은 제1 반응기 시스템으로부터 회수된 화석-계 탄화수소 분획을 제2 반응기 시스템으로부터 회수된 폐기물-유래 탄화수소 생성물과 분리하여 유지하도록 구성될 수 있다. 다양한 구현예는 또한 폐기물-유래 탄화수소 생성물로부터 회수되거나 유래된 단량체를 직접적으로 또는 간접적으로 수용하여 순환 중합체를 제조하도록 구성된 중합을 포함한다. 시스템의 일부 구현예는 폐기물-유래 탄화수소 생성물로부터 회수된 하나 이상의 탄화수소 분획을 제2 반응기 시스템의 제1 반응기에 공급하기 위한 유동 라인을 포함하는 반면, 다른 구현예는 폐기물-유래 탄화수소 생성물로부터 회수된 하나 이상의 탄화수소 분획을 제2 반응기 시스템의 제2 반응기에 공급하기 위한 유동 라인을 포함한다. 유동 라인은 또한 제1 반응기로부터 제2 촉매의 일부를 빼내기(withdrawing) 위해 제공될 수 있다.
다른 측면에서, 본원의 구현예는 폐 플라스틱 물질을 순환 중합체로 전환시키기 위한 시스템에 관한 것이다. 시스템은 철, 칼슘, 구리, 칼륨, 마그네슘, 나트륨, 규소, 티타늄, 아연 및 염소로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 오염물을 갖는 폐 플라스틱 열분해 오일을 제조하기 위해 폐 중합체 공급원료를 열분해하기 위한 폐 플라스틱 열분해 반응기를 포함할 수 있다. 촉매 혼합물을 재생하기 위한 촉매 재생기가 제공되며, 촉매 혼합물은 제1 촉매 및 제2 촉매를 포함하며, 제2 촉매는 하나 이상의 오염물을 포획하도록 구성된다. 시스템은 촉매 혼합물의 일부를 제1 반응기 시스템에 공급하기 위한 유동 라인, 및 촉매 혼합물의 일부를 제2 반응기 시스템에 공급하기 위한 유동 라인을 포함한다. 제1 반응기 시스템은: 제1 반응기에서 상기 폐 플라스틱 열분해 오일을 농축된 촉매 혼합물과 접촉시켜 상기 폐 플라스틱 열분해 오일로부터 오염물을 제거하고 상기 폐 플라스틱 열분해 오일의 일부를 분해하도록, 여기서 상기 농축된 촉매 혼합물은 상기 제1 반응기 시스템에 공급되는 상기 촉매 혼합물의 일부 및 추가의 제2 촉매를 포함하며, 따라서 상기 제1 반응기 시스템에서의 상기 촉매 혼합물은 상기 촉매 재생기에서보다 더 높은 농도의 제2 촉매를 갖고, 상기 접촉은 감소된 오염물 농도를 갖는 처리된 폐 플라스틱 열분해 오일(treated waste plastic pyrolysis oil), 상기 제1 촉매, 및 포획된 오염물을 함유하는 상기 제2 촉매를 포함하는 제1 반응기 유출물을 제조함; 상기 제1 반응기 유출물을 분리하여 상기 제1 촉매 및 감소된 오염물 농도를 갖는 상기 처리된 폐 플라스틱 열분해 오일을 포함하는 제1 스트림(stream), 및 상기 제2 촉매를 포함하는 제2 스트림을 제조하도록; 상기 제2 스트림을 추가의 제2 촉매로서 상기 제1 반응기에 공급하고, 이에 의해 상기 제1 반응기 시스템 내에서 상기 제2 촉매를 농축시키도록 구성되며; 분리시스템은 소비된 제1 촉매를 포함하는 제1 분리 유출물 및 상기 처리된 폐 플라스틱 열분해 오일을 포함하는 제2 분리 유출물을 회수하도록 구성된다. 분별 시스템은 처리된 폐 열분해 오일을 경질 올레핀 분획, 나프타 분획, 및 처리된 열분해 오일 분획을 포함하는 3개 이상의 탄화수소 분획으로 분별하는 데 사용된다. 시스템은 나프타 분획 및 처리된 열분해 오일 분획 중 적어도 하나를 제2 반응기 시스템에 공급하기 위한 유동 라인을 포함한다. 제2 반응기 시스템은 나프타 분획 및 중질 오일 분획 중 적어도 하나를 촉매 혼합물과 접촉시켜 그 안의 탄화수소의 일부를 분해하여 폐기물-유래 올레핀, 제1 촉매, 및 제2 촉매를 포함하는 제2 반응기 시스템 유출물을 제조하도록 구성된다. 분리 시스템이 제공되고, 분리 시스템은 제2 반응기 시스템 유출물을 분리하여 (i) 소비된 제1 촉매 및 소비된 제2 촉매의 혼합물 및 (ii) 폐기물-유래 올레핀을 포함하는 제2 반응기 시스템 생성물 스트림을 회수하도록 구성된다. 시스템은 (i) 소비된 제1 촉매 및 소비된 제2 촉매의 혼합물 및 (ii) 소비된 제1 촉매를 포함하는 제1 분리 유출물 각각을 촉매 재생기에 공급하기 위한 유동 라인을 더 포함한다.
또 다른 측면에서, 본원의 구현예는 진정한 순환 중합체를 제조하기 위한 원료를 제조하기 위한 시스템에 관한 것이다. 시스템은 제1 스테이지 반응기 및 제2 스테이지 반응기를 포함하는 제1 반응기 시스템을 포함할 수 있다. 폐 중합체 혼합물을 제1 스테이지 반응기에 공급하여 그 안의 중합체를 열분해하고 열분해된 유출물을 회수한다. 폐기물-유래 플라스틱 열분해 오일 및 촉매 혼합물을 제2 스테이지 반응기에 공급하여 그 안의 탄화수소를 분해하고 분해된 탄화수소를 포함하는 유출물을 회수한다. 제1 스테이지 반응기로부터의 열분해된 유출물 및 제2 스테이지 반응기로부터의 유출물을 유동 라인을 통해 제1 분별 시스템에 공급하여 유출물을 폐기물-유래 플라스틱 열분해 오일 및 하나 이상의 폐기물-유래 올레핀 분획을 포함하는 둘 이상의 폐기물-유래 탄화수소 스트림으로 분리한다. 시스템은 화석-계 공급원료를 촉매 혼합물로 처리하도록 구성된 제2 반응기 시스템을 더 포함한다. 공통 촉매 재생기가 제공되고 촉매 혼합물을 제1 및 제2 반응기 시스템 각각에 공급하도록 구성된다. 유동 라인은 제2 반응기 시스템으로부터 화석-계 탄화수소 생성물을 포함하는 유출물을 회수하도록 구성된다. 제2 분별 시스템이 제공되고, 화석-계 탄화수소 생성물을 포함하는 유출물을 분리하도록 구성된다. 시스템은 제1 및 제2 반응기 시스템 각각으로부터 소비된 촉매를 공통 촉매 재생기로 복귀시키기 위한 유동 라인을 더 포함한다. 일부 구현예에서, 촉매 혼합물은 제1 촉매 및 제2 촉매를 포함하고, 제2 스테이지 반응기는 촉매-농축 반응기 시스템이다.
다른 측면 및 이점은 하기 설명 및 첨부된 청구범위로부터 명백해질 것이다.
도 1, 도 1a, 도 2 및 도 3은 본원에 개시된 하나 이상의 구현예에 따른 시스템 및 방법의 단순화된 프로세스 흐름도를 도시한다.
본원의 구현예는 일반적으로 경질 올레핀 및 석유화학 중간체와 같은 버진 공급원료를 형성하기 위한 폐기물(waste materials)의 처리에 관한 것이다. 플라스틱, 엘라스토머 및 다른 중합체 물질과 같은 폐기물은 예를 들어, 열분해를 거쳐 중합체 물질을 분해하고 열분해 오일을 형성할 수 있다. 본원의 방법 및 시스템은 유리하게는 이러한 폐기물-유래 열분해 오일을 처리하여 올레핀 및 석유화학 중간체를 형성할 수 있다. 이어서, 이러한 올레핀 및 석유화학 중간체는 열가소성 수지 및 엘라스토머 중합체를 포함하는 중합체 물질을 다시 형성하는 데 사용될 수 있으며, 일부 구현예에서는 진정한 순환 중합체(truly circular polymers)를 제공한다.
본원에 사용된 바와 같이, 순환 중합체, 순환 플라스틱, 순환 엘라스토머 및 다른 유사한 "순환(circular)" 또는 "재순환(re-circular)" 용어는 에틸렌 또는 프로필렌과 같은 단량체 성분으로부터 중합체를 제조하고, 중합체로 형성된 소비 생성물을 제조 및 사용하여 (사용된) 폐 중합체 물질을 생성한 다음, 폐 중합체 물질을 다시 단량체 성분으로 전환시켜 소비 생성물로의 전환을 위해 중합체로 다시 전환시키는 순환 방법을 지칭한다. 본원의 구현예는 대부분, 폐 중합체 물질의 다시 단량체 성분으로의 전환에 관한 것이다.
폐기물의 전환을 위한 본원의 구현예는 구체적으로 진정한 순환 중합체를 제조하는 데 사용될 수 있는 원료를 제조하는 방법에 관한 독립형 시스템을 포함할 수 있다. 폐기물의 전환을 위한 본원의 다른 구현예는 화석-계 물질을 올레핀, 연료 및 전형적으로 정유소에서 제조되는 다른 생성물로 전환시키기 위한 방법과 통합된 시스템을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 화석-계 물질을 전환시키기 위한 시스템은 본원에 기재된 바와 같이 폐기물-기반 물질을 추가로 처리하기 위해 개장될 수 있다.
통합된 시스템 및 방법으로 시작하여, 본원의 구현예는 폐기물-기반 물질을 촉매적으로 전환시키기 위한 제1 반응 시스템, 화석-계 물질을 촉매적으로 전환시키기 위한 제2 반응 시스템, 및 제1 및 제2 반응 시스템 각각에 사용되는 촉매 혼합물을 재생시키기 위한 공통 촉매 재생 시스템을 포함할 수 있다. 폐 플라스틱 열분해 오일과 같은 폐기물-유래 탄화수소 스트림은 제1 반응기 시스템에 공급되고 촉매 혼합물과 접촉되어 그 안의 탄화수소를 더 경질의 폐기물-유래 탄화수소로 분해할 수 있다. 원유로부터 직접 또는 간접적으로 유래된 가스 오일 분획 또는 다른 다양한 탄화수소 컷과 같은 화석-계 공급원료는 제2 반응기 시스템에 공급되고 촉매 혼합물과 접촉되어 그 안의 탄화수소를 더 경질의 화석 유래 탄화수소로 분해할 수 있다. 제1 및 제2 반응기 시스템 각각에 공급되는 촉매 혼합물은 공통 촉매 재생기로부터 제공될 수 있다. 화석-계 탄화수소 생성물 및 소비된 촉매를 포함하는 유출물은 제2 반응기 시스템으로부터 회수될 수 있다. 마찬가지로, 폐기물-유래 탄화수소 생성물 및 소비된 촉매를 포함하는 유출물은 제1 반응기 시스템으로부터 회수될 수 있다. 각각의 유출물의 분리 후에, 제1 및 제2 반응기 시스템 각각으로부터의 소비된 촉매는 반응기에서 재생 및 재사용을 위해 공통 촉매 재생기로 복귀될 수 있다.
일부 구현예에서, 반응기 유출물은 탄화수소 생성물의 처리를 위해 공통 분류 시스템에 공급될 수 있다. 그러나, 이러한 구현예들은 폐기물-유래 탄화수소들 및 화석-유래 탄화수소들의 혼합을 초래할 수 있다.
다른 구현예들에서, 제1 반응기 시스템으로부터 회수된 화석-계 탄화수소 생성물들은 유지될 수 있고, 제2 반응기 시스템으로부터 회수된 폐기물-유래 탄화수소 생성물들과 분리되어 프로세싱될 수 있다. 이러한 방식으로, 폐기물-유래 탄화수소 생성물들은 순수하게 순환하는 것으로서 제공될 수 있고, 그로부터 소비 생성물들은 진정으로 재순환하는 것으로서 제공될 수 있다. 예를 들어, 폐기물-유래 탄화수소 생성물들로부터 회수된 올레핀 분획은 중합 시스템에 공급되어 순환 중합체들을 제조할 수 있다.
본원의 구현예들에서 유용한 폐기물-유래 탄화수소 스트림들은 임의의 수의 공급원들로부터 유래될 수 있다. 일부 구현예들에서, 예를 들어, 폐기물-유래 탄화수소 스트림은 열가소성 수지, 타이어들, 또는 다른 중합체 물질들과 같은 중합체 물질들을 포함하는 폐 스트림을 열분해하여 폐 플라스틱 열분해 오일을 생성함으로써 형성될 수 있다.
열분해되어 폐 플라스틱 열분해 오일을 형성할 수 있는 중합체들은 열가소성 수지, 열경화성 수지, 및 엘라스토머를 포함할 수 있다. 예를 들어, 열분해되어 폐 플라스틱 열분해 오일을 형성하는 폐기물은 많은 다른 열가소성 수지 중에서, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리에틸렌, 폴리에테르이미드, 폴리에테르 에테르 케톤, 폴리옥시메틸렌, 폴리에테르 설폰, 폴리카보네이트, 폴리벤즈이미다졸, 폴리락트산, 나일론, 및 폴리메틸 메타크릴산(PMMA)과 같은 아크릴 중합체들을 포함할 수 있다. 본원의 유용한 폐 플라스틱 열분해 오일들은 또한 폴리부타디엔, 이소프렌, 스티렌-부타디엔, 에틸렌 비닐 아세테이트, 및 많은 다른 것들과 같은, 당해 기술분야에 공지된 다양한 불포화 또는 포화 엘라스토머들 및 고무들로부터 형성될 수 있다. 본원의 구현예들은 상기 열거된 것들뿐만 아니라 당해 기술분야에 공지된 다른 것들을 포함하는, 일부 양의 헤테로원자-함유 중합체들을 처리하기에 충분히 강력할 수 있지만; 생성된 폐 플라스틱 열분해 오일의 헤테로원자 함량은 전형적으로 2 wt% 미만, 예컨대 1 wt% 미만 또는 0.5 wt% 미만이어야 한다.
상기-설명된 중합체 폐기물들의 열분해는 중합체 폐기물을 열적으로 또는 촉매적으로 열분해함으로써 수행될 수 있다. 예를 들어, 플라스틱 공급원료의 열분해(thermal pyrolysis)는 300°C 내지 850°C 범위, 예컨대 약 350°C 내지 약 600°C 범위의 온도와 같은 상승된 온도에서 플라스틱 공급원료를 접촉시킴으로써 수행될 수 있다. 플라스틱들의 열분해는 경질 가스 탄화수소 생성물들 및 액체 탄화수소 생성물들을 포함하는 다양한 탄화수소들을 제조할 수 있고, 이들의 전부 또는 일부는 본원의 폐 플라스틱 열분해 오일로서 사용될 수 있다.
중합체 물질들은 일반적으로 최종 생성물들을 제조하기 위해 처리되고, 여기서, 특히 철, 칼슘, 및 황과 같은 다양한 오염물들을 열분해 처리에 도입하는, 금속 착색제들 및 가교제들과 같은 다양한 첨가제들 및 중합 촉매들이 생성된 중합체들에 보유된다. 중합체들 자체는 또한 산소, 질소, 염소, 및 불소와 같은 다양한 원자들을 함유할 수 있고, 이는 전형적인 크래킹 처리에서 오염물로서 간주될 수 있다. 본원의 구현예들은 폐 플라스틱 열분해 액체들을 사전-처리하여 이들 오염물들의 일부 또는 대부분을 제거할 수 있다. 다른 구현예에서, 본원의 방법은 이러한 비용이 많이 드는 전처리 없이 폐 플라스틱 열분해 액체를 유리하게 전환시키기에 충분히 강건할 수 있다.
폐기물을 올레핀 및 석유화학물질로, 이어서 최종 소비 생성물로 전환시킨 후, 다시 생성된 폐기물 및 폐 생성물을 원료로서 사용하여 가치있는 경질 올레핀 및 석유화학물질로 전환시키는 것은 진정한 재순환 생성물 생성을 제공할 수 있다. 본원의 구현예는 또한 "그린" 생성물을 고려하며, 여기서 폐 반응기로의 공급원료는 또한 특히 프로필렌 및 에틸렌과 같은 올레핀을 생성하고/하거나 다른 석유화학 중간체를 제조하도록 분해될 수 있는 바이오-유래 오일, 바이오매스, 바이오-폐기물, 및 다른 재생가능한 공급원료를 포함할 수 있다. 이러한 물질의 사용은 공급원료 유연성을 제공할 수 있지만, 또한 올레핀 및 제조된 다른 석유화학물질, 및 이로부터 제조된 소비 생성물을 화석-유래 생성물이 아닌 것으로 분류할 수 있다.
상기 언급된 바와 같이, 본원의 통합된 방법은 개별 폐기물-유래 및 화석-유래 공급물을 처리하기 위해 통상적인 촉매 재생기를 사용할 수 있다. 본원의 구현예에 따라 처리될 수 있는 화석-유래 공급물은 원유 또는 이로부터 직접 또는 간접적으로 제조된 임의의 수의 탄화수소 분획을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본원의 구현예는 하나 이상의 경질 탄화수소 분획, 예컨대 약 200°C 또는 250°C 이하의 비등점을 갖는 것 또는 이의 임의의 부분, 예컨대 나프타 분획, 및/또는 하나 이상의 중질 탄화수소 분획, 예컨대 약 200°C 또는 250°C 내지 약 600°C 또는 700°C 범위의 비등점을 갖는 것 또는 이의 임의의 부분, 예컨대 특히 대기 가스 오일, 진공 가스 오일, 디젤, 및 대기 또는 진공 잔류물을 포함하는 화석-유래 탄화수소를 분해할 수 있다.
본원의 구현예에 유용한 촉매는 다양한 유체 촉매 분해(FCC) 촉매를 포함할 수 있다. 적합한 FCC 촉매는 당업계에 공지된 다른 것들 중에서, Y-형 제올라이트, X-형 제올라이트, 모데나이트, 파우자사이트, 나노-결정질 제올라이트, 및 MCM 메조다공성 물질을 포함할 수 있다. 전형적으로, 이러한 촉매는 더 무거운 탄화수소를 분해하기 위해 선택적이다.
첨가제 유형 분해 촉매는 다양한 중간 세공 제올라이트, 예컨대 제올라이트의 펜타실 패밀리(예를 들어, ZSM-5 또는 ZSM-11)를 포함할 수 있다. 전형적으로, 이러한 촉매는 경질 올레핀, 예컨대 에틸렌, 프로필렌, 및 부텐의 생성을 위해 더 경질 탄화수소, 예컨대 C4 및 나프타 범위 탄화수소를 분해하기 위해 선택적이다.
본원의 구현예는 또한 오염물 포획 첨가제(포획 촉매, 부동태화제 등)를 사용할 수 있다. 유용한 오염물 포획 첨가제는 반응 조건에서 FCC 또는 첨가제 유형 분해 촉매보다 오염물에 대해 더 높은 친화도를 갖는 화합물 및 구조이다. 따라서, 오염물은 오염물 포획 첨가제 상에 우선적으로 흡수되거나 보유될 수 있다. 오염물 포획 첨가제는 MgO, CaO, CeO2, MgTiO3, CaTiO3, Li2Ti2O7 및 ZnTiO3, Ca/Mg, 붕소, 및 다른 희토류계 포획 첨가제를 포함할 수 있다. 유용한 오염물 포획 첨가제는 또한, 특히 저염소 FCC 촉매를 포함할 수 있다.
상기 언급된 바와 같이, 다양한 오염물은 사용된 폐 플라스틱 열분해 오일과 마주칠(encountered) 수 있다. 다양한 폐 플라스틱 열분해 오일 공급원료와 마주칠 수 있는 오염물은 특히 철, 구리, 칼슘, 인, 바나듐, 니켈, 나트륨, 및 염소 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 오염물은 더 무거운 탄화수소를 더 가벼운 탄화수소로 전환시키기 위해 사용되는 FCC 촉매를 포함하는 분해 촉매와 같은 촉매의 성능에 유해한 영향을 미칠 수 있다. 다양한 오염물은 분해 촉매를 독성으로 만들고 그의 활성을 감소시킬 수 있고/있거나 방법에 대한 증가된 일일 신선한 촉매 구성 속도를 필요로 할 수 있다. 오염물은 또한 기공을 막거나 촉매 기공을 통한 확산성을 감소시켜, 촉매의 유효성을 억제할 수 있다.
상기 언급된 바와 같이, 오염물 포획 첨가제는 촉매보다 오염물에 대해 더 높은 친화도를 가져야 한다. 따라서, 사용되는 특정 유형의 오염물 포획 첨가제는 표적화될 특정 오염물(들)에 의존할 수 있다. 본원에 개시된 일부 구현예에서 유용한 오염물 포획 첨가제는 FCC 촉매 벤더에 의해 제조된 상업적으로 입수가능한 바나듐 / 니켈 / 철 트랩(첨가제)을 포함할 수 있다.
본원의 구현예는 FCC 촉매와 첨가제 유형 분해 촉매의 혼합물을 이용할 수 있다. 본원의 다른 구현예는 FCC 촉매와 금속 / 오염물 포획 촉매의 혼합물을 이용할 수 있다. 또 다른 구현예는 FCC 촉매, 첨가제 유형 분해 촉매, 및 포획 촉매의 혼합물을 이용할 수 있다.
사용되는 다양한 촉매의 균질한 혼합물로서 촉매 재생기로부터 순환되지만, 본원의 구현예는 바람직하게는 반응기에서 하나 이상의 촉매를 농축시킬 수 있다. 예를 들어, 반응기 동역학을 개선시키기 위해 농축된 촉매를 이용하여, 그 용기 내에서 발생하는 반응이 농축된 촉매에 대해 증진되도록 반응기 용기 내에서 첨가제 유형 분해 촉매 또는 포획 촉매의 농도를 증가시키는 것이 바람직할 수 있다.
본원의 구현예는 촉매 유형 사이의 크기 및/또는 밀도 차이를 이용함으로써 반응기 내에서 촉매를 유리하게 농축시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 촉매, 예컨대 Y-유형 기반 제올라이트는 20 내지 200 마이크로미터 범위의 입자 크기 및 0.60 내지 1.0 g/ml 범위의 겉보기 벌크 밀도를 가질 수 있다. 제2 촉매, 예컨대 ZSM-5 또는 ZSM-11은 20 내지 350 마이크로미터 범위의 입자 크기 및 0.7 내지 1.2 g/ml 범위의 겉보기 벌크 밀도를 가질 수 있다. 이러한 촉매는 크기 및 밀도 중 하나 또는 둘 다에 기초하여 분리될 수 있고, 더 무겁거나 더 조밀한 촉매는 유리하게는 반응기 내에서 촉매를 농축시키기 위해 반응기로 재순환될 수 있다. 이러한 반응기 내의 촉매 분리 및 농도는, 일부 구현예에서, 예를 들어 미국 특허 10450514, 10758883, 10351786, 또는 9452404에 기재된 바와 같은 방법 및 시스템을 사용하여 수행될 수 있으며, 이들 각각은 본원의 구현예와 모순되지 않는 정도로 본원에 참조로 포함된다.
폐기물-기반 공급원료 반응기 시스템 및 화석-계 공급원료 반응기 시스템 각각은 재생기로부터 촉매의 동일한 혼합물을 수용할 수 있다. 예를 들어, 촉매 혼합물은 9:1 내지 4:1 (중량, 부피, 입자 수, 또는 다른 것)의 비로 FCC 촉매 및 ZSM-5 촉매를 각각 포함할 수 있다. 본원의 구현예에 따른 폐기물-기반 공급원료 반응기 시스템 내의 더 큰, 더 조밀한 ZSM-5 촉매의 농도는 폐기물-기반 공급원료 반응기 시스템 내에서 순환하는 촉매 혼합물이 0.2:1 내지 9.5:1, 예컨대 1:4의 FCC 대 ZSM-5 비로 존재하도록 제공할 수 있다. 이들 비는 단지 예시적이며, 재생기 내의 촉매의 비가, 다른 변수들 중에서도, 처리되는 화석-계 공급원료, 화석-계 공급원료 반응기 시스템 구성, 각각의 새로운 촉매 공급 속도 및 소비된 촉매 회수 속도뿐만 아니라, 폐기물-기반 공급원료 반응기 시스템과 연관된 유동화 조건 및 촉매 분리/재순환 변수 (분리 효율, 재순환 속도, 새로운 촉매 구성 공급 속도, 소비된 촉매 회수 속도 등)에 따라 달라질 수 있기 때문이다.
특정 구현예에서, 재생기에 함유되고 재생기로부터 순환하는 촉매 혼합물은 2:1 내지 9:1 범위의 제1 촉매 대 제2 촉매 중량비를 가질 수 있으며, 여기서 제1 촉매는 제2 촉매보다 더 경질 및/또는 덜 조밀하다. 따라서, 화석-계 탄화수소 공급원료를 전환시키기 위한 라이저(riser) 반응기는 재생기에 함유된 것과 유사한 제1 촉매 대 제2 촉매 비로 작동할 수 있다. 폐기물-기반 탄화수소 공급원료를 전환시키면서, 재생기에 함유된 것과 유사한 비로 촉매를 수용하는 반응기는 재생기에서보다 더 낮은, 예컨대 1:1 내지 1:9 범위의 비로 순환하는 제1 촉매 대 제2 촉매 비로 작동할 수 있다.
이제 도 1을 참조하면, 플라스틱을 제조하기 위해 폐 플라스틱을 공급원료로 전환시키기 위한 시스템 (1)의 단순화된 공정 흐름도가 예시된다. 시스템 (1)은 제1 반응기 시스템 (3) 및 제2 반응기 시스템 (5)을 포함할 수 있으며, 이들 각각은 촉매 재생기 (9)로부터 재생된 촉매 (6, 7)를 수용하고, 이들 각각은 소비된 촉매 (11, 12)를 촉매 재생기 (9)로 복귀시킨다. 재생기 (9)와 반응기 시스템 (3, 5) 사이에서 재순환되는 촉매 혼합물은 제1 촉매와 제2 촉매의 균질 혼합물, 예컨대 FCC 촉매와 첨가제 촉매의 혼합물, 예를 들어 Y-제올라이트와 ZSM-5의 혼합물일 수 있다. 예를 들어, 재생기 (9)는 약 600°C 내지 약 750°C 범위의 온도 및 약 1 barg 내지 약 5 barg 범위의 압력에서 작동할 수 있다.
화석-유래 탄화수소 공급물 스트림 (13)은 제1 반응기 시스템 (3)으로 공급될 수 있다. 화석-유래 탄화수소 공급물은, 예를 들어, 나프타 분획, 가스 오일 분획, 또는 원유로부터 유래된 다른 탄화수소 분획과 같은 하나 이상의 탄화수소 분획일 수 있다.
폐기물-유래 탄화수소 공급물 스트림(15)은 더 경질의 탄화수소로의 전환(분해)을 위해 제2 반응기 시스템(5)에 공급될 수 있다. 시스템은 또한 폐 중합체 공급원료와 같은 폐 스트림을 열분해하여 폐 플라스틱 열분해 오일과 같은 폐기물-유래 탄화수소 공급물 스트림(15)을 제조하기 위한 열분해 반응기(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 촉매 또는 비-촉매 플라스틱 열분해 유닛(도시되지 않음)은 다른 생성물(도시되지 않음) 중에서도 중합체 폐기물을 열분해하여 폐 플라스틱 열분해 오일 스트림(15)을 제조하는 데 사용될 수 있다. 대안적으로, 폐 플라스틱 열분해 오일 공급원료(15)는 원격 공급원(도시되지 않음)으로부터 공급될 수 있고, 예를 들어 트럭 또는 파이프라인을 통해 도 1의 전환 유닛으로 공급될 수 있다.
제1 반응기 시스템(3)에서, 화석-계 탄화수소 공급원료(13)는 촉매 혼합물과 접촉되어 화석-계 공급원료의 일부를 분해할 수 있다. 화석-계 공급원료의 기화 및/또는 공급물의 온도를 원하는 반응기 온도, 예컨대 500°C 내지 약 750°C의 범위로 상승시키는 데 필요한 열, 및 흡열열(반응열)은 재생기(9)로부터 나오는 고온 재생 촉매에 의해 제공될 수 있다. 라이저 반응기를 포함할 수 있는 제1 반응기 시스템(3) 내의 압력은 전형적으로 약 1 barg 내지 약 5 barg의 범위이다. 반응열이 반응기의 길이를 따라 온도를 감소시킴에 따라, 반응기는 예를 들어 600°C 내지 750°C의 온도에서 시작할 수 있고, 이는 C4, C5, 및 나프타 범위 탄화수소를 분해하는 데 유리할 수 있고, 더 무거운 탄화수소 공급원료를 분해하는 데 유리할 수 있는 더 낮은 반응기 온도, 예컨대 475°C 내지 520°C로 감소된다. 따라서, 반응기로의 다양한 공급물은 조건이 그의 처리에 유리한 반응기의 길이를 따라 도입될 수 있다.
유출물(17)은 반응기 시스템(3)으로부터 회수될 수 있고, 유출물은 화석-유래 올레핀(분해된 탄화수소 생성물), 제1 촉매, 및 제2 촉매를 포함한다. 이어서, 유출물(17)은, 원하는 경우, 켄칭될 수 있고, (i) 소비된 제1 촉매 및 소비된 제2 촉매의 혼합물(11) 및 (ii) 화석-계 탄화수소 공급원료(13)의 처리로부터 생성된 화석-유래 올레핀 및 다른 화석-유래 탄화수소 생성물을 포함하는 제1 반응기 시스템 생성물 스트림(21)을 회수하기 위해 제1 유출물을 분리하기 위한 분리 시스템(19)으로 전달될 수 있다. 이어서, 소비된 촉매의 혼합물(11)은 반응기에서의 재생 및 재사용을 위해 촉매 재생기(9)로 복귀될 수 있다. 켄칭이 사용되는 경우, 탄화수소 공급물, 예컨대 중질 진공 가스 오일, 대기압 탑저물, 중질 탄화수소 잔류물 공급물, 경질 사이클 오일(LCO), 및/또는 증기가 켄칭 매질로서 주입될 수 있다.
화석-유래 탄화수소 생성물(21)로부터 소비된 촉매(11)의 분리 후에, 화석-유래 탄화수소 생성물은 분별 시스템(23)으로 보내질 수 있고, 여기서 화석-유래 탄화수소는 비등점에 기초하여 임의의 수의 개별 화석-유래 탄화수소 분획으로 분별될 수 있다. 예시된 바와 같이, 화석-유래 탄화수소 생성물 스트림(21)은 분별 시스템(23)에서 분별되어 에틸렌-함유 분획(25), 프로필렌-함유 분획(27), 부텐-함유 분획(29), C5 분획(31), 나프타 분획(33), 경질 사이클 오일 분획(35), 및 슬러리 오일 분획(37)을 회수할 수 있다. 이들 분획 각각은 추가로 처리되거나 생성물 분획으로서 판매를 위해 회수될 수 있다. 예를 들어, 나프타 분획은 가솔린 풀에서 사용되는 방향족을 회수하도록 처리될 수 있고/있거나, 나프타 범위 탄화수소를 추가의 에틸렌 및 프로필렌으로 전환시키기 위해 반응기 시스템(3)으로 재순환될 수 있다. 또 다른 예로서, C5 분획은 가솔린 풀에 사용될 수 있고/있거나, 올레핀 전환 유닛(도시되지 않음)으로 공급되거나 반응기 시스템(3)으로 다시 재순환되어 그 안의 C5를 추가의 에틸렌 및 프로필렌으로 전환시킬 수 있다.
제2 반응기 시스템(5)에서, 폐 플라스틱 열분해 오일과 같은 폐기물-유래 탄화수소 스트림(15)은 재생기(9)로부터 제공된 재생된 촉매 혼합물(6)로부터 형성된 농축된 촉매 혼합물과 접촉될 수 있다. 반응기 시스템(5)에서 농축된 촉매 혼합물과의 접촉은 폐기물-유래 올레핀 및 다른 폐기물-유래 탄화수소, 제1 촉매 및 제2 촉매를 포함하는 제2 반응기 시스템 유출물을 제조하기 위해 폐기물-유래 탄화수소의 일부를 분해할 수 있다. 폐기물-기반 공급원료의 기화 및/또는 원하는 반응기 온도로의 공급물의 온도를 상승시키기 위해 요구되는 열, 예컨대 500°C 내지 약 750°C의 범위, 및 흡열열(반응열)은 재생기(9)로부터 나오는 고온 재생된 촉매에 의해 제공될 수 있다. 라이저 반응기를 포함할 수 있는 제2 반응기 시스템(5)에서의 압력은, 예를 들어, 전형적으로 약 1 barg 내지 약 5 barg의 범위이다. 반응열이 반응기의 길이를 따라 온도를 감소시킴에 따라, 반응기는 예를 들어, 600°C 내지 750°C의 온도에서 시작할 수 있고, 이는 C4, C5, 및 나프타 범위 탄화수소를 분해하기에 유리할 수 있고, 더 무거운 탄화수소 공급원료를 분해하기에 유리할 수 있는 더 낮은 반응기 온도, 예컨대 475°C 내지 520°C로 감소된다. 따라서, 반응기로의 다양한 폐기물-기반 공급물은 그의 처리에 유리한 조건에서 반응기의 길이를 따라 도입될 수 있다.
제2 반응기 시스템에서 농축된 촉매 혼합물은 재생기 및 추가의 제2 촉매로부터 제2 반응기 시스템으로 공급된 촉매 혼합물의 일부를 포함하고, 따라서 제2 반응기 시스템에서 촉매 혼합물은 촉매 재생기 또는 제1 반응기에서보다 더 높은 농도의 제2 촉매를 갖는다. 제2 반응기 시스템에서의 전환 및 유출물의 회수 후에, 제2 반응기 유출물은, 원하는 경우, 선택적으로 켄칭되고, 이어서 분리되어 제1 촉매 및 폐기물-유래 올레핀 및 다른 탄화수소를 포함하는 제1 스트림, 및 제2 촉매를 포함하는 제2 스트림을 제조할 수 있다. 이어서, 제2 스트림은 추가의 제2 촉매로서 제2 반응기 시스템으로 복귀될 수 있고, 이에 의해 제2 반응기 시스템 내에서 제2 촉매를 농축시킬 수 있다.
제2 촉매에서 고갈된 제1 스트림은 필요한 경우 켄칭될 수 있고, 촉매 분리기에 공급되어 (i) 소비된 제1 촉매 분획(12) 및 (ii) 폐기물-유래 올레핀 및 다른 폐기물-유래 탄화수소를 포함하는 제2 반응기 시스템 생성물 스트림(49)을 회수할 수 있다. 이어서, 소비된 촉매(12)는 반응기에서 재생 및 재사용을 위해 촉매 재생기(9)에 복귀될 수 있다. 켄칭이 사용되는 경우, 폐기물-기반 탄화수소 공급물, 예컨대 중질 진공 가스 오일, 대기압 탑저물, 중질 탄화수소 잔류물 공급물, 경질 사이클 오일(LCO), 및/또는 증기가 켄칭 매질로서, 예컨대 폐기물-기반 탄화수소 켄칭이 분별 시스템(51)에 의해 제공되는 경우 주입될 수 있다.
폐기물-유래 탄화수소 생성물(49)로부터 소비된 촉매(12)의 분리 후에, 폐기물-유래 탄화수소 생성물은 분별 시스템(51)으로 전달될 수 있고, 여기서 폐기물-유래 탄화수소는 비등점에 기초하여 임의의 수의 개별 폐기물-유래 탄화수소 분획으로 분별될 수 있다. 예시된 바와 같이, 폐기물-유래 탄화수소 생성물 스트림(49)은 분별 시스템(51)에서 분별되어 에틸렌-함유 분획(53), 프로필렌-함유 분획(55), 부텐-함유 분획(57), C5 분획(59), 나프타 분획(61), 경질 사이클 오일 분획(63), 및 처리된 열분해 오일 분획(65)을 회수할 수 있다. 이들 분획 각각은 추가로 처리되거나 폐기물-유래 생성물 분획으로서 판매를 위해 회수될 수 있다. 예를 들어, 회수될 수 있는 다른 탄화수소 분획 중 에틸렌 및 프로필렌 스트림은, 필요한 경우, 추가로 정제되어 예를 들어 99.8% 초과의 순도를 갖는 중합체 등급 폐기물-유래 올레핀 분획을 제공할 수 있다. 이어서, 이러한 폐기물-유래 올레핀 분획은 순환 중합체의 제조를 위한 중합 유닛에 제공될 수 있다. 또 다른 예로서, 부텐-함유 분획(57) 또는 C4-함유 분획은 추가로 분리되고/되거나 처리되어 폐기물-유래 프로필렌 및 에틸렌을 제조할 수 있고, 이어서 이는 순환 중합체의 제조를 위한 중합 유닛에 제공될 수 있다. 또 다른 예로서, 나프타 분획(61)은 추가로 정제되고/되거나 처리되어 환형 방향족 분획을 회수할 수 있다. 이어서, 폐기물-유래 방향족은 방향족-함유 순환 중합체, 예컨대 폴리스티렌, 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 및 관련 기술분야에 공지된 많은 다른 유형의 방향족-함유 중합체의 제조를 위해 제공될 수 있다. 다양한 생성물 분획 또는 그의 일부는 또한 추가로 처리되어 폴리에테르, 폴리에스테르, 및 다른 순환 중합체의 제조에 적합한 공급원료를 제공할 수 있다.
용이하게 구상될 수 있는 바와 같이, 많은 수 및 유형의 순환 중합체 중 임의의 것이 본원의 구현예에 따라 폐-플라스틱의 열분해 및 처리로부터 생성된 폐기물-유래 분획으로부터 제조될 수 있다. 일반적으로, 본원의 구현예는 폐기물-유래 탄화수소 생성물 분획으로부터 회수되거나 유래된 하나 이상의 단량체를 직접 또는 간접적으로 중합 시스템에 공급하여 순환 중합체를 제조하는 것을 포함할 수 있다. 본원의 구현예는 다른 가능한 순환 중합체 중에서, 상기 열분해에 의해 폐 플라스틱 열분해 오일을 형성할 수 있는 중합체를 포함하는 순환 중합체의 제조를 고려한다.
일부 구현예에서, 제2 반응기 시스템(5)은 도 1a에 도시된 것과 유사할 수 있다. 재생된 혼합된 제1 및 제2 촉매(6)는 유동 라인(71)을 통해 제어 밸브(72)를 통해 라이저 반응기(73)의 바닥으로 공통 촉매 재생기(9)로부터 공급될 수 있다. 라이저 반응기(73)의 바닥에서, 재생된 혼합된 촉매는 유동 라인(74)을 통해 공급된 추가의 제2 촉매와 혼합된다. 유동 라인(74) 내의 촉매는 ZSM-5와 같은 더 큰 및/또는 더 무거운 제2 촉매의 더 높은 농도를 가질 수 있다.
재생기(9)로부터 혼합물(6) 내에 공급되는 것보다 더 큰 및/또는 더 무거운 제2 촉매의 더 높은 농도를 갖는 라이저 반응기(73) 내의 혼합된 촉매는 이어서 2차 라이저 반응기(73) 내의 탄화수소와 접촉될 수 있다. 예를 들어, 폐 플라스틱 열분해 오일 공급물(5)은 라이저 반응기(73)의 하부 부분에 도입될 수 있고, 사용되는 경우, 상승 증기는 유동 라인(75)을 통해 라이저 반응기(73)에 공급될 수 있다. 폐 플라스틱 열분해 오일은 또한 원하는 경우 도 1a에 도시되지 않은 라이저 반응기(73)를 따라 상이한 위치에 공급될 수 있다.
분해 반응이 라이저 반응기(73)에서 발생함에 따라, 폐 플라스틱 열분해 오일 공급물 및 증기 공급물은 분해된 탄화수소 생성물과 함께 제1 및 제2 촉매 둘 모두를 동반하기에 충분한 유량으로 유지된다. 촉매 혼합물을 포함하는 반응기 유출물 스트림은 이어서 고체 분리 장치(SSD)(77)에 진입하고, 이는 더 조밀한 및/또는 더 큰 제2 촉매의 농도를 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다. SSD(77)는 라이저 반응기(73)로부터의 유출물을 증기/제1 촉매 스트림(79) 및 제2 촉매 스트림(81)으로 분리할 수 있다. 분리기로부터 회수된 제2 촉매는 연속 반응을 위해 유동 라인(74)을 통해 라이저 반응기(73)로 다시 재순환될 수 있고, 라이저 반응기(73) 내의 더 높은 농도의 제2 촉매를 제공하는 상기 언급된 바와 같다.
유동 라인(79) 내의 분해된 탄화수소 및 제1 촉매는 이어서 분해된 탄화수소 생성물로부터 제1 촉매를 분리하기 위해 분리 용기(83)에 공급될 수 있다. 경질 올레핀, C4 탄화수소, 나프타 범위 탄화수소, 및 더 무거운 탄화수소를 포함하는 분해된 폐기물-유래 탄화수소 생성물은 유동 라인(49)을 통해 회수될 수 있고, 이는 이어서 원하는 폐기물-유래 생성물 또는 생성물 분획을 회수하기 위해 분리될 수 있다. 제1 촉매(12)는 이어서 분리 용기(83)로부터 회수되고 촉매 재생기로 복귀될 수 있다.
리프트 증기(75)에 더하여, 추가의 폐기물-유래 공급물 스트림, 예컨대 C4 올레핀 또는 파라핀, 나프타 또는 리프트 매체/반응물로서의 다른 외부 스트림을 주입하기 위한 설비가 또한 제조될 수 있다. 이러한 공급물 스트림의 위치는 각각의 스트림에 함유된 탄화수소의 분해에 우선적인 조건이 제공되도록 할 수 있다.
제2 반응기 시스템(5)은 라이저 반응기, 고체 분리 장치 및 분리 용기를 포함하는 것으로 도 1a에 도시되어 있지만, 반응기 내에서 제2 촉매를 분리 및 농축하기 위한 다른 구성이 사용될 수 있다. 추가적으로, 제2 반응기 시스템의 반응기는 라이저 반응기로 제한되지 않는다. 일부 구현예에서, 제2 반응기 시스템은 버블링 층 또는 동기 층 반응기와 같은 반응기를 포함할 수 있으며, 여기서 유동화는 반응기로부터 2개의 촉매의 더 경질이거나 덜 조밀한 것만을 운반하기에 충분하고, 이에 의해 제1 촉매를 탄화수소 유출물과 함께 제거하면서 반응기 내에서 제2 촉매를 농축시킨다. 반응기 용기 내에서 농축된 제2 촉매는 필요에 따라 재생을 위해 회수될 수 있다.
또 다른 구현예에서, 제2 반응기 시스템(5)은 도 2에 도시된 바와 같이 둘 이상의 반응기 또는 반응기 시스템을 포함할 수 있으며, 여기서 유사한 숫자는 유사한 부분을 나타낸다. 다수의 반응기 시스템(5)은 예를 들어 제1 스테이지 반응기 또는 반응기 시스템 (5A)에서 오염물 적재된 폐기물-유래 열분해 오일을 유리하게 전처리하고, 이어서 제2 스테이지 반응기 또는 반응기 시스템 (5B)에서 처리된 폐기물-유래 열분해 오일을 추가로 분해하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 상기 논의된 고체 분리 개념의 사용은 제1 및 제2 스테이지 반응기 또는 반응기 시스템 중 어느 하나 또는 둘 모두 내에서 첨가제 촉매, 분해 촉매 및/또는 포획 촉매를 농축시키기 위해 사용될 수 있다.
예를 들어, 촉매 재생기(9)로부터의 재생된 촉매 혼합물은 혼합 유동 난류 층/동기 층 반응기 (5A)로 공급될 수 있다. 포획 촉매(89)는 또한 혼합 유동 난류 층/동기 층 반응기 (5A)로 공급될 수 있다. 포획 촉매는 재생기로부터 공급되는 혼합 촉매 내의 촉매 중 어느 하나보다 더 크고/크거나 더 조밀한 입자로부터 형성될 수 있다. 반응기 (5A) 내의 유동 체제는 포획 촉매가 난류 또는 버블링 층을 형성하는 한편 재생된 혼합 촉매는 탄화수소 및 다른 유동화 가스와 함께 유동하는 동기 층을 형성할 수 있도록 유지될 수 있으며, 혼합 촉매 및 탄화수소는 제1 스테이지 반응기 (5A)로부터 유출물(91)로서 회수된다. 필요에 따라, 포획 촉매는 유동 라인(93)을 통해 반응기 시스템 (5A)로부터 회수될 수 있고, 폐기될 수 있거나 금속을 회수하도록 추가로 처리될 수 있다.
제2 스테이지 반응기 시스템 (5B)는 혼합 촉매 및 처리된 탄화수소를 포함하는 공급물 혼합물(91)을 수용하는 도 1a에 대해 기재된 것과 유사할 수 있다. 이어서, 제2 반응기 유출물로서 회수된 전환된 생성물 및 촉매는 혼합 촉매의 더 큰/더 조밀한 촉매를 재순환시키기 위해 초기 분리기로 공급될 수 있으며, 이는 반응기 (5B) 내에서 더 큰/더 조밀한 촉매의 농축을 허용한다. 이어서, 전환된 탄화수소 및 더 경질/덜 조밀한 촉매는 분리될 수 있고, 소비된 촉매(12)를 재생기(9)로 복귀시키고, 도 1에 대해 전술된 바와 같은 처리를 위해 폐기물-유래 탄화수소 생성물을 분별 시스템(51)으로 전달할 수 있다.
도 2에 예시된 바와 같이, 처리 방식은 폐기물-유래 탄화수소 스트림으로부터의 경질 올레핀 및 방향족 제조를 위해 촉매 처리 및 열분해 오일 공급물 오염물 제거를 통합한다. 이는 유리하게는 오염된 폐기물-유래 공급원료의 처리 및 프로세싱을 가능하게 할 수 있고, 포획 촉매를 포함하는 다양한 촉매를 농축시키는 능력으로 인해, 이전에 제안된 수소처리 시스템보다 폐기물-유래 공급원료를 처리하는 더 효율적이고 비용-효과적인 수단을 제공할 수 있다.
도 2가 3개의 입자 시스템(재생기 + 포획 촉매로부터의 혼합된 분해 촉매)을 포함하는 것으로 전술되었지만, 본원의 구현예는 추가로 첨가제 풍부 FCC 촉매 및 포획 촉매가 재생기로부터 순환되는 2개의 입자 - 2개 스테이지 반응기 시스템을 추가로 고려한다. 생성된 오염물 적재된 촉매는 제1 스테이지 반응기(5A)로부터 회수될 수 있는 반면, 첨가제 풍부 FCC 촉매는 처리된 공급 증기와 함께 제2 스테이지 반응기(5B)로 진행될 수 있다. 다중 유동 체제(난류, 혼합 및 수송)에서 작동하기 위한 본원의 반응기 시스템의 유연성으로 인해, 입자/촉매의 다양한 다른 조합 및 반응기 스테이지 내의 선택된 입자의 농도가 구상된다.
도 2에 따른 방법의 다른 예로서, 폐 중합체 공급원료는 철, 칼슘, 염소 또는 다른 오염물과 같은 하나 이상의 오염물을 갖는 폐 플라스틱 열분해 오일(15)을 제조하도록 열분해될 수 있다. 촉매 혼합물은 촉매 재생기(9)에서 재생될 수 있고, 촉매 혼합물은 제1 촉매 및 제2 촉매를 포함하고, 제2 촉매는 하나 이상의 오염물을 포획하도록 구성된다. 촉매 혼합물의 제1 부분은 제1 반응기 시스템(3)에 공급될 수 있고, 촉매 혼합물의 제2 부분은 제2 반응기 시스템(5)에 공급될 수 있다.
제1 반응기 시스템(3)에서, 화석-계 공급원료는 화석-계 공급원료의 일부를 분해하기 위해 촉매 혼합물과 접촉되어 화석-유래 올레핀, 제1 촉매 및 제2 촉매를 포함하는 제1 유출물(17)을 제조할 수 있다. 이어서, 제1 유출물은 도 1에 대해 기술된 것과 유사하게 처리될 수 있고, 제1 유출물을 분리하여 (i) 소비된 제1 촉매 및 소비된 제2 촉매의 혼합물 및 (ii) 화석-유래 올레핀 및 다른 화석-유래 탄화수소 생성물(21)을 포함하는 제1 반응기 시스템 생성물 스트림을 회수한다.
제2 반응기 시스템에서, 오염된 폐 플라스틱 열분해 오일은 제1 스테이지 반응기에서 농축된 촉매 혼합물과 접촉되어 폐 플라스틱 열분해 오일로부터 오염물을 제거하고 폐 플라스틱 열분해 오일의 일부를 분해할 수 있다. 농축된 촉매 혼합물은 재생기로부터 제2 반응기 시스템에 공급된 촉매 혼합물의 일부 및 추가의 제2 촉매를 포함할 수 있다. 따라서, 제1 스테이지 반응기에서의 촉매 혼합물은 촉매 재생기(9)에서보다 더 높은 농도의 제2 촉매를 가질 수 있다. 제1 스테이지 반응기(5A) 내에서 혼합 촉매의 접촉은 감소된 오염물 농도를 갖는 처리된 폐 플라스틱 열분해 오일, 제1 촉매, 및 포획된 오염물을 함유하는 제2 촉매를 포함하는 제1 스테이지 반응기 유출물을 제조할 수 있다. 이어서, 제1 스테이지 반응기 유출물은 제1 촉매 및 감소된 오염물 농도를 갖는 처리된 폐 플라스틱 열분해 오일을 포함하는 제1 스트림(91), 및 제2 촉매를 포함하는 제2 스트림을 제조하도록 분리될 수 있다. 이어서, 제2 스트림은 추가의 제2 촉매로서 제2 반응기에 공급될 수 있고, 이에 의해 제1 스테이지 반응기 시스템 내에서 제2 촉매(포획 촉매)를 농축시킨다. 이어서, 제1 스트림은 처리된 폐 플라스틱 열분해 오일을 분해하고 소비된 촉매 및 폐기물-유래 올레핀 및 다른 폐기물-유래 탄화수소를 포함하는 제2 스테이지 반응기 유출물을 회수하기 위해 제2 스테이지 반응기에 공급될 수 있다. 이어서, 제2 스테이지 반응기 유출물은 (i) 소비된 촉매 및 (ii) 폐기물-유래 올레핀 및 다른 폐기물-유래 탄화수소를 포함하는 제2 반응기 시스템 생성물 스트림(49)을 회수하도록 분리될 수 있다.
(i) 반응기 시스템(3)으로부터 회수된 소비된 제1 촉매 및 소비된 제2 촉매의 혼합물(11), 및 (ii) 반응기 시스템(5)으로부터 회수된 소비된 촉매(12) 각각은 이어서 재생을 위해 촉매 재생기에 공급될 수 있고 탄화수소를 전환하는 데 계속 사용될 수 있다.
도 1의 시스템에서와 같이, 제1 반응기 시스템(3)으로부터 회수된 화석-계 탄화수소 분획을 제2 반응기 시스템(5)으로부터 회수된 폐기물-유래 탄화수소 생성물과 분리하여 유지하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 방식으로, 분리 시스템(51)으로부터의 모든 생성물은 폐기물-유래 생성물로서 인증가능하고 정확하게 책임질 수 있고, 이는 예를 들어 순환 중합체를 제조하는 데 사용될 수 있다.
도 2에 도시되지는 않았지만, 본원의 방법 및 시스템은 폐기물-유래 탄화수소 생성물로부터 회수된 하나 이상의 탄화수소 분획을 제2 반응기 시스템(5)의 제1 스테이지 반응기(5A)에 공급하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전범위 나프타의 C4, C5, 또는 경질 나프타 분획은 제1 스테이지 반응기(5A)에 공급될 수 있고, 이는 경질 탄화수소의 분해를 위해 우선적인 조건에서 작동할 수 있다.
추가로, 본원의 방법 및 시스템은 또한 폐기물-유래 탄화수소 생성물로부터 회수된 하나 이상의 탄화수소 분획을 제2 반응기 시스템의 제2 스테이지 반응기(5B)에 공급하는 것을 고려한다. 예를 들어, 중질 나프타 분획 또는 다른 중질 탄화수소 분획은 제2 스테이지 반응기(5B)에 공급될 수 있고, 이는 중질 탄화수소의 분해를 위해 우선적인 조건에서 작동할 수 있다.
도 2에 대해 기재된 바와 같은 각각의 반응기 시스템에서, 및 하기 기재된 바와 같은 도 3에 대한 반응 조건은 도 1에 대해 기재된 것과 유사할 수 있다. 예를 들어, 재생기(9)는 약 600°C 내지 약 750°C 범위의 온도 및 약 1 barg 내지 약 5 barg 범위의 압력에서 작동할 수 있다. 화석-계 및 폐기물-기반 탄화수소 공급원료를 전환하기 위한 반응기는 약 450°C 내지 약 750°C 범위의 온도에서 작동할 수 있다. 유사하게, 도 2 및 3의 구현예에서 회수된 반응기 유출물은 필요한 경우 켄칭될 수 있다.
도 2와 관련하여 전술한 바와 같이, 공통 재생기는 폐기물-유래 탄화수소 공급원료를 처리하기 위해 재생된 촉매를 2-스테이지 반응기 시스템의 제1 스테이지 반응기에만 공급하도록 구성될 수 있다. 본원의 다른 구현예는 폐기물-유래 탄화수소 공급원료를 처리하기 위해 재생된 촉매의 2-스테이지 반응기 시스템의 제1 스테이지 반응기 및 제2 스테이지 반응기 각각으로의 공급을 고려한다. 또 다른 구현예에서, 폐기물-유래 탄화수소 공급원료를 처리하기 위한 2-스테이지 반응기 시스템의 제2 스테이지 반응기 시스템은 도 3에 도시된 바와 같이 제1 스테이지로부터 처리된 공급물을 간접적으로 수용할 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 폐기물-유래 탄화수소 공급물을 처리하기 위한 시스템의 단순화된 공정 흐름도가 도시되어 있으며, 여기서 유사한 번호는 유사한 부분을 나타낸다. 일부 구현예에서, 도 3의 시스템은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 유사하게 화석-유래 탄화수소의 처리와 함께 사용될 수 있으며, 반응기 시스템(3)은 도 3에 도시되어 있지 않다. 다른 구현예에서, 도 3의 시스템은 폐기물-유래 탄화수소를 처리하기 위한 독립형 시스템으로서 사용될 수 있다(즉, 화석-유래 탄화수소의 처리와 통합되지 않음).
도 3의 구현예는 제1 스테이지 반응기 시스템(5A) 및 제2 스테이지 반응기 시스템(5B)을 포함하는 2-스테이지 반응기 시스템을 포함하며, 이들 각각은 촉매 재생기(9)로부터 혼합된 촉매(6, 100)를 수용한다. 도 3의 구현예는 또한 제1 스테이지 반응기 시스템(5A)으로부터 제2 스테이지 반응기 시스템(5B)으로 처리된 폐기물-유래 탄화수소를 간접적으로 제공한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 폐기물-유래 탄화수소 공급물 스트림(15)은 제1 촉매 및 제2 촉매를 포함하는 혼합된 촉매 시스템과의 접촉을 통해 그 안의 탄화수소를 더 경질의 탄화수소로 전환(분해)하기 위해 제1 스테이지 반응기 시스템(5A)에 공급될 수 있다. 시스템은 또한 폐기물-유래 탄화수소 공급물 스트림(15), 예컨대 폐 플라스틱 열분해 오일을 제조하기 위해 폐 스트림, 예컨대 폐 중합체 공급원료를 열분해하기 위한 열분해 반응기(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 촉매 또는 비-촉매 플라스틱 열분해 유닛(도시되지 않음)은 다른 생성물(도시되지 않음) 중에서도 폐 플라스틱 열분해 오일 스트림(15)을 제조하는 중합체 폐기물을 열분해하는 데 사용될 수 있다. 대안적으로, 폐 플라스틱 열분해 오일 공급원료(15)는 원격 공급원(도시되지 않음)으로부터 공급될 수 있으며, 예를 들어 트럭 또는 파이프라인을 통해 도 3의 전환 유닛으로 공급될 수 있다. 폐기물-유래 탄화수소 스트림(15)이 오염된 폐기물-유래 탄화수소 스트림인 경우, 제1 스테이지 반응기(5A)의 탄화수소의 분해에 더하여, 오염물은 또한 예컨대 포획 촉매일 수 있는 제2 촉매에 의해 포획됨으로써 폐기물-유래 탄화수소로부터 제거될 수 있다.
제1 스테이지 반응기 시스템(5A)에 있어서, 폐기물-유래 탄화수소 스트림(15), 예컨대 폐 플라스틱 열분해 오일은 재생기(9)로부터 제공된 재생된 촉매 혼합물(6)로부터 형성된 농축된 촉매 혼합물과 접촉될 수 있다. 반응기 시스템(5) 내의 농축된 촉매 혼합물과의 접촉은 폐기물-유래 탄화수소의 일부를 분해하고 오염물을 제거하여 폐기물-유래 올레핀 및 다른 폐기물-유래 탄화수소, 제1 촉매 및 제2 촉매를 포함하는 제1 스테이지 반응기 시스템 유출물을 제조할 수 있다.
제1 스테이지 반응기 시스템 내의 농축된 촉매 혼합물은 재생기(9)로부터 제1 스테이지 반응기 시스템(5A)으로 공급되는 촉매 혼합물의 일부(6) 및 추가의 제2 촉매를 포함하고, 따라서 제1 스테이지 반응기 시스템(5A) 내의 촉매 혼합물은 촉매 재생기(9)에서보다 더 높은 농도의 제2 촉매를 갖는다. 제1 스테이지 반응기 시스템(5A)에서의 전환 및 유출물의 회수 후에, 제1 스테이지 반응기 유출물은 분리되어 제1 촉매 및 처리된 폐기물-유래 올레핀 및 다른 탄화수소를 포함하는 제1 스트림, 및 제2 촉매를 포함하는 제2 스트림을 제조할 수 있다. 이어서, 제2 스트림은 추가의 제2 촉매로서 제1 스테이지 반응기 시스템(5A)으로 복귀될 수 있고, 이에 의해 제1 스테이지 반응기 시스템 내에서 제2 촉매를 농축시킨다.
제2 촉매에서 고갈된 제1 스트림은 촉매 분리기로 공급되어 (i) 소비된 제1 촉매 분획(12) 및 (ii) 폐기물-유래 올레핀 및 다른 폐기물-유래 탄화수소를 포함하는 제1 스테이지 반응기 시스템 생성물 스트림(49)을 회수할 수 있다. 이어서, 소비된 촉매(12)는 반응기에서의 재생 및 재사용을 위해 촉매 재생기(9)로 복귀될 수 있다.
폐기물-유래 탄화수소 생성물(49)로부터의 소비된 촉매(12)의 분리 후에, 폐기물-유래 탄화수소 생성물은 분별 시스템(51)으로 전달될 수 있고, 여기서 폐기물-유래 탄화수소는 비등점에 기초하여 임의의 수의 개별 폐기물-유래 탄화수소 분획으로 분별될 수 있다. 예시된 바와 같이, 폐기물-유래 탄화수소 생성물 스트림(49)은 분별 시스템(51)에서 분별되어 에틸렌-함유 분획(53), 프로필렌-함유 분획(55), 부텐-함유 분획(57), C5 분획(59), 나프타 분획(61), 경질 사이클 오일 분획(63), 및 처리된 열분해 오일 분획(65)을 회수할 수 있다.
처리된 폐기물-유래 탄화수소는 분별 시스템(51)으로부터, 예를 들어 라이저 반응기를 포함할 수 있는 제2 스테이지 반응기 시스템(5B)으로 제공될 수 있다. 제2 스테이지 반응기 시스템(5B)으로 공급될 수 있는 처리된 폐기물-유래 분획은, 예를 들어 특히 C4 탄화수소(57), C5 탄화수소(59), 나프타 범위 탄화수소(61A), 및/또는 처리된 열분해 오일(65)을 포함할 수 있다.
이어서, 예시된 바와 같은 처리된 폐기물-유래 탄화수소 공급원료 또는 나프타/비전환 오일(61A 및 65)은 제2 스테이지 반응기 시스템(5B) 내의 촉매 혼합물(100)과 접촉되어 처리된 폐기물-기반 공급원료의 일부를 분해할 수 있다. 유출물은 제2 스테이지 반응기 시스템(5B)으로부터 회수될 수 있고, 유출물은 추가의 폐기물-유래 올레핀(분해된 탄화수소 생성물), 제1 촉매, 및 제2 촉매를 포함한다. 이어서, 제2 스테이지 반응기 시스템(5B)으로부터의 유출물은 분리 시스템(109)으로 전달되어 유출물을 분리하여 (i) 소비된 제1 촉매 및 소비된 제2 촉매의 혼합물(111) 및 (ii) 처리된 폐기물-기반 탄화수소 공급원료(61A, 65)의 처리로부터 생성된 추가의 폐기물-유래 올레핀 및 다른 폐기물-유래 탄화수소 생성물을 포함하는 제2 스테이지 반응기 시스템 생성물 스트림(113)을 회수할 수 있다. 이어서, 소비된 촉매의 혼합물(111)은 반응기에서 재생 및 재사용을 위해 촉매 재생기(9)로 복귀될 수 있다.
처리된 폐기물-유래 탄화수소 생성물(113)로부터 소비된 촉매(111)의 분리 후에, 처리된 폐기물-유래 탄화수소 생성물(113)은 제1 스테이지 반응기 시스템(5A)으로부터 회수된 증기 생성물(49)과 함께 분리를 위해 분별 시스템(51)으로 보내질 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같은 공정의 일부 구현예에서, 제1 스테이지 반응기 시스템(5A)은 폐 중합체 물질을 폐 플라스틱 열분해 오일로 전환시키기 위한 촉매 열분해 반응기에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 플라스틱 공급원료의 촉매 열분해는 플라스틱 공급원료를 승온, 예컨대 350°C 내지 850°C 범위, 예컨대 약 400°C 내지 약 750°C 범위의 온도에서 적절한 플라스틱 열분해 촉매와 접촉시킴으로써 수행될 수 있다. 일부 구현예에서, 열분해 촉매는 개별 성분 또는 소비된 FCC 및/또는 ZSM-5 촉매의 혼합물을 포함할 수 있다. 이들 촉매/첨가제는 선택된 반응물, 금속 또는 오염물에 대한 반응성 및/또는 흡착 용량과 같은 원하는 목적을 제공하도록 개질될 수 있다. 플라스틱의 열분해는 경질 가스 탄화수소 생성물 및 액체 탄화수소 생성물을 포함하는 다양한 탄화수소를 제조할 수 있다. 이어서, 열분해 생성물은 폐 플라스틱 열분해 오일로서 사용되는 부분 및 본원의 구현예에 따른 촉매-농축 반응기를 포함할 수 있는 하나 이상의 제2 스테이지 반응기 시스템(5B)으로 공급될 수 있는 다른 폐기물-기반 공급물을 포함하는 다양한 탄화수소 분획으로의 분리를 위해 분별 시스템(51)으로 공급될 수 있다. 상기 언급된 바와 같이, 제2 반응기 시스템(5B)에 촉매를 제공하는 재생기는 또한 예를 들어 도 1의 반응기 시스템(3)에 대해 기재된 것과 유사할 수 있는 화석-계 반응기 시스템(도시되지 않음)에 촉매를 제공할 수 있다.
실시예 1
본 실시예는 본원에 기재된 반응 시스템의 촉매 분해 성능을 예시한다. 열분해 오일을 전환시키기 위해 ZSM-5 첨가제와 함께 초안정 Y-제올라이트(USY) 촉매의 조합을 사용하여 순환 유동층(CFB) 파일럿 플랜트에서 실험을 수행하였다. 열분해 유닛에서 처리된 폐 플라스틱의 전환으로부터 유래된 공급원료의 주요 특성은 표 1에 제공된다. 공급물 A는 나프타 범위 공급물이고, 반면에 공급물 B는 나프타와 중질 오일의 블렌드이다.
경질 올레핀을 최대화하기 위해 폐 플라스틱의 재활용으로부터의 다양한 공급원료의 잠재력이 연구되었다. 표 2에 보고된 파일럿 플랜트 실험으로부터의 성능 데이터의 제1 세트는 표 1에 정의된 나프타 공급물 A(Feed-A)에 상응하고, 반면에 제2 세트는 공급물 B(Feed B)에 상응한다. 표 2에 나타낸 바와 같이, 열분해 오일 공급물의 촉매 분해는 매우 높은 수율의 에틸렌, 프로필렌 및 부틸렌의 제조를 초래하였다. 공급원료의 두 유형 모두 유사한 결과를 나타내었으며, 이는 본원에 개시된 처리를 사용하여 진정한 재순환 석유화학 빌딩 블록을 제조하기 위한 이들 공급원료의 잠재력을 입증한다.
실험 데이터는 또한 촉매, 방법 및 하드웨어가 경질 올레핀(에틸렌, 프로필렌 및 부틸렌)을 최대화하기 위해 촉매 반응을 선호하도록 조정될 수 있는 동시에 폐 플라스틱으로부터의 환경적 오염 및 생태계 상의 영향을 감소시키는 본원의 구현예의 구별된 특징을 나타낸다. 본 실시예는 본원에 기재된 시스템을 사용하여 경질 올레핀으로의 이러한 비통상적인 공급물을 분해하는 메커니즘, 촉매 및 반응기 조건을 명백하게 입증한다.
폐 플라스틱 열분해 방법 유닛으로부터 유래된 나프타 및 중질 오일의 특성.
공급물 케이스→ 유닛(Unit) 케이스(Case) A 케이스(Case) B
공급물 설명 나프타 비등 범위 오일 나프타 비등 범위와 중질 오일의 블렌드
공급원 폐플라스틱 열분해 방법 폐플라스틱 열분해 방법
API 중력 -- 48.7 45.9
질소 wppm 396 254
황 wppm 34.2 32
금속 (Ni+V+Ca+Na+Mg) wppm <2 18
염소 wppm 96.8 69.2
증류 데이터(TBP), wt% Deg.F
IBP 113 147
10 258 284
30 342 419
50 422 507
70 491 597
90 595 747
99.5 797 1151
경질 올레핀 제조를 위한 재활용 폐 플라스틱으로부터 유래된 상이한 공급원료의 잠재력
설명 유닛 케이스 A 케이스 B
공급물 유형 공급물 A 공급물 B
촉매 USY + ZSM-5 USY + ZSM-5
반응기 온도 Deg.F 1100 1100
C/O 비 Wt/wt 26 26
수율, 신선한 공급물 상 wt% Wt%
총 건조 가스 (C2-) - 에틸렌 포함 12.9 13.7
에틸렌 5.9 6.4
프로필렌 20.4 20.9
부틸렌 17.1 18.5
C5+ 액체 생성물 43.0 40.3
코크(Coke) 2.4 3.0
실시예 2: 이들 실험에서, 열분해 방법 유닛으로부터의 액체 오일 (나프타 범위 및 중질 오일) 생성물의 블렌드를 하기 표 3에 언급된 조건에서 CFB 파일럿 플랜트에서 USY 및 ZSM-5 촉매 블렌드의 존재 하에 촉매 분해에 적용하였다. 표 3에 제시된 데이터로부터, 비교적 높은 C/O 비와 결합된 1050°F 내지 1100°F의 증가된 반응기 온도가 더 높은 경질 올레핀(프로필렌, 에틸렌 및 부틸렌) 수율을 초래한다는 것이 명백하다. 또한, 케이스 C 및 케이스 D에 제공된 조건에서, 열분해 유래 오일은 더 높은 올레핀 생성 능력을 나타내어, 경질 올레핀을 최대화하기 위한 우선 조건을 반영한다.
상이한 작동 조건에서 전체 열분해 유래 오일의 경질 올레핀 잠재력
설명 유닛 케이스 C 케이스 D
공급물 공급물 B 공급물 B
촉매 USY + ZSM-5 USY + ZSM-5
반응기 온도 Deg.F 1050 1100
C/O 비 Wt/wt 25 26
수율, 신선한 공급물 상 wt% Wt%
총 건조 가스(C2-) - 에틸렌 포함 8.8 13.7
에틸렌 4.4 6.4
프로필렌 20.1 20.9
부틸렌 18.8 18.5
C5+ 액체 생성물 45.5 40.3
코크(Coke) 2.6 3.0
전술한 바와 같이, 본원의 구현예는 플라스틱 재활용에 진정한 순환 해결책을 제공할 수 있는 시스템 및 방법을 제공한다. FCC 유닛과 결합된 그 자체의 분리된 생성물 섹션을 갖는 단일 재생기 이중 촉매(SRDC) 반응 시스템, 또는 열분해 유닛과 통합된 독립형 목적 유닛을 이용함으로써, 생성된 생성물은 100% 순환일 것이다. 또한, 유동층 촉매 반응기의 특징 때문에, 예를 들어 600 톤/일 이상의 작은 용량을 갖는 열분해 유닛과 같은 본질적으로 임의의 용량을 갖는 열분해 유닛으로부터 생성물을 수용할 수 있도록 경제적으로 크기를 조정할 수 있 다.
본원의 구현예는 또한 경제적 실행성 요인으로서 공급원료 획득 및 처리 비용을 다루는 역할을 한다. FCC 플랫폼, 및 더 중요하게는 SRDC 플랫폼으로 인해, 본원의 구현예들에 따른 시스템들은 공급물 변동 및 오염물 함량에 관하여 고유한 유연성을 가지며, 따라서 분류 및 세정과 연관된 비용을 낮춘다.
따라서, 하류 시설에서 열분해 오일 전환 단계로서 FCC 및/또는 SRDC 플랫폼을 선택하는 것은 열분해 오일의 부피 및 품질 요건에 관하여 상기 열거된 요인을 다룬다. 이들 플랫폼을 사용하는 본원의 구현예는 또한 수소처리 및 수소화처리(hydroprocessing and hydrotreating)에 대한 필요성을 제거할 수 있고, 기존의 작업에 대한 영향을 최소화할 수 있다. 단일 재생기를 사용하는 동안 반응기 시스템 내에서 선택된 촉매를 농축시키는 본원의 시스템의 능력은 오염된 공급원료 및 전형적인 화석-계 탄화수소 스트림과 훨씬 상이한 폐기물-유래 탄화수소의 다양한 조성의 처리를 가능하게 하고, 화석-계 탄화수소를 사용한 희석 및 증기 분해에 비해 상당한 이점, 및 병렬 플라스틱 열분해 오일 라이저 반응기(parallel plastic pyrolysis oil riser reactor)를 포함할 수 있는 FCC 시스템에 비해 이점을 제공한다.
본원의 구현예의 추가 이점은 생성물의 판매로부터의 수익의 요인에 관한 것이다. FCC 유닛에 볼트로 고정된 그 자체의 분리된 생성물 섹션을 갖는 SRDC 유닛, 또는 열분해 유닛과 통합된 독립형 목적(stand-alone on purpose) 유닛을 사용함으로써, 생성물은 100% 순환일 것이다. 본원의 구현예로부터 유래된 올레핀 및 다른 가치있는 생성물은 100% 순환이고 농축될 수 있기 때문에, 이러한 생성물은 프리미엄을 요구할 수 있고, 따라서 이러한 재활용 경로의 경제적 실행가능성을 지원할 수 있다.
전반적으로, 본원의 구현예는 FCC/SRDC 플랫폼을 적용함으로써, 기존 시설과의 통합 또는 목적에 맞는 전용 시설에서, 폐 플라스틱 열분해 오일을 가치있는 생성물로 전환시키는 능력을 제공한다. 이점은 상기 기재된 이점 모두를 유지하면서, (1) 공급원료 품질 유연성, (2) 이를 희석시킬 필요 없이 또는 이를 화석 유래 나프타와 혼합하지 않고 더 넓은 범위의 조성 및 잠재적 오염물을 처리하는 능력; (3) 100% 순환이고 프리미엄 가격을 요구하는 분리된 생성물을 제조하는 능력; (4) 기존 하류 시설의 작동에 대한 우수한 통합 및 낮은 영향; (5) 현재 계획된 열분해 시설로부터 생성된 비교적 소량의 열분해 오일(650 t/d) 및 장래에 훨씬 더 큰 규모의 열분해 오일(3,000 t/d 초과) 모두를 SRDC 또는 FCC 유닛에서 규모의 경제로 처리할 수 있는 능력으로부터 유래된다.
달리 정의되지 않는 한, 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어는 이들 시스템, 장치, 방법, 공정 및 조성물이 속하는 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.
단수 형태 “a,” “an,” 및 “the” 는 문맥상 명백하게 달리 지시되지 않는 한 복수의 지시대상을 포함한다.
본원에서 및 첨부된 청구범위에서 사용된 바와 같이, 단어 "포함하다(comprise)", "갖다(has)" 및 "포괄하다(include)" 및 이들의 모든 문법적 변형은 각각 추가의 요소 또는 단계를 배제하지 않는 개방적이고 비제한적인 의미를 갖는 것으로 의도된다.
"선택적으로(Optionally)"는 후속적으로 기재된 사건 또는 상황이 발생할 수 있거나 발생하지 않을 수 있음을 의미한다. 설명은 사건 또는 상황이 발생하는 경우 및 발생하지 않는 경우를 포함한다.
단어 "대략(approximately)" 또는 "약(about)"이 사용된 경우, 이 용어는 ±10% 이하, 5% 이하, 2% 이하, 1% 이하, 0.5% 이하, 0.1% 이하, 또는 0.01% 이하의 값의 변동이 있을 수 있음을 의미할 수 있다.
범위는 약 하나의 특정 값 내지 약 또 다른 특정 값 (포함)으로 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현될 때, 다른 구현예는 범위 내의 모든 특정 값 및 그 조합과 함께, 하나의 특정 값으로부터 다른 특정 값까지인 것으로 이해되어야 한다.
본 개시내용이 제한된 수의 구현예를 포함하지만, 본 개시내용의 이점을 갖는 당업자는 본 개시내용의 범위로부터 벗어나지 않는 다른 구현예가 고안될 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 제한되어야 한다.

Claims (34)

  1. 진정한 순환 중합체(truly circular polymers)를 제조하기 위한 원료의 제조 방법으로서,
    상기 방법은:
    제1 반응기 시스템에서 폐 플라스틱 열분해 오일을 촉매 혼합물로 처리하는 단계;
    제2 반응기 시스템에서 화석-계(fossil-based) 공급원료(feedstock)를 상기 촉매 혼합물로 처리하는 단계;
    상기 촉매 혼합물을 공통 촉매 재생기로부터 상기 제1 및 제2 반응기 시스템 각각에 공급하는(supplying) 단계;
    상기 제2 반응기 시스템으로부터 화석-계 탄화수소 생성물을 포함하는 유출물을 회수하는 단계;
    상기 제1 반응기 시스템으로부터 폐기물-유래 탄화수소 생성물을 포함하는 유출물을 회수하는 단계; 및
    소비된 촉매를 상기 제1 및 제2 반응기 시스템 각각으로부터 상기 공통 촉매 재생기로 복귀시키는 단계;
    를 포함하는, 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 반응기 시스템으로부터 회수된 상기 화석-계 탄화수소 생성물은 상기 제2 반응기 시스템으로부터 회수된 상기 폐기물-유래 탄화수소 생성물과 분리하여 유지하는 단계를 더 포함하는, 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 폐기물-유래 탄화수소 생성물로부터 회수된 올레핀 분획을 중합 시스템에 공급하여 순환 중합체를 제조하는 단계를 더 포함하는, 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    플라스틱, 타이어, 또는 다른 중합체 물질을 포함하는 폐 스트림(waste stream)을 열분해하여 상기 폐 플라스틱 열분해 오일을 제조하는 단계를 더 포함하는, 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폐기물-유래 탄화수소 생성물 중 하나 이상, 또는 상기 폐기물-유래 탄화수소 생성물의 처리로부터 생성된 폐기물-유래 단량체를 중합 공정에 직접 또는 간접적으로 공급하여 순환 중합체를 제조하는 단계를 더 포함하는, 제조 방법.
  6. 플라스틱을 제조하기 위해 폐 플라스틱을 공급원료로 전환시키는 방법으로서,
    상기 방법은:
    폐 플라스틱 열분해 오일을 제조하기 위해 폐 중합체 공급원료(waste polymeric feedstock)를 열분해하는 단계;
    촉매 재생기에서 촉매 혼합물을 재생시키는 단계, 상기 촉매 혼합물은 제1 촉매 및 제2 촉매를 포함함;
    상기 촉매 혼합물의 일부를 제1 반응기 시스템에 공급하는 단계;
    상기 촉매 혼합물의 일부를 제2 반응기 시스템에 공급하는 단계;
    상기 제1 반응기 시스템에서, 화석-계 공급원료를 상기 촉매 혼합물과 접촉시켜 상기 화석-계 공급원료의 일부를 분해하여 화석-유래 올레핀, 제1 촉매 및 제2 촉매를 포함하는 제1 유출물을 제조하는 단계;
    상기 제2 반응기 시스템에서:
    상기 폐 플라스틱 열분해 오일을 반응기에서 농축된 촉매 혼합물과 접촉시켜 상기 폐 플라스틱 열분해 오일의 일부를 분해하는 단계, 여기서 상기 농축된 촉매 혼합물은 상기 제2 반응기 시스템에 공급된 상기 촉매 혼합물의 일부 및 추가의 제2 촉매를 포함하며, 따라서 상기 제2 반응기 시스템에서의 상기 촉매 혼합물은 상기 제1 반응기 시스템 또는 상기 촉매 재생기에서보다 제2 촉매의 농도가 더 높고, 상기 접촉은 폐기물-유래 올레핀 및 다른 탄화수소, 상기 제1 촉매 및 상기 제2 촉매를 포함하는 제2 반응기 유출물을 제조함;
    상기 제2 반응기 유출물을 분리하여 상기 제1 촉매 및 상기 폐기물-유래 올레핀와 다른 탄화수소를 포함하는 제1 스트림(stream), 및 상기 제2 촉매를 포함하는 제2 스트림을 제조하는 단계;
    상기 제2 스트림을 추가의 제2 촉매로서 상기 제2 반응기에 공급하고, 이에 의해 상기 제2 반응기 시스템 내에서 상기 제2 촉매를 농축시키는 단계;
    상기 제1 유출물을 분리하여 (i) 소비된 제1 촉매 및 소비된 제2 촉매의 혼합물 및 (ii) 상기 화석-유래 올레핀을 포함하는 제1 반응기 시스템 생성물 스트림을 회수하는 단계;
    상기 제1 스트림을 분리하여 (i) 소비된 제1 촉매 및 (ii) 상기 폐기물-유래 올레핀와 다른 폐기물-유래 탄화수소를 포함하는 제2 반응기 시스템 생성물 스트림을 회수하는 단계; 및
    상기 촉매 재생기에 (i) 상기 소비된 제1 촉매 및 소비된 제2 촉매의 혼합물 및 (ii) 상기 소비된 제1 촉매 각각을 공급하는 단계;
    를 포함하는, 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 촉매는 비정질 실리카 알루미나, Y형 제올라이트, X형 제올라이트, 제올라이트 베타, 제올라이트 MOR, 모데나이트, 파우자사이트, 나노-결정질 제올라이트 및 MCM 메조다공성 물질로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는, 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 제2 촉매는:
    중기공 제올라이트(Medium Pore Zeolites) 및 펜타실 패밀리 제올라이트(pentasil family zeolites)로 구성된 군에서 선택되는 첨가제 유형 분해 촉매(additive type cracking catalyst) 또는 첨가제 유형 분해 촉매의 혼합물; 또는
    MgO, CaO, CeO2, MgTiO3, CaTiO3, Li2Ti2O7 및 ZnTiO3, Ca/Mg, 붕소, 희토류계 포획 첨가제 또는 저염소 FCC 촉매로 구성된 군에서 선택되는 오염물 포획 첨가제(contaminant trapping additive) 또는 오염물 포획 첨가제의 혼합물;
    중 하나 또는 둘 모두를 포함하는, 방법.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 반응기 시스템 생성물 스트림을 제1 분별 시스템에 공급하여 제1 반응기 시스템 생성물 스트림을 분리하여 둘 이상의 화석-유래 탄화수소 분획을 회수하는 단계; 및
    상기 제2 반응기 시스템 생성물 스트림을 제2 분별 시스템에 공급하여 제2 반응기 시스템 생성물 스트림을 분리하여 둘 이상의 폐기물-유래 탄화수소 분획을 회수하는 단계;
    를 더 포함하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 둘 이상의 폐기물-유래 탄화수소 분획 중 하나 이상, 또는 상기 둘 이상의 폐기물-유래 탄화수소 분획 중 하나 이상의 처리로부터 생성된 단량체를 중합 공정에 직접 또는 간접적으로 공급하여 순환 중합체를 제조하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  11. 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열분해는 폐 중합체 공급원료를 열분해하여 철, 칼슘, 구리, 칼륨, 마그네슘, 나트륨, 실리콘, 티타늄, 아연 및 염소로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 오염물을 갖는 폐 플라스틱 열분해 오일을 제조하는 것을 포함하고;
    제1 촉매 및 제2 촉매를 포함하는 상기 촉매 혼합물은, 상기 하나 이상의 오염물을 포획하도록 구성된 제2 촉매를 포함하고;
    상기 제2 반응기 시스템에서의 접촉은:
    상기 폐 플라스틱 열분해 오일을 제1 스테이지 반응기(stage reactor)에서 농축된 촉매 혼합물과 접촉시켜 상기 폐 플라스틱 열분해 오일로부터 오염물을 제거하고 상기 폐 플라스틱 열분해 오일의 일부를 분해하는 것, 여기서 상기 농축된 촉매 혼합물은 상기 제2 반응기 시스템에 공급된 상기 촉매 혼합물의 일부 및 추가의 제2 촉매를 포함하며, 따라서 상기 제1 스테이지 반응기에서의 상기 촉매 혼합물은 상기 촉매 재생기에서보다 제2 촉매의 농도가 더 높고, 상기 접촉은 오염물 농도가 감소된 처리된 폐 플라스틱 열분해 오일(treated waste plastic pyrolysis oil), 상기 제1 촉매, 및 포획된 오염물을 함유하는 상기 제2 촉매를 포함하는 제1 스테이지 반응기 유출물을 제조함;
    상기 제1 스테이지 반응기 유출물을 분리하여 상기 제1 촉매 및 오염물 농도가 감소된 처리된 폐 플라스틱 열분해 오일을 포함하는 제1 스트림(stream), 및 상기 제2 촉매를 포함하는 제2 스트림을 제조하는 것;
    상기 제2 스트림을 추가의 제2 촉매로서 상기 제1 스테이지 반응기에 공급하고, 이에 의해 상기 제1 스테이지 반응기 내에서 상기 제2 촉매를 농축하는 것; 및
    상기 제1 스트림을 제2 스테이지 반응기에 공급하여 상기 처리된 폐 플라스틱 열분해 오일을 분해하여 소비된 촉매 및 폐기물-유래 올레핀과 다른 폐기물-유래 탄화수소를 포함하는 제2 스테이지 반응기 유출물을 회수하는 것;
    을 포함하고,
    여기서 상기 제1 스트림을 분리하는 것은 상기 제2 스테이지 반응기 유출물을 분리하여 (i) 소비된 촉매 및 (ii) 상기 폐기물-유래 올레핀과 다른 폐기물-유래 탄화수소를 포함하는 제2 스테이지 반응기 시스템 생성물 스트림을 회수하는 것을 포함하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 반응기 시스템으로부터 회수된 상기 화석-계 탄화수소 분획은 상기 제2 반응기 시스템으로부터 회수된 상기 폐기물-유래 탄화수소 생성물과 분리하여 유지하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 폐기물-유래 탄화수소 생성물로부터 회수된 하나 이상의 탄화수소 분획을 상기 제2 반응기 시스템의 상기 제1 반응기에 공급하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 폐기물-유래 탄화수소 생성물로부터 회수된 하나 이상의 탄화수소 분획을 상기 제2 반응기 시스템의 상기 제2 반응기에 공급하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제1 반응기로부터 상기 제2 촉매의 일부를 빼내는 단계(withdrawing)를 더 포함하는, 방법.
  16. 순환 중합체(circular polymers)의 제조를 위해 폐 플라스틱 물질을 단량체로 전환시키는 방법으로서,
    상기 방법은:
    철, 칼슘, 구리, 칼륨, 마그네슘, 나트륨, 규소, 티타늄, 아연 및 염소로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상의 오염물 (concentration)을 갖는 폐 플라스틱 열분해 오일을 제조하기 위해 폐 중합체 공급원료(waste polymeric feedstock)를 열분해하는 단계;
    촉매 재생기에서 촉매 혼합물을 재생시키는 단계, 여기서 상기 촉매 혼합물은 제1 촉매 및 제2 촉매를 포함하고, 상기 제2 촉매는 상기 하나 이상의 오염물을 포획하도록 구성됨;
    상기 촉매 혼합물의 일부를 제1 반응기 시스템에 공급하는 단계;
    상기 촉매 혼합물의 일부를 제2 반응기 시스템에 공급하는 단계;
    상기 제1 반응기 시스템에서:
    제1 반응기에서 상기 폐 플라스틱 열분해 오일을 농축된 촉매 혼합물과 접촉시켜 상기 폐 플라스틱 열분해 오일로부터 오염물을 제거하고 상기 폐 플라스틱 열분해 오일의 일부를 분해하는 단계, 여기서 상기 농축된 촉매 혼합물은 상기 제1 반응기 시스템에 공급되는 상기 촉매 혼합물의 일부 및 추가의 제2 촉매를 포함하며, 따라서 상기 제1 반응기 시스템에서의 상기 촉매 혼합물은 상기 촉매 재생기에서 보다 더 높은 농도의 제2 촉매를 갖고, 상기 접촉은 감소된 오염물 농도를 갖는 처리된 폐 플라스틱 열분해 오일(treated waste plastic pyrolysis oil), 상기 제1 촉매, 및 포획된 오염물을 함유하는 상기 제2 촉매를 포함하는 제1 반응기 유출물을 제조함;
    상기 제1 반응기 유출물을 분리하여 상기 제1 촉매 및 감소된 오염물 농도를 갖는 상기 처리된 폐 플라스틱 열분해 오일을 포함하는 제1 스트림(stream), 및 상기 제2 촉매를 포함하는 제2 스트림을 제조하는 단계;
    상기 제2 스트림을 추가의 제2 촉매로서 상기 제1 반응기에 공급하고, 이에 의해 상기 제1 반응기 시스템 내에서 상기 제2 촉매를 농축시키는 단계; 및
    상기 제1 스트림을 분리(separation) 시스템에 공급하여 소비된 제1 촉매를 포함하는 제1 분리 유출물 및 상기 처리된 폐 플라스틱 열분해 오일을 포함하는 제2 분리 유출물을 회수하는 단계;
    상기 제2 분리 유출물을 분별(fractionation) 시스템에 공급하여 상기 처리된 폐 플라스틱 열분해 오일을 경질 올레핀 분획, 나프타 분획, 및 처리된 열분해 오일 분획을 포함하는 3개 이상의 탄화수소 분획으로 분별하는 단계;
    상기 나프타 분획 및 상기 처리된 열분해 오일 분획 중 적어도 하나를 제2 반응기 시스템에 공급하는 단계,
    상기 제2 반응기 시스템에서, 상기 나프타 분획 및 중질 오일(heavy oil) 분획 중 적어도 하나를 상기 촉매 혼합물과 접촉시켜 그 안의 탄화수소의 일부를 분해하여 폐기물-유래 올레핀, 제1 촉매, 및 제2 촉매를 포함하는 제2 반응기 시스템 유출물을 제조하는 단계;
    상기 제2 반응기 시스템 유출물을 분리하여 (i) 소비된 제1 촉매 및 소비된 제2 촉매의 혼합물 및 (ii) 상기 폐기물-유래 올레핀을 포함하는 제2 반응기 시스템 생성물 스트림을 회수하는 단계; 및
    (i) 소비된 제1 촉매 및 소비된 제2 촉매의 혼합물 및 (ii) 소비된 제1 촉매를 포함하는 상기 제1 분리 유출물 각각을 상기 촉매 재생기에 공급하는 단계;
    를 포함하는, 방법.
  17. 진정한 순환 중합체(truly circular polymers)를 제조하기 위한 원료의 제조 방법으로서,
    상기 방법은:
    제1 스테이지 반응기 및 제2 스테이지 반응기를 포함하는 제1 반응기 시스템에서 폐 중합체 혼합물을 처리하는 단계, 상기 폐 중합체 혼합물의 처리는:
    상기 폐 중합체 혼합물을 상기 제1 스테이지 반응기에 공급하여 그 안의 중합체를 열분해하고 열분해된 유출물을 회수하는 것;
    폐기물-유래 플라스틱 열분해 오일 및 촉매 혼합물을 상기 제2 스테이지 반응기에 공급하여 그 안의 탄화수소를 분해하고 분해된 탄화수소를 포함하는 유출물을 회수하는 것;
    을 포함함;
    상기 제1 스테이지 반응기로부터의 열분해된 유출물 및 상기 제2 스테이지 반응기로부터의 유출물을 제1 분별 시스템에 공급하여, 상기 유출물을 상기 폐기물-유래 플라스틱 열분해 오일 및 하나 이상의 폐기물-유래 올레핀 분획을 포함하는 둘 이상의 폐기물-유래 탄화수소 스트림으로 분리하는 단계;
    제2 반응기 시스템에서 화석-계 공급원료를 상기 촉매 혼합물로 처리하는 단계;
    상기 촉매 혼합물을 공통 촉매 재생기로부터 상기 제1 및 제2 반응기 시스템 각각에 공급하는(supplying) 단계;
    상기 제2 반응기 시스템으로부터 화석-계 탄화수소 생성물을 포함하는 유출물을 회수하는 단계;
    상기 화석-계 탄화수소 생성물을 포함하는 유출물을 제2 분별 시스템에 공급하는(feeding) 단계; 및
    상기 제1 및 제2 반응기 시스템 각각으로부터 소비된 촉매를 상기 공통 촉매 재생기로 복귀시키는 단계;
    를 포함하는, 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 촉매 혼합물은 제1 촉매 및 제2 촉매를 포함하고, 상기 제2 스테이지 반응기는 촉매-농축 반응기 시스템이고,
    상기 방법은:
    상기 촉매 혼합물 및 분해된 탄화수소를 포함하는 제2 스테이지 반응기 유출물을 회수하는 단계;
    상기 제2 스테이지 반응기 유출물을 분리하여 상기 제1 촉매 및 분해된 탄화수소를 포함하는 제1 스트림, 및 상기 제2 촉매를 포함하는 제2 스트림을 제조하는 단계;
    상기 제1 스트림을 분리하여 (i) 소비된 촉매 및 (ii) 상기 제1 분별 시스템에 공급된 상기 제2 스테이지 반응기 유출물을 회수하는 단계; 및
    상기 제2 스트림을 상기 제2 스테이지 반응기에 공급하여, 이에 의해 상기 제2 반응기 내에서 순환하는 상기 제2 촉매를 상기 재생기로부터 수용된 상기 촉매 혼합물보다 큰 농도로 농축시키는 단계;
    를 포함하는, 제조 방법.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폐 중합체 열분해 오일은, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리에틸렌, 폴리에테르이미드, 폴리에테르 에테르 케톤, 폴리옥시메틸렌, 폴리에테르 설폰, 폴리카보네이트, 폴리벤즈이미다졸, 폴리락트산, 나일론, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 중합체, 폴리메틸 메타크릴산(PMMA)으로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상의 열가소성 수지(thermoplastics); 아크릴, 폴리에스테르, 비닐 에스테르, 에폭시, 우레탄, 우레아, 및 이소시아네이트 중 하나 이상을 포함하는 단량체로부터 형성된 하나 이상의 열경화성 수지(thermosets); 및 폴리부타디엔, 이소프렌, 클로로프렌, 스티렌-부타디엔, 니트릴, 및 에틸렌 비닐 아세테이트로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상의 불포화 또는 포화 엘라스토머로부터 유래하거나, 또는 폐 중합체 공급물(waste polymeric feed) 또는 폐 중합체 혼합물(waste polymer mixture)은 이를 포함하는, 방법.
  20. 진정한 순환 중합체를 제조하기 위한 원료를 제조하기 위한 시스템으로서,
    상기 시스템은:
    촉매 혼합물을 함유하고 폐 플라스틱 열분해 오일을 처리하도록 구성된 제1 반응기 시스템;
    상기 촉매 혼합물로 화석-계 공급원료를 처리하도록 구성된 제2 반응기 시스템;
    공통 촉매 재생기로부터 상기 제1 및 제2 반응기 시스템 각각에 상기 촉매 혼합물을 공급하기 위한 공급 라인(feed lines);
    상기 제2 반응기 시스템으로부터 화석-계 탄화수소 생성물을 포함하는 유출물을 회수하기 위한 유동 라인(flow lines);
    상기 제1 반응기 시스템으로부터 폐기물-유래 탄화수소 생성물을 포함하는 유출물을 회수하기 위한 유동 라인; 및
    상기 제1 및 제2 반응기 시스템 각각으로부터 상기 공통 촉매 재생기로 소비된 촉매를 복귀시키기 위한 유동 라인;
    을 포함하는, 시스템.
  21. 제21항에 있어서,
    플라스틱, 타이어, 또는 다른 중합체 물질을 포함하는 폐 스트림을 열분해하여 폐 플라스틱 열분해 오일을 제조하도록 구성된 폐 플라스틱 열분해 시스템을 더 포함하는, 시스템.
  22. 플라스틱을 제조하기 위해 폐 플라스틱을 공급원료로 전환시키기 위한 시스템으로서,
    상기 시스템은:
    폐 플라스틱 열분해 오일을 제조하기 위해 폐 중합체 공급원료를 열분해하도록 구성된 폐 플라스틱 열분해 반응기 시스템;
    촉매 혼합물을 재생시키기 위한 촉매 재생기, 상기 촉매 혼합물은 제1 촉매 및 제2 촉매를 포함함;
    촉매 재생기로부터 제1 반응기 시스템에 상기 촉매 혼합물의 일부를 공급하기 위한 제1 유동 라인;
    촉매 재생기로부터 제2 반응기 시스템에 상기 촉매 혼합물의 일부를 공급하기 위한 제2 유동 라인;
    제1 반응기 시스템, 이는 화석-계 공급원료를 상기 촉매 혼합물과 접촉시켜 상기 화석-계 공급원료의 일부를 분해하여 화석-유래 올레핀, 제1 촉매, 및 제2 촉매를 포함하는 제1 유출물을 제조하도록 구성됨;
    제2 반응기 시스템, 이는:
    상기 폐 플라스틱 열분해 오일을 반응기에서 농축된 촉매 혼합물과 접촉시켜 폐 플라스틱 열분해 오일의 일부를 분해하고, 여기서 상기 농축된 촉매 혼합물은 상기 제2 반응기 시스템에 공급된 촉매 혼합물의 일부 및 추가의 제2 촉매를 포함하며, 따라서 상기 제2 반응기 시스템에서의 상기 촉매 혼합물은 촉매 재생기 또는 제1 반응기에서보다 더 높은 농도의 제2 촉매를 갖고, 상기 접촉은 폐기물-유래 올레핀과 다른 탄화수소, 제1 촉매, 및 제2 촉매를 포함하는 제2 반응기 유출물을 제조하고;
    상기 제2 반응기 유출물을 분리하여 제1 촉매 및 폐기물-유래 올레핀과 다른 탄화수소를 포함하는 제1 스트림, 및 제2 촉매를 포함하는 제2 스트림을 제조하고;
    상기 제2 스트림을 추가의 제2 촉매로서 상기 제2 반응기에 공급하고, 이에 의해 상기 제2 반응기 시스템 내에서 상기 제2 촉매를 농축시키도록;
    구성됨;
    상기 제1 유출물을 분리하여 (i) 소비된 제1 촉매 및 소비된 제2 촉매의 혼합물 및 (ii) 화석-유래 올레핀을 포함하는 제1 반응기 시스템 생성물 스트림을 회수하기 위한 제1 분리 시스템;
    상기 제1 스트림을 분리하여 (i) 소비된 제1 촉매 및 (ii) 폐기물-유래 올레핀과 다른 탄화수소를 포함하는 제2 반응기 시스템 생성물 스트림을 회수하기 위한 분리 시스템; 및
    (i) 소비된 제1 촉매 및 소비된 제2 촉매의 혼합물 및 (ii) 소비된 제1 촉매 각각을 상기 촉매 재생기에 공급하도록 구성된 유동 라인;
    을 포함하는, 시스템.
  23. 제23항에 있어서,
    상기 제1 반응기 시스템 생성물 스트림을 분리하여 둘 이상의 화석-유래 탄화수소 분획을 회수하도록 구성된 제1 분별 시스템; 및
    상기 제2 반응기 시스템 생성물 스트림을 분리하여 둘 이상의 폐기물-유래 탄화수소 분획을 회수하도록 구성된 제2 분별 시스템;
    을 더 포함하는, 시스템.
  24. 제24항에 있어서,
    상기 둘 이상의 폐기물-유래 탄화수소 분획 중 하나 이상, 또는 상기 둘 이상의 폐기물-유래 탄화수소 분획 중 하나 이상의 처리로부터 생성된 단량체를 직접 또는 간접적으로 수용하여 순환 중합체를 제조하도록 구성된 중합 시스템을 더 포함하는, 시스템.
  25. 플라스틱을 제조하기 위해 폐 플라스틱을 공급원료로 전환시키기 위한 시스템으로서,
    상기 시스템은:
    철, 칼슘, 구리, 칼륨, 마그네슘, 나트륨, 규소, 티타늄, 아연 및 염소로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상의 오염물을 갖는 폐 플라스틱 열분해 오일을 제조하기 위해 폐 중합체 공급원료를 열분해하기 위한 열분해 반응기 시스템;
    촉매 혼합물을 재생시키기 위한 촉매 재생기, 여기서 상기 촉매 혼합물은 제1 촉매 및 제2 촉매를 포함하고, 상기 제2 촉매는 상기 하나 이상의 오염물을 포획하도록 구성됨;
    상기 촉매 재생기로부터 제1 반응기 시스템으로 상기 촉매 혼합물의 일부를 공급하기 위한 유동 라인;
    상기 촉매 재생기로부터 제2 반응기 시스템으로 상기 촉매 혼합물의 일부를 공급하기 위한 유동 라인;
    제1 반응기 시스템, 이는 화석-계 공급원료를 상기 촉매 혼합물과 접촉시켜 상기 화석-계 공급원료의 일부를 분해하여 화석-유래 올레핀, 제1 촉매, 및 제2 촉매를 포함하는 제1 유출물을 제조하도록 구성됨;
    제2 반응기 시스템, 이는:
    상기 폐 플라스틱 열분해 오일을 제1 스테이지 반응기(stage reactor)에서 농축된 촉매 혼합물과 접촉시켜 상기 폐 플라스틱 열분해 오일로부터 오염물을 제거하고 상기 폐 플라스틱 열분해 오일의 일부를 분해하도록, 여기서 상기 농축된 촉매 혼합물은 상기 제2 반응기 시스템에 공급된 상기 촉매 혼합물의 일부 및 추가의 제2 촉매를 포함하며, 따라서 상기 제1 스테이지 반응기에서의 상기 촉매 혼합물은 상기 촉매 재생기에서보다 제2 촉매의 농도가 더 높고, 상기 접촉은 감소된 오염물 농도를 갖는 처리된 폐 플라스틱 열분해 오일(treated waste plastic pyrolysis oil), 상기 제1 촉매, 및 포획된 오염물을 함유하는 상기 제2 촉매를 포함하는 제1 스테이지 반응기 유출물을 제조하고;
    상기 제1 스테이지 반응기 유출물을 분리하여, 상기 제1 촉매 및 오염물 농도가 감소된 처리된 폐 플라스틱 열분해 오일을 포함하는 제1 스트림(stream), 및 상기 제2 촉매를 포함하는 제2 스트림을 제조하고;
    상기 제2 스트림을 추가의 제2 촉매로서 상기 제1 스테이지 반응기에 공급하고, 이에 의해 상기 제1 스테이지 반응기 내에서 상기 제2 촉매를 농축하고; 및
    상기 제1 스트림을 제2 스테이지 반응기에 공급하여 상기 처리된 폐 플라스틱 열분해 오일을 분해하여 소비된 촉매 및 폐기물-유래 올레핀과 다른 폐기물-유래 탄화수소를 포함하는 제2 스테이지 반응기 유출물을 회수하도록;
    구성됨;
    (i) 소비된 제1 촉매 및 소비된 제2 촉매의 혼합물 및 (ii) 상기 화석-유래 올레핀을 포함하는 제1 반응기 시스템 생성물 스트림을 회수하기 위해 상기 제1 유출물을 분리하도록 구성된 제1 분리 시스템;
    (i) 소비된 촉매 및 (ii) 상기 폐기물-유래 올레핀과 다른 폐기물-유래 탄화수소를 포함하는 제2 스테이지 반응기 시스템 생성물 스트림을 회수하기 위해 상기 제2 스테이지 반응기 유출물을 분리하도록 구성된 제2 분리 시스템; 및
    (i) 소비된 제1 촉매 및 소비된 제2 촉매의 혼합물 및 (ii) 소비된 촉매 각각을 상기 촉매 재생기에 공급하기 위한 유동 라인;
    을 포함하는, 시스템.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 제1 반응기 시스템 생성물 스트림을 분리하여 둘 이상의 화석-유래 탄화수소 분획을 회수하기 위한 제1 분별 시스템; 및
    상기 제2 스테이지 반응기 시스템 생성물 스트림을 분리하고 둘 이상의 폐기물-유래 탄화수소 분획을 회수하기 위한 제2 분별 시스템;
    을 더 포함하는, 시스템.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 제1 반응기 시스템으로부터 회수된 상기 화석-계 탄화수소 분획은, 상기 제2 반응기 시스템으로부터 회수된 상기 폐기물-유래 탄화수소 생성물과 분리하여 유지하도록 구성된, 시스템.
  28. 제26항 또는 제27항에 있어서,
    상기 폐기물-유래 탄화수소 생성물로부터 회수되거나 유래된 단량체를 직접 또는 간접적으로 수용하여 순환 중합체를 제조하도록 구성된 중합을 더 포함하는, 시스템.
  29. 제26항에 있어서,
    상기 폐기물-유래 탄화수소 생성물로부터 회수된 하나 이상의 탄화수소 분획을 상기 제2 반응기 시스템의 상기 제1 반응기에 공급하기 위한 유동 라인을 더 포함하는, 시스템.
  30. 제26항에 있어서,
    상기 폐기물-유래 탄화수소 생성물로부터 회수된 하나 이상의 탄화수소 분획을 상기 제2 반응기 시스템의 상기 제2 반응기에 공급하기 위한 유동 라인을 더 포함하는, 시스템.
  31. 제26항에 있어서,
    상기 제1 반응기로부터 상기 제2 촉매의 일부를 빼내기(withdrawing) 위한 유동 라인을 더 포함하는, 방법.
  32. 폐 플라스틱 물질을 순환 중합체로 전환시키기 위한 시스템으로서,
    상기 시스템은:
    철, 칼슘, 구리, 칼륨, 마그네슘, 나트륨, 규소, 티타늄, 아연 및 염소로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상의 오염물을 갖는 폐 플라스틱 열분해 오일을 제조하기 위해 폐 중합체 공급원료를 열분해하기 위한 폐 플라스틱 열분해 반응기;
    촉매 혼합물을 재생시키기 위한 촉매 재생기, 여기서 상기 촉매 혼합물은 제1 촉매 및 제2 촉매를 포함하고, 상기 제2 촉매는 상기 하나 이상의 오염물을 포획하도록 구성됨;
    상기 촉매 혼합물의 일부를 제1 반응기 시스템에 공급하기 위한 유동 라인;
    상기 촉매 혼합물의 일부를 제2 반응기 시스템에 공급하기 위한 유동 라인;
    제1 반응기 시스템, 이는:
    제1 반응기에서 상기 폐 플라스틱 열분해 오일을 농축된 촉매 혼합물과 접촉시켜 상기 폐 플라스틱 열분해 오일로부터 오염물을 제거하고 상기 폐 플라스틱 열분해 오일의 일부를 분해하고, 여기서 상기 농축된 촉매 혼합물은 상기 제1 반응기 시스템에 공급되는 상기 촉매 혼합물의 일부 및 추가의 제2 촉매를 포함하며, 따라서 상기 제1 반응기 시스템에서의 상기 촉매 혼합물은 상기 촉매 재생기에서보다 제2 촉매의 농도가 더 높고, 상기 접촉은 감소된 오염물 농도를 갖는 처리된 폐 플라스틱 열분해 오일(treated waste plastic pyrolysis oil), 상기 제1 촉매, 및 포획된 오염물을 함유하는 상기 제2 촉매를 포함하는 제1 반응기 유출물을 제조하고;
    상기 제1 반응기 유출물을 분리하여 상기 제1 촉매 및 감소된 오염물 농도를 갖는 상기 처리된 폐 플라스틱 열분해 오일을 포함하는 제1 스트림(stream), 및 상기 제2 촉매를 포함하는 제2 스트림을 제조하고;
    상기 제2 스트림을 추가의 제2 촉매로서 상기 제1 반응기에 공급하고, 이에 의해 상기 제1 반응기 시스템 내에서 상기 제2 촉매를 농축시키도록; 구성됨; 및
    소비된 제1 촉매를 포함하는 제1 분리 유출물 및 상기 처리된 폐 플라스틱 열분해 오일을 포함하는 제2 분리 유출물을 회수하기 위한 분리 시스템;
    상기 처리된 폐 플라스틱 열분해 오일을 경질 올레핀 분획, 나프타 분획, 및 처리된 열분해 오일 분획을 포함하는 3개 이상의 탄화수소 분획으로 분별하기 위한 분별 시스템;
    상기 나프타 분획 및 상기 처리된 열분해 오일 분획 중 적어도 하나를 제2 반응기 시스템에 공급하기 위한 유동 라인;
    제2 반응기 시스템, 이는 상기 나프타 분획 및 중질 오일(heavy oil) 분획 중 적어도 하나를 상기 촉매 혼합물과 접촉시켜 그 안의 탄화수소의 일부를 분해하여 폐기물-유래 올레핀, 제1 촉매, 및 제2 촉매를 포함하는 제2 반응기 시스템 유출물을 제조하도록 구성됨;
    분리 시스템, 이는 상기 제2 반응기 시스템 유출물을 분리하여 (i) 소비된 제1 촉매 및 소비된 제2 촉매의 혼합물 및 (ii) 상기 폐기물-유래 올레핀을 포함하는 제2 반응기 시스템 생성물 스트림을 회수하도록 구성됨; 및
    (i) 소비된 제1 촉매 및 소비된 제2 촉매의 혼합물 및 (ii) 소비된 제1 촉매를 포함하는 상기 제1 분리 유출물 각각을 상기 촉매 재생기에 공급하기 위한 유동 라인;
    을 포함하는, 시스템.
  33. 진정한 순환 중합체를 제조하기 위한 원료를 제조하기 위한 시스템으로서,
    상기 시스템은:
    제1 스테이지 반응기 및 제2 스테이지 반응기를 포함하는 제1 반응기 시스템, 이는:
    상기 폐 중합체 혼합물을 상기 제1 스테이지 반응기에 공급하여 그 안의 중합체를 열분해하고 열분해된 유출물을 회수하고;
    폐기물-유래 플라스틱 열분해 오일 및 촉매 혼합물을 상기 제2 스테이지 반응기에 공급하여 그 안의 탄화수소를 분해하고 분해된 탄화수소를 포함하는 유출물을 회수하고;
    상기 제1 스테이지 반응기로부터의 열분해된 유출물 및 상기 제2 스테이지 반응기로부터의 유출물을 제1 분별 시스템에 공급하여 상기 유출물을 상기 폐기물-유래 플라스틱 열분해 오일 및 하나 이상의 폐기물-유래 올레핀 분획을 포함하는 둘 이상의 폐기물-유래 탄화수소 스트림으로 분리하도록;
    구성됨;
    화석-계 공급원료를 상기 촉매 혼합물로 처리하도록 구성된 제2 반응기 시스템;
    상기 촉매 혼합물을 상기 제1 및 제2 반응기 시스템 각각에 공급하도록 구성된 공통 촉매 재생기;
    상기 제2 반응기 시스템으로부터 화석-계 탄화수소 생성물을 포함하는 유출물을 회수하기 위한 유동 라인;
    화석-계 탄화수소 생성물을 포함하는 유출물을 분리하기 위한 제2 분별 시스템; 및
    상기 제1 및 제2 반응기 시스템 각각으로부터 상기 공통 촉매 재생기로 소비된 촉매를 복귀시키기 위한 유동 라인;
    을 포함하는, 시스템.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 촉매 혼합물은 제1 촉매 및 제2 촉매를 포함하고, 상기 제2 스테이지 반응기는 촉매-농축 반응기 시스템인, 시스템.
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